Brevet FR2881600A1 — publié le 20060804

DISPOSITIF D'AGRANDISSEMENT D'IMAGE NUMÉRIQUE. DEMANDES ANTERIEURES La présente invention est basée sur les brevets taïwanais, et revendique la priorité de ces derniers sous les numéros de référence 94103121, déposé le 1e février 2005, et 94121278, déposé le 24 juin 2005, dont les contenus sont intégrés dans la présente par référence dans leur intégralité. DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif d'agrandissement d'image numérique et en particulier un dispositif d'agrandissement d'image numérique pour une caméra de document. ÉTAT DE L'ART La caméra de document est un dispositif de capture d'image qui capture instantanément l'image d'un objet et envoie l'image à un projecteur pour affichage. La caméra de document est souvent rencontrée dans des présentations de conférences pour que l'utilisateur projette une image d'objet en temps réel. La figure 1 montre une caméra de document (100) qui a un objectif (110), un circuit (120), et un support (130). L'objectif (110) est utilisé pour former une image de l'objet (140) à afficher. L'image d'un objet est traitée par le circuit (120) et, via le circuit situé dans le support (130), est transmise à un projecteur (150) pour présentation sur un afficheur (160). Une caméra de document standard utilise un objectif ayant une distance focale fixe. Ainsi, il n'est pas possible d'effectuer un zoom avant et arrière de l'image en changeant la distance focale. Dans ce cas-ci, une pratique courante est de retraiter les informations d'image envoyées depuis l'objectif du capteur d'image, par interpolation. Les informations d'image retraitées sont alors utilisées pour produire l'effet d'agrandissement souhaité. La figure 2 montre comment l'image capturée par la caméra de document dans l'art antérieur est agrandie. Comme indiqué dans la figure, le capteur d'image (204) reçoit une image d'objet capturée par un objectif ayant une distance focale fixe. Le capteur d'image (204) a une capacité de détection spécifique qui est identique à la résolution de l'afficheur (206). Sur la figure 2, la résolution de l'afficheur (206) est de 1024x768 pixels. La capacité de détection du capteur d'image (204) est également de 1024x768 pixels. Ainsi, chaque pixel détecté par le capteur d'image (204) est affiché sur l'afficheur (206). Si l'on souhaite agrandir localement la zone M1 de taille 512x384 pixels dans le capteur d'image (204), il y a problème parce que la résolution de l'afficheur (206) est de 1024x768 pixels, supérieure au nombre de pixels de la zone M1. Par conséquent, les pixels de la zone M1 ne peut pas remplir l'afficheur (206). Dans ce cas-ci, il faut utiliser des algorithmes mathématiques pour produire les pixels manquants par interpolation, afin d'agrandir la zone M1. Cependant, cette méthode d'agrandissement d'images par interpolation présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, les informations de l'image obtenues par interpolation sont interprétées au lieu d'être des informations optiques originales de l'image. Cette méthode a de fortes chances de produire un phénomène de crénelage ayant pour résultat des formes en zigzag et la déformation de l'image agrandie. En outre, l'image agrandie par interpolation présente des discontinuités, de sorte qu'elle ne ressemble pas à l'objet original. Pour résoudre les phénomènes de crénelage et de discontinuité lors de l'agrandissement d'une image, on se fonde sur un objectif d'agrandissement optique pour que le capteur d'image obtienne les informations optiques d'image réelles sans interprétation supplémentaire. Cependant, l'utilisation d'un objectif d'agrandissement optique nécessite l'accouplement à un moteur d'entraînement. Ceci accroît considérablement le coût de production de la caméra de document. Actuellement, il existe généralement deux types de caméras numériques sur le marché grand public. Un premier type de caméra numérique dispose d'un objectif à distance focale fixe. Un deuxième type de caméra numérique dispose d'un objectif d'agrandissement. Pour un objectif à distance focale fixe, l'image agrandie ne se déforme pas lorsqu'une image fixe est réduite ou agrandie en résolution, ou lorsqu'une image en mouvement est réduite en résolution. Cependant, la méthode d'interpolation est utilisée quand une image en mouvement est agrandie en résolution, entraînant une déformation d'image. Pour l'objectif d'agrandissement, une image fixe ou en mouvement ne se déforme pas en effectuant un zoom avant ou arrière. L'inconvénient principal de l'objectif d'agrandissement est le coût. De plus, lorsqu'un objectif d'agrandissement à grossissement triple (3X) est utilisé dans l'opération de zoom avant par exemple, la taille d'image non-déformée maximale est 300% de la taille d'image d'origine. Pour obtenir une image non-déformée à l'échelle 4X, un objectif d'agrandissement