Brevet FR2806809A1 — publié le 20010928

DISPOSITIF D'ACQUISITION D'IMAGE PANORAMIQUE La présente invention se rapporte au domaine de l'acquisition d'images panoramiques afin de permettre de visualiser un environnement sur 3600. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif d'acquisition d'image panoramique, du type comportant au moins un moyen réflecteur muni d'une surface extérieure au moins partiellement réfléchissante, afin de permettre de réfléchir ladite image vers un appareil capteur d'image du type appareil photo ou caméra. Une image panoramique est une image en deux dimensions qui permet de visualiser l'environnement situé dans un périmètre complet autour d'un point précis avec un effet en trois dimensions. Ce genre d'image est très utile pour visualiser un paysage d'un point particulier, ou pour visualiser l'espace intérieur complet d'une pièce. Lorsque l'image est acquise à l'aide d'une caméra, le dispositif permet également de réaliser des vidéos surveillances. L'art antérieur connaît déjà des dispositifs d'acquisition d'image panoramique et notamment la demande de brevet internationale WO-A99/30197 qui porte sur un dispositif omnidirectionnel servant à capter l'image d'une scène depuis un point de vue unique. Ce dispositif comprend un moyen réflecteur sensiblement parabolique placé de façon à réfléchir orthographiquement des rayons principaux de rayonnement électromagnétique émis par ladite scène. Ledit moyen réflecteur possédant un point focal qui coïncide avec ledit point de vue unique dudit dispositif omnidirectionnel, y compris ledit moyen réflecteur sensiblement parabolique. Ce dispositif comporte également un ou plusieurs capteurs d'image placés de manière à recevoir lesdits rayons principaux réfléchis orthographiquement du rayonnement électromagnétique depuis ledit réflecteur parabolique, ce qui permet de capter l'image de ladite scène. L'inconvénient majeur de ce dispositif réside dans le fait que: - une partie du champ de vision de la forme paraboloide est occultée par l'appareil capteur d'image; - le moyen réflecteur "voit" une partie de l'appareil capteur d'image, ce qui apparaitra obligatoirement sur l'image finale et donc aura un impact sur la qualité et le réalisme de la vue; le champ de vision est essentielement concentré vers le bas, alors que la vision humaine est en moyenne à l'horizontale; - il est difficile de protéger la surface réfléchissante contre les coups et les rayures sans cacher tout ou partie de son champ de vision; La seule solution étant d'opter pour un matériau de fabrication très dur et donc très cher. La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif d'acquisition d'image panoramique qui permette: - d'occulter l'appareil capteur d'image; - d'acquérir une image recentrée sur l'horizontale très proche de la vision humaine; - d'inclure le dispositif dans un boîtier de protection occulté sur l'image acquise. Pour se faire, la présente invention est du type décrit ci- dessus et elle est remarquable en ce qu'elle propose de déporter le point de départ de l'angle de vision de l'extrémité proximale du moyen réflecteur vers son extrémité distale, en réalisant la surface dudit moyen réflecteur conique et concave. Un cône est une surface réglée dont la génératrice passe par un point fixe, le sommet. Selon les variantes de l'invention, ladite surface conique est engendrée par une génératrice sensiblement parabolique ou par une génératrice sensiblement en arc de cercle ou encore par une génératrice sensiblement elliptique. L'image obtenue, qu'elle soit prise avec un appareil photo ou une caméra, est une image d'anamorphose en deux dimensions qui permet de recréer un panorama complet sur 360 o avec un effet en trois dimensions. Grâce au dispositif selon l'invention, le champ de vision moyen est plus proche de l'horizontale et permet d'obtenir des images très rapprochées de la vision humaine naturelle. Avantageusement, le dispositif selon l'invention ne reflète pas l'appareil capteur d'image et il permet un gain de champ de vision utile. Avantageusement, le dispositif selon l'invention permet d'obtenir une qualité d'image maximale dans la zone de l'environement qui contient le plus d'information, c'est à dire dans la zone proche de l'horizontale. Le dispositif selon l'invention permet en outre de placer la surface réfléchissante dans un dispositif de protection situé en dehors du champ de vision de dispositif d'acquisition d'image. La présente invention se rapporte également à un appareil capteur d'image muni d'un dispositif d'acquisition d'image selon l'invention, à un procédé de construction d'une image numérique par acquisition d'une image d'anamorphose panoramique à l'aide d'un dispositif d'acquisition d'image selon l'invention, ainsi qu'à une image numérique obtenue par la mise en oeuvre du dispositif d'acquisition d'image selon l'invention. