WO2017077217A1 - 3-d calibration of a video mapping system - Google Patents

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WO2017077217A1
WO2017077217A1 PCT/FR2016/052756 FR2016052756W WO2017077217A1 WO 2017077217 A1 WO2017077217 A1 WO 2017077217A1 FR 2016052756 W FR2016052756 W FR 2016052756W WO 2017077217 A1 WO2017077217 A1 WO 2017077217A1
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WO
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markers
coordinates
image
camera
projector
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PCT/FR2016/052756
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French (fr)
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Julien BERTA
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Smart Pixels
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/80Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10016Video; Image sequence
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30204Marker
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30244Camera pose

Definitions

  • the present invention relates to video mapping (or video mapping), also known as projection mapping.
  • the present invention relates more particularly to the 3D calibration of a video mapping system.
  • the video mapping, or projection mapping consists mainly of projecting at least one image or a video stream on two-dimensional or three-dimensional objects; this makes it possible to recreate images or video on objects in particular to recreate virtual universes.
  • Video mapping is thus a projection technology that transforms objects, often of irregular shapes, into display surfaces for projecting images or video.
  • These objects can be complex architectural landscapes such as a building (cathedral, church, historical monument, etc.) as well as objects of smaller sizes such as for example consumer products such as clothing, shoes, handbags. , toys, models or prototypes.
  • the present invention thus has many advantageous applications in the marketing field for example for the design of a product or a packaging or for the choice and / or configuration of a vehicle in a car dealership, but also in the field of virtual reality or in the video game.
  • the present invention finds other advantageous applications in other fields such as, for example, in events, sound and light shows or street shows for projecting on large objects (for example facades). of buildings) images and / or video.
  • the images are transformed so as to coincide with the object serving as a projection surface.
  • the video mapping is for single use; if you move the projector and / or the object, the images must be processed again so that the projector projects the images correctly onto the object.
  • video mapping sometimes requires the use of a video projector coupled to a camera; the camera is able to detect the object on which the image or the video stream is to be projected so as to coincide with the contours, the shape and the relief of the object.
  • camera is meant throughout the present description which follows any optical device for acquiring at least one image.
  • the principle of this calibration is to map a two or three dimensional object into a virtual space that mimics the real environment.
  • the central unit of the computer knows precisely the locations of the object where the various information relating to the object to be simulated must be projected.
  • the software can interact with the video projector to transform the image that one wishes to project on the surface of the object.
  • Calibrating the camera and projector provides a projected image that perfectly matches the contours, shape and relief of the object.
  • this homography calculation is used here as a tool for simplifying the 3D space into a set of 2D subspaces.
  • the proposed algorithm is indeed very sensitive to light variations; it is also not possible to calibrate the system during the projection (in "run-time”); this is called pre-calibration.
  • the present invention aims to improve the situation described above.
  • the present invention is intended in particular to improve the approach proposed in AUDET et al.
  • the object of the invention relates according to a first aspect to a calibration method, implemented by computer means, for the calibration of a video mapping system comprising a camera and a video projector.
  • the video projector is capable of projecting at least one image onto an object positioned in a workspace; this workspace is called here world landmark.
  • the video mapping system comprises a flat surface; this flat surface is in the form of a plane having at least three corners.
  • this flat surface is substantially rectangular or square.
  • the flat surface has in this case four corners.
  • other embodiments may be provided in which the flat surface has more than four corners.
  • this flat surface is mechanically linked to the object.
  • the object is placed, directly or indirectly, on this flat surface.
  • the flat surface can also serve as support for the object.
  • the object comprises this flat surface.
  • the plane surface has, at at least three of its corners, a first marker whose spatial coordinates, called 3D, in the world coordinate system are known.
  • the flat surface therefore comprises at least three first markers positioned respectively in the corners of the surface.
  • the method comprises a first calibration phase for estimating the pose of the camera and its optical parameters (so-called intrinsic).
  • the intrinsic parameters of the camera include the focal length, the optical center and possible distortion parameters of the camera.
  • the pose of the camera, or extrinsic camera parameter corresponds to the position and orientation of the camera relative to an object in the world landmark.
  • this first phase comprises a capture by the camera of an image, called the first image, comprising the first markers.
  • the first phase comprises a first detection step 1) during which the first markers are detected in the first image and then, by an image processing algorithm, the 2D coordinates of the first markers are determined in a first image.
  • marker associated with the image captured by the camera; this mark is called the image mark of the camera.
  • the first phase then comprises a first determination step 2).
  • a first homography denoted H bc is determined which allows the passage of the 3D coordinates of the first markers in the world coordinate system to the 2D coordinates of these markers in the image frame of the camera; it should be noted here that this homography H bc is related to the pose and the optical parameters of the camera. It is understood that the markers are coplanar and that there is a world landmark where the coordinates of the markers can be expressed in a plane (that of the flat surface).
  • the homographic transformation (from a plane to a plane) is therefore applicable.
  • the method according to the present invention then comprises a second calibration phase for estimating the installation of the projector and its optical parameters (so-called intrinsic).
  • the intrinsic parameters of the projector include in particular the focal length, the optical center and any projector distortion parameters.
  • the installation of the projector, or extrinsic parameter of the projector corresponds to the position and the orientation of the projector relative to an object in the world landmark.
  • this second phase comprises a pre-transformation step 3) during which a pre-transformed pt ", said first transformed, is applied to a plurality of second markers whose 2D coordinates in the reference associated with the projector, called the image reference mark. of the projector, are known.
  • this first pre-transformed pt is initialized during a first iteration as being equal to a non-degenerate homographic matrix.
  • a first filter including checking that the second transformed markers are included in the flat surface.
  • This first filtering can be performed by comparing the 2D coordinates of the second markers transformed in the image frame of the projector with the 2D coordinates of the first markers.
  • This pre-transformation followed by the first filtering is characteristic of the present invention.
  • Positioning the first markers in the corners of the flat surface is very advantageous; this makes it possible to easily filter the pre-transformed markers which are outside the plane by comparing them with the coordinates of the first markers. This is not possible in AUDET et al.
  • a second filtering is then performed optionally to verify that the corners of the second transformed markers all belong to the image to be projected.
  • this second filtering consists in verifying that the second transformed markers are included in the image to be projected by comparing their 2D coordinates of the second markers with the size of the image in the image reference frame of the projector.
  • This second filtering is characteristic of the invention. It thus ensures that no truncated marker (projecting beyond the frame of the projected image) is projected and then detected.
  • the second calibration phase comprises a capture by the camera of a second image comprising the second projected markers (which are in the plane and in the image).
  • a second detection step 5 is provided during which the second markers are detected in the second image and then, by an image processing algorithm, the 2D coordinates of the second markers in the reference mark are determined. picture of the camera.
  • the second calibration phase then comprises a second determination step 6); during this step, a second homography H cp is determined which is related to the pose and optical parameters of the projector and which allows the passage of the 2D coordinates of the second markers projected in the image frame of the camera to the 2D coordinates of these markers in the image mark of the projector.
  • the method according to the present invention finally comprises a treatment phase.
  • This treatment phase comprises a third calculation step 7) during which the first pre-transformed pt "is recalculated according to the first Hb c and second H cp homographies.
  • the set of steps 3) to 7) is repeated, using for each iteration the first pre-transformed pt "calculated during the third calculation step of the previous iteration, until the pre -transformed pt "is substantially equal to an identity matrix.
  • the treatment phase according to the present invention thus makes it possible to collect a list of points containing the information for the 3D calibration of the videomapping system: by this succession of technical steps, characteristic of the present invention, an iterative method is available which makes it possible to to build a list of points: at each iteration of the algorithm, the first markers (3D points of the world marker and 2D point of the camera marker) and the second markers (ideal 3D points of the world marker, 2D point of the camera marker and points 2D of the projector mark) are added to this calibration list.
  • the Applicant furthermore submits that the calibration method proposed here in the context of the present invention makes it possible to calibrate the running system (in "run-time”).
  • the Applicant furthermore submits that the calibration method proposed herein in the context of the present invention does not require the detection of the printed markers and the projected markers in the same camera image, which makes the detection robust and significantly less sensitive to the conditions. luminous ambient.
  • the treatment phase further comprises a first calculation step during which the 2D coordinates of the third ideal markers in the Camera image markers are calculated based on the first H bc homography and 3D coordinates of the third markers in the world landmark.
  • the 2D coordinates of the third markers in the image frame of the camera are calculated according to the following formula:
  • is the representative vector of the 2D coordinates of at least one of the third markers in the image frame of the camera
  • I is the representative vector of the 3D coordinates of at least one of the third markers in the world coordinate system.
  • the processing phase comprises a second calculation step during which another pre-transform pt ', said second pre-transformed, is computed in order to transform, in the image reference frame of the camera, the coordinates 2D of the second projected markers to make them coincide with the 2D coordinates of the third markers
  • is the representative vector of the 2D coordinates of at least one of the third markers in the image frame of the camera
  • - A ' is the representative vector of the 2D coordinates of at least one of the second markers in the image frame of the camera.
  • the first transform pt '' is calculated according to the following formula:
  • the 2D coordinates of the second markers in the image frame of the projector are determined randomly (provided that the second markers do not overlap with the first markers).
  • the first pre-transformed pt is initialized as being equal to the identity matrix.
  • the results are particularly advantageous.
  • the calibration of the video mapping system is indeed very fast: the projected markers coincide with the ideal markers after only three iterations.
  • the proposed algorithm makes it possible to accumulate at least 4 characteristic points (known in the three world, camera and projector markers) in only three iterations.
  • the projector projects a black image toward the flat surface.
  • the set of steps 3) to 7) is reiterated in the method by using for each iteration the first pre-transformed pt "calculated during the third calculation step of the previous iteration and then pre-transforming the coordinates. 2D of the second markers in the image reference of the projector, this iteration is carried out until the pre-transformed pt "is substantially equal to an identity matrix to have:
  • the method therefore comprises an iterative loop which stops when the pre-transformed pt "is substantially equal to an identity matrix.
  • this distance is less than a predetermined threshold, noted for example ⁇ : distance (pt ", Id) ⁇
  • the Applicant submits here that it is sufficient by correctly setting the threshold in question about three iterations to achieve the expected result and get a good calibration of the system.
  • the distance can be calculated in different ways: it can be done by calculating a difference, the absolute value of a difference, a ratio, etc. It is understood here that the first markers are so-called physical markers.
  • a variant can be provided in which these first markers are obtained beforehand by printing the flat surface with an invisible ink of the infrared or ultraviolet ink type.
  • the detection of the first markers in the first image comprises in this case a lighting of the surface with an infra-red or ultraviolet lamp.
  • the first markers are obtained beforehand by etching the flat surface.
  • the detection of the first markers in the first image may preferably comprise the detection of the reliefs formed by the etching in the plane surface.
  • the subject of the present invention relates, according to a second aspect, to a computer program which comprises instructions adapted to the execution of the steps of the method as described above, this in particular when said computer program is executed by at least one processor.
  • the object of the present invention relates to a computer-readable recording medium on which is recorded a computer program comprising instructions for carrying out the steps of the method as described above.
  • the recording medium can be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD-ROM or a microelectronic circuit type ROM, or a magnetic recording means or a hard disk.
  • this recording medium can also be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, such a signal can be conveyed via an electric or optical cable, by conventional radio or radio or by self-directed laser beam or by other ways.
  • the computer program according to the invention can in particular be downloaded to an Internet type network.
  • the recording medium may be an integrated circuit in which the computer program is incorporated, the integrated circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method in question.
  • the subject of the present invention finally relates, according to a fourth aspect, to a video mapping system comprising a camera and a video projector capable of projecting at least one image onto an object positioned in the world reference.
  • the system comprises a flat surface in the form of a plane having at least three corners and being mechanically connected to the object, said plane surface having at at least three of its corners a first marker whose spatial coordinates , say 3D, in the world landmark are known.
  • the system comprises computer means configured for implementing the steps of the method described above.
  • the system includes a first computer calibration module for estimating the pose of the camera.
  • This first module includes:
  • first image processing means configured to detect, in a first image captured by the camera, the markers, and to determine the 2D coordinates of the first markers in the image reference frame of the camera,
  • - First determination means configured to determine a first homography H bc , related to the installation of the camera, allowing the passage of 3D coordinates of the first markers in the world coordinate system to 2D coordinates of the first markers in the image frame of the camera. It is understood that the markers are coplanar and that there is a world landmark where the coordinates of the markers can be expressed in a plane (that of the flat surface). The homographic transformation (from a plane to a plane) is therefore applicable.
  • the system further includes a second computer calibration module for estimating the placement of the projector.
  • This second module preferably comprises:
  • pre-transformation means configured to transform with a predetermined pre-transformation pt 2 of the second markers whose 2D coordinates in the image reference of the projector are known (this pre-transform pt "being initialized during a first iteration as being equal to a non-degenerate homographic matrix),
  • first filtering means configured to check that the second transformed markers are included in the plane surface by comparing the 2D coordinates of the second markers transformed in the image frame of the projector with the coordinates of the first markers (here, the filtering makes it possible to suppress the second markers that would not be theoretically projected on the map),
  • projector control means configured to project on the flat surface the second transformed markers
  • second image processing means configured to detect, in a second image captured by the camera, the second transformed markers, and to determine the 2D coordinates of the second markers transformed in the image frame of the camera, and
  • second determination means configured to determine a second homography H cp , related to the installation of the projector, for the passage of the 2D coordinates of the second markers in the image frame of the camera to the 2D coordinates of the markers in the image frame of the projector.
  • the system comprises a computer processing module which notably comprises a computer which is configured to recalculate, according to the first H bc and second H cp homographies, the first pre-transformed pt "to transform, in the image reference of the projector, the 2D coordinates of the second projected markers to coincide with the 2D coordinates of third markers whose 3D coordinates in the world coordinate are predetermined.
  • the computer processing module further comprises computer collection means configured to collect, at each iteration, the coordinates of the first markers in the world and camera markers and second markers in the world, camera and projector markers in a list of points, called the calibration list.
  • This list is advantageously used for the 3D calibration of the video mapping system by allowing the estimation of the pose of the camera in the world reference and its optical parameters, as well as the estimation of the installation of the projector in the reference world and of its optical parameters.
  • the system further comprises a processor configured to control all of said computer means above for said calculator to calculate the first pretransformed pt "until substantially equal to an identity matrix.
  • the second module comprises second filtering means configured to verify that the second transformed markers are included in the image to be projected by comparing their 2D coordinates with the size of the image in the projector mark.
  • FIGS. 1 to 5 illustrate an embodiment of this embodiment which is devoid of any limiting character and on which:
  • Figure 1 shows a flowchart illustrating the method of the invention according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 represents a schematic view of the video mapping system according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 diagrammatically represents the calibration principle of the video mapping system illustrating the position of the different markers on the flat surface
  • FIG. 4 schematically represents the calibration of the completed system when the projected markers are merged with the ideal markers
  • FIG. 5 represents an example of a particular application of the invention in which the object is a car model placed on a flat surface serving as a support.
  • Allowing the calibration of a video mapping system 100 so that the images projected by a video projector 20 respect the contours, the shape and the relief of an object O is one of the objectives of the present invention.
  • the example described here and illustrated in FIG. 5 relates to an application in which the video projector 20 is set to project on a car model O, or more broadly an object O, an image corresponding for example to the dressing options of a car ; this example of application is particularly interesting for car dealerships by allowing the buyer to select and visualize in real time the various options selected (colors, rim, sunroof, headlights, mirrors, etc.) for the car that he wants to buy.
  • the video mapping tool makes it possible not to create a prototype each time. Just project the desired image.
  • the system 100 therefore conventionally comprises a camera 10 and a video projector 20.
  • the system 100 further comprises a flat surface 30 which is in this example of rectangular or square shape.
  • this surface may have other shapes. In any case, this surface has at least three corners. This surface 30 is used for the calibration of the system 100; it is therefore characteristic of the present invention.