à grossissement 4X ou plus doit être utilisé. Ainsi, il est nécessaire de fournir un dispositif d'agrandissement d'image pour la caméra de document de sorte que l'image capturée puisse être aisément agrandie sans avoir à utiliser, soit un objectif d'agrandissement onéreux, soit une méthode d'interpolation. De plus, le phénomène de crénelage doit être évité lors de ce processus d'agrandissement. RÉSUMÉ DE LA PRÉSENTE INVENTION Un objectif de l'invention est de fournir un dispositif d'agrandissement d'image 20 numérique pour une caméra de document qui puisse agrandir une image d'objet capturée par la caméra de document sans interpolation et la présenter sur un afficheur. Un autre objectif de l'invention est de fournir une caméra de document muni d'un dispositif d'agrandissement d'image numérique, évitant d'utiliser la méthode d'interpolation, pour agrandir et afficher une image d'objet capturée par la caméra de document. D'après les objectifs précédents, le présent dispositif d'agrandissement d'image numérique est utilisé dans une caméra de document pour agrandir une image d'objet capturée et pour afficher l'image sur un afficheur. Le dispositif d'agrandissement d'image numérique comprend un capteur d'image, un convertisseur analogique/numérique, un processeur d'image, et un convertisseur vidéo. Le capteur d'image capture une image d'objet, où la capacité de détection du capteur d'image est plus grande que la résolution de l'afficheur. Le convertisseur analogique/numérique convertit l'image d'objet en image numérique. Le processeur d'image restitue une image agrandie de l'image numérique. Le convertisseur vidéo convertit l'image agrandie. Selon un autre objectif de l'invention, une caméra de document qui puisse agrandir une image d'objet capturée sans utiliser la méthode d'interpolation et qui l'affiche, est décrite; où la caméra de document a un objectif, un capteur d'image, un convertisseur analogique/numérique, un processeur d'image, un convertisseur vidéo, et un support. L'objectif est utilisé pour capturer l'image d'objet. Le capteur d'image détecte l'image capturée par l'objectif, où la capacité de détection du capteur d'image est plus grande que la résolution de l'afficheur. Le convertisseur analogique/numérique convertit l'image d'objet en image numérique. Le processeur d'imàge est utilisé pour extraire une image agrandie de l'image numérique. Le convertisseur vidéo convertit l'image agrandie. L'image agrandie est alors transmise par l'intermédiaire d'un circuit situé dans le support vers l'afficheur. Selon un autre objectif de l'invention, le présent dispositif d'agrandissement d'image numérique est utilisé dans une caméra de document pour agrandir une image d'objet capturée et afficher l'image sur un afficheur, où le dispositif d'agrandissement d'image numérique comprend un capteur d'image, un convertisseur analogique/numérique et un processeur d'image. Le capteur d'image reçoit une image d'objet, où la résolution de détection du capteur d'image est plus grande que la résolution de l'afficheur. Le convertisseur analogique/numérique convertit l'image d'objet en image numérique. Le processeur d'image restitue une image agrandie de l'image numérique, le processeur d'image produisant une image agrandie de résolution différente, selon la résolution de détection du capteur d'image. Selon encore un autre objectif de l'invention, le présent dispositif d'agrandissement d'image numérique est utilisé dans une caméra de document pour agrandir une image d'objet en mouvement capturée et afficher l'image sur un afficheur, le dispositif d'agrandissement d'image numérique comprenant un objectif, un capteur d'image, un convertisseur analogique/numérique et un processeur d'image. L'objectif est utilisé pour capturer une image d'objet en mouvement. Le capteur d'image capte l'image d'objet en mouvement, où la résolution de détection du capteur d'image est plus grande que la résolution de l'afficheur. Le convertisseur analogique/numérique convertit l'image d'objet en mouvement, en image numérique. Le processeur d'image restitue une image en mouvement agrandie de l'image numérique, le processeur d'image produisant l'image en mouvement agrandie de résolution différente, selon la résolution de détection du capteur d'image. Le présent dispositif d'agrandissement d'image numérique ne requiert pas un objectif d'agrandissement coûteux. En combinant un capteur d'image et un processeur d'image, l'agrandissement d'image numérique peut être aisément obtenu sans augmenter notoirement le coût de production. Il convient particulièrement pour une caméra de document existante utilisant un objectif à distance focale fixe. De plus, le présent dispositif d'agrandissement d'image numérique a un capteur d'image à la résolution de détection plus grande que la résolution de l'afficheur. En agrandissant une image numérique, les informations d'image originale peuvent être présentées à différentes résolutions sans interpolation, évitant ainsi les phénomènes de crénelage et de discontinuité. