Brevet FR2911463A1 — publié le 20080718

La présente invention concerne les dispositifs d'observation tels que les télescopes et plus particulièrement les dispositifs d'observation de réalité augmentée permettant d'ajouter en temps réel des objets virtuels à l'image observée et les procédés de mise en oeuvre de tels dispositifs. Un grand nombre de sites à fort passage tels que des sites touristiques sont équipés de télescopes ou de jumelles qui permettent à leurs utilisateurs de pouvoir observer un panorama avec un facteur de grossissement, variable ou non, donnant la possibilité de mieux apprécier la vue. Un télescope désigne ici un appareil implanté sur bon nombre de sites touristiques offrant un point de vue intéressant à observer. Le principe de fonctionnement du télescope est le suivant : l'utilisateur met une pièce de monnaie dans l'appareil et dispose alors d'un temps prédéterminé pour observer le point de vue offert. L'observation est similaire à celle qui serait faire avec l'utilisation d'une paire de jumelles. La principale fonction consiste donc à fournir un grossissement du panorama observé via un système optique dédié. Ce dernier offre un champ de vision restreint autour de l'axe de visée. La limitation du champ de vision du système optique est compensée par les deux degrés de liberté offerts par l'appareil par rotation de l'axe de visée dans le plan horizontal, c'est-à-dire autour de l'axe principal de l'appareil, et par rotation de l'axe de visée dans le plan vertical, c'est-à-dire autour d'un axe perpendiculaire à l'axe principal de l'appareil. Grâce à ces mouvements, l'utilisateur est en mesure de balayer une grande partie du panorama observable et ainsi d'observer en détail, à l'aide du grossissement, les zones qui l'intéressent. La figure 1 illustre un exemple d'un tel télescope. Cependant, l'utilisateur du système n'a pas d'autre information que celle présente naturellement dans l'image. Or, pour la mise en valeur d'un site, il est souvent important de fournir des informations complémentaires. Ces informations peuvent être par exemple de type culturel ou technique mais aussi de type publicitaire ou économique pour indiquer, par exemple, la présence de restaurants ou d'hôtels. Les techniques dites de Réalité Augmentée sont adaptées à l'ajout de telles informations pour enrichir l'image observée. Elles permettent de faire apparaître dans une même image, la vue réelle et les informations ajoutées. Ces informations peuvent alors prendre la forme de symboles tels que des flèches, des logos, une signalétique particulière, du texte mais aussi des objets tridimensionnels virtuels, animés ou non. Il est ainsi possible de faire surgir, par exemple, un ancien bâtiment aujourd'hui disparu au dessus de la ruine dont l'utilisateur aurait du se contenter s'il ne disposait que d'un télescope classique. Il existe des dispositifs de vision de réalité augmentée. Par exemple, la société YDreams propose une solution appelée Virtual Sightseeing (Virtual Sightseeing est une marque enregistrée). Ce dispositif dispose d'un degré de liberté. Un inconvénient de ce dispositif est la dérive de qualité de service dans le temps. En effet, la synchronisation spatiale et temporelle dépend non seulement de la précision des encodeurs utilisés pour déterminer les mouvements mais aussi de la précision et de la stabilité des liaisons mécaniques mises en oeuvre. Il convient à cet égard de noter qu'une erreur de un degré dans le plan horizontal se traduit par une erreur de plus de quatre mètres sur la coordonnée en X d'un objet situé à deux cinquante mètres du point d'observation. Toute liaison mécanique de cette nature consistant en un déplacement de pièces lourdes, aussi précise soit elle, évolue au cours du temps. Cela affecte la précision de la synchronisation entre le virtuel et le réel qui se dégrade au cours du temps. Un autre dispositif, proposé par la société Trivisio Prototyping, a, comme les télescopes classiques, deux degrés de liberté. Cependant, ce dispositif a le même inconvénient de dérive de qualité de service dans le temps. L'invention permet de résoudre au moins un des problèmes exposés précédemment. 