Brevet FR2659816A1 — publié le 19910920

"PROCEDE DE REGLAGE DE LA CONVERGENCE STEREOSCOPIQUE DANS UN EQUIPEMENT DE PRISE DE VUE STEREOSCOPIQUE". L'invention concerne un procédé de réglage de la convergence stéréoscopique dans un équipement de prise de vue stéréoscopique, pour augmenter ou diminuer l'angle de convergence stéréoscopique, du type dans lequel l'équipement comprend deux dispositifs de formation d'images, tels que des caméras vidéo, à tube, "CCD" ou analogue, disposés symétriquement par rapport à un axe optique moyen L'équipement engendre des signaux vidéo représentatifs d'une image utile droite et d'une image utile gauche respectivement d'une scène observée, de manière que la restitution des images utiles, sur un écran de télévision stéréoscopique par exemple, permet d'obtenir de façon connue une visualisation en relief de la scène observée En fonction des conditions de prise de vue, un objet de la scène observée peut être vu à la surface de l'écran de télévision, "à l'intérieur du téléviseur" ou "devant" l'écran de télévision L'effet de relief est donc imposé par les conditions de prise de vue L'angle de convergence stéréoscopique des axes de prise de vue, respectivement droit et gauche, est un paramètre fondamental des conditions de prise de vue, sa variation rendant les effets de relief indiqués ci- dessus. L'invention s'étend à un équipement de prise de vue pour la mise en oeuvre du procédé de réglage de la convergence stéréoscopique. On connaît déjà des équipements de prise de vue stéréoscopiques du type indiqué ci-dessus Chaque caméra est montée sur un support tournant entraîné par des micro-moteurs Le réglage de la convergence stéréoscopique est obtenu en positionnant les axes optiques des caméras selon un angle de convergence désiré par un actionnement convenable des micro- moteurs. Toutefois, ce type de réglage mécanique de l'angle de convergence stéréoscopique nécessite un appareil de manoeuvre des caméras très sophistiqué et délicat à utiliser pour obtenir une bonne précision de réglage En outre, de tels appareils sont sujets à des disfonctionnements fréquents, notamment en cas de transport de l'équipement de prise de vue stéréoscopique. L'invention se propose de remédier aux inconvénients ci-dessus cités Notamment un premier objectif de l'invention est de fournir un procédé de réglage de la convergence stéréoscopique qui ne fasse pas appel à des moyens mécaniques tels que ceux connus dans l'art antérieur. Un second objectif de l'invention est de fournir un procédé de réglage de la convergence stéréoscopique qui soit précis et très fiable. Un troisième objectif de l'invention est de fournir un équipement de prise de vue stéréoscopique pour la mise en oeuvre du procédé qui intègre des moyens électroniques pour le réglage de la convergence, ces moyens électroniques étant peu coûteux et rendant l'ensemble de l'équipement homogène dans sa technologie. A cet effet, l'invention concerne un procédé de réglage de la convergence stéréoscopique dans un équipement de prise de vue stéréoscopique, pour augmenter ou diminuer l'angle de convergence stéréoscopique, l'équipement comprenant deux dispositifs de formation d'images disposés symétriquement par rapport à un axe optique moyen pour engendrer des signaux vidéo représentatifs d'une image utile droite et d'une image utile gauche d'une scène observée, lesdites images formées par les dispositifs de formation d'image comportant une pluralité de lignes d'image, les lignes d'image comportant un nombre prédéterminé de points image entre un premier point image et un dernier point image d'une ligne d'image formée, caractérisé en ce que: on positionne, en fonction de l'angle de convergence stéréoscopique désiré, deux "fenêtres de lecture" des images formées, chaque fenêtre de lecture étant définie par un premier point image et un dernier point image d'une ligne d'image utile, lesdits premier et dernier points image d'une ligne d'image utile étant compris entre lesdits premier et dernier points image d'une ligne d'image formée, de manière que les signaux vidéo engendrés par l'équipement de prise de vue stéréoscopique soient représentatifs des images utiles, respectivement droite et gauche, correspondant auxdites fenêtres de lecture des images formées. On remarque que selon le procédé de l'invention, les dispositifs de formation d'image ou caméras restent fixent l'un par rapport à l'autre indépendamment du réglage de l'angle de convergence. Ceci est particulièrement avantageux pour la conception du support des caméras, un support classique pouvant être utilisé. L'invention s'étend à un équipement de prise de vue stéréoscopique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention Cet équipement est remarquable en ce que chaque dispositif de formation d'image comporte un capteur d'image de forme sensiblement rectangulaire agencé pour former une