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées: - la figure 1 illustre un dispositif d'acquisition d'image de l'art antérieur; - la figure 2 illustre le champ de vision du dispositif de la figure 1; - les figures 3 et 4 illustrent respectivement une vue de face du et une vue de dessous du moyen réflecteur du dispositif selon l'invention; - la figure 5 illustre le champ de vision du dispositif selon l'invention; - la figure 6 illustre le dispositif selon l'invention avec son boîtier de protection; et - la figure 7 illustre le principe de détermination des principaux paramètres du dispositif selon l'invention. Les figures 1 et 2 illustrent un dispositif d'acquisition d'image panoramique de l'art antérieur comportant un moyen réflecteur (2) munis d'une surface (3), extérieure, réfléchissante, afin de permettre de réfléchir ladite image vers un appareil capteur d'image (4) du type appareil photo ou caméra. Le moyen réflecteur (2) est positioné dans l'axe de l'appareil capteur d'image (4) et de son système optique (4'). La surface (3) est convexe et présente une forme parabolique ou semi-circulaire. Une partie du champ de vision (5) de la forme paraboloide est occultée par le système optique (4') de l'appareil capteur d'image (4); Le moyen réflecteur (2) "voit" une partie de l'appareil capteur d'image (4) et du système optique (4'), ce qui apparaitra obligatoirement sur l'image finale et donc aura un impact sur la qualité et le réalisme de la vue. Le dispositif selon l'invention, illustré figures 3 et 4, est un dispositif (1) d'acquisition d'image panoramique, du type comportant au moins un moyen réflecteur (2) muni d'une surface (3), extérieure, au moins partiellement réfléchissante, afin de permettre de réfléchir ladite image vers un appareil capteur d'image (4) du type appareil photo ou caméra. La surface (3) constitue de préférence un miroir. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que ledit moyen réflecteur (2) est constitué d'une surface (3) conique, concave. Selon les variantes de l'invention, ladite surface conique est engendrée par une génératrice sensiblement parabolique ou par une génératrice sensiblement en arc de cercle ou encore par une génératrice sensiblement elliptique, suivant les caractéristiques de l'image recherchées. La section vue du bas est donc un cercle ou une ellipse. Ledit moyen réflecteur (2) peut présenter une forme de cône dont le sommet (6) est tronqué et le dispositif (1) peut comporter une tige de fixation positionnée contre le sommet (6), afin de permettre de le fixer à l'appareil capteur d'image (4). Ledit moyen réflecteur (2) est positionné de préférence verticalement, dans l'axe du système optique de l'appareil capteur d'image (4). La figure 5 illustre le champ de vision (5) d'un observateur O grâce au dispositif selon l'invention. Grâce à la surface (3) conique et concave, le point de départ de l'angle de vision de l'extrémité proximale du moyen réflecteur est déporté vers son extrémité distale. Ainsi, la surface (3) ne reflète pas l'appareil capteur d'image (4), le système optique (4') de l'appareil capteur d'image est en dehors du champ de vision (5) et la surface (3) peut être placée dans un dispositif de protection situé également hors du champ de vision (5). Dans une version préférée de l'invention, illustrée figure 6, ledit moyen réflecteur (2) est disposé dans un boîtier de protection (7) présentant une fenêtre (8) au moins partiellement transparente sur toute la hauteur de ladite surface (3) conique, concave. Ledit boîtier de protection (7) comporte en outre des moyens pour permettre sa fixation à l'appareil capteur d'image (4) d'une manière hermétique à la lumière. Ces moyens de fixation sont par exemple