3 L'invention a ainsi pour objet un procédé pour un dispositif d'observation de réalité augmentée temps réel comprenant un capteur d'images, un système de visualisation et une interface de commande, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes, - recevoir une requête comprenant des informations d'orientation d'axe de visée transmise par ladite interface de commande ; - transmettre lesdites informations d'orientation d'axe de visée audit capteur d'images, ledit capteur d'images étant mobile et motorisé ; -recevoir dudit capteur d'images l'orientation de son axe de visée ; -recevoir au moins une image issue dudit capteur d'images ; - déterminer dans ladite image reçue la position à laquelle doit être insérée au moins une donnée, selon l'orientation de l'axe de visée dudit capteur d'images ; et, - insérer en temps réel dans ladite image reçue ladite au moins une donnée à ladite position déterminée. Le procédé selon l'invention permet de distinguer les commandes de contrôle de l'utilisateur des commandes du capteur d'images et ainsi d'améliorer la précision et la fiabilité du dispositif d'observation, avec une faible dérive dans le temps. Le dispositif est ainsi plus robuste dans le temps et face aux agressions externes. La caméra apporte la prise de vue réelle d'une zone du panorama à laquelle un ordinateur ajoute des éléments d'informations précisément superposés sur les différents éléments de l'image. Ce procédé permet d'améliorer la qualité de la synchronisation spatiale et temporelle entre le réel et le virtuel qui ne dépend alors que des paramètres inhérents au capteur d'images. Le procédé selon l'invention offre en outre des possibilités de correction des perturbations. De plus, le procédé selon l'invention autorise une grande liberté quant à la forme que peut prendre l'interface de commande. Le procédé selon l'invention comprend avantageusement une phase de calibration dudit capteur d'images pour prendre en compte les éventuelles imperfections de celui-ci. Selon un mode de réalisation particulier, ladite étape de calibration comprend la calibration d'au moins l'un des paramètres compris dans l'ensemble des paramètres comprenant la correction de distorsion radiale dudit capteur d'images, la correction de roulis dudit capteur d'images, les corrections de cap et de tangage de l'axe de visée dudit capteur d'images et le décalage entre le centre optique et le centre de rotation dudit capteur d'images. Toujours selon un mode de réalisation particulier, ledit capteur d'images comprend une fonction de zoom et la calibration dudit au moins un paramètre est effectuée pour une pluralité de facteurs de zoom. La calibration du capteur d'images et en particulier la calibration du capteur d'images pour plusieurs facteurs de zoom permettent de considérer les défauts de la caméra comme des paramètres extrinsèques de la caméra et ainsi d'optimiser les calculs nécessaires sur les images issues de ce capteur d'images. Toujours selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape de co-localisation dudit capteur d'images et de la scène observée par ledit capteur d'images pour déterminer la pose de ladite au moins une donnée à insérer dans ladite image reçue dans ladite scène observée. Ladite au moins une donnée à insérer dans ladite image reçue est avantageusement une représentation d'un modèle tridimensionnel virtuel animé 20 ou non. Selon un mode de réalisation particulier, ladite orientation de l'axe de visée est définie selon deux degrés de liberté et ledit capteur d'images comprend une fonction de zoom pour permettre à l'utilisateur d'observer le point qu'il souhaite voir, avec le grossissement désiré. 25 L'invention a également pour objet un programme d'ordinateur comprenant des instructions adaptées à la mise en oeuvre de chacune des étapes du procédé décrit précédemment. L'invention a aussi pour objet un moyen de stockage d'informations, amovible ou non, partiellement ou totalement lisible par un 30 ordinateur ou un microprocesseur comportant des instructions de code d'un programme d'ordinateur pour l'exécution de chacune des étapes du procédé décrit précédemment. L'invention a aussi pour objet un dispositif d'observation de réalité augmentée comprenant des moyens de connexion à un capteur d'images, un système de visualisation et une interface de commande, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend les moyens suivants, 5 - moyens pour recevoir des informations d'orientation d'axe de visée transmise par ladite interface de commande ; - moyens pour contrôler l'orientation de l'axe de visée dudit capteur d'images selon lesdites informations d'orientation reçues, ledit capteur d'images étant mobile et motorisé ; -moyens pour recevoir l'orientation de l'axe de visée dudit capteur d'images ; - moyens pour recevoir au moins une image issue dudit capteur d'images ; - moyens pour déterminer dans ladite image reçue la position à laquelle doit être insérée au moins une donnée selon l'orientation de l'axe de visée dudit capteur d'images ; et - moyens pour