Brevet FR2829605A1 — publié le 20030314

PROCEDE DE DETERMINATION D'IMAGE DE REFERENCE DE CAPTEUR D'IMAGES Domaine technique et art antérieur La présente invention concerne un procédé de détermination d'image de référence de capteur d'images. La présente invention concerne également un procédé de correction de défauts d'image qui met en oeuvre un procédé de détermination d'image de référence selon l'invention. L'invention s'applique dans tout domaine utilisant des images numériques réalisées à partir de rayonnement X eu y et, plus particulièrement, dans le -mages ar" uti-l-sa-, it des sees a p-i-r ae domaine de l'imagerie médicale où des images sent formées à partir de détecteurs utilisant une caméra CCD des a C-7 e s s c t--. t (CCD peur Charge Coupled Dé iée ) ou à partir de cramma-cameras mg-*. *. u c. cur sous erme ce scius de réseau de pixels à base de matériau semi-conducteur CdZ Te cu CdTe. C'- Z n--e CU C d-L En imagerie médicale numérique à rayons X cu y, le système d'acquisition d'images délivre une image représentative de la quantité de photons X ou y transmis à travers un objet radiographié placé entre une source de rayons X ou y et un détecteur. Il est également possible que l'objet lui-même soit source de rayons y. Un capteur d'images comprend une matrice de pixels détecteurs et des circuits de lecture de charges. Généralement, un même circuit de lecture de charges permet de lire les pixels d'une même colonne de pixels détecteurs. L'image obtenue par un capteur d'images peut contenir un certain nombre de défauts dus à des défaillances du capteur. Tout d'abord, la matrice de pixels détecteurs peut contenir des pixels en défaut. Ces pixels en défaut peuvent être isolés ou regroupés en ligne et/ou en colonne. Il est également possible que les circuits de lecture et/ou les connexions entre pixels et circuits de lecture soient défectueux. Dans ce dernier cas, c'est l'image associée à une colonne entière de pixels qui est défectueuse. Différents traitements sont connus pour corriger les défauts d'un capteur d'images. Un premier traitement est basé sur une correction par image de noir. Un deuxième traitement concerne une correction en gain. La correction par image de noir consiste à -cm C7 L a soustraire à l'image à corriger une image détectée sans lumière car le capteur, dite image de noir. La correction en gain se fait à partir de l'acquisition d'une image en éclairage uniforme de la caméra. La correction d'une image peut également se m faire en combinant correction par image de noir et i correction en gain. L'image corrigée le peut alors s'écrire : INc est l'image non corrigée, IN l'image de noir et IG l'image obtenue en éclairage uniforme de la caméra. Correction par image de noir et correction en gain permettent de corriger des défauts de capteurs d'images bien connus de l'homme du métier. La correction par image de noir est nécessaire du fait de la présence du courant d'obscurité et de la tension d'offset de numérisation. De même, la correction en gain est nécessaire du fait de la variation de gain entre les différents pixels d'une même matrice. Selon l'art connu, les pixels en défaut ne -ion int--insèque 1-, tilisable fournissent aucune information intrinsèque utilisable pour l'image détectée. Ils sont corrigés par calcul d'une valeur de niveau de gris à partir des pixels voisins, par exemple, par interpolation. Les méthodes de correction de l'art connu sont basées sur l'hypothèse que la réponse des détecteurs aux rayonnements reçus est linéaire. Cette hypothèse y n'est cas toujours exacte. En particulier, il a été constaté, par la Demanderesse, que cette hypothèse -cz-on n'est pas valable pour les faibles niveaux de gris. L'effet d'une détection ncn-linëaire de charges pour les faibles niveaux de gris est illustré en figure ] La figure 1 représente deux courbes de niveau de gris de pixel (G) en fonction de l'intensité du rayonnement (R) qui éclaire un pixel. Une première courbe Cl illustre le niveau de gris d'un pixel idéal et une deuxième courbe C2 illustre le niveau de gris d'un pixel réel avec perte de charges. Sur la courbe Cl, il apparaît que le niveau d'éclairement croît linéairement en fonction de l'intensité du rayonnement, quelle que soit la valeur de l'intensité de ce rayonnement. Sur la courbe C2, par contre, le niveau de gris du pixel n'augmente linéairement en fonction de l'intensité du rayonnement qu'au-delà d'un certain 'l l'aucmentation du seuil Go. Dans un premier temps, l'augmentation du s niveau de gris du