  • this flat surface 30 is mechanically linked to the object O.
  • the object O is placed directly on the surface 30.
  • the skilled person will understand here that the object O can also be placed indirectly on this surface 30, for example via a base (not shown here).
  • the surface 30 has at its four corners (see FIGS. 2 and 3) markers respectively denoted by M 1s M 2 , M 3 and M 4 .
  • M 4 in the world reference R0 are known; they are noted below ⁇ CJVIi ; C_M 2; C_M 3; C_M 4 ⁇ .
  • M may also be noted matrix representative of the coordinates of these markers M ls M 2 , M 3 and M 4 in the world reference R0. It is understood here that the markers are coplanar and that there is a world landmark where the coordinates of the markers can be expressed in a plane (that of the flat surface).
  • the method thus comprises a first phase of calibration PI implemented by a module 110 (for example an electronic circuit) whose object is to estimate the pose of the camera 10.
  • a module 110 for example an electronic circuit
  • the camera 10 (which includes an image sensor) captures during a step S1 an image Iml.
  • this image Im1 comprises the markers M 1s M 2 , M 3 and M 4 .
  • this detection S2 is carried out using means 111 (for example a DSP) which implement an image processing algorithm detecting in the image Im1 specific objects (for example markers whose shape is predetermined: in Figure 3, a tag). Then, these means 111 determines during a step S3 the 2D coordinates, noted (C'_Mi ; C'_M 2; C'_M 3; C'_M 4 ⁇ , of these first markers M 1s M 2 , M 3 and M 4 in the image marker of the RI camera.
  • means 111 for example a DSP
  • an image processing algorithm detecting in the image Im1 specific objects (for example markers whose shape is predetermined: in Figure 3, a tag). Then, these means 111 determines during a step S3 the 2D coordinates, noted (C'_Mi ; C'_M 2; C'_M 3; C'_M 4 ⁇ , of these first markers M 1s M 2 , M 3 and M 4 in the image marker of the RI camera.
  • the vectors Mi representative of the 3D coordinates of the first markers M ls M 2 , M 3 and M 4 are thus known in the world coordinate system RO, and M'i which are the vectors of the 2D coordinates ⁇ C'_Mi ; C'_M 2; C'_M 3; C'_M 4 ⁇ markers M ls M 2 , M 3 and M 4 in the image frame of the camera RI.
  • i an integer included in this example between 1 and N (where N is the number of markers, here), and
  • H bc board to camera
  • H bcb the homography allowing the passage of the 3D coordinates of the first markers M ls M 2 , M 3 and M 4 in the world coordinate RO to the 2D coordinates of the markers M ls M 2 , M 3 and M 4 in the image frame of the camera RI
  • H cb the homography allowing the inverse transformation.
  • the means 112 for example a calculator which determine, during a step S4, the homography H bc .
  • the method then comprises a calibration phase P2 implemented by a module 120 which makes it possible to estimate the installation of the video projector 20.
  • the calibration of the system 100 consists in that the projected markers A 1 , A 2 , A 3 and A 4 by the video projector 20, noted here the second markers, reach an ideal position; they must be confused with third markers, called ideals, I 2 , 1 3 and I 4 .
  • the means 121 pre-transform, during a step S5, these second markers Ai, A 2 , A 3 and A4 using a pre-transform pt "so as to converge these markers with ideal markers.
  • This pre-transformed pt '' allows to coincide in the R2 mark the projected markers Ai, A 2 , A 3 and A4 with the third so-called ideal markers, noted Ii, I 2 , 1 3 and I 4 .
  • this pre-transformed is also a homographic transformation.
  • pt is initialized to be equal to a non-degenerate homographic matrix, and it can also be initialized as being equal to the identity matrix, which provides a satisfactory result.
  • the means 122i compare the coordinates of the second markers transformed in the image frame of the projector R2 with the coordinates of the first markers in this same frame.
  • This comparison S6 makes it possible to filter the second transformed markers which are not projected in the plan; these markers are therefore removed later so as to keep only the projected markers that are relevant for the calibration. This comparison therefore makes it possible to carry out a first filtering.
  • a second filtering S6 ' is then provided by the means 122 2 which makes it possible to filter the second markers transformed in the projector image mark which are not entirely inside the image to be projected; these markers are thus removed in order to keep only complete markers and not truncated by the edge of the image.
  • the technical characteristics of the projector also give us the resolution of the projected image.
  • the projected pixels belong to the rectangle [(0,0), (Hres, Vres)] (where Hres and Vres are the horizontal and vertical resolutions of the projector).
  • the means 123 which are able to control the projectors trigger during a step S6 "the projection of said markers Ai, A 2 , A 3 and A4 on the flat surface 30.
  • the method then provides an S7 capture by the camera 10 of an Im2 image which includes the projected markers A 1 , A 2 , A3, and A4.
  • the means 124 then detects in the picture Im2 in a step S8 markers Ai, A2, A3, A4 and then determine at a step S9 2D ⁇ C'_Ai coordinates; C'_A 2; C'_A 3; C'_A4 ⁇ of these markers Ai, A 2 , A3, and A4 in the image frame of the camera RI.
  • A'i are known vectors representing the coordinates of the markers projected in the image frame of the camera RI.
  • the means 125 determine in a step S 10 the homography H cp , which is related to the installation of the projector 20, and which allows the passage of the 2D coordinates of the second markers projected in the image frame of the RI camera to the 2D coordinates of these markers in the image frame of the projector R2.
  • H pc is the homography allowing the inverse transformation.
  • I'i is a vector representative of the 2D coordinates of at least one of the third markers in the image frame of the IR camera
  • Ii is a vector representative of the 3D coordinates of at least one of the third markers in the world reference R0.
  • a calculator 131 will calculate in a step SU the 2D coordinates ⁇ C 'Ii ; C'_I 2; C 13; C'_I 4 ⁇ third markers Ii, I 2 , 13 and I 4 in the image frame of the camera RI according to the homography H bc .
  • the calculation S U is performed by a first computer 131 according to the following formula:
  • the phase P3 comprises a calculation S 12 made by a second computer 132 which consists of calculating another pre-transform pt ', said second pre-transformed, to transform, in the image reference frame of the camera RI, the 2D coordinates ⁇ C 'Ai ; C'_A 2; C'_A 3; C'_A 4 ⁇ second projected markers (Ai, A 2 , A3, A 4 ) in order to make them coincide with the 2D coordinates ⁇ C 'Ii ; C'_I 2; C'_I 3; It's 4 ⁇ third markers.
  • - ⁇ is a vector of 2D coordinates ⁇ C 'Ii ; C'_I 2; C 13 ; C'_I 4 ⁇ of at least one of the third markers in the image frame of the IR camera, and
  • a ' is a vector of 2D coordinates ⁇ C'_A 1; C'_A 2; C'_A 3; C'_A 4 ⁇ at least one of the second markers in the image frame of the camera RI.
  • the system 100 therefore comprises a processor 140 which is configured to control the various computer means above to repeat all the above steps from the pre-transformation S5 so that the pre-transformed pt "is equal to (or substantially equal to) an identity matrix Id.
  • the computer module comprises collection means (not shown here) which are configured to collect at each iteration the first markers and the second markers in a list.
  • This list of points ⁇ Mi, M 'i, A " ⁇ , A'i, Ai ⁇ is advantageously used for the 3D calibration of the videomapping system by allowing the estimation of the pose of the camera and its optical parameters as well as placing the projector in the world landmark and its optical parameters.
  • markers here limited to 4 ⁇ M1, M2, M3, M4 ⁇ , ⁇ A1, A2, A3, A4 ⁇ and ⁇ II, 12, 13, 14 ⁇ is not limiting.
  • the algorithm operates from a marker and supports more than four markers per iteration.

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Abstract

The present invention relates to the 3-D calibration of a video mapping system comprising a camera (10), a video projector (20) and a flat surface (30) in the form of a substantially rectangular or square plane, mechanically connected to an object (O) intended to receive the projection of at least one image and having at least one marker (Ml, M2, M3, M4) at the corners of said surface, said calibration comprising: a pre-transformation (S5) using a pre-transform pt" of a plurality of second markers (A1, A2, A3, A4) the 2-D coordinates of which ({C"_A1; C"_A2; C"_A3; C"_ A4}) in the image frame of reference of the projector (R2) are known, said first pre-transform pt" being initialised during a first iteration as being equal to a non-degenerate homoographic matrix, and an iterative calculation of said pre-transform pt", as a function of homographies Hbc and Hep, in order to transform, in the image frame of reference (R2) of the projector, the 2-D coordinates of the second projected markers (Al, A2, A3, A4) in order to make same coincide with the 2-D coordinates ({C"_I1; C"_A2; C"_I3; C"_I4}) of third markers (I1, I2, I3, I4), referred to as ideal markers.

Description

CALIB RATION 3D D'UN SYSTEME DE MAPPING VIDEO  3D CALIB RATION OF A VIDEO MAPPING SYSTEM
Domaine technique et art antérieur Technical field and prior art
La présente invention concerne le mapping vidéo (ou mappage vidéo), également connu sous le terme projection mapping.  The present invention relates to video mapping (or video mapping), also known as projection mapping.
La présente invention porte plus particulièrement sur la calibration 3D d'un système de mapping vidéo.  The present invention relates more particularly to the 3D calibration of a video mapping system.
Le mapping vidéo, ou projection mapping, consiste principalement à projeter au moins une image ou un flux vidéo sur des objets bidimensionnels ou tridimensionnels ; ceci permet de recréer des images ou des vidéo sur des objets notamment pour recréer des univers virtuels. The video mapping, or projection mapping, consists mainly of projecting at least one image or a video stream on two-dimensional or three-dimensional objects; this makes it possible to recreate images or video on objects in particular to recreate virtual universes.
Le mapping vidéo se présente ainsi comme une technologie de projection permettant de transformer des objets, souvent de formes irrégulières, en surface d'affichage pour une projection d'images ou de vidéo.  Video mapping is thus a projection technology that transforms objects, often of irregular shapes, into display surfaces for projecting images or video.
Ces objets peuvent être aussi bien des paysages architecturaux complexes tels qu'un bâtiment (cathédrale, église, monument historique, etc.) que des objets de plus petites tailles comme par exemple des produits de consommation type par exemple vêtement, chaussure, sac à main, jouets, des maquettes ou encore des prototypes.  These objects can be complex architectural landscapes such as a building (cathedral, church, historical monument, etc.) as well as objects of smaller sizes such as for example consumer products such as clothing, shoes, handbags. , toys, models or prototypes.
La présente invention trouve ainsi de nombreuses applications avantageuses dans le domaine du marketing par exemple pour la conception d'un produit ou d'un packaging ou encore pour le choix et/ou la configuration d'un véhicule dans une concession automobile, mais aussi dans le domaine de la réalité virtuelle ou dans le jeu vidéo. The present invention thus has many advantageous applications in the marketing field for example for the design of a product or a packaging or for the choice and / or configuration of a vehicle in a car dealership, but also in the field of virtual reality or in the video game.
Bien évidemment, la présente invention trouve d'autres applications avantageuses dans d'autres domaines comme par exemple dans l'événementiel, les spectacles de sons et lumières ou encore les spectacles de rue pour projeter sur des objets de grandes dimensions (par exemple des façades de bâtiments) des images et/ou des vidéo. Dans sa version la plus simple, on peut prévoir un mapping vidéo statique au cours duquel les images sont traitées au préalable pour être projetées par un vidéoprojecteur dont la position est fixe.  Of course, the present invention finds other advantageous applications in other fields such as, for example, in events, sound and light shows or street shows for projecting on large objects (for example facades). of buildings) images and / or video. In its simplest version, we can provide a static video mapping in which the images are processed beforehand to be projected by a video projector whose position is fixed.
Dans ce cas de figure, les images sont donc transformées de manière à coïncider avec l'objet servant de surface de projection. On comprend donc ici que le mapping vidéo est à usage unique ; si on déplace le projecteur et/ou l'objet, il faut à nouveau traiter les images de manière à ce que le vidéoprojecteur projette les images correctement sur l'objet. Pour remédier à ceci, le mapping vidéo requiert parfois l'utilisation d'un vidéoprojecteur couplé à une caméra ; la caméra est apte à détecter l'objet sur lequel l'image ou le flux vidéo doit être projeté de manière à coïncider avec les contours, la forme et le relief de l'objet. In this case, the images are transformed so as to coincide with the object serving as a projection surface. We understand here that the video mapping is for single use; if you move the projector and / or the object, the images must be processed again so that the projector projects the images correctly onto the object. To remedy this, video mapping sometimes requires the use of a video projector coupled to a camera; the camera is able to detect the object on which the image or the video stream is to be projected so as to coincide with the contours, the shape and the relief of the object.
Par caméra, on entend dans toute la présente description qui suit tout dispositif optique permettant l'acquisition d'au moins une image.  By camera is meant throughout the present description which follows any optical device for acquiring at least one image.
Cette approche nécessite donc l'utilisation d'un logiciel de calibration permettant de faire coïncider l'espace virtuel avec l'environnement réel.  This approach therefore requires the use of calibration software to match the virtual space with the real environment.
Le principe de cette calibration est de mapper un objet à deux ou trois dimensions dans un espace virtuel qui imite l'environnement réel.  The principle of this calibration is to map a two or three dimensional object into a virtual space that mimics the real environment.
De cette façon, l'unité centrale de l'ordinateur connaît précisément les endroits de l'objet où doivent être projetées les différentes informations relatives à l'objet à simuler.  In this way, the central unit of the computer knows precisely the locations of the object where the various information relating to the object to be simulated must be projected.
Grâce à ce mapping de l'objet, le logiciel peut interagir avec le vidéoprojecteur pour transformer l'image que l'on souhaite projeter sur la surface de l'objet. Calibrer la caméra et le vidéoprojecteur permet d'avoir une image projetée qui coïncide parfaitement avec les contours, la forme et le relief de l'objet.  Thanks to this mapping of the object, the software can interact with the video projector to transform the image that one wishes to project on the surface of the object. Calibrating the camera and projector provides a projected image that perfectly matches the contours, shape and relief of the object.
On connaît dans l'état de la technique une publication de HIROOKA ET AL « Calibration Free Display System Using Video Projector Onto Real Object Surface » du 1er janvier 2006 qui enseigne une calibration 2D. A publication Hirooka known in the prior art ET AL "Calibration Free Display System Using Video Projector Onto Real Object Size" from January 1, 2006 which teaches a 2D calibration.
Pour cette calibration 2D, on propose de calculer des homographies.  For this 2D calibration, it is proposed to calculate homographies.
Cependant, ce calcul d'homographies est utilisé ici comme un outil de simplification de l'espace 3D en un ensemble de sous-espaces 2D.  However, this homography calculation is used here as a tool for simplifying the 3D space into a set of 2D subspaces.
Dans cette publication, la totalité des calculs réalisés pour déterminer les homographies pour passer d'un espace à l'autre sont ainsi réalisée dans un environnement 2D.  In this publication, all calculations made to determine homographies to move from one space to another are thus performed in a 2D environment.
Une telle simplification permet alors d'éviter de travailler dans l'espace 3D.  Such simplification then makes it possible to avoid working in the 3D space.
On notera ici que cette simplification ne permet pas d'obtenir une calibration 3D précise du système. On connaît également un algorithme de calibration 3D d'un système de mapping vidéo proposé par AUDET et al dans une publication scientifique de 2009 intitulée « A user- friendly method to geometrically calibrate projector-camera System », IEEE Computer Society Conférence on Computer Vision and Pattern Récognition Workshop. It should be noted here that this simplification does not make it possible to obtain an accurate 3D calibration of the system. Also known is a 3D calibration algorithm of a video mapping system proposed by AUDET et al in a 2009 scientific publication entitled "A user-friendly method to geometrically calibrated projector-camera System", IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshop.