image de la scène observée, dont la dimension horizontale exprimée en nombre de points image par ligne d'image est supérieure à la dimension horizontale d'une image utile, et en ce qu'il comprend des moyens de conversion vidéo analogique numérique reliés aux capteurs d'image pour engendrer des données numériques représentatives de la luminescence des points image des images formées, des premiers moyens de mémorisation reliés aux moyens de conversion vidéo pour enregistrer lesdites données numériques, des moyens de commande recevant en entrée une valeur d'angle de convergence stéréoscopique et agencés pour extraire des moyens de mémorisation une partie des données numériques enregistrées en réponse à ladite valeur d'angle et des moyens de conversion vidéo numérique analogique recevant lesdites données numériques extraites pour fournir en sortie de l'équipement de prise de vue stéréoscopique, des signaux vidéo représentatifs respectivement d'une image utile droite et d'une image utile gauche. Outre le fait que les dispositifs électroniques cités ci-dessus constituent un ensemble homogène avec les dispositifs de formation d'image, lesquels sont à base eux-mêmes d'électronique, ces dispositifs électroniques pourront avantageusement s'incorporer dans le boîtier de chaque caméra, évitant ainsi tout risque de dégradation et donc de mauvais fonctionnement Par ailleurs, le réglage de la convergence stéréoscopique est commandé par un circuit de commande, par exemple du type à microprocesseur tel qu'un microcalculateur, procurant une grande souplesse de travail et notamment des possibilités étendues d'effets de prises de vue. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'équipement comprend en outre des seconds moyens de mémorisation reliés en parallèle auxdits premiers moyens de mémorisation entre lesdits moyens de conversion vidéo et fonctionnant symétriquement et alternativement en lecture et en écriture. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore mieux à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple illustratif et des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente, de façon schématique, un équipement de prise de vue stéréoscopique selon l'invention, la figure lbis illustre de façon schématique, le mécanisme d'extraction des données numériques dans les premiers moyens de mémorisation, la figure 2 représente de façon schématique les premiers et seconds moyens de mémorisation des données numériques dans l'équipement de prise de vue stéréoscopique selon l'invention. En se reportant à la figure 1, l'équipement de prise de vue stéréoscopique, représenté à titre d'exemple non limitatif, comprend deux dispositifs de formation d'images 10, tels que des caméras vidéo, à tube, "CCD" ou analogue, disposés symétriquement par rapport à un axe optique moyen 80 Les caméras 10 sont fixées sur un support non représenté avec une base stéréoscopique déterminée et réglable. Les caméras 10 sont conçues pour engendrer des signaux vidéo représentatifs d'une image droite et d'une image gauche d'une scène observée Chaque caméra comprend de façon connue un dispositif optique 16 de focalisation, tel que des lentilles, et un capteur d'image 15 dont la normale est parallèle à l'axe optique du dispositif optique 16 Les deux capteurs d'image 15 dans les caméras 10 sont agencés de préférence pour être alignés dans un même plan Les capteurs d'image, présentant une forme sensiblement rectangulaire, sont choisis de manière que leur dimension horizontale, exprimée en nombre de points image par ligne d'image est supérieure à la dimension horizontale d'une image utile Une image vidéo utile (selon le standard européen) est constituée de 576 lignes de 720 points image chacune Les capteurs d'image utilisés dans l'équipement de prise de vue selon l'invention ont une dimension horizontale nettement supérieure à 720 points, par exemple une dimension horizontale de 1728 points De tels capteurs sont disponibles sur le marché, et l'on citera à titre d'exemple les capteurs Tektronix TK 2048 M. Une circuiterie électronique non représentée sur cette figure est intégrée à chaque capteur d'image permettant d'engendrer un signal vidéo représentatif d'une image formée de la scène observée, les dimensions de l'image étant conformes à celles du capteur d'image. On comprendra que chaque caméra 10 est équipée du même capteur et de la même circuiterie électronique. Chaque capteur 15 est relié en sortie, via la circuiterie électronique, à un convertisseur analogique numérique 20 recevant en entrée le signal vidéo représentatif d'une image formée (par exemple l'image droite) et fournissant en sortie des données numériques (par exemple sur 8 bits) représentatives de la luminescence des points image de l'image formée Chaque convertisseur vidéo 20 est relié en sortie à un moyen de mémorisation 30, tel qu'une mémoire vive, pour