pixel n'augmente pas de façon linéaire avec le niveau d'éclairement du fait d'une perte croissante de charges électriques au fur et à mesure de l'augmentation de l'éclairement. Dans un deuxième temps, cette perte atteint un niveau maximum et le niveau d'éclairement devient alors linéaire vis- à-vis du niveau d'éclairement. L'effet de ces pertes de charge fait apparaître des défauts sur l'image. Les pertes de charges pouvant varier d'une ligne à l'autre et/ou d'une colonne à pc-u-i=nt alors Z/,-u Cc"r-n-m-z E enur=-- z cucr-, ccrrl=-ce'des l'autre, des comportements différents peuvent alors apparaître entre lignes et/ou colonnes voisines. En cuire, comme cela a été mentionné précédemment, des colonnes défectueuses peuvent également apparaître sur / - /-'-= La correction de ces défauts n'est pas possible par les moyens conventionnels. En particulier, dans le cas où des colonnes sont défectueuses, il peut se produire eue plusieurs colonnes voisines soient défectueuses. Il est alors impossible de corriger une colonne défectueuse à l'aide d'une colonne voisine valide, du fait de l'absence de colonne voisine valide pour faire une correction par interpolation. Exposé de l'invention L'invention ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. En effet, l'invention concerne un procédé de détermination d'image de référence de capteur d'images comprenant une matrice de pixels détecteurs, le procédé comprenant une étape d'acquisition d'une image de noir IN. Le procédé comprend en outre : - une étape d'acquisition d'une première image Il sous l'action d'un premier rayonnement pour lequel le capteur fonctionne dans une zone linéaire de détection, - une étape d'acquisition d'une deuxième image I2 sous l'action d'un deuxième rayonnement d'intensité supérieure au premier rayonnement et pour lequel le cacteur fcncticnne dans une zone linéaire de decon - une étape de calcul d'une valeur moyenne Rm telle c e : eu I'- (i. j) représente la valeur du pi el de l'image zz i'. détecté par le pixel détecteur situé à l'intersection de la ligne de rang i et de la colonne de rang j de la matrice de pixels détecteurs, et N représente le nombre total de pixels de la matrice, - une étape de calcul d'une première image de référence ! RI de sorte que la première image de référence s'écrive : L'invention concerne également un perfectionnement du procédé mentionné ci-dessus. Selon le perfectionnement de l'invention, le procédé comprend les étapes supplémentaires suivantes : calcul d'une image de différence de noir DN telle , q telle que : sommation de l'ensemble des valeurs de pixels de chaque colonne de l'image de différence de noir, - division de chaque somme obtenue à l'issue de l'étape de sommation par le nombre de pixels que contient la colonne de façon à obtenir une valeur moyenne de pixel pour chaque colonne, - création d'une image d'épandage Ip en affectant aux différents pixels de chaque colonne la valeur moyenne de pixel obtenue à l'étape précédente pour ladite colonne, d, un=---, acre de t=li= c SO que e L'invention concerne également : un procédé de correction de défauts d'images obtenues à l'aide d'un capzeur d'images, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un procédé de détermination d'image de référence de capteur d'images selon l'invention. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel fait en référence aux figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente des courbes de niveau de gris de pixel en fonction de l'intensité du rayonnement qui éclaire le pixel ; - la figure 2 représente un organigramme du procédé de détermination d'image de référence selon l'invention ; - la figure 3 représente un organigramme d'un perfectionnement du procédé de détermination d'image de référence selon l'invention. ou" Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments. Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention La G fN e ~ a é~é GéC--~e p :-ec~temme-, il es~ donc inutile d'y revenir. La cure 2 représente un organigramme du procédé de détermination d'image de référence selon l'invention. Le procédé comprend tout d'abord trois étapes d'acquisition d'images à l'aide d'un capteur d'images. Une première étape 1 est une étape d'acquisition d'une image de noir I. Une deuxième étape 2 est une étape : 1 d'acquisition d'une première image Ii sous l'action d'un premier rayonnement et une troisième étape 3 est une étape d'acquisition d'une deuxième image I2 sous l'action d'un deuxième rayonnement. Les conditions d'éclairement du capteur