FR3100621A3

FR3100621A3 - Differential photographic acquisition process of an authentication device

Info

Publication number: FR3100621A3
Application number: FR1909856A
Authority: FR
Inventors: Franck Guigan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-07
Filing date: 2019-09-07
Publication date: 2021-03-12

Abstract

On connait le procédé d'acquisition photographique connu sous le nom de « tuer la lumière ambiante » consistant à calculer une différence entre deux acquisitions de la même scène, particulièrement lorsqu'elle s'applique à l'authentification d'un dispositif d'authentification muni d'un moyen dit marqueur permettant de déterminer la position en trois dimensions dans laquelle se trouve le moyen d'acquisition photographique, l’une sous un éclairage donné et l’autre avec un éclairage additionnel. L'éclairage additionnel doit être allumé et éteint au rythme le plus rapide possible, de telle sorte que le dispositif d’acquisition ne bouge pas entre les deux prises de vues successives même s’il est tenu à la main, et que la scène n’ait pas non plus eu le temps de se modifier. Pour cela, une image est acquise dès que la modification de l'éclairage par allumage ou extinction de l'éclairage additionnel permet de reconnaitre ce marqueur. Figure pour l’abrégé : Fig 2We know the photographic acquisition process known under the name of "killing ambient light" consisting in calculating a difference between two acquisitions of the same scene, particularly when it is applied to the authentication of an authentication device. provided with a so-called marker means making it possible to determine the three-dimensional position in which the photographic acquisition means is located, one under a given lighting and the other with additional lighting. The additional lighting must be switched on and off at the fastest possible rate, so that the acquisition device does not move between the two successive shots, even if it is held in the hand, and that the scene does not did not have time to change either. For this, an image is acquired as soon as the modification of the lighting by switching on or off the additional lighting makes it possible to recognize this marker. Figure for the abstract: Fig 2

Description

Differential photographic acquisition process of an authentication device

La présente invention est un procédé d'acquisition photographique différentielle à d'un dispositif d'authentification, qui permet de supprimer l’effet de la lumière ambiante.The present invention is a method of differential photographic acquisition of an authentication device, which eliminates the effect of ambient light.

La méthode consistant à prendre deux photographies avec et sans flash, pour en faire la différence afin de “tuer la lumière ambiante”, est connue depuis longtemps. Le livre de Bryan Peterson intitulé « Flash Photography » publié pour la première fois en 1952 et republié en 2011, expose comment « tuer la lumière ambiante » en soustrayant une photographie sans flash d’une photographie avec flash.The method of taking two photographs with and without flash, to differentiate them in order to “kill the ambient light”, has been known for a long time. Bryan Peterson's book "Flash Photography", first published in 1952 and republished in 2011, discusses how to "kill ambient light" by subtracting a non-flash photograph from a flash photograph.

Le brevet US20080158258A1 du 27 décembre 2006 (David B. Lazarus [US] et John D. Ogden [US] – General Instrument Corporation) expose une méthode comportant l’acquisition d’une pluralité d'images numériques à au moins deux niveaux d'éclairage différents à partir d'une source de lumière contrôlée, et l'analyse de la pluralité d'images numériques pour obtenir une image représentant la contribution d'éclairage fournie par la source de lumière contrôlée.Patent US20080158258A1 of December 27, 2006 (David B. Lazarus [US] and John D. Ogden [US] - General Instrument Corporation) discloses a method comprising the acquisition of a plurality of digital images at at least two levels of. different lighting from a controlled light source, and analyzing the plurality of digital images to obtain an image representing the lighting contribution provided by the controlled light source.