Dans cette publication, l'algorithme proposé fait intervenir des marqueurs imprimés et des marqueurs projetés.  In this publication, the proposed algorithm involves printed markers and projected markers.
Le concept général de cet algorithme de calibration est de faire coïncider les marqueurs projetés avec des emplacements prédéfinis.  The general concept of this calibration algorithm is to match the projected markers with predefined locations.
Une fois ces marqueurs alignés, il est possible de calibrer le système et de projeter l'image correctement sur l'objet.  Once these markers are aligned, it is possible to calibrate the system and project the image correctly on the object.
Le Demandeur soumet néanmoins que l'algorithme proposé pour la calibration du système n'est pas pleinement satisfaisant. The Applicant submits, however, that the proposed algorithm for system calibration is not fully satisfactory.
L'algorithme proposé est en effet très sensible aux variations de lumières ; il n'est d'autre part pas possible de calibrer le système pendant la projection (en « run-time ») ; on parle alors de pré-calibration.  The proposed algorithm is indeed very sensitive to light variations; it is also not possible to calibrate the system during the projection (in "run-time"); this is called pre-calibration.
Plusieurs autres inconvénients dans AUDET et al seront mis en évidence dans la suite de la description.  Several other disadvantages in AUDET et al will be highlighted in the following description.
Résumé et objet de l 'invention Summary and object of the invention
La présente invention vise à améliorer la situation décrite ci-dessus.  The present invention aims to improve the situation described above.
La présente invention a notamment pour objectif de perfectionner l'approche proposée dans AUDET et al.  The present invention is intended in particular to improve the approach proposed in AUDET et al.
A cet effet, l'objet de l'invention concerne selon un premier aspect un procédé de calibration, mis en œuvre par des moyens informatiques, pour la calibration d'un système de mapping vidéo comprenant une caméra et un vidéoprojecteur. For this purpose, the object of the invention relates according to a first aspect to a calibration method, implemented by computer means, for the calibration of a video mapping system comprising a camera and a video projector.
Selon l'invention, le vidéo projecteur est apte à projeter au moins une image sur un objet positionné dans un espace de travail ; cet espace de travail est appelé ici repère monde.  According to the invention, the video projector is capable of projecting at least one image onto an object positioned in a workspace; this workspace is called here world landmark.
Avantageusement, le système de mapping vidéo comprend une surface plane ; cette surface plane se présente sous la forme d'un plan ayant au moins trois coins. De préférence, cette surface plane est sensiblement rectangulaire ou carré. La surface plane comporte dans ce cas quatre coins. On peut toutefois prévoir d'autres modes de réalisation dans lesquels la surface plane présente plus de quatre coins. Advantageously, the video mapping system comprises a flat surface; this flat surface is in the form of a plane having at least three corners. Preferably, this flat surface is substantially rectangular or square. The flat surface has in this case four corners. However, other embodiments may be provided in which the flat surface has more than four corners.
De préférence, cette surface plane est mécaniquement liée à l'objet.  Preferably, this flat surface is mechanically linked to the object.
Selon une variante, l'objet est posé, directement ou indirectement, sur cette surface plane. Dans ce cas, la surface plane peut également servir de support à l'objet.  According to a variant, the object is placed, directly or indirectly, on this flat surface. In this case, the flat surface can also serve as support for the object.
Selon une autre variante, l'objet comprend cette surface plane.  According to another variant, the object comprises this flat surface.
Selon l'invention, la surface plane présente au niveau d'au moins trois de ses coins un premier marqueur dont les coordonnées spatiales, dites 3D, dans le repère monde sont connues.  According to the invention, the plane surface has, at at least three of its corners, a first marker whose spatial coordinates, called 3D, in the world coordinate system are known.
La surface plane comporte donc au moins trois premiers marqueurs positionnés respectivement dans les coins de la surface.  The flat surface therefore comprises at least three first markers positioned respectively in the corners of the surface.
Ces marqueurs délimitent la surface.  These markers delimit the surface.
Selon l'invention, le procédé comporte une première phase d'étalonnage pour estimer la pose de la caméra et ses paramètres optiques (dit intrinsèques).  According to the invention, the method comprises a first calibration phase for estimating the pose of the camera and its optical parameters (so-called intrinsic).
En fonction du modèle mathématique de caméra utilisé, les paramètres intrinsèques de la caméra comprennent notamment la distance focale, le centre optique et d'éventuels paramètres de distorsion de la caméra.  Depending on the mathematical model of camera used, the intrinsic parameters of the camera include the focal length, the optical center and possible distortion parameters of the camera.
La pose de la caméra, ou paramètre extrinsèque de caméra, correspond quant à elle à la position et l'orientation de la caméra par rapport à un objet dans le repère monde.  The pose of the camera, or extrinsic camera parameter, corresponds to the position and orientation of the camera relative to an object in the world landmark.
Avantageusement, cette première phase comporte une capture par la caméra d'une image, dite première image, comprenant les premiers marqueurs.  Advantageously, this first phase comprises a capture by the camera of an image, called the first image, comprising the first markers.
Suite à cette capture, la première phase comprend une première étape de détection 1) au cours de laquelle on détecte dans la première image les premiers marqueurs puis on détermine, par un algorithme de traitement d'images, les coordonnées 2D des premiers marqueurs dans un repère associé à l'image capturée par la caméra ; ce repère est appelé repère image de la caméra.  Following this capture, the first phase comprises a first detection step 1) during which the first markers are detected in the first image and then, by an image processing algorithm, the 2D coordinates of the first markers are determined in a first image. marker associated with the image captured by the camera; this mark is called the image mark of the camera.
La première phase comporte ensuite une première étape de détermination 2).  The first phase then comprises a first determination step 2).
Au cours de cette étape, on détermine une première homographie notée Hbc qui permet le passage des coordonnées 3D des premiers marqueurs dans le repère monde aux coordonnées 2D de ces marqueurs dans le repère image de la caméra ; on notera ici que cette homographie Hbc est liée à la pose et aux paramètres optiques de la caméra. On comprend que les marqueurs sont coplanaires et qu'il existe un repère monde où les coordonnées des marqueurs peuvent être exprimées dans un plan (celui de la surface plane). During this step, a first homography denoted H bc is determined which allows the passage of the 3D coordinates of the first markers in the world coordinate system to the 2D coordinates of these markers in the image frame of the camera; it should be noted here that this homography H bc is related to the pose and the optical parameters of the camera. It is understood that the markers are coplanar and that there is a world landmark where the coordinates of the markers can be expressed in a plane (that of the flat surface).
La transformation homographique (d'un plan vers un plan) est donc applicable.  The homographic transformation (from a plane to a plane) is therefore applicable.
La détermination de cette première homographie est caractéristique de la présente invention.  The determination of this first homography is characteristic of the present invention.
Le procédé selon la présente invention comporte ensuite une deuxième phase d'étalonnage pour estimer la pose du projecteur et ses paramètres optiques (dit intrinsèques).  The method according to the present invention then comprises a second calibration phase for estimating the installation of the projector and its optical parameters (so-called intrinsic).
En fonction du modèle mathématique de projecteur utilisé, les paramètres intrinsèques du projecteur comprennent notamment la distance focale, le centre optique et d'éventuels paramètres de distorsion du projecteur.  Depending on the mathematical model of the projector used, the intrinsic parameters of the projector include in particular the focal length, the optical center and any projector distortion parameters.
De la même façon, la pose du vidéoprojecteur, ou paramètre extrinsèque du vidéoprojecteur, correspond à la position et l'orientation du vidéoprojecteur par rapport à un objet dans le repère monde.  In the same way, the installation of the projector, or extrinsic parameter of the projector, corresponds to the position and the orientation of the projector relative to an object in the world landmark.
Plus particulièrement, cette deuxième phase comprend une étape de prétransformation 3) au cours de laquelle on applique une pré-transformée pt", dite première transformée, à une pluralité de deuxièmes marqueurs dont les coordonnées 2D dans le repère associé au projecteur, appelé repère image du projecteur, sont connues.  More particularly, this second phase comprises a pre-transformation step 3) during which a pre-transformed pt ", said first transformed, is applied to a plurality of second markers whose 2D coordinates in the reference associated with the projector, called the image reference mark. of the projector, are known.
De préférence, cette première pré-transformée pt" est initialisée lors d'une première itération comme étant égale à une matrice homographique non-dégénérée.  Preferably, this first pre-transformed pt "is initialized during a first iteration as being equal to a non-degenerate homographic matrix.
On entend ici par transformation non-dégénérée toute transformation géométrique de l'espace qui est inversible.  Here we mean by non-degenerate transformation any geometric transformation of space that is invertible.
Ensuite, il est prévu une étape de projection 4) au cours de laquelle le vidéoprojecteur projette sur la surface plane les deuxièmes marqueurs transformés.  Then, there is provided a projection step 4) during which the video projector projects on the flat surface the second transformed markers.
Préalablement à cette projection, on prévoit également un premier filtrage consistant notamment à vérifier que les deuxièmes marqueurs transformés sont compris dans la surface plane. Ce premier filtrage peut être réalisé en comparant les coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs transformés dans le repère image du projecteur avec les coordonnées 2D des premiers marqueurs.  Prior to this projection, provision is also made for a first filter including checking that the second transformed markers are included in the flat surface. This first filtering can be performed by comparing the 2D coordinates of the second markers transformed in the image frame of the projector with the 2D coordinates of the first markers.
Cette pré-transformation suivie du premier filtrage est caractéristique de la présente invention.  This pre-transformation followed by the first filtering is characteristic of the present invention.
Positionner les premiers marqueurs dans les coins de la surface plane est très avantageux ; cela permet de filtrer aisément les marqueurs pré-transformés qui sont en dehors du plan en les comparant avec les coordonnées des premiers marqueurs. Ceci n'est pas possible dans AUDET et al. Positioning the first markers in the corners of the flat surface is very advantageous; this makes it possible to easily filter the pre-transformed markers which are outside the plane by comparing them with the coordinates of the first markers. This is not possible in AUDET et al.
En effet, l'algorithme proposé dans AUDET et al ne garantit pas que tous les marqueurs soient projetés sur la surface plane.  Indeed, the algorithm proposed in AUDET et al does not guarantee that all the markers are projected on the flat surface.
Un deuxième filtrage est ensuite réalisé optionnellement pour vérifier que les coins des deuxièmes marqueurs transformés appartiennent tous à l'image à projeter.  A second filtering is then performed optionally to verify that the corners of the second transformed markers all belong to the image to be projected.
Plus particulièrement, ce deuxième filtrage consiste à vérifier que les deuxièmes marqueurs transformés sont compris dans l'image à projeter en comparant leurs coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs avec la taille de l'image dans le repère image du projecteur.  More particularly, this second filtering consists in verifying that the second transformed markers are included in the image to be projected by comparing their 2D coordinates of the second markers with the size of the image in the image reference frame of the projector.
Ce deuxième filtrage est caractéristique de l'invention. Il permet ainsi de garantir qu'aucun marqueur tronqué (débordant du cadre de l'image projetée) ne soit projeté puis détecté.  This second filtering is characteristic of the invention. It thus ensures that no truncated marker (projecting beyond the frame of the projected image) is projected and then detected.
Dans AUDET et al, les marqueurs tronqués introduisent une quantité significative d'erreur dans le résultat. In AUDET et al, truncated markers introduce a significant amount of error into the result.
Suite à ces filtrages, la deuxième phase d'étalonnage comprend une capture par la caméra d'une deuxième image comprenant les deuxièmes marqueurs projetés (qui sont dans le plan et dans l'image).  Following these filterings, the second calibration phase comprises a capture by the camera of a second image comprising the second projected markers (which are in the plane and in the image).
Suite à cette capture, il est prévu une deuxième étape de détection 5) au cours de laquelle on détecte dans la deuxième image les deuxièmes marqueurs puis on détermine, par un algorithme de traitement d'images, les coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs dans le repère image de la caméra.  Following this capture, a second detection step 5) is provided during which the second markers are detected in the second image and then, by an image processing algorithm, the 2D coordinates of the second markers in the reference mark are determined. picture of the camera.
La deuxième phase d'étalonnage comprend ensuite une deuxième étape de détermination 6) ; au cours de cette étape, on détermine une deuxième homographie Hcp qui est liée à la pose et aux paramètres optiques du projecteur et qui permet le passage des coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs projetés dans le repère image de la caméra aux coordonnées 2D de ces marqueurs dans le repère image du projecteur. The second calibration phase then comprises a second determination step 6); during this step, a second homography H cp is determined which is related to the pose and optical parameters of the projector and which allows the passage of the 2D coordinates of the second markers projected in the image frame of the camera to the 2D coordinates of these markers in the image mark of the projector.
Le procédé selon la présente invention comporte enfin une phase de traitement.  The method according to the present invention finally comprises a treatment phase.
Cette phase de traitement comprend une troisième étape de calcul 7) au cours de laquelle on recalcule, en fonction des première Hbc et deuxième Hcp homographies, la première pré-transformée pt" . This treatment phase comprises a third calculation step 7) during which the first pre-transformed pt "is recalculated according to the first Hb c and second H cp homographies.
Ici, on recalcule cette pré-transformée pt" de manière à transformer, dans le repère image du projecteur, les coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs projetées afin de les faire coïncider avec les coordonnées 2D de troisièmes marqueurs, dits idéaux (les coordonnées 3D de ces troisièmes marqueurs dans le repère monde sont prédéterminées). Selon l'invention, on réitère l'ensemble des étapes 3) à 7), en utilisant pour chaque itération la première pré-transformée pt" calculée lors de la troisième étape de calcul de la précédente itération, jusqu'à ce que la pré-transformée pt" soit sensiblement égale à une matrice identité. Here, we recalculate this pre-transformed pt "so as to transform, in the image frame of the projector, the 2D coordinates of the second projected markers to coincide with the 2D coordinates of third markers, called ideals (the 3D coordinates of these third markers in the world landmark are predetermined). According to the invention, the set of steps 3) to 7) is repeated, using for each iteration the first pre-transformed pt "calculated during the third calculation step of the previous iteration, until the pre -transformed pt "is substantially equal to an identity matrix.
Selon l'invention, on collecte à chaque itération dans une liste dite de calibration les coordonnées des premiers marqueurs dans les repères monde et caméra et des deuxième marqueurs dans les repères monde, caméra et projecteur afin d'estimer :  According to the invention, it is collected at each iteration in a so-called calibration list the coordinates of the first markers in the world and camera landmarks and second markers in the world, camera and projector landmarks to estimate:
- la pose de la caméra dans le repère monde et ses paramètres optiques d'une part, et - the installation of the camera in the world reference and its optical parameters on the one hand, and
- la pose du projecteur dans le repère monde et ses paramètres optiques d'autre part. La phase de traitement selon la présente invention permet ainsi de collecter une liste de points contenant les informations pour la calibration 3D du système de vidéomapping : par cette succession d'étapes techniques, caractéristique de la présente invention, on dispose d'un procédé itératif permettant de construire une liste de points : à chaque itération de l'algorithme, les premiers marqueurs (points 3D du repère monde et point 2D du repère caméra) et les deuxième marqueurs (points 3D idéaux du repère monde, point 2D du repère caméra et points 2D du repère projecteur) sont ajoutés à cette liste de calibration. - the installation of the projector in the world reference and its optical parameters on the other hand. The treatment phase according to the present invention thus makes it possible to collect a list of points containing the information for the 3D calibration of the videomapping system: by this succession of technical steps, characteristic of the present invention, an iterative method is available which makes it possible to to build a list of points: at each iteration of the algorithm, the first markers (3D points of the world marker and 2D point of the camera marker) and the second markers (ideal 3D points of the world marker, 2D point of the camera marker and points 2D of the projector mark) are added to this calibration list.