pour acquérir les images Ii et I2 sont faites dans la zone linéaire de fonctionnement du capteur. L'image I2 est obtenue pour un rayonnement incident d'intensité supérieure à l'intensité du a l'intensité du rayonnement qui est utilisé pour obtenir l'image Ii. ',, és des rayonnements Les intensités des rayonnements pour acquérir les images Il et I : peuvent être choisies de différentes manières. Par exemple, il est possible de choisir, pour acquérir l'image I2, un rayonnement incident qui génère un niveau de gris proche du niveau maximum qu'il est possible d'atteindre avant saturation du capteur et, pour acquérir l'image Il'un rayonnement incident d'intensité moitié de l'intensité du rayonnement qui permet d'acquérir l'image Is. Cette méthode de choix n'est-cessible eue si le capteur d'images présente un comportement linéaire dans la moitié haute des niveaux zue a,-, t= des de gris, ce qui va très souvent le cas. Une autre manière, pour acquérir les images Ii e~ ~-, va mG nl e a *~ êfi re déc--'ce , a rt=nan.-êzre Cn acquiert tout d'abord deux images initiales 1 et I : o à deux intensités de rayonnement différentes, et Io l'intensité de rayonnement pour acquérir l'image Io étant supérieure à l'intensité de rayonnement pour acquérir l'image I10. On fait ensuite une projection de ces deux images suivant la direction des colonnes. Les projections obtenues forment chacune un profil continu qui peut comporter des pics représentatifs de colonnes de cixels en défaut. Si les pics sont identiques d'un profil à l'autre, on en déduit que les deux images initiales Iio et I20 ont été prises dans une zone de comportement linéaire du capteur. L'image I10 est alors choisie comme première image Il et l'image I20 comme deuxième image 12- Si les pics ne sont pas identiques d'un profil à l'autre, on en déduit qu'on ne se trouve pas dans une zone de comportement linéaire du capteur. La zone de comportement linéaire du capteur étant située vers les intensités croissantes intensités croissantes (cf. figure 1), on acquiert alors une nouvelle image initiale pour remplacer l'image initiale I10 précédemment acquise avec l'intensité la plus faible et on renouvelle l'étape de projection. Si la nouvelle image initiale I10 et l'image initiale I20 précédemment acquise ont des profils continus identiques, elles sont alors choisies 'r-= et deux-*è,, ne respectivement comme première image I et deuxième us--u' ci-Czn'Cr de s scr~ : c effectuées jusqu'à l'obtention de profils scr. e. ~ec~. ées juscutà'ckre-cr ce prc-ils identiques permettant de choisir les première et deuxième images. Chaque image I :, I :, peut êre une image unique . e obtenue suite à un éclairement unique du capteur ou une image mcyennée obtenue suite à plusieurs éclairements successifs du capteur dans des conditions sensiblement identiques. Les étapes 1, 2 et 3 sont suivies d'une étape 4 de calcul d'un rapport moyen Rm défini par l'équation ci-dessous : où Ik (i, j) représente la valeur du pixel de l'image Ik détecté par le pixel détecteur situé à l'intersection de la ligne de rang i et de la colonne de rang j de la matrice de pixels détecteurs, et N représente le nombre total de pixels de la matrice. "Un e 7 Une première image de référence IRI peut alors être calculée à l'aide d'une étape 5 qui succède à l'étape 4. Il vient : La grandeur Ixi peut alors être utilisée comme La grandeur I. : image de référence dans un procédé de correction de défauts d'image selon l'invention, par exemple, en remplaçant la grandeur IN dans l'équation (2). Avantageusement, l'image de référence IRI permet de corriger les effets non-linéaires mentionnés ci-dessus. La figure 3 représente un perfectionnement du se-', on on. procédé de détermination d'image de référence selon l'invention. Selon le perfectionnement du procédé de l'invention, l'image Ii n'est pas directement utilisée comme image de référence mais sert à définir une autre image de référence 12 différente de l'image Ii. Comme cela apparaîtra dans la suite de la description, l'image de référence IR2 est particulièrement bien adaptée à la correction de pixels en défaut qui se présentent sous forme de colonnes de pixels en défaut. Plusieurs étapes succèdent alors à l'étape 5 mentionnée ci-dessus. L'étape 6 qui succède directement à l'étape 5 est une étape de calcul d'une image de différence de noir DN entre l'image lui et l'image de noir IN. Il vient : A l'étape 6 succèdent une étape 7 de sommation de l'ensemble des valeurs de pixels de chaque colonne de l'image de différence