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les caractéristiques, aspects et avantages précédents et autres de la présente invention seront plus clairs à travers la description suivante et les figures d'accompagnement qui sont données seulement à titre d'illustration, ne constituant pas de limitation à l'invention, où La figure 1 est une vue de côté de la caméra de document selon l'art antérieur; La figure 2 est une vue schématique d'utilisation d'une caméra de document 25 classique pour agrandir une image numérique; La figure 3 est un schéma fonctionnel du présent dispositif d'agrandissement d'image numérique; La figure 4 est un schéma fonctionnel du présent dispositif d'agrandissement d'image numérique selon un mode de réalisation de l'invention; La figure 5 est une vue schématique d'utilisation de la caméra de document pour agrandir une image numérique selon un mode de réalisation préféré de l'invention; La figure 6 est une vue de côté de la caméra de document selon un mode de réalisation préféré de l'invention; et La figure 7 est un schéma fonctionnel du dispositif d'agrandissement d'image numérique de la caméra de document selon un mode de réalisation préféré de l'invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION D'après le présent dispositif d'agrandissement d'image numérique, la capacité de détection (résolution de détection) du capteur d'image est plus grande que la résolution de l'afficheur. En agrandissant une image, aucune interpolation n'est nécessaire pour traiter l'image. Ceci évite les phénomènes de crénelage et de discontinuité causés par interpolation. D'après la figure 3, le présent dispositif d'agrandissement d'image numérique (300) est utilisé afin qu'une caméra de document puisse agrandir une image d'objet capturée par la caméra de document et pour l'afficher sur un afficheur. Le dispositif d'agrandissement d'image numérique (300) a un capteur d'image (304), un convertisseur analogique/numérique (306), un processeur d'image (308) et un convertisseur vidéo (310). Le capteur d'image (304) est utilisé pour recevoir une image d'objet formée par un objectif. La capacité de détection du capteur d'image (304) est plus grande que la résolution de l'afficheur à utiliser. Le convertisseur analogique/numérique (306) est utilisé pour convertir l'image d'objet en image numérique. Le processeur d'image (308) extrait un agrandissement d'image requis à partir de l'image numérique, où la méthode d'agrandissement d'image utilise une résolution élevée du capteur d'image (304), plus grande que la résolution de l'afficheur, pour produire un sous-échantillonnage d'image à la résolution différente. Selon la méthode d'agrandissement de la présente invention, les différentes résolutions des images sous-échantillonnées sont cohérentes avec l'image agrandie produite par un objectif d'agrandissement optique traditionnel. Le convertisseur vidéo (310) (ou transformateur vidéo) est utilisé pour convertir (ou transformer) l'image agrandie et l'afficher sur un afficheur. Le format d'affichage de l'image agrandie convertie (ou transformée) est, par exemple, NTSC, PAL, YPbPr, RGB, CVBS, S-Vidéo, DVI, HDMI ou équivalent. D'après le schéma fonctionnel du dispositif de la figure 4, l'objectif (402) à distance 35 focale fixe forme une image de l'objet. L'image est reçue par le capteur d'image (404). Le capteur d'image (404) peut être un dispositif à transfert de charge (CCD) ou un semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire (CMOS), à la capacité de détection de 4096x3072 pixels par exemple. L'image d'objet est alors envoyée au convertisseur analogique/numérique (406) pour être convertie en image numérique. Le processeur d'image (408) extrait une image agrandie requise à partir de l'image numérique. L'image agrandie est transmise au convertisseur vidéo (410) pour conversion ou transformation. Enfin, elle est affichée sur un afficheur (412) à la résolution de 1024x768 pixels. Par exemple, lorsque l'objectif (402) a un grossissement 3X et que le capteur d'image (404) a un grossissement 4X, une image d'objet au grossissement 12X sans déformation sur un afficheur (412) peut être obtenue. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif d'agrandissement numérique de la présente invention est utilisé pour agrandir une image en mouvement. La figure 5 explique encore comment une image agrandie requise en utilisant le processeur d'image (408) est extraite. La capacité de détection du capteur d'image (404) est de 4096x3072 pixels, ce qui est 16 fois celle de l'afficheur (412), dont la résolution est de 1024x768 pixels (ou 4 fois par dimension). Le capteur d'image (404) est divisé en 16 zones pour l'explication, dont chacune a 1024x768 pixels. En se référant à la figure, on suppose que l'on choisit la zone N1 à agrandir. Puisque la zone N1 a 2048x1536 pixels, supérieurs à la résolution de l'afficheur (412), le processeur d'image (408) sélectionne directement 1024x768 pixels des 2048x1536 pixels de la zone N1 et les envoie à l'afficheur (412). Comme la capacité de détection du capteur d'image (404) est plus grande que la résolution de l'afficheur (412), le processeur d'image (408) peut directement sélectionner les informations d'image qui correspondent à la résolution de l'afficheur (412) du capteur d'image (404), sans retraiter les informations d'image par interpolation. Ainsi, l'image agrandie ne présente pas de crénelage. Dans l'art antérieur, la capacité de détection du capteur d'image (404) est plus petite que la résolution de l'afficheur (412). Auquel cas, il convient d'utiliser l'interpolation pour produire des pixels supplémentaires, avec pour résultat un crénelage. De même, on suppose que l'on choisit d'agrandir la zone N2. Puisqu'elle a 1024x768 pixels, exactement la même résolution que celle de l'afficheur (412), le processeur d'image (408) extrait directement ces pixels et les affiche sur l'afficheur (412). Lorsque la capacité de détection du capteur d'image est plus grande que la résolution de l'afficheur, il est préférable que la capacité de détection soit un multiple entier de la résolution, sans toutefois être limitatif à un multiple de nombre entier. Auquel cas, le processeur d'image peut aisément extraire l'image agrandie requise à partir de l'image d'objet capturée par le capteur d'image, sans utiliser la méthode d'interpolation. D'après la figure 6, la présente caméra de document (600) a un objectif (610), un dispositif d'agrandissement d'image numérique (620) et un support (630). L'objectif (610) est utilisé pour former une image d'objet pour l'objet (640) à afficher. L'image d'objet formée par l'objectif (610) est transmise au dispositif d'agrandissement d'image numérique (620) pour agrandissement. Finalement, l'image agrandie est transmise par l'intermédiaire d'un circuit situé dans le support (630), à un projecteur (650) pour affichage sur l'afficheur (660). La figure 7 illustre encore le dispositif d'agrandissement d'image numérique (620). Le dispositif d'agrandissement d'image numérique (620) a un capteur d'image (622), un convertisseur analogique/numérique (624), un processeur d'image (626), et un convertisseur vidéo (628). Le capteur d'image (622) est utilisé pour capturer une image d'objet formé par l'objectif (610). La capacité de détection du capteur d'image (622) est plus grande que la résolution de l'afficheur (660). Le convertisseur analogique/numérique (624) convertit l'image d'objet en image numérique. Le processeur d'image (626) extrait une image agrandie requise à partir de l'image numérique. La méthode d'agrandissement de l'image agrandie utilise une résolution élevée du capteur d'image (622), qui est plus grande que la résolution de l'afficheur (660), pour produire une image souséchantillonnée à la différente résolution. L'image sous- échantillonnée a le même rendu d'affichage qu'une image agrandie produite par un objectif d'agrandissement: optique, mais à moindre coût. Le convertisseur vidéo (628) convertit ou transforme l'image agrandie. L'image agrandie convertie est alors envoyée, par l'intermédiaire du circuit situé dans le support (630), vers l'afficheur (660). Il est à noter que, dans les modes de réalisation préférés précédents de la présente invention décrits dans les figures 3, 4 et 7, le dispositif d'agrandissement d'image numérique (620) (comme dans la figure 7) peut être utilisé dans une caméra de document (600) de la figure 6. Néanmoins, une caméra de système de surveillance général peut également être utilisée. De plus, le convertisseur vidéo (826) est une option du dispositif d'agrandissement d'image numérique (620). Par exemple, le convertisseur vidéo (628) peut être intégré à l'afficheur (660) au lieu du dispositif d'agrandissement d'image numérique (620). Ainsi, le processeur d'image (626) extrait une image d'agrandissement requise à partir du convertisseur analogique/numérique (624). L'image agrandie est convertie ou transformée par 'intermédiaire du convertisseur vidéo (628) dans l'afficheur (660) et est finalement affichée sur l'afficheur (660). Le présent dispositif d'agrandissement d'image numérique ne nécessite pas un objectif d'agrandissement onéreux. En combinant un capteur d'image et un processeur d'image, l'image numérique agrandie peut aisément avoir le même résultat que celui produit par un objectif d'agrandissement optique sans augmenter de manière significative le coût de production, comme celui de l'agrandissement d'une image en mouvement. Il est particulièrement adéquat pour une caméra de document existante qui