On remarquera en outre que, de façon avantageuse, contrairement à AUDET et al, le procédé proposé ici dans le cadre de la présente invention est plus robuste et plus fiable dans la mesure où les deuxièmes marqueurs ne peuvent pas être projetés à l'extérieur du plan ou de l'image.  It will furthermore be noted that, advantageously, unlike AUDET et al., The method proposed here in the context of the present invention is more robust and more reliable insofar as the second markers can not be projected outside the scope of the present invention. plan or picture.
Le Demandeur soumet par ailleurs que le procédé de calibration proposé ici dans le cadre de la présente invention permet une calibration du système en cours d'exécution (en « run-time »).  The Applicant furthermore submits that the calibration method proposed here in the context of the present invention makes it possible to calibrate the running system (in "run-time").
Dans AUDET et al, il n'est pas possible d'appliquer l'algorithme en « run-time » ; la calibration dans AUDET et al est assimilable à une pré-calibration nécessairement préalable à l'utilisation du système.  In AUDET et al, it is not possible to apply the algorithm in "run-time"; the calibration in AUDET et al is comparable to a pre-calibration necessarily prior to the use of the system.
Le Demandeur soumet par ailleurs que le procédé de calibration proposé ici dans le cadre de la présente invention ne nécessite pas de détecter les marqueurs imprimés et les marqueurs projetés dans la même image de caméra, ce qui rend la détection robuste et signifîcativement moins sensible aux conditions lumineuse ambiantes.  The Applicant furthermore submits that the calibration method proposed herein in the context of the present invention does not require the detection of the printed markers and the projected markers in the same camera image, which makes the detection robust and significantly less sensitive to the conditions. luminous ambient.
Avantageusement, la phase de traitement comprend en outre une première étape de calcul au cours de laquelle les coordonnées 2D des troisièmes marqueurs idéaux dans le repère image de la caméra sont calculées en fonction de la première homographie Hbc et des coordonnées 3D des troisièmes marqueurs dans le repère monde. Advantageously, the treatment phase further comprises a first calculation step during which the 2D coordinates of the third ideal markers in the Camera image markers are calculated based on the first H bc homography and 3D coordinates of the third markers in the world landmark.
Selon un mode de réalisation particulier, les coordonnées 2D des troisièmes marqueurs dans le repère image de la caméra sont calculées selon la formule suivante :  According to a particular embodiment, the 2D coordinates of the third markers in the image frame of the camera are calculated according to the following formula:
/' = HcbI / '= H cb I
dans laquelle :  in which :
Γ est le vecteur représentatif des coordonnées 2D d'au moins un des troisièmes marqueurs dans le repère image de la caméra, et  Γ is the representative vector of the 2D coordinates of at least one of the third markers in the image frame of the camera, and
I est le vecteur représentatif des coordonnées 3D d'au moins un des troisièmes marqueurs dans le repère monde.  I is the representative vector of the 3D coordinates of at least one of the third markers in the world coordinate system.
Dans un mode de réalisation particulier, la phase de traitement comprend une deuxième étape de calcul au cours de laquelle on calcule une autre pré-transformée pt', dite deuxième pré-transformée, pour transformer, dans le repère image de la caméra, les coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs projetées afin de les faire coïncider avec les coordonnées 2D des troisièmes marqueurs  In a particular embodiment, the processing phase comprises a second calculation step during which another pre-transform pt ', said second pre-transformed, is computed in order to transform, in the image reference frame of the camera, the coordinates 2D of the second projected markers to make them coincide with the 2D coordinates of the third markers
Dans ce mode, la deuxième pré-transformée pt' est calculée selon la formule suivante : In this mode, the second pre-transformed pt 'is calculated according to the following formula:
/' = pt'A'  / '= pt'A'
dans laquelle :  in which :
Γ est le vecteur représentatif des coordonnées 2D d'au moins un des troisièmes marqueurs dans le repère image de la caméra, et  Γ is the representative vector of the 2D coordinates of at least one of the third markers in the image frame of the camera, and
- A' est le vecteur représentatif des coordonnées 2D d'au moins un des deuxièmes marqueurs dans le repère image de la caméra.  - A 'is the representative vector of the 2D coordinates of at least one of the second markers in the image frame of the camera.
De préférence, la première transformée pt' ' est calculée selon la formule suivante :  Preferably, the first transform pt '' is calculated according to the following formula:
pt" = Hcp^pt'Hcp  pt "= Hcp ^ pt'Hcp
De préférence, lors de la première itération, les coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs dans le repère image du projecteur sont déterminées aléatoirement (à condition que les deuxièmes marqueurs ne se chevauchent pas avec les premiers marqueurs).  Preferably, during the first iteration, the 2D coordinates of the second markers in the image frame of the projector are determined randomly (provided that the second markers do not overlap with the first markers).
De préférence, lors de la première itération, la première pré-transformé pt" est initialisée comme étant égale à la matrice identité.  Preferably, during the first iteration, the first pre-transformed pt "is initialized as being equal to the identity matrix.
En choisissant lors de la première itération la matrice identité comme première pré- transformé pt", les résultats sont particulièrement avantageux. La calibration du système de mapping vidéo est en effet très rapide : les marqueurs projetés coïncident avec les marqueurs idéaux au bout de seulement trois itérations. By choosing during the first iteration the identity matrix as the first pre-transformed pt ", the results are particularly advantageous. The calibration of the video mapping system is indeed very fast: the projected markers coincide with the ideal markers after only three iterations.
On a alors :  We then have:
A = I  A = I
De cette façon, l'algorithme proposé permet d'accumuler au minimum 4 points caractéristiques (connus dans les trois repères monde, caméra et projecteur) en seulement trois itérations.  In this way, the proposed algorithm makes it possible to accumulate at least 4 characteristic points (known in the three world, camera and projector markers) in only three iterations.
Une calibration précise et robuste peut donc être atteinte en un nombre faible d'itérations.  Accurate and robust calibration can therefore be achieved in a small number of iterations.
Lors de la capture par la caméra d'une première image, le projecteur projette en direction de la surface plane une image noire.  When the camera captures a first image, the projector projects a black image toward the flat surface.
L'homme du métier comprendra ici que, de façon alternative, il est possible d'éteindre temporairement le vidéoprojecteur pour avoir une image noire sur la surface plane ou de mettre le vidéoprojecteur en mode « shutter ».  The skilled person will understand here that, alternatively, it is possible to temporarily turn off the projector to have a black image on the flat surface or put the projector in "shutter" mode.
La projection d'une telle image noire permet une calibration qui n'est pas sensible aux variations de lumières, ce qu'on ne retrouve pas dans AUDET et al qui au contraire est très sensible à ces variations : dans AUDET et al, la moindre variation de lumière rend la calibration impossible ; dans AUDET et al, on impose de détecter les marqueurs imprimés et les marqueurs projetés dans la même image.  The projection of such a black image allows a calibration which is not sensitive to the variations of light, which is not found in AUDET et al which on the contrary is very sensitive to these variations: in AUDET et al, the least light variation makes calibration impossible; in AUDET et al, it is necessary to detect the printed markers and the projected markers in the same image.
Comme expliqué précédemment, on réitère dans le procédé l'ensemble des étapes 3) à 7) en utilisant pour chaque itération la première pré-transformée pt" calculée lors de la troisième étape de calcul de la précédente itération pour ensuite pré-transformer les coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs dans le repère image du projecteur ; cette itération est réalisée jusqu'à ce que la pré-transformée pt" soit sensiblement égale à une matrice identité pour avoir :  As explained above, the set of steps 3) to 7) is reiterated in the method by using for each iteration the first pre-transformed pt "calculated during the third calculation step of the previous iteration and then pre-transforming the coordinates. 2D of the second markers in the image reference of the projector, this iteration is carried out until the pre-transformed pt "is substantially equal to an identity matrix to have:
pt" * A" = I"→ Id * A" = I"  pt "* A" = I "→ Id * A" = I "
soit A" = 1"→A = I  let A "= 1" → A = I
Le procédé comprend donc une boucle itérative qui s'arrête lorsque la pré-transformée pt" est sensiblement égale à une matrice identité.  The method therefore comprises an iterative loop which stops when the pre-transformed pt "is substantially equal to an identity matrix.
Pour atteindre cette égalité, on peut calculer la distance entre la première prétransformée pt" et la matrice identité : distance (pt" , Id)  To reach this equality, we can calculate the distance between the first pretransformed pt "and the matrix identity: distance (pt", Id)
De préférence, on cherche à ce que cette distance soit inférieure à un seuil prédéterminé, noté par exemple ε: distance (pt", Id) < ε Preferably, it is sought that this distance is less than a predetermined threshold, noted for example ε: distance (pt ", Id) <ε
On comprend ici qu'on sélectionne un seuil ε suffisamment bas pour avoir un résultat précis.  We understand here that we select a threshold ε sufficiently low to have a precise result.
Le Demandeur soumet ici qu'il suffit en paramétrant correctement le seuil en question d'environ trois itérations pour atteindre le résultat escompté et obtenir une bonne calibration du système.  The Applicant submits here that it is sufficient by correctly setting the threshold in question about three iterations to achieve the expected result and get a good calibration of the system.
L'homme du métier comprendra ici que la distance peut se calculer de différentes façons : elle pourra se faire en calculant une différence, la valeur absolue d'une différence, un ratio, etc. On comprend ici que les premiers marqueurs sont des marqueurs dits physiques.  Those skilled in the art will understand here that the distance can be calculated in different ways: it can be done by calculating a difference, the absolute value of a difference, a ratio, etc. It is understood here that the first markers are so-called physical markers.
Avantageusement, on peut prévoir une variante dans laquelle ces premiers marqueurs sont préalablement obtenus par impression de la surface plane avec une encre invisible du type encre infra-rouge ou ultra-violet.  Advantageously, a variant can be provided in which these first markers are obtained beforehand by printing the flat surface with an invisible ink of the infrared or ultraviolet ink type.
De préférence, la détection des premiers marqueurs dans la première image comprend dans ce cas un éclairage de la surface avec une lampe infra-rouge ou ultra- violet.  Preferably, the detection of the first markers in the first image comprises in this case a lighting of the surface with an infra-red or ultraviolet lamp.
Alternativement, on peut également prévoir une variante dans laquelle les premiers marqueurs sont préalablement obtenus par gravure de la surface plane.  Alternatively, it is also possible to provide a variant in which the first markers are obtained beforehand by etching the flat surface.
Dans ce cas, la détection des premiers marqueurs dans la première image peut comprendre de préférence la détection des reliefs formés par la gravure dans la surface plane.  In this case, the detection of the first markers in the first image may preferably comprise the detection of the reliefs formed by the etching in the plane surface.
Corrélativement, l'objet de la présente invention concerne selon un deuxième aspect un programme d'ordinateur qui comporte des instructions adaptées pour l'exécution des étapes du procédé tel que décrit ci-dessus, ceci notamment lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par au moins un processeur. Correlatively, the subject of the present invention relates, according to a second aspect, to a computer program which comprises instructions adapted to the execution of the steps of the method as described above, this in particular when said computer program is executed by at least one processor.
Un tel programme d'ordinateur peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme d'un code source, d'un code objet, ou d'un code intermédiaire entre un code source et un code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable. De même, l'objet de la présente invention concerne selon un troisième aspect un support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé tel que décrit ci-dessus. D'une part, le support d'enregistrement peut être n'importe quel entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une mémoire ROM, par exemple un CD-ROM ou une mémoire ROM de type circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique ou un disque dur. Such a computer program can use any programming language, and be in the form of a source code, an object code, or an intermediate code between a source code and an object code, such as in a partially compiled form, or in any other desirable form. Similarly, according to a third aspect, the object of the present invention relates to a computer-readable recording medium on which is recorded a computer program comprising instructions for carrying out the steps of the method as described above. . On the one hand, the recording medium can be any entity or device capable of storing the program. For example, the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD-ROM or a microelectronic circuit type ROM, or a magnetic recording means or a hard disk.
D'autre part, ce support d'enregistrement peut également être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, un tel signal pouvant être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio classique ou hertzienne ou par faisceau laser autodirigé ou par d'autres moyens. Le programme d'ordinateur selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.  On the other hand, this recording medium can also be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, such a signal can be conveyed via an electric or optical cable, by conventional radio or radio or by self-directed laser beam or by other ways. The computer program according to the invention can in particular be downloaded to an Internet type network.
Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme d'ordinateur est incorporé, le circuit intégré étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question. L'objet de la présente invention concerne enfin selon un quatrième aspect un système de mapping vidéo comprenant une caméra et un vidéoprojecteur apte à projeter au moins une image sur un objet positionné dans le repère monde.  Alternatively, the recording medium may be an integrated circuit in which the computer program is incorporated, the integrated circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method in question. The subject of the present invention finally relates, according to a fourth aspect, to a video mapping system comprising a camera and a video projector capable of projecting at least one image onto an object positioned in the world reference.
Le système comprend une surface plane se présentant sous la forme d'un plan présentant au moins trois coins et étant mécaniquement lié à l'objet, ladite surface plane présentant au niveau d'au moins trois de ses coins un premier marqueur dont les coordonnées spatiales, dites 3D, dans le repère monde sont connues.  The system comprises a flat surface in the form of a plane having at least three corners and being mechanically connected to the object, said plane surface having at at least three of its corners a first marker whose spatial coordinates , say 3D, in the world landmark are known.
Selon l'invention, le système comprend des moyens informatiques configurés pour la mise en œuvre des étapes du procédé décrit ci-dessus.  According to the invention, the system comprises computer means configured for implementing the steps of the method described above.
Plus particulièrement, le système comprend notamment un premier module informatique d'étalonnage pour estimer la pose de la caméra.  More particularly, the system includes a first computer calibration module for estimating the pose of the camera.
Ce premier module comprend :  This first module includes:
- des premiers moyens de traitement d'images configurés pour détecter dans une première image capturée par la caméra les marqueurs, et pour déterminer les coordonnées 2D des premiers marqueurs dans le repère image de la caméra,  first image processing means configured to detect, in a first image captured by the camera, the markers, and to determine the 2D coordinates of the first markers in the image reference frame of the camera,
- des premiers moyens de détermination configurés pour déterminer une première homographie Hbc, liée à la pose de la caméra, permettant le passage des coordonnées 3D des premiers marqueurs dans le repère monde aux coordonnées 2D des premiers marqueurs dans le repère image de la caméra. On comprend que les marqueurs sont coplanaires et qu'il existe un repère monde où les coordonnées des marqueurs peuvent être exprimées dans un plan (celui de la surface plane). La transformation homographique (d'un plan vers un plan) est donc applicable. - First determination means configured to determine a first homography H bc , related to the installation of the camera, allowing the passage of 3D coordinates of the first markers in the world coordinate system to 2D coordinates of the first markers in the image frame of the camera. It is understood that the markers are coplanar and that there is a world landmark where the coordinates of the markers can be expressed in a plane (that of the flat surface). The homographic transformation (from a plane to a plane) is therefore applicable.
Le système comprend en outre un deuxième module informatique d'étalonnage pour estimer la pose du projecteur.  The system further includes a second computer calibration module for estimating the placement of the projector.