Le brevet US7590344B2 du 15 septembre 2009 (Georg Petschnigg [US] – Microsoft) décrit un processus pour améliorer les images prises avec flash, consistant à acquérir une première image capturée avec le flash et la lumière ambiante, puis une deuxième image, correspondant à la première image, capturée avec la lumière ambiante, et à utiliser la première image et la deuxième image pour créer une troisième image avec flash uniquement;Patent US7590344B2 of September 15, 2009 (Georg Petschnigg [US] - Microsoft) describes a process for improving images taken with flash, consisting in acquiring a first image captured with flash and ambient light, then a second image, corresponding to the first image, captured with ambient light, and using the first image and the second image to create a third image with flash only;

On connait le brevet WO2012136902 du 12 octobre 2012 de Franck Guigan [FR] et la demande PCTFR2019000002 du 10 janvier 2019 du même inventeur qui permettent d'authentifier des dispositifs d'authentification avec cette méthode d'acquisition photographique différentielle.We know the patent WO2012136902 of October 12, 2012 by Franck Guigan [FR] and the application PCTFR2019000002 of January 10, 2019 by the same inventor, which allow authentication devices to be authenticated with this method of differential photographic acquisition.

Problème techniqueTechnical problem

Lorsque l’on prend deux photographies successives dont l’une est faite sous éclairage ambiant et l’autre avec une source de lumière additionnelle, il est difficile d’obtenir deux images représentant exactement la même scène, soit parce que l’appareil de prises de vues a bougé, soit parce que la scène a changé entre les deux prises de vue.When taking two successive photographs, one of which is taken under ambient lighting and the other with an additional light source, it is difficult to obtain two images representing exactly the same scene, either because the camera of views has moved, or because the scene has changed between the two shots.

Avec un appareil photographique à réglage automatique de la vitesse d’obturation et/ou de l’ouverture de l’objectif, comme l’est généralement un smartphone, il faut même attendre un certain temps pour que l’exposition et/ou la vitesse d’obturation aient eu le temps de s’adapter à la variation de luminosité de la scène. Cela conduit à ce que la différence entre les deux images est perturbée par le fait qu’elles ne représentent pas exactement la même scène et/ou le même cadrage.With a camera with automatic shutter speed and / or lens aperture adjustment, as a smartphone usually is, you may even have to wait a while for the exposure and / or speed shutter have had time to adapt to the variation in brightness of the scene. This leads to the difference between the two images being disturbed by the fact that they do not represent exactly the same scene and / or the same framing.

L’invention sera bien comprise, et d’autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 et 2.The invention will be well understood, and other objects, advantages and characteristics thereof will emerge more clearly on reading the following description, which is illustrated by Figures 1 and 2.

est la comparaison entre - à gauche - une photographie prise en lumière ambiante et - à droite - une photographie prise en lumière ambiante avec une source lumineuse additionnelle qui est le flash de l’appareil photographique. is the comparison between - on the left - a photograph taken in ambient light and - on the right - a photograph taken in ambient light with an additional light source which is the flash of the camera.

représente - à gauche - le résultat de l’opération de soustraction de l’image en lumière ambiante de lumière ambiante avec une source lumineuse additionnelle, après correction de la luminosité de l’image ambiante. Cette image dite différentielle représente l’effet du flash, qui peut aussi se comprendre comme le calcul de l’image après avoir « tué la lumière ambiante », et - à droite - l’image différentielle calculée avec la même méthode que celle utilisée pour calculer l'image de gauche, mais dans le cas où l’appareil photographique a été décalé entre la prise des deux images avec et sans source de lumière additionnelle. L’image de droite présente de nombreux défauts. represents - on the left - the result of the operation of subtracting the image in ambient light from ambient light with an additional light source, after correction of the brightness of the ambient image. This so-called differential image represents the effect of the flash, which can also be understood as the calculation of the image after having "killed the ambient light", and - on the right - the differential image calculated with the same method as that used for calculate the left image, but in the case where the camera has been shifted between taking the two images with and without additional light source. The image on the right has many flaws.