utilise un objectif à distance focale fixe. De plus, le présent dispositif d'agrandissement d'image numérique a un capteur d'image à la capacité de détection plus grande que la résolution de l'afficheur. En agrandissant une image numérique, les informations d'image originales peuvent être affichées sans interpolation, évitant de ce fait les phénomènes de crénelage et de discontinuité. Bien que l'invention ait été décrite en se basant sur des modes de réalisation spécifiques, cette description est censée ne pas être interprétée dans un sens limitatif. De diverses modifications des modes de réalisation décrits ainsi que des modes de réalisation alternatifs apparaîtront évidents à l'homme de l'art. Ainsi, il est entendu que les revendications suivantes couvrent l'ensemble des modifications faisant partie de la portée réelle de l'invention. - 10- REVENDICATIONS 1) Dispositif d'agrandissement d'image numérique pour qu'une caméra de document (620) agrandisse une image d'objet capturée par ladite caméra de document (620) et l'affiche sur un afficheur (660), ledit dispositif d'agrandissement d'image numérique (300) comprenant: un capteur d'image (304) pour capter ladite image d'objet, ayant une capacité de détection plus grande qu'une résolution dudit afficheur; un convertisseur analogique/numérique (306) pour convertir ladite image d'objet en image numérique; un processeur d'image (308) pour extraire une image agrandie à partir de ladite image numérique; et un convertisseur vidéo (310) pour convertir ladite image agrandie. 2) Le dispositif d'agrandissement d'image numérique selon la revendication 1, où la capacité de détection du capteur d'image (304) est un multiple entier de la résolution dudit afficheur (660). 3) Le dispositif d'agrandissement d'image numérique selon la revendication 1, où ladite image d'objet est capturée par un objectif (610) de ladite caméra de document (620). 4) Dispositif d'agrandissement d'image numérique pour qu'une caméra de document (620) agrandisse une image d'objet capturée par ladite caméra de document (620) et l'affiche sur un afficheur (660), ledit dispositif d'agrandissement d'image numérique (400) comprenant: un capteur d'image (404) pour capturer ladite image d'objet, ayant une résolution de détection plus grande qu'une résolution dudit afficheur; un convertisseur analogique/numérique (406) pour convertir ladite image d'objet en image numérique; et un processeur d'image (408) pour extraire une première image agrandie à partir de ladite image numérique, où ledit processeur d'image (408) produit une deuxième image agrandie ayant une résolution différente de celle de ladite première image agrandie, selon la résolution dudit capteur d'image (304). - 11 - 5) Le dispositif d'agrandissement d'image numérique selon la revendication 4, où ledit afficheur (660) comprend en outre un convertisseur vidéo (410) pour convertir ladite deuxième image agrandie et l'afficher sur ledit afficheur (660). 6) Le dispositif d'agrandissement d'image numérique selon la revendication 4, où ladite image d'objet est capturée par un objectif (610) de ladite caméra de document (620). 7) Le dispositif d'agrandissement d'image numérique selon la revendication 6, où ledit objectif (610) est un objectif à distance focale fixe (402). 8) Dispositif d'agrandissement d'image numérique pour qu'une caméra de document (620) agrandisse une image d'objet en mouvement capturée par ladite caméra de document (620) et l'affiche sur un afficheur (660), ledit dispositif d'agrandissement d'image numérique (600) comprenant: un objectif (610) pour capturer ladite image d'objet en mouvement; un capteur d'image (622) pour capturer ladite image d'objet en mouvement, ayant une résolution de détection plus grande qu'une résolution dudit afficheur; un convertisseur analogique/numérique (624) pour convertir ladite image d'objet en mouvement en image numérique; et un processeur d'image (626) pour extraire une première image en mouvement agrandie à partir de ladite image numérique, où ledit processeur d'image (626) produit une deuxième image en mouvement agrandie ayant une résolution différente de celle de ladite première image en mouvement agrandie selon la résolution dudit capteur d'image (622). 9) Le dispositif d"agrandissement d'image numérique selon la revendication 8, où ladite résolution de détection du capteur d'image (622) est un multiple entier ou un multiple non-entier de la résolution dudit afficheur. 10)Le dispositif d'agrandissement d'image numérique selon la revendication 8, comprenant en outre un convertisseur vidéo (628) pour convertir ladite deuxième image en mouvement agrandie et l'afficher sur ledit afficheur (660). 11)Le dispositif d'agrandissement d'image numérique selon la revendication 8, où ledit objectif (610) comporte un objectif à distance focale fixe (402) ou un objectif d'agrandissement.