de noir D, puis une étape 8 . il puis une étape s de division de chaque somme ainsi obtenue par le nombre de pixels de chaque colonne, de manière à obtenir une valeur moyenne de pixel Mj pour chaque colonne j de l'image de différence de noir. Une étape 9 d'épandage succède à l'étape 8. L'étape 9 permet de créer une image d'épandage Is : ? obtenue en affectant aux différents pixels d'une colonne de rang j la valeur moyenne Mj de la colonne calculée précédemment. L'image de référence on le perfectionnement de l'invention est alors I par orcbcenue par soustraction de l'image d'épandage Is ? à l'image de noir Ij. Il vient : Cuire la correction des effets non-linéaires permel ment-onnés ci-dessus, l'image de référence Ip : permet ainsi avantageusement de prendre en compte les défauts de détection oui apparaissent au niveau de colonnes entières. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination d'image de référence de capteur d'images comprenant une matrice de pixels détecteurs, le procédé comprenant une étape d'acquisition d'une image de noir IN, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre : - une étape d'acquisition d'une première image Il sous l'action d'un premier rayonnement pour lequel le capteur fonctionne dans une zone linéaire de détection, une écape d'acquisition d'une deuxième image 12 sous l'action d'un deuxième rayonnement d'intensité supérieure au premier raycnnemenc et pour lequel le capteur fonctionne dans une zone linéaire de c. : =.-'=c. cn, - une éace de calcul d'une valeur moyenne Rm telle que : ""C.. '- ; :,....... -.. eu I, (i, j) représente la valeur du pixel de l'image : détecté par le pixel détecteur situé à l'intersection de la ligne de rang i et de la colonne de rang j de la matrice de pixels détecteurs, et N représente le nombre total de pixels de la matrice, - une étape de calcul d'une première image de référence IR1 de sorte que la première image de référence s'écrive : 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes supplémentaires suivantes : - calcul d'une image de différence de noir Dus telle que : DN=IR1-IN, - sommation de l'ensemble des valeurs de pixels de chaque colonne de l'image de différence de noir, - division de chaque somme obtenue à l'issue de l'étape de sommation par le nombre de pixels que contient la colonne de façon à obtenir une valeur moyenne de pixel pour chaque colonne, créationd'uneimaged'épandageIEPenaffectantaux différents pixels de chaque colonne la valeur moyenne de pixel obtenue à l'étape précédente pour ladite colonne, calcul d'une deuxième image de ré érence Ix : telle cue que : 12 N * Is ? 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'intensité du deuxième rayonnement est sensiblement le double de l'intensité du premier rayonnement. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'intensité du deuxième rayonnement a une valeur sensiblement égale à une intensité de rayonnement qui génère un niveau de gris proche du niveau maximum qu'il est possible d'atteindre avant saturation du capteur. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première image Il et la deuxième image I2 sont choisies comme suit : - acquisition de deux images initiales I10 et I20, l'intensité du rayonnement pour acquérir l'image I20 étant supérieure à l'intensité du rayonnement pour acquérir l'image Iio, - projection des deux images initiales I10 et I20 suivant la direction des colonnes, les projections obtenues permettant de former, chacune, un profil continu pouvant contenir des pics représentatifs de cixels cétecteurs en défaut, - comparaison des profils continus, et - si les pies sent identiques d'un profil à l'autre, -- ~=s-, ~Cs L - s :. -es p :. cs scr : s lcer : lq... ;. es c.. U : 1 P : : : -Ol.. l a'autre, nzge ! : o ou choix de l'image I. o comme première image Ii et de -'image I : o comme deuxième image I ;, ou - si les pics ne sont pas identiques d'un profil à l'autre, acquisition d'au moins une nouvelle image initiale pour remplacer au moins l'image initiale I o nouvelle étape de projection, l'acquisition d'au moins une nouvelle image initiale et la nouvelle 1 projection étape de projection étant répétées jusqu'à l'obtention de profils continus identiques permettant de choisir lesdites première et deuxième images. 6. Procédé de correction de défauts d'images obtenues à l'aide d'un capteur d'images, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un procédé de détermination d'image de référence de capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.