enregistrer lesdites données numériques De préférence, les mémoires 30 sont agencées pour mémoriser les données numériques sous la forme d'une table de 1728 x 576 données numériques correspondant à la configuration des points image d'une image formée. Chaque mémoire 30 est donc chargée, ligne par ligne de points image Un circuit électronique 25 est agencé d'une part pour synchroniser les moyens de conversion vidéo 20 et les moyens dé mémorisation 30 configurés en écriture à partir de signaux de synchronisation délivrés par les caméras 10 et pour placer les données numériques engendrées par les moyens de conversion vidéo 20, dans les emplacements mémoires qui leur sont affectés dans les mémoires 30. La lecture de chaque mémoire 30 selon une fenêtre glissante 100, comme représenté en figure ibis, dimensionnée selon la taille d'une image utile ( 720 x 576 points images), détermine une image utile, l'angle de convergence étant directement fonction de la position horizontale de ladite fenêtre 100 dans chaque mémoire 30 Pour rendre plus facile la compréhension de l'invention, on considèrera que chaque image formée par les caméras 10 est représentée sous la forme d'un rectangle correspondant à la configuration virtuelle en table des mémoires 30 Ainsi, chaque image formée est définie par un premier point image Pl et un dernier point image Pn d'une ligne d'image et enregistrée dans chaque mémoire 30 sous forme numérique, tandis que chaque fenêtre de lecture 100 est définie par un premier point image N 1 et un dernier point image N 2 d'une ligne d'image utile On remarquera, comme représenté sur la figure ibis, que les fenêtres de lecture 100 sont positionnées de façon symétrique dans chaque mémoire 30 (par rapport à l'axe optique moyen ) On considèrera aussi que N 1, N 2 représentent des adresses colonnes de la table de données numériques, l'écart entre Ni et N 2 étant de 720 Les axes de prise de vue joignant le centre de l'image formée sur chaque capteur au centre de l'optique 16 qui lui est associé sont convergents, l'angle de convergence variant de O (convergence à l'infini) à environ 50 milliradians, cette dernière valeur dépendant de la taille du capteur choisi et de la focale de l'optique utilisée Chaque capteur 15 est disposé dans le dispositif de formation d'image 10 de sorte que le premier point image N 1 d'une ligne d'image utile corresponde au premier point image Pl d'une ligne d'image formée pour une convergence nulle La dimension horizontale de ce capteur 15 a une valeur telle que le dernier point image N 2 d'une ligne d'image utile corresponde au dernier point image Pn d'une ligne d'image formée pour une convergence maximale, par exemple de 50 milliradians Dans l'exemple décrit on considèrera que Pl a pour valeur 1 et Pn a pour valeur 1728 Les positions différentes des premier et dernier points image N 1, N 2 d'une image utile par rapport aux premier et dernier points image Pl, Pn d'une image formée, l'écart entre Nl et N 2 étant constant, déterminent une pluralité d'angles de convergence stéréoscopique de O à 50 milliradians par exemple On comprendra donc qu'en rapprochant les fenêtres de lecture 100 l'une par rapport à l'autre on tend vers un angle de convergence stéréoscopique nul tandis qu'en les éloignant l'une par rapport à l'autre, on tend vers un angle de convergence d'une valeur maximale déterminée par les caractéristiques des dispositifs de formation d'image. Chaque mémoire 30 est reliée à un moyen de commande 50, tel qu'une unité de traitement du type à microprocesseur, le moyen de commande 50 étant agencé pour engendrer des signaux d'adresse sélectionnant des emplacements mémoires dans les mémoires 30, de manière à extraire de la table de données numériques par une commande de lecture, seulement une partie de cette table correspondant à une fenêtre de lecture 100, en fonction d'une valeur d'angle de convergence prédéterminée et pour fournir lesdites données numériques extraites à un convertisseur vidéo numérique analogique 40 Chaque convertisseur vidéo 40 engendre un signal vidéo représentatif de l'image utile correspondant à une fenêtre de lecture 100 Les convertisseurs vidéo 40 peuvent avantageusement être synchronisés par le moyen de commande 50 Les signaux d'adresses engendrés par le moyen de commande 50, sont tels qu'ils actionnent tous les emplacements mémoires des mémoires 30 dont le numéro de colonne dans la table de données numériques est compris entre N 1 et N 2. Bien entendu, on comprendra que les mémoires fonctionnent de façon synchrone en lecture et que la phase de lecture des mémoires 30 est déclenchée après l'enregistrement complet des données numériques représentatives d'une ligne d'image, d'une trame d'image, ou d'une image formée Après chaque lecture des mémoires 30, celles-ci sont automatiquement mises à jour en fonction des nouvelles images formées de manière à répéter