Ce deuxième module comprend de préférence :  This second module preferably comprises:
- des moyens de pré-transformation configurés pour transformer à l'aide d'une prétransformée pt" déterminée des deuxièmes marqueurs dont les coordonnées 2D dans le repère image du projecteur sont connues (cette pré-transformée pt" étant initialisée lors d'une première itération comme étant égale à une matrice homographique non-dégénérée),  pre-transformation means configured to transform with a predetermined pre-transformation pt 2 of the second markers whose 2D coordinates in the image reference of the projector are known (this pre-transform pt "being initialized during a first iteration as being equal to a non-degenerate homographic matrix),
- des premiers moyens de filtrage configurés pour vérifier que les deuxièmes marqueurs transformés sont compris dans la surface plane en comparant les coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs transformés dans le repère image du projecteur avec les coordonnées des premiers marqueurs (ici, le filtrage permet de supprimer les deuxièmes marqueurs qui ne seraient pas en théorie projetés sur le plan),  first filtering means configured to check that the second transformed markers are included in the plane surface by comparing the 2D coordinates of the second markers transformed in the image frame of the projector with the coordinates of the first markers (here, the filtering makes it possible to suppress the second markers that would not be theoretically projected on the map),
- des moyens de commande du projecteur configurés pour projeter sur la surface plane les deuxièmes marqueurs transformés,  projector control means configured to project on the flat surface the second transformed markers,
- des deuxièmes moyens de traitement d'images configurés pour détecter dans une deuxième image capturée par la caméra les deuxièmes marqueurs transformés, et pour déterminer les coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs transformés dans le repère image de la caméra, et  second image processing means configured to detect, in a second image captured by the camera, the second transformed markers, and to determine the 2D coordinates of the second markers transformed in the image frame of the camera, and
- des deuxièmes moyens de détermination configurés pour déterminer une deuxième homographie Hcp, liée à la pose du projecteur, pour le passage des coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs dans le repère image de la caméra aux coordonnées 2D des marqueurs dans le repère image du projecteur. second determination means configured to determine a second homography H cp , related to the installation of the projector, for the passage of the 2D coordinates of the second markers in the image frame of the camera to the 2D coordinates of the markers in the image frame of the projector.
Enfin, le système comprend un module informatique de traitement qui comprend notamment un calculateur qui est configuré pour recalculer, en fonction des première Hbc et deuxième Hcp homographies, la première pré-transformée pt" pour transformer, dans le repère image du projecteur, les coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs projetées afin de les faire coïncider avec les coordonnées 2D de troisièmes marqueurs dont les coordonnées 3D dans le repère monde sont prédéterminées. Finally, the system comprises a computer processing module which notably comprises a computer which is configured to recalculate, according to the first H bc and second H cp homographies, the first pre-transformed pt "to transform, in the image reference of the projector, the 2D coordinates of the second projected markers to coincide with the 2D coordinates of third markers whose 3D coordinates in the world coordinate are predetermined.
Le module informatique de traitement comprend en outre des moyens informatiques de collecte configurés pour collecter, à chaque itération, les coordonnées des premiers marqueurs dans les repères monde et caméra et des deuxièmes marqueurs dans les repères monde, caméra et projecteur dans une liste de points, appelée liste de calibration. The computer processing module further comprises computer collection means configured to collect, at each iteration, the coordinates of the first markers in the world and camera markers and second markers in the world, camera and projector markers in a list of points, called the calibration list.
Cette liste est avantageusement utilisée pour la calibration 3D du système de vidéo mapping en permettant l'estimation de la pose de la caméra dans le repère monde et de ses paramètres optiques, ainsi que l'estimation de la pose du projecteur dans le repère monde et de ses paramètres optiques.  This list is advantageously used for the 3D calibration of the video mapping system by allowing the estimation of the pose of the camera in the world reference and its optical parameters, as well as the estimation of the installation of the projector in the reference world and of its optical parameters.
Le système comprend en outre un processeur configuré pour contrôler l'ensemble desdits moyens informatiques ci-dessus pour que ledit calculateur calcule la première prétransformée pt" jusqu'à ce qu'elle soit sensiblement égale à une matrice identité.  The system further comprises a processor configured to control all of said computer means above for said calculator to calculate the first pretransformed pt "until substantially equal to an identity matrix.
Dans un mode de réalisation particulier, le deuxième module comprend des deuxièmes moyens de filtrage configurés pour vérifier que les deuxièmes marqueurs transformés sont compris dans l'image à projeter en comparant leurs coordonnées 2D avec la taille de l'image dans le repère projecteur. Ainsi, l'objet de la présente invention, par ses différents aspects fonctionnels et structurels décrits ci-dessus, permet une calibration robuste et fiable d'un système de mapping vidéo, quelle que soit les conditions d'utilisation du système.  In a particular embodiment, the second module comprises second filtering means configured to verify that the second transformed markers are included in the image to be projected by comparing their 2D coordinates with the size of the image in the projector mark. Thus, the object of the present invention, by its various functional and structural aspects described above, allows a robust and reliable calibration of a video mapping system, regardless of the conditions of use of the system.
Brève description des figures annexées Brief description of the attached figures
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-dessous, en référence aux figures 1 à 5 annexées qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur lesquelles :  Other features and advantages of the present invention will emerge from the description below, with reference to FIGS. 1 to 5, which illustrate an embodiment of this embodiment which is devoid of any limiting character and on which:
la figure 1 représente un organigramme illustrant le procédé de l'invention conforme à un exemple de réalisation de la présente invention ;  Figure 1 shows a flowchart illustrating the method of the invention according to an exemplary embodiment of the present invention;
- la figure 2 représente une vue schématique du système de mapping vidéo conforme à un exemple de réalisation de la présente invention ;  FIG. 2 represents a schematic view of the video mapping system according to an exemplary embodiment of the present invention;
la figure 3 représente de façon schématique le principe de calibration du système de mapping vidéo illustrant la position des différents marqueurs sur la surface plane ;  FIG. 3 diagrammatically represents the calibration principle of the video mapping system illustrating the position of the different markers on the flat surface;
- la figure 4 représente de façon schématique la calibration du système achevée lorsque les marqueurs projetés sont confondus avec les marqueurs idéaux, la figure 5 représente un exemple d'application particulier de l'invention dans lequel l'objet est une maquette de voiture posée sur une surface plane servant de support. Description détaillée selon un exemple de réalisation avantageux FIG. 4 schematically represents the calibration of the completed system when the projected markers are merged with the ideal markers; FIG. 5 represents an example of a particular application of the invention in which the object is a car model placed on a flat surface serving as a support. Detailed description according to an advantageous exemplary embodiment
Un procédé de calibration d'un système de mapping vidéo va maintenant être décrit dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 1 à 5.  A method of calibrating a video mapping system will now be described in the following with reference to Figures 1 to 5.
Permettre la calibration d'un système de mapping vidéo 100 pour que les images projetées par un vidéoprojecteur 20 respectent les contours, la forme et le relief d'un objet O est l'un des objectifs de la présente invention.  Allowing the calibration of a video mapping system 100 so that the images projected by a video projector 20 respect the contours, the shape and the relief of an object O is one of the objectives of the present invention.
L'exemple décrit ici et illustré en figure 5 se rapporte à une application dans laquelle le vidéoprojecteur 20 est paramétré pour projeter sur une maquette de voiture O, ou plus largement un objet O, une image correspondant par exemple aux options d'habillage d'une voiture ; cet exemple d'application est particulièrement intéressant pour les concessions automobiles en permettant à l'acheteur de sélectionner et de visualiser en temps réel les différentes options sélectionnées (couleurs, jante, toit ouvrant, phares, rétroviseurs, etc.) pour la voiture qu'il souhaite acheter.  The example described here and illustrated in FIG. 5 relates to an application in which the video projector 20 is set to project on a car model O, or more broadly an object O, an image corresponding for example to the dressing options of a car ; this example of application is particularly interesting for car dealerships by allowing the buyer to select and visualize in real time the various options selected (colors, rim, sunroof, headlights, mirrors, etc.) for the car that he wants to buy.
On comprendra que cet exemple d'application est un exemple parmi d'autres, et que bien évidemment d'autres applications peuvent être envisagées dans le cadre de la présente invention.  It will be understood that this application example is one example among others, and that obviously other applications may be envisaged within the scope of the present invention.
On pourra par exemple imager un exemple d'application destiné à des personnes travaillant dans le marketing et chargées de proposer à des décideurs (clients ou dirigeants) un voire plusieurs projets possibles pour l'habillage d'un packaging (couleurs, typographies, nom du produit, etc.).  For example, we could imagine an example of an application for people working in marketing and responsible for proposing to decision makers (customers or managers) one or more possible projects for the packaging of a packaging (colors, typography, name of product, etc.).
Dans ce cas, l'outil de mapping vidéo permet de ne pas créer à chaque fois un prototype. Il suffit de projeter l'image souhaitée.  In this case, the video mapping tool makes it possible not to create a prototype each time. Just project the desired image.
On pourra également prévoir d'autres exemples d'applications dans le marketing en présentant par exemple en vitrine les différents habillages, motifs et accessoires possibles d'une chaussure, d'un vêtement ou encore d'un sac à main.  There may also be other examples of applications in marketing by presenting for example in the window the different skins, patterns and accessories possible of a shoe, a garment or a handbag.
Dans l'exemple décrit ici et comme illustré en figures 2 ou 3, le système 100 comporte donc classiquement une caméra 10 et un vidéoprojecteur 20. In the example described here and as illustrated in FIGS. 2 or 3, the system 100 therefore conventionally comprises a camera 10 and a video projector 20.
Le système 100 comporte en outre une surface plane 30 qui est dans cet exemple de forme rectangulaire ou carrée.  The system 100 further comprises a flat surface 30 which is in this example of rectangular or square shape.
On comprend que cette surface peut présenter d'autres formes. En tout état de cause, cette surface comporte au moins trois coins. Cette surface 30 est utilisée pour la calibration du système 100 ; elle est donc caractéristique de la présente invention. It is understood that this surface may have other shapes. In any case, this surface has at least three corners. This surface 30 is used for the calibration of the system 100; it is therefore characteristic of the present invention.
Comme illustré en figure 5, cette surface plane 30 est mécaniquement lié à l'objet O. As illustrated in FIG. 5, this flat surface 30 is mechanically linked to the object O.
On notera ici que, dans cet exemple, l'objet O est posé directement sur la surface 30. L'homme du métier comprendra ici que l'objet O peut également être posé indirectement sur cette surface 30, par exemple par l'intermédiaire d'un socle (non représenté ici). It will be noted here that, in this example, the object O is placed directly on the surface 30. The skilled person will understand here that the object O can also be placed indirectly on this surface 30, for example via a base (not shown here).
Il est à noter que le procédé décrit ci-dessus fonctionne également lorsque l'objet O lui-même intègre une telle surface 30.  It should be noted that the method described above also works when the object O itself incorporates such a surface 30.
Dans l'exemple décrit ici et comme illustré en figure 3, la surface 30 présente au niveau de ses quatre coins (voir figures 2 et 3) des marqueurs notés respectivement Ml s M2, M3, et M4. In the example described here and as illustrated in FIG. 3, the surface 30 has at its four corners (see FIGS. 2 and 3) markers respectively denoted by M 1s M 2 , M 3 and M 4 .
Le Demandeur soumet ici que l'invention fonctionne correctement avec au moins trois marqueurs.  The Applicant submits here that the invention functions correctly with at least three markers.
On notera ici que les coordonnées spatiales (ou 3D) de ses marqueurs Ml s M2, M3, etIt will be noted here that the spatial coordinates (or 3D) of its markers M ls M 2 , M 3 , and
M4 dans le repère monde R0 sont connues ; elles sont notées dans la suite {CJVIi ; C_M2 ; C_M3 ; C_M4} . On pourra également noter M la matrice représentative des coordonnées de ces marqueurs Ml s M2, M3 et M4 dans le repère monde R0. On comprend ici que les marqueurs sont coplanaires et qu'il existe un repère monde où les coordonnées des marqueurs peuvent être exprimées dans un plan (celui de la surface plane). M 4 in the world reference R0 are known; they are noted below {CJVIi ; C_M 2; C_M 3; C_M 4 }. M may also be noted matrix representative of the coordinates of these markers M ls M 2 , M 3 and M 4 in the world reference R0. It is understood here that the markers are coplanar and that there is a world landmark where the coordinates of the markers can be expressed in a plane (that of the flat surface).
Dans l'exemple décrit ici, le procédé comporte donc une première phase d'étalonnage PI mise en œuvre par un module 110 (par exemple un circuit électronique) dont l'objet est d'estimer la pose de la caméra 10. In the example described here, the method thus comprises a first phase of calibration PI implemented by a module 110 (for example an electronic circuit) whose object is to estimate the pose of the camera 10.
Lors de cette première phase PI, la caméra 10 (qui comporte un capteur d'images) capture lors d'une étape SI une image Iml .  During this first phase PI, the camera 10 (which includes an image sensor) captures during a step S1 an image Iml.
On comprend ici que cette image Iml comprend les marqueurs Ml s M2, M3 et M4. Suite à cette capture SI, il est prévu une détection S2 dans l'image Iml de ces marqueurs Ml s M2, M3 et M4. It will be understood that this image Im1 comprises the markers M 1s M 2 , M 3 and M 4 . Following this IF capture, there is provided a detection S2 in Iml image of these markers M ls M 2, M 3 and M 4.
Dans l'exemple décrit ici, cette détection S2 est réalisée à l'aide des moyens 111 (par exemple un DSP) qui mettent en œuvre un algorithme de traitement d'images détectant dans l'image Iml des objets déterminés (par exemple des marqueurs dont la forme est prédéterminée : dans la figure 3, un tag). Ensuite, ces moyens 111 détermine lors d'une étape S3 les coordonnées 2D, notées (C'_Mi ; C'_M2 ; C'_M3 ; C'_M4}, de ces premiers marqueurs Ml s M2, M3 et M4 dans le repère image de la caméra RI . In the example described here, this detection S2 is carried out using means 111 (for example a DSP) which implement an image processing algorithm detecting in the image Im1 specific objects (for example markers whose shape is predetermined: in Figure 3, a tag). Then, these means 111 determines during a step S3 the 2D coordinates, noted (C'_Mi ; C'_M 2; C'_M 3; C'_M 4 }, of these first markers M 1s M 2 , M 3 and M 4 in the image marker of the RI camera.
On connaît donc les vecteurs Mi représentatifs des coordonnées 3D des premiers marqueurs Ml s M2, M3 et M4 dans le repère monde RO, et M'i qui sont les vecteurs des coordonnées 2D {C'_Mi ; C'_M2 ; C'_M3 ; C'_M4} des marqueurs Ml s M2, M3 et M4 dans le repère image de la caméra RI . The vectors Mi representative of the 3D coordinates of the first markers M ls M 2 , M 3 and M 4 are thus known in the world coordinate system RO, and M'i which are the vectors of the 2D coordinates {C'_Mi ; C'_M 2; C'_M 3; C'_M 4 } markers M ls M 2 , M 3 and M 4 in the image frame of the camera RI.
Le passage des points d'un plan vers un autre plan est associé à une transformation homographique.  The passage of points from one plane to another plane is associated with a homographic transformation.
On peut donc établir les relations suivantes :  We can therefore establish the following relationships:
Mi = Hbc * M'i <→ M'i = Hcb * Mi Mi = H bc * M'i <→ M'i = H cb * Mi
avec i un nombre entier compris dans cet exemple entre 1 et N (N étant le nombre de marqueurs, ici ), et  with i an integer included in this example between 1 and N (where N is the number of markers, here), and
avec Hbc (« board to caméra ») l'homographie permettant le passage des coordonnées 3D des premiers marqueurs Ml s M2, M3 et M4 dans le repère monde RO aux coordonnées 2D des marqueurs Ml s M2, M3 et M4 dans le repère image de la caméra RI, et Hcb l'homographie permettant la transformation inverse. with H bc ("board to camera") the homography allowing the passage of the 3D coordinates of the first markers M ls M 2 , M 3 and M 4 in the world coordinate RO to the 2D coordinates of the markers M ls M 2 , M 3 and M 4 in the image frame of the camera RI, and H cb the homography allowing the inverse transformation.
Dans l'exemple décrit ici, ce sont donc les moyens 112 (par exemple un calculateur) qui déterminent lors d'une étape S4 l'homographie Hbc. In the example described here, it is therefore the means 112 (for example a calculator) which determine, during a step S4, the homography H bc .
On notera ici que cette homographie Hbc (ou Hcb) est liée à la pose de la caméra 10. It will be noted here that this homography H bc (or H cb ) is related to the installation of the camera 10.