La présente invention est un procédé d'acquisition photographique consistant à faire, avec un moyen d'acquisition photographique muni d'un ordinateur, deux acquisitions photographiques d'un dispositif d'authentification muni d'un moyen dit marqueur permettant audit ordinateur de déterminer la position en trois dimensions dans laquelle se trouve ledit moyen d'acquisition photographique par référence audit dispositif d'authentification, l’une des acquisitions étant faite sous l'éclairage ambiant et l’autre étant faite avec en supplément un éclairage additionnel, et à en faire la différence pour obtenir une image dite image différentielle représentant la scène éclairée par le seul éclairage additionnel, caractérisé en ce qu'une acquisition photographique est réalisée moins d'une seconde après que ledit ordinateur a réussi à reconnaitre ledit marqueur après une modification de l'éclairage par allumage ou extinction dudit éclairage additionnelThe present invention is a photographic acquisition method consisting in making, with a photographic acquisition means provided with a computer, two photographic acquisitions of an authentication device provided with a so-called marker means allowing said computer to determine the three-dimensional position in which said photographic acquisition means is located with reference to said authentication device, one of the acquisitions being made under ambient lighting and the other being made with additional additional lighting, and in make the difference to obtain an image called differential image representing the scene illuminated by the only additional lighting, characterized in that a photographic acquisition is carried out less than a second after said computer has succeeded in recognizing said marker after a modification of the '' lighting by switching on or off said additional lighting

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

On connait le procédé d'acquisition photographique connu sous le nom de « tuer la lumière ambiante » consistant à calculer une différence entre deux acquisitions de la même scène d'un dispositif d'authentification muni d'un moyen dit moyen dit marqueur permettant de déterminer la position en trois dimensions dans laquelle se trouve ledit moyen d'acquisition photographique, l’une sous un éclairage donné et l’autre avec un éclairage additionnel.We know the photographic acquisition process known under the name of “killing ambient light” consisting in calculating a difference between two acquisitions of the same scene of an authentication device provided with a means called a marker means making it possible to determine the three-dimensional position in which said photographic acquisition means is located, one under a given lighting and the other with additional lighting.

Différents types de marqueurs sont décrits dans le brevet WO2012136902 précité. Pour prendre quelques exemples, il peut s'agir de tout élément visible de la scène comme par exemple un marquage graphique dont l'apparence en perspective varie en fonction de la position du moyen d'acquisition photographique, ou d'une surface réfléchissante munie d'une cible avec laquelle on doit faire coïncider le reflet du flash.Different types of markers are described in the aforementioned patent WO2012136902. To take a few examples, it can be any visible element of the scene such as for example a graphic marking whose appearance in perspective varies according to the position of the photographic acquisition means, or a reflecting surface provided with 'a target with which the flash reflection must be made to coincide.

Ce procédé est mis en œuvre dans le brevet WO2012136902 et dans la demande PCTFR2019000002 précités, le moyen d'acquisition photographique étant avantageusement muni d'un ordinateur capable de reconnaître le moyen dit marqueur et d'en déduire la position en trois dimensions dans laquelle se trouve le moyen d'acquisition photographique par référence audit dispositif d'authentification, l’une des acquisitions étant faite sous un éclairage donné et l’autre étant faite avec en supplément un éclairage additionnel, et à en faire la différence pour obtenir une image dite image différentielle représentant la scène éclairée par le seul éclairage additionnel.This method is implemented in patent WO2012136902 and in the aforementioned application PCTFR2019000002, the photographic acquisition means being advantageously provided with a computer capable of recognizing the means called marker and of deducing therefrom the three-dimensional position in which finds the photographic acquisition means by reference to said authentication device, one of the acquisitions being made under a given lighting and the other being made with additional additional lighting, and to make the difference to obtain a so-called image differential image representing the scene illuminated by additional lighting alone.

L'éclairage additionnel doit être allumé et éteint au rythme le plus rapide possible, de telle sorte que le dispositif d’acquisition ne bouge pas entre les deux prises de vues successives même s’il est tenu à la main, et que la scène n’ait pas non plus eu le temps de se modifier.The additional lighting must be switched on and off at the fastest possible rate, so that the acquisition device does not move between the two successive shots, even if it is held in the hand, and that the scene does not did not have time to change either.

Cela procure deux avantages :
- d’une part la correction à apporter à l’une des deux images avant de faire la différence est plus faible qu’entre une image à grande ouverture et/ou longue pause (celle sans l’éclairage additionnel) et celle faite plus tôt ou plus tard à faible ouverture et/ou courte pause (celle avec cet éclairage additionnel),
- et d’autre part la position de la caméra et la scène photographiée n’ont pas trop changé non plus.This provides two advantages:
- on the one hand, the correction to be made to one of the two images before making the difference is weaker than between an image with a large aperture and / or a long pause (the one without additional lighting) and the one made earlier or later at low opening and / or short pause (the one with this additional lighting),
- and on the other hand the position of the camera and the scene photographed have not changed too much either.