constitués d'un pas de vis. La présente invention se rapporte également à un appareil capteur d'image (4) muni d'un dispositif (1), à un procédé de construction d'une image numérique par acquisition d'une image d'anamorphose panoramique à l'aide d'un dispositif (1) et par traitement numérique de ladite image, ainsi qu'à une image numérique obtenue par la mise en oeuvre du dispositif (1). Pour une meilleur compréhension de l'invention, un exemple de détermination mathématique des dimensions du dispositif (1) est donné ciaprès: Pour simplifier la détermination mathématique des dimensions de la surface (3) conique, nous allons prendre le cas ou la courbure de cette forme conique concave est un arc de cercle. Les dimensions du système vont dépendre de plusieurs variables énumérée en référence à la figure 7: - D est la distance entre l'objectif de l'appareil capteur d'image (4) et le haut du moyen réflecteur (2); - T est l'angle de vue sur le moyen réflecteur (2) à partir de l'objectif du capteur d'image (4); - P est l'angle décrivant l'arc de cercle dans lequel s'inscrit la courbure de la surface (3); - R est le rayon du cercle caractérisant l'arc de cercle; - A est l'angle de réflexion de l'image; G est la tangente au cercle; - Pmax est la valeur de l'angle P pour l'arc de cercle complet; - Tmin est la valeur de l'angle T pour P = Pmax; - B est la valeur de l'angle pour laquelle l'appareil capteur d'image (4) voit le plus haut. - h est la hauteur de la forme. La détermination de la distance D se fait en fonction de la focale de l'objectif, tout en sachant que cette focale représente un angle (par exemple 38mm en 4/3 équivaut à un angle de 38 degrés sur le plan YZ). Pour que la surface (3) soit entièrement vue par l'objectif, il faut que: D = (Dl+D2) / tan(Angle de la focale) La détermination de l'angle Pmax afin que l'extrémité inférieure de la forme ne reflète pas l'extrémité supérieure est alors telle que: Bmax = 2xPmax - Pi/2 + Tmin Etant donné que pour le cas o ladite surface (3) conique est engendrée par une génératrice sensiblement en arc de cercle: Bmax = Pmax/2, on a: Pmax/2 = 2xPmax - Pi/2 + Tmin Pmax = -2x(Tmin - Pi/2) / 3. Ainsi, le rayon R est: R= D2 / ( cos ( Pi/2 - Pmax)), et la hauteur h: h = Rx(1 - Sin (Pi/2 - Pmax)) Le dispositif (1) ainsi déterminé permet d'acquérir des images panoramiques. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) d'acquisition d'image panoramique, du type comportant au moins un moyen réflecteur (2) muni d'une surface (3), extérieure, au moins partiellement réfléchissante, afin de permettre de réfléchir ladite image vers un appareil capteur d'image (4) du type appareil photo ou caméra, caractérisé en ce que ledit moyen réflecteur (2) est constitué d'une surface (3) conique, concave. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface (3) conique est engendrée par une génératrice sensiblement parabolique. 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite surface (3) conique est engendrée par une génératrice sensiblement en arc de cercle. 4. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface (3) conique est engendrée par une génératrice sensiblement elliptique. 5. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit moyen réflecteur (2) présente une forme de cône dont le sommet (6) est tronqué. 6. Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une tige de fixation positionnée contre le sommet (6). 7. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit moyen réflecteur (2) est disposé dans un boîtier de protection (7) présentant une fenêtre (8) au moins partiellement transparente sur toute la hauteur de ladite surface (3) conique, concave. 8. Dispositif (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit boîtier de protection (7) comporte des moyens pour permettre sa fixation à l'appareil capteur d'image (4) d'une manière hermétique à la lumière. 9. Appareil capteur d'image (4) muni d'un dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Procédé de construction d'une image numérique par acquisition d'une image d'anamorphose panoramique à l'aide d'un dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, et par traitement numérique de ladite image. 11. Image numérique obtenue par la mise en oeuvre du dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.