Le procédé comporte ensuite une phase d'étalonnage P2 mis en œuvre par un module 120 qui permet d'estimer la pose du vidéoprojecteur 20. The method then comprises a calibration phase P2 implemented by a module 120 which makes it possible to estimate the installation of the video projector 20.
Selon l'invention, la calibration du système 100 consiste en ce que les marqueurs projetés Ai, A2, A3 et A4 par le vidéoprojecteur 20, notés ici les deuxièmes marqueurs, atteignent une position idéale ; ils doivent être confondus avec des troisièmes marqueurs, dits idéaux , I2, 13 et I4. According to the invention, the calibration of the system 100 consists in that the projected markers A 1 , A 2 , A 3 and A 4 by the video projector 20, noted here the second markers, reach an ideal position; they must be confused with third markers, called ideals, I 2 , 1 3 and I 4 .
Pour calibrer correctement le système, il faut donc une relation du type :  To calibrate the system correctly, you need a relation of the type:
A = I ou A « /  A = I or A "/
On connaît ici les coordonnées 2D {C"_Ai ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4} des deuxièmes marqueurs Ai, A2, A3 et A4 dans le repère image du projecteur R2. Logiquement, le vidéoprojecteur 20 connaît déjà les coordonnées 2D de ces deuxièmes marqueurs dans le repère image du projecteur R2. On peut également noter A"; les vecteurs des coordonnées 2D {C"_A1 ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4} des deuxièmes marqueurs dans le repère image du projecteur R2. Here we know the 2D coordinates {C "_Ai ; C" _A 2; C "_A 3; C" _A 4 } second markers Ai, A 2 , A 3 and A 4 in the image mark of the projector R2. Logically, the video projector 20 already knows the 2D coordinates of these second markers in the picture frame of the projector R2. The vectors of the 2D coordinates {C "_A 1; C "_A 2; C" _A 3; C "_A4} second markers in the image frame of the projector R2.
Dans l'exemple décrit ici, les moyens 121 (par exemple un processeur) prétransforment lors d'une étape S5 ces deuxièmes marqueurs Ai, A2, A3 et A4 à l'aide d'une pré-transformée pt" de manière à faire converger ces marqueurs avec des marqueurs idéaux. In the example described here, the means 121 (for example a processor) pre-transform, during a step S5, these second markers Ai, A 2 , A 3 and A4 using a pre-transform pt "so as to converge these markers with ideal markers.
Cette pré-transformée pt' ' permet de faire coïncider dans le repère R2 les marqueurs projetés Ai, A2, A3 et A4 avec les troisièmes marqueurs dits idéaux, notés Ii, I2, 13 et I4. This pre-transformed pt '' allows to coincide in the R2 mark the projected markers Ai, A 2 , A 3 and A4 with the third so-called ideal markers, noted Ii, I 2 , 1 3 and I 4 .
On note alors Ι' Ί les vecteurs des coordonnées 2D des troisièmes marqueurs dans le repère image du projecteur R2.  We then note Ι 'Ί the vectors of the 2D coordinates of the third markers in the image frame of the projector R2.
On a ainsi :  We thus have:
I"t = Pt"A"t  I "t = Pt" A "t
L'homme du métier comprendra ici que cette pré-transformée se présente également comme une transformation homographique.  Those skilled in the art will understand here that this pre-transformed is also a homographic transformation.
Lors de la première itération, pt" est initialisée comme étant égale à une matrice homographique non-dégénérée ; on peut également Pinitialiser comme étant égale à la matrice identité, ce qui fournit un résultat satisfaisant.  During the first iteration, pt "is initialized to be equal to a non-degenerate homographic matrix, and it can also be initialized as being equal to the identity matrix, which provides a satisfactory result.
Dans l'exemple décrit ici, les moyens 122i comparent les coordonnées des deuxièmes marqueurs transformés dans le repère image du projecteur R2 avec les coordonnées des premiers marqueurs dans ce même repère.  In the example described here, the means 122i compare the coordinates of the second markers transformed in the image frame of the projector R2 with the coordinates of the first markers in this same frame.
Cette comparaison S6 permet de filtrer les deuxièmes marqueurs transformés qui ne sont pas projetés dans le plan ; ces marqueurs sont donc supprimés pour la suite afin de ne conserver que les marqueurs projetés qui sont pertinents pour la calibration. Cette comparaison permet donc de réaliser un premier filtrage.  This comparison S6 makes it possible to filter the second transformed markers which are not projected in the plan; these markers are therefore removed later so as to keep only the projected markers that are relevant for the calibration. This comparison therefore makes it possible to carry out a first filtering.
Il est ensuite prévu un deuxième filtrage S6' réalisé par les moyens 1222 qui permet de filtrer les deuxièmes marqueurs transformés dans le repère image du projecteur qui ne sont pas entièrement à l'intérieur de l'image à projeter ; ces marqueurs sont donc supprimés afin de ne conserver que les marqueurs complets et non tronqués par le bord de l'image. A second filtering S6 'is then provided by the means 122 2 which makes it possible to filter the second markers transformed in the projector image mark which are not entirely inside the image to be projected; these markers are thus removed in order to keep only complete markers and not truncated by the edge of the image.
Après la pré-transformation pt", on connaît les coordonnées des coins des deuxièmes marqueurs dans le repère du projecteur.  After the pre-transformation pt ", we know the coordinates of the corners of the second markers in the marker of the projector.
Les caractéristiques techniques du projecteur nous donnent par ailleurs la résolution de l'image projetée. Les pixels projetés appartiennent au rectangle [(0,0), (Hres,Vres)] (où Hres et Vres sont les résolutions horizontales et verticales du projecteur).  The technical characteristics of the projector also give us the resolution of the projected image. The projected pixels belong to the rectangle [(0,0), (Hres, Vres)] (where Hres and Vres are the horizontal and vertical resolutions of the projector).
Il est alors possible d'exclure tout marqueur dont au moins un des coins n'appartient pas à ce rectangle. Ensuite, les moyens 123 qui sont aptes à contrôler les projecteurs déclenchent lors d'une étape S6" la projection desdits marqueurs Ai, A2, A3 et A4 sur la surface plane 30. It is then possible to exclude any marker whose at least one of the corners does not belong to this rectangle. Then, the means 123 which are able to control the projectors trigger during a step S6 "the projection of said markers Ai, A 2 , A 3 and A4 on the flat surface 30.
Le procédé prévoit ensuite une capture S7 par la caméra 10 d'une image Im2 qui comprend les marqueurs projetés Ai, A2, A3, et A4. The method then provides an S7 capture by the camera 10 of an Im2 image which includes the projected markers A 1 , A 2 , A3, and A4.
Dans l'exemple décrit ici, les moyens 124 détectent alors dans l'image Im2 lors d'une étape S8 les marqueurs Ai, A2, A3, A4 puis déterminent lors d'une étape S9 les coordonnées 2D {C'_Ai ; C'_A2 ; C'_A3 ; C'_A4} de ces marqueurs Ai, A2, A3, et A4 dans le repère image de la caméra RI . In the example described here, the means 124 then detects in the picture Im2 in a step S8 markers Ai, A2, A3, A4 and then determine at a step S9 2D {C'_Ai coordinates; C'_A 2; C'_A 3; C'_A4} of these markers Ai, A 2 , A3, and A4 in the image frame of the camera RI.
On connaît donc A'i les vecteurs représentatifs des coordonnées des marqueurs projetés dans le repère image de la caméra RI .  Thus A'i are known vectors representing the coordinates of the markers projected in the image frame of the camera RI.
Connaissant également les vecteurs A"; des coordonnées 2D de ces deuxièmes marqueurs dans le repère image du projecteur R2, les moyens 125 déterminent lors d'une étape S 10 l'homographie Hcp, qui est liée à la pose du projecteur 20, et qui permet le passage des coordonnées 2D des deuxièmes marqueurs projetés dans le repère image de la caméra RI aux coordonnées 2D de ces marqueurs dans le repère image du projecteur R2. Also knowing the vectors A "of the 2D coordinates of these second markers in the image marker of the projector R2, the means 125 determine in a step S 10 the homography H cp , which is related to the installation of the projector 20, and which allows the passage of the 2D coordinates of the second markers projected in the image frame of the RI camera to the 2D coordinates of these markers in the image frame of the projector R2.
On a en effet la relation suivante :  We have the following relationship:
A'i = Hcp * A"i ^ A"i = Hpc * A'i A'i = H cp * A "i ^ A" i = H pc * A'i
On notera ici que Hpc est l'homographie permettant la transformation inverse. We note here that H pc is the homography allowing the inverse transformation.
On connaît donc les relations suivantes :  We therefore know the following relations:
Mi = Hbc * M'i <→ M'i = Hcb * Mi Mi = H bc * M'i <→ M'i = H cb * Mi
Ai = Hbc * A'i → A'i = Hcb * Ai Ai = H bc * A'i → A'i = H cb * Ai
A'i = Hcp * A"i ^ A"i = Hpc * A'i A'i = H cp * A "i ^ A" i = H pc * A'i
Les relations entre les coordonnées spatiales des points dans le repère monde R0 et dans les repères (RI, R2) image de la caméra et du projecteur ainsi que les homographies permettant de passer d'un repère à l'autre vont maintenant être utilisées dans ce qui suit pour estimer les paramètres de calibration de la caméra 10 et du vidéoprojecteur 20. Après avoir estimé les homographies Hbc et Hpc liées aux poses respectives de la caméra 10 et du vidéoprojecteur 20, le procédé prévoit une phase de traitement P3 avec plusieurs étapes de calcul SI 1, S12 et S13 qui sont caractéristiques de l'invention. The relationships between the spatial coordinates of the points in the world reference R0 and in the marks (RI, R2) image of the camera and the projector as well as the homographies allowing to go from one marker to the other will now be used in this connection. which follows to estimate the calibration parameters of the camera 10 and the video projector 20. After estimating the homographies Hb c and H pc related to the respective poses of the camera 10 and the video projector 20, the method provides a treatment phase P3 with several calculation steps SI 1, S12 and S13 which are characteristic of the invention.
On utile alors les marqueurs , I2, 13 et I4 idéaux. We then use markers, I 2 , 13 and I 4 ideals.
Le concept sous-jacent ici est de faire coïncider les coordonnées des marqueurs projetés avec ces marqueurs idéaux. Compte tenu des relations ci-dessus, on a ici : The underlying concept here is to match the coordinates of the projected markers with these ideal markers. Given the relationships above, we have here:
I'i = Hcp * I"i ^ I"i = Hpc * l'ili = Hbc * I'i ^ I'i = Hcb * /i avec I'i = Hcp * I "i ^ i" i = H pc * the ili = H bc * I'i ^ I'i = H cb * / i with
I'i est un vecteur représentatif des coordonnées 2D d'au moins un des troisièmes marqueurs dans le repère image de la caméra RI , et  I'i is a vector representative of the 2D coordinates of at least one of the third markers in the image frame of the IR camera, and
Ii est un vecteur représentatif des coordonnées 3D d'au moins un des troisièmes marqueurs dans le repère monde R0.  Ii is a vector representative of the 3D coordinates of at least one of the third markers in the world reference R0.
Dans l'exemple décrit ici, un calculateur 131 va calculer lors d'une étape S U les coordonnées 2D {C' Ii ; C'_I2 ; C I3 ; C'_I4} des troisièmes marqueurs Ii, I2, 13 et I4 dans le repère image de la caméra RI en fonction de l'homographie Hbc. In the example described here, a calculator 131 will calculate in a step SU the 2D coordinates {C 'Ii ; C'_I 2; C 13; C'_I 4 } third markers Ii, I 2 , 13 and I 4 in the image frame of the camera RI according to the homography H bc .
Dans l'exemple décrit ici, le calcul S U est réalisé par un premier calculateur 131 selon la formule suivante :  In the example described here, the calculation S U is performed by a first computer 131 according to the following formula:
I'i = HcbIi I'i = H cb Ii
Ensuite, la phase P3 comporte un calcul S 12 réalisé par un deuxième calculateur 132 qui consiste à calculer une autre pré-transformée pt', dite deuxième pré-transformée, pour transformer, dans le repère image de la caméra RI , les coordonnées 2D {C' Ai ; C'_A2 ; C'_A3 ; C'_A4} des deuxièmes marqueurs projetées (Ai, A2, A3, A4) afin de les faire coïncider avec les coordonnées 2D {C' Ii ; C'_I2 ; C'_I3 ; C'_I4} des troisièmes marqueurs. Then, the phase P3 comprises a calculation S 12 made by a second computer 132 which consists of calculating another pre-transform pt ', said second pre-transformed, to transform, in the image reference frame of the camera RI, the 2D coordinates { C 'Ai ; C'_A 2; C'_A 3; C'_A 4 } second projected markers (Ai, A 2 , A3, A 4 ) in order to make them coincide with the 2D coordinates {C 'Ii ; C'_I 2; C'_I 3; It's 4 } third markers.
Ce calcul S 12 est réalisé selon la formule suivante :  This calculation S 12 is carried out according to the following formula:
I'i = pt'A'i  I'i = pt'A'i
dans laquelle  in which
- Γ est un vecteur des coordonnées 2D {C' Ii ; C'_I2 ; C I3 ; C'_I4} d'au moins un des troisièmes marqueurs dans le repère image de la caméra RI , et - Γ is a vector of 2D coordinates {C 'Ii ; C'_I 2; C 13 ; C'_I 4 } of at least one of the third markers in the image frame of the IR camera, and
- A' est un vecteur des coordonnées 2D {C'_A1 ; C'_A2 ; C'_A3 ; C'_A4} d'au moins un des deuxièmes marqueurs dans le repère image de la caméra RI . - A 'is a vector of 2D coordinates {C'_A 1; C'_A 2; C'_A 3; C'_A 4 } at least one of the second markers in the image frame of the camera RI.
Grâce aux étapes S I 1 et S 12, il est alors possible pour le calculateur 133, dit troisième calculateur, de calculer la première transformée pt" selon la formule suivante :  With the steps S I 1 and S 12, it is then possible for the computer 133, said third computer, to calculate the first transform pt "according to the following formula:
pt" = Hcp^pt'Hcp  pt "= Hcp ^ pt'Hcp
En effet, partant des relations : I'i = pt'A'i, I'i = Hcp * I"i et A'i = Hcp * A"i, le calculateur 133 peut en déduire : Indeed, starting from the relationship: I'i = pt'A'i, I'i cp = H * I "i and A'i = H cp * A" i, the processor 133 may deduce:
I'i = pt'A'i→ HcpI"i = pt'HcpA"U"i = Hcp
Figure imgf000021_0001
I'i = pt'A'i → H cp I "i = pt'H cp A" U "i = H cp
Figure imgf000021_0001
Or,  Gold,
I"i = pt"A"i On a donc : I "i = pt" A "i So we have :
pt" = Hcp 1pt'Hcp pt "= H cp 1 pt'H cp
Si cette pré-transformée est égale à la matrice identité, alors cela signifie que les marqueurs projetés coïncident avec les marqueurs idéaux, soit :  If this pre-transformed equals the identity matrix, then it means that the projected markers coincide with the ideal markers, namely:
I"i = pt"A"i→ I"i = Id * A"i, soit I"i = A"i  I "i = pt" A "i → I" i = Id * A "i, ie I" i = A "i
On a également : l'i = A'i et Ii = Ai.  We also have: i = A'i and Ii = Ai.
Dans l'exemple décrit ici, le système 100 comprend donc un processeur 140 qui est configuré pour contrôler les différents moyens informatiques ci-dessus pour réitérer l'ensemble des étapes ci-dessus à partir de la pré -transformation S5 de manière à ce que la pré-transformée pt" soit égale (ou sensiblement égale) à une matrice identité Id.  In the example described here, the system 100 therefore comprises a processor 140 which is configured to control the various computer means above to repeat all the above steps from the pre-transformation S5 so that the pre-transformed pt "is equal to (or substantially equal to) an identity matrix Id.