l'opération décrite ci-dessus. L'angle de convergence peut être imposé par un opérateur à l'aide d'un clavier ou analogue relié au moyen de commande 50 ou imposé automatiquement par des moyens électroniques internes à l'équipement de prise de vue stéréoscopique On voit donc que le réglage de la convergence stéréoscopique est effectuée selon le procédé de l'invention uniquement par un déplacement d'une fenêtre de lecture dans des moyens de mémorisation des données numériques représentatives de la luminescence des points image des images formées. De façon préférentielle, on prévoit des seconds moyens de mémorisation 35, du type mémoire vive, identiques aux mémoires 30, reliés en parallèles aux premiers moyens de mémorisation 30 entre les deux convertisseurs vidéo 20, 40, comme représenté en figure 2 Les premiers et seconds moyens de mémorisation 30, 35 travaillent symétriquement et alternativement en lecture et écriture, le premier enregistrant les données numériques fournies par le convertisseur vidéo , le second fournissant les données numériques correspondant à une fenêtre de lecture au convertisseur vidéo 40, et alternativement Ainsi, on peut réduire la quantité de données numériques à enregistrer dans les mémoires 30, 35, chaque mémoire mémorisant les données numériques représentatives d'une ligne d'image, par exemple sa capacité mémoire étant réduite à environ 2 kilo-octets. Bien entendu, dans le cas d'un équipement de prise de vue en couleur, les caméras 10 comprennent trois capteurs 15 disposés en arrière de l'optique 16. Dans ce cas, il faudra prévoir trois mémoires 30 et trois mémoires 35 associées respectivement à chaque capteur 15 D'autres circuits de l'équipement de prise de vue devront aussi être triplés tels que les convertisseurs vidéo 20, 40. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation cidessus décrit et on pourra prévoir d'autres variantes sans pour cela sortir du cadre de l'invention. le REVENDICATIONS 1 Procédé de réglage de la convergence stéréoscopique dans un équipement de prise de vue stéréoscopique, pour augmenter ou diminuer l'angle de convergence stéréoscopique, l'équipement comprenant deux dispositifs de formation d'images ( 10) disposés symétriquement par rapport à un axe optique moyen ( 80) pour engendrer des signaux vidéo représentatifs d'une image utile droite et d'une image utile gauche d'une scène observée, lesdites images formées par les dispositifs de formation d'image comportant une pluralité de lignes d'image, les lignes d'image comportant un nombre prédéterminé de points d'image entre un premier point image (Pl) et un dernier point image (Pn)> caractérisé en ce que: on positionne, en fonction de l'angle de convergence stéréoscopique désiré, deux "fenêtres de lecture" ( 100) des images formées, chaque fenêtre de lecture étant définie par un premier point image (Nl) et un dernier point image (N 2) d'une ligne d'image utile, lesdits premier et dernier points image (Ni, N 2) d'une ligne d'image utile étant compris entre lesdits premier et dernier points images (Pl, Pn) d'une ligne d'image formée, de manière que les signaux vidéo engendrés par l'équipement de prise de vue stéréoscopique soient représentatifs des images utiles, respectivement droite et gauche, correspondant auxdites fenêtres de lecture ( 100) des images formées. 2 Equipement de prise de vue stéréoscopique pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dispositif de formation d'images ( 10) comporte un capteur d'image ( 15) de forme sensiblement rectangulaire agencé pour former une image de la scène observée dont la dimension horizontale exprimée en nombre de points images par ligne d'image est supérieure à la dimension horizontale d'une image utile, et en ce qu'il comprend des moyens de conversion vidéo analogique numérique ( 20) reliés aux capteurs d'image pour engendrer des données numériques représentatives de la luminescence des points image des images formées, des premiers moyens de mémorisation ( 30) reliés aux moyens de conversion vidéo ( 20) pour enregistrer lesdites données numériques, des moyens de commande ( 50) recevant en entrée une valeur d'angle de convergence stéréoscopique et agencés pour extraire des moyens de mémorisation ( 30) une partie des données numériques enregistrées en réponse à ladite valeur d'angle et des moyens de conversion vidéo numérique analogique ( 40) recevant lesdites données numériques extraites pour fournir en sortie de l'équipement de prise de vue stéréoscopique, des signaux vidéo représentatifs respectivement d'une image utile droite et d'une image utile gauche. 3 Equipement selon la revendication 2, comprenant en outre des seconds moyens de mémorisation ( 35) reliés en parallèle audit premier moyen de mémorisation ( 30) entre lesdits moyens de conversion vidéo ( 20, 40) et fonctionnant symétriquement et alternativement en lecture et en écriture.