Le rythme des acquisitions photographiques est cependant limité par le fait que l'ordinateur doit avoir eu temps de reconnaître le marqueur pour pouvoir ultérieurement calculer la position du moyen d'acquisition par rapport au dispositif d'authentification.The rate of photographic acquisitions is however limited by the fact that the computer must have had time to recognize the marker in order to subsequently be able to calculate the position of the acquisition means with respect to the authentication device.

Le principe de la présente invention consiste à réaliser une acquisition photographique le plus rapidement possible après une modification de l'éclairage par allumage ou extinction dudit éclairage additionnel, avantageusement moins d'une seconde après que l'ordinateur a réussi à reconnaitre le marqueur.The principle of the present invention consists in carrying out a photographic acquisition as quickly as possible after a modification of the lighting by switching on or off of said additional lighting, advantageously less than a second after the computer has succeeded in recognizing the marker.

Il est recommandé de choisir une vitesse d’obturation et une ouverture d’objectif telles que les prises de vues avec et sans éclairage additionnel soient toutes les deux d’un contraste suffisant.It is recommended that you choose a shutter speed and lens aperture such that shots with and without additional lighting both have sufficient contrast.

Dans le cas où l’appareil photographique comporte un réglage automatique de la vitesse d’obturation et/ou de l’ouverture de l’objectif, ce qui est le cas de la plupart des appareils photographiques modernes et des Smartphones, il existe un troisième avantage qui est que l’appareil n’a pas le temps de modifier trop fortement ses réglages entre les vues avec et sans éclairage additionnel.In the event that the camera has automatic adjustment of the shutter speed and / or the aperture of the lens, which is the case with most modern cameras and smartphones, there is a third The advantage is that the camera does not have time to modify its settings too strongly between views with and without additional lighting.

Il est avantageux dans ce cas de commencer à allumer l’éclairage additionnel de façon intermittente avant de faire la première des deux prises de vues, pour éviter que le réglage automatique puisse correspondre aux conditions lumineuses optimales pour cette première prise de vue, mais soit déjà fait en fonction d’une valeur moyenne entre les conditions lumineuses avec et sans l’éclairage additionnel.It is advantageous in this case to start switching on the additional lighting intermittently before taking the first of the two shots, to prevent the automatic setting from being able to correspond to the optimal light conditions for this first shot, but either already made as a function of an average value between light conditions with and without additional lighting.

Il n’est pas nécessaire que les deux images soient prises l’une lorsque l’éclairage additionnel est totalement effectif et l’autre lorsqu’il est totalement éteint. Il suffit qu’il y ait une différence de l’intensité de cet éclairage additionnel entre les deux prises de vues.The two images do not need to be taken, one when the additional lighting is fully on and the other when it is fully off. It suffices that there is a difference in the intensity of this additional lighting between the two shots.

Une méthode perfectionnée consiste à allumer l’éclairage additionnel de façon intermittente et à prendre une série de photographies pendant la même période. On peut ensuite choisir quelle paire de photographies est utilisée pour calculer l’image différentielle, c'est-à-dire la plus adaptée au calcul de la différence, celle qui donne les meilleurs résultats.An improved method is to turn on the additional lighting intermittently and take a series of photographs during the same period. You can then choose which pair of photographs is used to calculate the differential image, that is, the most suitable for calculating the difference, the one that gives the best results.

La présente invention est aussi un procédé d'authentification consistant à établir selon l'une ou l'autre des méthodes qui ont été décrites ci-avant une description dite description 2D ultérieure d'un dispositif d'authentification et à la comparer avec une description dite description 2D de référence du dispositif d'authentification, la description 2D ultérieure étant établie depuis un point de vue proche de celui utilisé pour établir la description 2D de référence. Elle permet ainsi de perfectionner les méthodes décrites dans le brevet WO2012136902 précité.The present invention is also an authentication method consisting in establishing, according to one or other of the methods which have been described above, a description called a subsequent 2D description of an authentication device and in comparing it with a description. said reference 2D description of the authentication device, the subsequent 2D description being established from a point of view close to that used to establish the reference 2D description. It thus makes it possible to improve the methods described in the aforementioned patent WO2012136902.