Cette égalité est atteinte lorsque la distance entre pt" et Id est inférieure à un seuil prédéterminé, noté ε.  This equality is reached when the distance between pt "and Id is less than a predetermined threshold, noted ε.
Cette convergence de la pré-transformée pt" vers la matrice identité Id permet d'adapter l'image à projeter en fonction de la position de la surface plane 30.  This convergence of the pre-transform pt "to the identity matrix Id makes it possible to adapt the image to be projected according to the position of the flat surface 30.
Une fois cette égalité atteinte, le cas idéal Ii = Ai est atteint.  Once this equality is reached, the ideal case Ii = Ai is reached.
Dans cet exemple, le module informatique comprend des moyens de collecte (non représentés ici) qui sont configurés pour collecter à chaque itération les premiers marqueurs et les deuxièmes marqueurs dans une liste. In this example, the computer module comprises collection means (not shown here) which are configured to collect at each iteration the first markers and the second markers in a list.
Dans ce cas, on dispose donc des paramètres de calibration conservés et enregistrés par le système 100 qui sont les suivants: {Μί, Μ'ί, Α" ί, Α'ί, Αί}.  In this case, we have the calibration parameters stored and saved by the system 100 which are: {Μί, Μ'ί, Α "ί, Α'ί, Αί}.
Cette liste de points {Mi, M' i, A" ί, A'i, Ai} est avantageusement utilisée pour la calibration 3D du système de vidéomapping en permettant l'estimation de la pose de la caméra et de ses paramètres optiques ainsi que la pose du projecteur dans le repère monde et de ses paramètres optiques.  This list of points {Mi, M 'i, A "ί, A'i, Ai} is advantageously used for the 3D calibration of the videomapping system by allowing the estimation of the pose of the camera and its optical parameters as well as placing the projector in the world landmark and its optical parameters.
La succession des étapes ci-dessus permet ainsi d'obtenir une liste de paramètres permettant de calibrer rapidement et efficacement un système de mapping vidéo.  The succession of the steps above thus makes it possible to obtain a list of parameters making it possible to calibrate a video mapping system quickly and efficiently.
Aves les paramètres adéquats, il est possible en seulement quelques itérations de calibrer le système 100, ce qui est très performant par rapport au système proposé dans l'art antérieur notamment dans AUDET et al.  With the appropriate parameters, it is possible in only a few iterations to calibrate the system 100, which is very efficient compared to the system proposed in the prior art, in particular AUDET et al.
Il devra être observé que cette description détaillée porte sur un exemple de réalisation particulier de la présente invention, mais qu'en aucun cas cette description ne revêt un quelconque caractère limitatif à l'objet de l'invention ; bien au contraire, elle a pour objectif d'ôter toute éventuelle imprécision ou toute mauvaise interprétation des revendications qui suivent. It should be observed that this detailed description relates to a particular embodiment of the present invention, but in no case does this description take any limiting character to the subject of the invention; on the contrary, its purpose is to remove any imprecision or misinterpretation of the claims that follow.
Il devra également être observé que les signes de références mis entre parenthèses dans les revendications qui suivent ne présentent en aucun cas un caractère limitatif ; ces signes ont pour seul but d'améliorer l'intelligibilité et la compréhension des revendications qui suivent ainsi que la portée de la protection recherchée.  It should also be observed that the reference signs in parentheses in the following claims are in no way limiting in nature; these signs are only intended to improve the intelligibility and understanding of the claims that follow as well as the scope of the protection sought.
Il devra également être observé que le nombre de marqueurs, ici limité à 4 {Ml, M2, M3, M4}, {Al, A2, A3, A4} et {II, 12, 13, 14} n'est pas limitatif.  It should also be observed that the number of markers, here limited to 4 {M1, M2, M3, M4}, {A1, A2, A3, A4} and {II, 12, 13, 14} is not limiting.
L'algorithme fonctionne à partir d'un marqueur et supporte plus de quatre marqueurs par itération.  The algorithm operates from a marker and supports more than four markers per iteration.
Dans le seul but d'améliorer l'intelligibilité et la compréhension des revendications qui suivent ainsi que la portée de la protection recherchée, on imagine aisément un marqueur dans chaque coin du plan, mais ce nombre peut être ajusté.  For the sole purpose of improving intelligibility and understanding of the claims that follow as well as the scope of the protection sought, one can easily imagine a marker in each corner of the plane, but this number can be adjusted.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de calibration d'un système de mapping vidéo (100) comprenant une caméra (10) et un vidéoprojecteur (20) apte à projeter au moins une image sur un objet (O) positionné dans un espace de travail appelé repère monde (R0), A method of calibrating a video mapping system (100) comprising a camera (10) and a video projector (20) capable of projecting at least one image onto an object (O) positioned in a working space called a world reference ( R0)
dans lequel ledit système (100) comprend une surface plane (30) se présentant sous la forme d'un plan ayant au moins trois coins et étant mécaniquement lié audit objet (O), ladite surface plane (30) présentant au niveau d'au moins trois de ses coins un premier marqueur (Ml s M2, M3, M4) dont les coordonnées spatiales ({C_Mi ; C_M2 ; C_M3 ; C_M4}), dites 3D, dans le repère monde (R0) sont connues, wherein said system (100) comprises a planar surface (30) in the form of a plane having at least three corners and being mechanically bonded to said object (O), said planar surface (30) having at least three of its corners a first marker (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) whose spatial coordinates ({C_Mi ; C_M 2; C_M 3; C_M 4 }), say 3D, in the world reference (R0) are known
ledit procédé, mis en œuvre par des moyens informatiques, comportant :  said method, implemented by computer means, comprising:
a) une première phase d'étalonnage (PI) pour estimer la pose et les paramètres optiques de la caméra (10) comprenant :  a) a first calibration phase (PI) for estimating the pose and the optical parameters of the camera (10) comprising:
1) suite à une capture (SI) par ladite caméra (10) d'une première image (Iml) comprenant lesdits premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4), une première étape de détection (S2, S3) au cours de laquelle on détecte (S2) dans ladite première image (Iml) lesdits premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4) puis on détermine (S3), par un algorithme de traitement d'images, les coordonnées 2D ({C'_M1 ; C'_M2 ; C'_M3 ; C'_M4}) desdits premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4) dans un repère associé à l'image capturée par ladite caméra (10), appelé repère image de la caméra (RI), 1) following a catch (SI) by said camera (10) a first image (Iml) comprising said first marker (M ls M 2, M 3, M 4), a first detecting step (S2, S3) during which said first markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) are detected (S 2) in said first image (Im 1 ) and then (2D), using an image processing algorithm, the 2D coordinates are determined (S3) ({C'_M 1; C'_M 2; C'_M 3; C'_M 4 }) of said first markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) in a reference associated with the image captured by said camera (10), called the image marker of the camera (RI),
2) une première étape de détermination (S4) au cours de laquelle on détermine une première homographie Hbc, liée à la pose et aux paramètres optiques de la caméra (10), permettant le passage des coordonnées 3D ({C_M1 ; C_M2 ; C_M3 ; C_M4}) des premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4) dans le repère monde (R0) aux coordonnées 2D ({C'_Mi ; C'_M2 ; C'_M3 ; C'_M4}) desdits marqueurs (Ml s M2, M3, M4) dans le repère image de la caméra (RI), 2) a first determination step (S4) in which a first Hb c homography is determined, related to the pose and to the optical parameters of the camera (10), allowing the passage of 3D coordinates ({C_M 1; C_M 2 ; C_M 3; C_M 4}) of the first marker (M ls M 2, M 3, M 4) in the world coordinate system (R0) to the 2D coordinates ({C'_Mi; C'_M 2; C'_M 3; C 'M 4 ') of said markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) in the image frame of the camera (RI),
b) une deuxième phase d'étalonnage (P2) pour estimer la pose et les paramètres optiques du projecteur (20) comprenant :  b) a second calibration phase (P2) for estimating the pose and optical parameters of the projector (20) comprising:
3) une étape de pré-transformation (S5) au cours de laquelle on applique une pré-transformée pt", dite première transformée, à une pluralité de deuxièmes marqueurs (Ai, A2, A3, A4) dont les coordonnées 2D ({C"_Ai ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4}) dans le repère associé audit projecteur (20), appelé repère image du projecteur (R2), sont connues, ladite première pré-transformée pt" étant initialisée lors d'une première itération comme étant égale à une matrice homographique non- dégénérée, 3) a pre-transformation step (S5) during which a pre-transform pt ", said first transformed, is applied to a plurality of second markers (A 1 , A 2 , A 3 , A 4 ) whose 2D coordinates ({C "_Ai ; C" _A 2; C "_A 3; C" _A 4 }) in the mark associated with said projector (20), called the image mark of the projector (R2), are known, said first pre-transformed pt "being initialized during a first iteration as being equal to a non-degenerate homographic matrix,
4) une étape de projection (S6, S6', S6") comprenant un premier filtrage (S6) consistant à vérifier que lesdits deuxièmes marqueurs transformés (Ai, 4) a projection step (S6, S6 ', S6 ") comprising a first filtering (S6) of verifying that said second transformed markers (Ai,
A2, A3, A4) sont compris dans la surface plane (30) en comparant les coordonnées 2D ({C"_Ai ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4} ) desdits deuxièmes marqueurs transformés dans le repère image du projecteur (R2) avec les coordonnées ({C"_Mi ; C"_M2 ; C"_M3 ; C"_M4}) des premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4), et une projection (S6") par ledit vidéoprojecteur (20) desdits deuxièmes marqueurs transformés (Ai, A2, A3, A4) sur ladite surface plane (30), A 2 , A 3 , A4) are included in the plane surface (30) by comparing the 2D coordinates ({C "_Ai ; C" _A 2; C "_A 3; C" _A4}) of said second markers transformed in the reference image of the projector (R2) with the coordinates ({C "_Mi ; C" _M 2; C "_M 3; C" _M 4 }) of the first markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ), and a projection (S6 ") by said projector (20) said second transformed markers (Ai, A 2 , A3, A4) on said flat surface (30),
5) suite à une capture (S7) par ladite caméra (10) d'une deuxième image (12) comprenant lesdits deuxièmes marqueurs projetés (Ai, A2, A3, A4), une deuxième étape de détection (S8, S9) au cours de laquelle on détecte (S8) dans ladite deuxième image (12) lesdits deuxièmes marqueurs (Ai, A2, A3, A4) puis on détermine5) following a capture (S7) by said camera (10) of a second image (12) comprising said second projected markers (Ai, A 2 , A3, A4), a second detection step (S8, S9) at during which said second markers (Ai, A 2 , A3, A4) are detected (S8) in said second image (12) and then determined
(S9), par un algorithme de traitement d'images, les coordonnées 2D ({C' Ai ; C'_A2 ; C'_A3 ; C'_A4} ) desdits deuxièmes marqueurs (Ai, A2, A3, A4) dans le repère image de la caméra (RI), et (S9), by an image processing algorithm, the 2D coordinates ({C 'Ai ; C'_A 2; C'_A 3; C'_A4}) of said second markers (Ai, A 2 , A3, A4) in the image frame of the camera (RI), and
6) une deuxième étape de détermination (S 10) au cours de laquelle on détermine une deuxième homographie Hcp, liée à la pose et aux paramètres optiques du projecteur (20), pour le passage des coordonnées 2D ({C'_Ai ; C'_A2 ; C'_A3 ; C'_A4} ) des deuxièmes marqueurs projetés (Ai, A2, A3, A4) dans le repère image de la caméra (RI) aux coordonnées 2D ({C"_Ai ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4} ) desdits marqueurs dans le repère image du projecteur (R2), 6) a second determination step (S 10) during which a second homography H cp , related to the pose and to the optical parameters of the projector (20), is determined for the passage of the 2D coordinates ({C'_Ai ; C '_A 2; C'_A 3; C'_A4}) of the second projected markers (Ai, A 2 , A3, A4) in the image frame of the camera (RI) at 2D coordinates ({C "_Ai ; C" _A 2; C "_A 3; C" _A4}) of said markers in the image marker of the projector (R2),
c) une phase de traitement (P3) comprenant :  c) a treatment phase (P3) comprising:
7) une troisième étape de calcul (13) au cours de laquelle on recalcule, en fonction des première Hbc et deuxième Hcp homographies, ladite pré-transformée pt" pour transformer, dans le repère image du projecteur (R2), les coordonnées 2D ({C"_Ai ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4} ) des deuxièmes marqueurs projetées (Ai, A2, A3, A4) afin de les faire coïncider avec les coordonnées 2D ({C"_Ii ; C"_A2 ; C I3 ;7) a third calculation step (13) during which, according to the first Hb c and second H cp homographies, said pre-transformed pt "to transform, in the image reference frame of the projector (R2), the coordinates 2D ({C "_Ai ; C" _A 2; C "_A 3; C" _A4}) of the second projected markers (Ai, A 2 , A3, A4) in order to make them coincide with the 2D coordinates ({C "_Ii C "_A 2; I3 C;
C I4} ) de troisièmes marqueurs (Ii, I2, 13, 14), dits idéaux, dont les coordonnées 3D ({C Ii ; C_I2 ; C I3 ; C L,}) dans le repère monde (R0) sont prédéterminées, procédé dans lequel on réitère l'ensemble des étapes 3) à 7), en utilisant pour chaque itération la première pré-transformée pt" calculée lors de la troisième étape de calcul (13) de la précédente itération, jusqu'à ce que ladite pré-transformée pt" soit sensiblement égale à une matrice identité, C I4}) of said third markers (Ii, I 2 , 13, 1 4 ), said ideals, whose 3D coordinates ({C Ii ; C_I 2; C I3 ; CL,}) in the world coordinate (R0) are predetermined , in which process all of the steps 3) to 7) are repeated, using for each iteration the first pre-transformed pt "calculated during the third calculation step (13) of the previous iteration, until said pre-transformed pt "is substantially equal to an identity matrix,
dans lequel, à chaque itération, on collecte dans une liste de calibration les coordonnées des premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4) dans les repères monde et caméra et des deuxièmes marqueurs (Ai, A2, A3, A4) dans les repères monde, caméra et projecteur. in which, at each iteration, the coordinates of the first markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) are collected in a calibration list in the world and camera markers and second markers (A 1 , A 2 , A 3 , A4) in the world, camera and projector landmarks.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel la phase de traitement (P3) comprend une première étape de calcul (SU) au cours de laquelle les coordonnées 2D ({C' Ii ; C'_I2 ; C'_I3 ; C I4} ) des troisièmes marqueurs (Ii, I2, I3, I4) dans le repère image de la caméra (RI) sont calculées en fonction de la première homographie Hbc et desdites coordonnées 3D ({C_Ii ; C_I2 ; C_I3 ; C I4} ) et desdites troisièmes marqueurs (Ii, I2, I3, 14) dans le repère monde. A method according to claim 1, wherein the processing step (P3) comprises a first calculation step (SU) in which the 2D coordinates ({C 'Ii ; C'_I 2 ; C'_I 3; C I4} ) of the third markers (Ii, I 2 , I 3 , I4) in the image frame of the camera (RI) are calculated according to the first homography Hb c and said coordinates 3D ({C_Ii ; C_I 2; C_I 3; C I4}) and said third markers (Ii, I 2 , I 3 , 1 4 ) in the world coordinate system.