insérer en temps réel dans ladite image reçue ladite au moins une donnée à ladite position déterminée. Le dispositif selon l'invention permet de séparer les commandes de contrôle de l'utilisateur des commandes du capteur d'images et ainsi d'améliorer la précision et la fiabilité du dispositif d'observation, avec une faible dérive dans le temps. Le dispositif est ainsi plus robuste dans le temps et face aux agressions externes. La caméra apporte la prise de vue réelle d'une zone du panorama à laquelle un ordinateur ajoute des éléments d'informations précisément superposés sur les différents éléments de l'image. Le dispositif permet d'améliorer la qualité de la synchronisation spatiale et temporelle entre le réel et le virtuel qui ne dépend alors que des paramètres inhérents au capteur d'images. Le dispositif selon l'invention offre en outre des possibilités de correction des perturbations. De plus, le dispositif selon l'invention autorise une grande liberté quant à la forme que peut prendre l'interface de commande. Le dispositif selon l'invention comprend avantageusement des moyens de transmission de ladite image reçue comprenant ladite au moins une 6 donnée pour permettre à l'utilisateur de visualiser sur un dispositif adapté les images augmentées issue dudit capteur d'images. Selon un mode de réalisation particulier, l'un au moins desdits capteur d'images et moyens de stockage est distant dudit dispositif d'observation. Ce mode de réalisation permet à l'utilisateur du dispositif d'observation de bénéficier d'un point de vue qu'il ne peut pas atteindre et de protéger le capteur d'images et/ou les moyens de stockage contre les agressions externes telles que le vandalisme. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un télescope classique tel qu'il est utilisé dans les lieux touristiques ; - la figure 2 illustre schématiquement le dispositif d'observation selon l'invention ; - la figure 3, comprenant les figures 3a, 3b et 3c, présente un exemple d'une partie du dispositif d'observation selon l'invention comprenant une sphère abritant une caméra motorisée sur laquelle sont montées une interface de commande et un système de visualisation ; - la figure 4 illustre le dispositif d'observation présenté sur la figure 3, dans son ensemble ; - la figure 5 illustre un exemple d'appareil pouvant être utilisé pour contrôler les mouvements de la caméra et pour insérer les objets virtuels dans les images issues de la caméra ; - la figure 6 représente schématiquement certaines étapes de fonctionnement du dispositif d'observation selon l'invention ; et, - la figure 7 montre un autre exemple de dispositif d'observation selon l'invention dans lequel la caméra motorisée est déportée. Selon l'invention, le pilotage du dispositif de capture d'images est indirect, c'est-à-dire que le mouvement de la caméra n'est pas couplé physiquement ou matériellement au mouvement effectué par l'utilisateur. L'interface de commande de visée est séparée de l'interface de positionnement du module de prise de vue tel qu'une caméra. Le couplage entre les deux interfaces est réalisé de façon logicielle ce qui offre en outre des possibilités de correction des perturbations. Ainsi, les mouvements de l'utilisateur sont répercutés sur le module de prise de vue via l'interface logicielle. La scène virtuelle étant co-localisée à la caméra et non pas au matériel manipulé physiquement par l'utilisateur, toute perte de précision sur les capteurs de mouvement de l'interface de commande n'a aucun impact sur la qualité de l'intégration des éléments virtuels dans l'image réelle. Le module de prise de vue, motorisé, est de préférence capable de produire des mouvements latéraux, aussi appelé cap ou pan, et des mouvements d'élévation, aussi appelé tangage ou tilt. Ce type de module de prise de vue peut être introduit sous le nom de caméra PT (Pan, Tilt). Avantageusement, le module de prise de vue permet également d'effectuer des zooms, ce type de module de prise de vue peut être appelé caméra PTZ (Pan, Tilt, Zoom). Le dispositif selon l'invention comprend un système d'acquisition vidéo produisant un flux vidéo composé d'images correspondant à la vue réelle observée, un système de traitement d'image pour augmenter le flux vidéo par des éléments virtuels incrustés en temps réel en fonction de la direction de l'axe de visée du dispositif et d'un système de visualisation du flux vidéo augmenté. L'axe de visée est déterminé en temps réel par des capteurs de mouvement. La précision de la position de l'axe de visée de la caméra est essentielle au bon fonctionnement de l'ensemble, afin d'insérer les objets virtuels aux emplacements adéquats, c'est-à-dire pour synchroniser spatialement les environnements réel et virtuel. La séparation de la commande permettant de définir la position de l'axe de visée telle que souhaitée par l'utilisateur, c'est-à-dire l'interface utilisateur, des moyens permettant d'atteindre cette position, c'est-à-dire le mécanisme interne de contrôle des mouvements de la caméra, implique la mise en place d'une interface de commandes permettant non seulement de définir mais aussi de transmettre en permanence la position demandée d'axe de visée. L'utilisation d'une caméra motorisée permet de déplacer son axe de visée selon la requête. 