Lorsque l'image de référence a été acquise sous un éclairage similaire à celui de l'éclairage additionnel, l'image différentielle peut être comparée directement avec cette image de référence.When the reference image has been acquired under lighting similar to that of the additional lighting, the differential image can be compared directly with this reference image.

On peut aussi établir plusieurs descriptions de référence faites depuis des emplacements différents, et comparer la description ultérieure avec la description 2D de référence établie depuis le point de vue le plus proche de celui utilisé pour établir la description 2D ultérieure.It is also possible to establish several reference descriptions made from different locations, and compare the subsequent description with the reference 2D description drawn up from the point of view closest to that used to establish the subsequent 2D description.

Il est particulièrement avantageux, pour l'identification en ligne par exemple de demander à l'utilisateur du dispositif d'acquisition photographique de le placer à un ou plusieurs emplacements différents qu'il n'a pu prévoir à l'avance.It is particularly advantageous, for on-line identification, for example, to ask the user of the photographic acquisition device to place it in one or more different locations that he could not foresee in advance.

Cela permet donc de perfectionner les méthodes décrites dans la demande de brevet PCTFR2019000002 précitée.This therefore makes it possible to improve the methods described in the aforementioned patent application PCTFR2019000002.

ApplicationsApplications

Une utilisation particulièrement intéressante au plan économique est celle dans laquelle on compare la description déjà enregistrée de tout ou partie d'un produit ou d'un document, sous un éclairage connu ou obtenu avec la présente méthode, avec une nouvelle description, pour voir si l'objet ou le document est bien celui qui a été photographié à l’origine et enregistré. De nombreuses applications existent donc dans la lutte contre la contrefaçon et les faux documents, les copies d’œuvres d’art et l’identification des personnes en face à face ou en ligne des personnes.A particularly interesting use from an economic point of view is that in which one compares the already recorded description of all or part of a product or of a document, in a known light or obtained with the present method, with a new description, to see if the object or document is indeed that which was originally photographed and recorded. There are therefore many applications in the fight against counterfeiting and false documents, copying works of art and identifying people face to face or online.

Claims

Photographic acquisition process consisting in making, with a photographic acquisition means equipped with a computer, two photographic acquisitions of an authentication device provided with a so-called marker means allowing said computer to determine the three-dimensional position in which is said photographic acquisition means by reference to said authentication device, one of the acquisitions being made under ambient lighting and the other being made with additional additional lighting, and to make the difference to obtain a so-called differential image representing the scene illuminated by the only additional lighting, characterized in that a photographic acquisition is carried out less than one second after said computer has succeeded in recognizing said marker after a modification of the lighting by switching on or switching off said additional lighting.

Photographic acquisition method according to Claim 1, characterized in that a photographic acquisition is carried out as soon as said computer has succeeded in recognizing said marker after a modification of the lighting by switching on or switching off said additional lighting.

Photographic acquisition method according to any one of claims 1 or 2 characterized in that said additional lighting is a flash associated with the photographic acquisition means.

A method of photographic acquisition according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the additional lighting is switched on intermittently before making the first photographic acquisition.

Authentication method consisting in establishing a description called a subsequent 2D description of an authentication device and in comparing it with a description called a reference 2D description of said authentication device, said subsequent 2D description being established from a close point of view of that used to establish said reference 2D description, characterized in that a reference 2D description and / or a subsequent 2D description is obtained by a method according to any one of claims 1 to 4.

An authentication method according to claim 5 comprising establishing several reference descriptions made from different locations, and comparing said subsequent description with said reference 2D description established from a point of view close to that used to establish said subsequent 2D description.

Authentication method according to claim 5 or claim 6 consisting in asking the user of said photographic acquisition device to place it in one or more different locations that he could not foresee in advance.