Procédé selon la revendication 2, dans lequel les coordonnées 2D ({C'_Ii ; C'_I2 ; C'_I3 ; C I4} ) des troisièmes marqueurs (Ii, I2, I3, I4) dans le repère image de la caméra (RI) sont calculées selon la formule suivante : A method according to claim 2, wherein the 2D coordinates ({C'_Ii ; C'_I 2; C'_I 3; C I4}) of the third markers (Ii, I 2 , I 3 , I4) in the image mark of the camera (RI) are calculated according to the following formula:
/' = Hcb I / '= H cb I
dans laquelle in which
Γ est le vecteur matrice représentatif des coordonnées 2D ({C'Ji ; C'_I2 ; C'_I3 ; C I4} ) d'au moins un des troisièmes marqueurs (Ii, I2, 13, 14) dans le repère image de la caméra (RI), et Γ is the representative matrix vector of the 2D coordinates ({C'Ji ; C'_I 2; C'_I 3; C I4}) of at least one of the third markers (Ii, I 2 , 1 3 , 1 4 ) in the camera image reference (RI), and
I est le vecteur représentatif des coordonnées 3D ({C Ii ; C_I2 ; C_I3 ; C I4} ) d'au moins un des troisièmes marqueurs (Ii, I2, 13, 14) dans le repère monde (R0). I is the vector representative of the 3D coordinates ({C Ii ; C_I 2; C_I 3; C I4}) of at least one of the third markers (Ii, I 2 , 1 3 , 1 4 ) in the world reference (R0) .
Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la phase de traitement (P3) comprend une deuxième étape de calcul (S 12) au cours de laquelle on calcule une autre pré-transformée pt', dite deuxième pré-transformé, pour transformer, dans le repère image de la caméra (RI), les coordonnées 2D ({C'_Ai ; C'_A2 ; C'_A3 ; C'_A4} ) des deuxièmes marqueurs projetées (Ai, A2, A3, A4) afin de les faire coïncider avec les coordonnées 2D ({C'_Ii ; C'_I2 ; C'_I3 ; C'_I4}) des troisièmes marqueurs (Ii, I2, I3, I4), ladite deuxième pré-transformée pt' étant calculée selon la formule suivante : A method according to claim 2 or 3, wherein the processing step (P3) comprises a second calculation step (S 12) in which another pre-transformed pre-transformed pt 'pre-transform is calculated to transform, in the image frame of the camera (RI), the 2D coordinates ({C'_Ai ; C'_A 2; C'_A 3; C'_A4}) of the second projected markers (Ai, A 2 , A3, A4) so to make them coincide with the 2D coordinates ({C'_Ii ; C'_I 2; C'_I 3; C'_I 4 }) of the third markers (Ii, I 2 , I3, I 4 ), said second pre-transformed pt 'being calculated according to the following formula:
/' = pt'A' dans laquelle / '= pt'A' in which
Γ est le vecteur représentatif des coordonnées 2D ({C'Ji ; C'_I2 ; C I3 ; C'_I4}) d'au moins un des troisièmes marqueurs (Ii, I2, , h) dans le repère image de la caméra (RI), et Γ is the representative vector of the 2D coordinates ({C'Ji ; C'_I 2; C I3; C'_I 4 }) of at least one of the third markers (Ii, I 2 ,, h) in the image reference frame of the camera (RI), and
- A' est le vecteur représentatif des coordonnées 2D ({C'_A1 ; C'_A2 ; C'_A3 ; - A 'is the representative vector of 2D coordinates ({C'_A 1; C'_A 2; C'_A 3;
C'_A4}) d'au moins un des deuxièmes marqueurs (Ai, A2, A3, A4) dans le repère image de la caméra (RI). C'_A 4 }) of at least one of the second markers (Ai, A 2 , A3, A 4 ) in the image frame of the camera (RI).
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la première transformée pt" est calculée selon la formule suivante : The method of claim 4, wherein the first transform pt "is calculated according to the following formula:
pt" = Hcp^pt'Hcp  pt "= Hcp ^ pt'Hcp
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lors de la première itération, les coordonnées 2D ({C"_A1 ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4}) des deuxièmes marqueurs (Ai, A2, A3, A4) dans le repère image du projecteur (R2) sont déterminées aléatoirement. 6. Method according to any one of the preceding claims, wherein, during the first iteration, the 2D coordinates ({C "_A 1; C" _A 2; C "_A 3; C" _A 4 }) of the second markers. (Ai, A 2 , A3, A 4 ) in the image frame of the projector (R2) are determined randomly.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lors de la première itération, la première pré-transformé pt' ' est initialisée comme étant égale à la matrice identité. 7. A method according to any one of the preceding claims, wherein, during the first iteration, the first pre-transformed pt '' is initialized to be equal to the identity matrix.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lors de la capture (SI) par ladite caméra (10) d'une première image (Iml), le projecteur (20) projette en direction de ladite surface plane (30) une image noire. The method as claimed in any one of the preceding claims, wherein, during the capture (S1) by said camera (10) of a first image (Im1), the projector (20) projects towards said plane surface ( 30) a black image.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distance entre la première pré-transformée pt" et la matrice identité est inférieure à un seuil prédéterminé. The method of any of the preceding claims, wherein the distance between the first pre-transform pt "and the identity matrix is less than a predetermined threshold.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4) sont préalablement obtenus par impression de la surface plane (30) avec une encre invisible du type encre infra-rouge ou ultraviolet. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) are previously obtained by printing the flat surface (30) with an invisible ink of the infra-red or ultraviolet ink type.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la détection (S2) des premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4) dans ladite première image (Iml) comprend un éclairage de ladite surface avec une lampe infra-rouge ou ultra-violet. 11. The method of claim 10, wherein the detection (S2) of the first markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) in said first image (Im1) comprises a lighting of said surface with an infra-red lamp or ultraviolet.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 9, dans lequel les premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4) sont préalablement obtenus par gravure de ladite surface plane (30). 12. Method according to any one of the preceding claims 1 to 9, wherein the first markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) are previously obtained by etching said flat surface (30).
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la détection (S2) des premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4) dans ladite première image (Iml) comprend la détection des reliefs formés par ladite gravure dans la surface plane (30). 13. The method of claim 12, wherein the detection (S2) of the first markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) in said first image (Im1) comprises detecting the reliefs formed by said etching in the flat surface. (30).
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, suite au premier filtrage (S6), on réalise un deuxième filtrage (S6') consistant à vérifier que les deuxièmes marqueurs transformés sont compris dans l'image à projeter en comparant leurs coordonnées 2D desdits deuxièmes marqueurs avec la taille de l'image dans le repère image du projecteur (R2). 14. Method according to any one of the preceding claims, in which, following the first filtering (S6), a second filtering (S6 ') is performed consisting in verifying that the second transformed markers are included in the image to be projected by comparing their 2D coordinates of said second markers with the size of the image in the image frame of the projector (R2).
15. Programme d'ordinateur comportant des instructions adaptées pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par au moins un processeur. 15. A computer program comprising instructions adapted for performing the steps of the method according to any one of claims 1 to 14 when said computer program is executed by at least one processor.
16. Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14. A computer-readable recording medium on which a computer program is recorded including instructions for performing the steps of the method according to any one of claims 1 to 14.
17. Système de mapping vidéo (100) comprenant une caméra (10) et un vidéoprojecteur (20) apte à projeter au moins une image sur un objet (O) positionné dans un espace de travail appelé repère monde (R0), 17. A video mapping system (100) comprising a camera (10) and a video projector (20) capable of projecting at least one image onto an object (O) positioned in a working space called world reference (R0),
dans lequel ledit système (100) comprend une surface plane (30) se présentant sous la forme d'un plan ayant au moins quatre coins et étant mécaniquement lié audit objet (O), ladite surface plane (30) présentant au niveau d'au moins trois de ses coins un premier marqueur (Ml s M2, M3, M4) dont les coordonnées spatiales ({C_Mi ; C_M2 ; C_M3 ; C_M4}), dites 3D, dans le repère monde (R0) sont connues, wherein said system (100) comprises a plane surface (30) in the form of a plane having at least four corners and being mechanically connected to said object (O), said planar surface (30) having at at least three of its corners a first marker (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) whose spatial coordinates ({C_Mi ; C_M 2; C_M 3; C_M 4 }), say 3D, in the world reference (R0) are known,
ledit système (100) comprenant : said system (100) comprising:
1) un premier module informatique d'étalonnage (110) pour estimer la pose et les paramètres optiques de la caméra (10) comprenant :  1) a first calibration computer module (110) for estimating the pose and optical parameters of the camera (10) comprising:
des premiers moyens de traitement d'images (111) configurés pour détecter dans une première image (II) capturée par ladite caméra (10) lesdits marqueurs (Ml s M2, M3, M4), et pour déterminer les coordonnées 2D ({C'_Mi ; C'_M2 ; C'_M3 ; C'_M4}) desdits premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4) dans un repère associé à l'image capturée par ladite caméra (10), appelé repère image de la caméra (RI), first image processing means (111) configured to detect in a first image (II) captured by said camera (10) said markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ), and to determine the 2D coordinates ( {C'_Mi ; C'_M 2; C'_M 3; C'_M 4 }) of said first markers (M 1s M 2 , M 3 , M 4 ) in a coordinate system associated with the image captured by said camera (10 ), called camera image reference (RI),
des premiers moyens de détermination (112) configurés pour déterminer une première homographie Hbc, liée à la pose aux paramètres optiques de la caméra (10), permettant le passage des coordonnées 3D ({C_M1 ; C_M2 ; C_M3 ; C_M4}) des premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4) dans le repère monde (R0) aux coordonnées 2D ({C'_Mi ; C'_M2 ; C'_M3 ; C'_M4}) desdits marqueurs (Mi, M2, M3, M4) dans le repère image de la caméra (RI),first determining means (112) configured to determine a first homology Hb c , related to the pose to the optical parameters of the camera (10), allowing the passage of 3D coordinates ({C_M 1; C_M 2; C_M 3; C_M 4 }) of the first markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ) in the world coordinate (R0) to the 2D coordinates ({C'_Mi ; C'_M 2; C'_M 3; C'_M 4 }) of said markers (Mi, M 2 , M 3 , M 4 ) in the image frame of the camera (RI),
2) un deuxième module informatique d'étalonnage (120) pour estimer la pose et les paramètres optiques du projecteur (20) comprenant : 2) a second calibration computer module (120) for estimating the pose and optical parameters of the projector (20) comprising:
des moyens de pré-transformation (121) configurés pour transformer à l'aide d'une pré-transformée pt" des deuxièmes marqueurs (Ai, A2, A3, A4) dont les coordonnées 2D ({C"_Ai ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4} ) dans le repère associé audit projecteur (20), appelé repère image du projecteur (R2), sont connues, ladite prétransformée pt" étant initialisée comme étant égale à une matrice homographique non-dégénérée, pre-transformation means (121) configured to transform with a pre-transform pt "second markers (Ai, A 2 , A 3 , A4) whose coordinates 2D ({C" _Ai ; C " _A 2; C "_A 3; C" _A4}) in the reference associated with said projector (20), referred to as image marker of the projector (R2), are known, said pretransformed pt "being initialized as being equal to a non-homographic matrix degenerate,
des premiers moyens de filtrage (122i) configurés pour vérifier que les deuxièmes marqueurs transformés (Ai, A2, A3, A4) sont compris dans la surface plane (30) en comparant les coordonnées 2D ({C"_Ai ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4} ) desdits deuxièmes marqueurs transformés dans le repère image du projecteur (R2) avec les coordonnées ({C"_Mi ; C"_M2 ; C"_M3 ; C"_M4}) des premiers marqueurs (Ml s M2, M3, M4), first filtering means (122i) configured to verify that the second transformed markers (Ai, A 2 , A3, A4) are included in the planar surface (30) by comparing the 2D coordinates ({C "_Ai ; C" _A 2 ; C "_A 3; C" _A4}) of said second markers transformed in the image reference of the projector (R2) with the coordinates ({C "_Mi ; C" _M 2; C "_M 3; C" _M 4 }) of the first markers (M ls M 2 , M 3 , M 4 ),
moyens de commande (123) du projecteur (20) configurés pour projeter sur ladite surface plane (30) les deuxièmes marqueurs transformés (Ai, A2, A3, A4), control means (123) of the projector (20) configured to project on said plane surface (30) the second transformed markers (Ai, A 2 , A 3 , A4),
des deuxièmes moyens de traitement d'images (124) configurés pour détecter dans une deuxième image (12) capturée par ladite caméra (10) lesdits deuxièmes marqueurs transformés (Ai, A2, A3, A4), et pour déterminer les coordonnées 2D ({C'_Ai ; C'_A2 ; C'_A3 ; C'_A4} ) desdits deuxièmes marqueurs transformés (Ai, A2, A3, A4) dans le repère image de la caméra (RI), et second image processing means (124) configured to detect in a second image (12) captured by said camera (10) said second transformed markers (A 1 , A 2 , A3, A4), and to determine the 2D coordinates ( {C'_Ai ; C'_A 2; C'_A 3; C'_A4}) of said second transformed markers (Ai, A 2 , A3, A4) in the image frame of the camera (RI), and
des deuxièmes moyens de détermination (125) configurés pour déterminer une deuxième homographie Hcp, liée à la pose et aux paramètres optiques du projecteur (20), pour le passage des coordonnées 2D ({C'_A1 ; C'_A2 ; C'_A3 ; C'_A4} ) des deuxièmes marqueurs (Ai, A2, A3, A4) dans le repère image de la caméra (RI) aux coordonnées 2D ({C"_Ai ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4} ) desdits marqueurs dans le repère image du projecteur (R2), second determining means (125) configured to determine a second homography H cp , related to the pose and to the optical parameters of the projector (20), for the passage of 2D coordinates ({C'_A 1; C'_A 2; C '_A 3; C'_A4}) of the second markers (Ai, A 2, A3, A4) in the image coordinate of the camera (RI) to the 2D coordinates ({C "_AI C" _A 2 C "_A 3 C "_A4}) of said markers in the projector image reference frame (R2),
c) un module informatique de traitement (130) comprenant :  c) a computer processing module (130) comprising:
un calculateur (133) configuré pour recalculer, en fonction des première Hbc et deuxième Hcp homographies, la première prétransformée pt' ' pour transformer, dans le repère image du projecteur (R2), les coordonnées 2D ({C"_Ai ; C"_A2 ; C"_A3 ; C"_A4} ) des deuxièmes marqueurs projetées (Ai, A2, A3, A4) afin de les faire coïncider avec les coordonnées 2D ({C"_Ii ; C"_A2 ; C"_I3 ; C"_I4}) de troisièmes marqueurs (Ii, I2, 13, 14) dont les coordonnées 3D ({C Ii ; C_I2 ; C I3 ; C L,}) dans le repère monde (R0) sont prédéterminées, des moyens informatiques de collecte configurés pour collecter dans une liste de calibration les coordonnées des premiers marqueurs (Mi, M2, M3, M4) dans les repères monde et caméra et des deuxièmes marqueurs (Ai, A2, A3, A4) dans les repères monde, caméra et projecteur, a computer (133) configured to recalculate, according to the first Hb c and second H cp homographies, the first pretransformed pt '' to transform, in the image frame of the projector (R2), the 2D coordinates ({C "_Ai ; C "_A 2; C" _A 3; C "_A4}) of the second projected markers (Ai, A 2 , A3, A4) so as to coincide with the 2D coordinates ({C" _Ii ; C "_A 2; C" _I 3 C "_I 4}) of third markers (Ii, I2, 13, 14), the 3D coordinates ({C Ii; C_I 2; C I3; CL,}) in the world coordinate system (R0) are predetermined , computer collection means configured to collect in a calibration list the coordinates of the first markers (Mi, M 2 , M 3 , M 4 ) in the world and camera markers and second markers (A 1 , A 2 , A3, A4 ) in the world, camera and projector landmarks,
ledit système comprenant en outre un processeur (140) configuré pour contrôler l'ensemble desdits moyens informatiques dudit système de manière à ce que ledit calculateur (133) calcule la première pré-transformée pt" jusqu'à ce qu'elle soit sensiblement égale à une matrice identité. said system further comprising a processor (140) configured to control all of said computer means of said system so that said calculator (133) calculates the first pre-transformed pt "until it is substantially equal to an identity matrix.
18. Système selon la revendication 17, comprenant des moyens informatiques configurés pour la mise en œuvre des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 14. 18. System according to claim 17, comprising computer means configured for implementing the steps of the method according to any one of claims 2 to 14.
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