8 Cette interface est de préférence réalisée par l'ordinateur utilisé pour insérer les objets virtuels dans les images issues de la caméra. Cet ordinateur reçoit la requête d'orientation pour l'axe de visée de l'interface de commandes, transmet les ordres à la caméra motorisée pour modifier l'axe de visée et reçoit, de la caméra, la position exacte de l'axe de visée. On parle alors de pilotage indirect de l'axe de visée. Les informations d'orientation de l'axe de visée de la caméra sont reçues de celle-ci sous forme, par exemple, de flux. Un tel flux peut transmettre, par exemple, 15 données d'orientation et de zoom par seconde. Lorsque la position de l'axe de visée est connue, le flux vidéo est augmenté et restitué. L'utilisation de la position de l'axe de visée fournie par la caméra motorisée et non par l'interface de commandes permet d'améliorer la qualité de la synchronisation spatiale et temporelle entre le réel et le virtuel qui ne dépend alors que des paramètres inhérents à la caméra. Un des objectifs du pilotage indirect est de limiter la propagation des erreurs au sein du système. Ainsi, la pérennité de la synchronisation entre le virtuel et le réel au cours du temps repose entièrement sur la qualité et la fiabilité des données reçues de la caméra motorisée. Même si la précision de l'interface de commandes se détériore au cours du temps, l'impact restera limité : l'axe de visée ne correspondra peut être pas exactement à la requête émise par l'interface mais le réel et le virtuel resteront parfaitement synchronisés. De plus, la séparation entre l'interface de commandes et le reste du système autorise une grande liberté quant à la forme que peut prendre cette interface. Il peut s'agir par exemple d'un clavier, d'une manette type joystick ou d'un système de pointage dédié tel qu'un système mécanique avec captation de mouvements. Un tel système de pointage peut coupler mécaniquement l'interface de commandes et le système de visualisation. La figure 2 illustre schématiquement le dispositif 200 de l'invention. Comme illustré, le dispositif 200 comprend une interface de commande 205 qui transmet une requête de position de l'axe de visée à l'ordinateur 210. 9 L'ordinateur 210 transmet à son tour une commande, correspondant à la requête de position de l'axe de visée, à la caméra motorisée 215 ayant un axe de visée 220. En parallèle, la caméra 215 transmet à l'ordinateur 210 l'orientation de son axe de visée, par exemple sous forme de flux de données, permettant ainsi le traitement des images issues de la caméra durant la période de mouvement. La caméra 215 transmet également un flux d'images, de préférence continu, à l'ordinateur 210 qui intègre dans les images issues de ce flux vidéo les objets virtuels selon les souhaits de l'utilisateur, des scénarii préétablis et/ou le contexte pour former le flux vidéo augmenté qui est transmis à un système de visualisation 225. La qualité du système dépend des caractéristiques de la caméra motorisée qui doit être suffisamment rapide pour répondre aux sollicitations provenant de l'interface de commande, suffisamment précise pour atteindre au mieux les positions demandées et suffisamment endurante pour maintenir la qualité des caractéristiques précédentes au cours du temps. L'architecture présentée concentre le problème de la synchronisation des environnements réel et virtuel sur la caméra, de préférence une caméra PT ou une caméra PTZ. Une partie des coordonnées de son axe de visée est déterminée lors de l'installation du système d'observation tandis qu'une autre partie des coordonnées de son axe de visée est déterminée en temps réel. Les coordonnées X, Y et Z ainsi que le roulis (roll) selon l'axe de visée sont déterminées ou calculées lors de l'installation du système d'observation alors que le cap et le tangage (pan, tilt) sont fournis en temps réel. De même, si la fonction de zoom sur l'axe de visée est mise en oeuvre, le facteur de zoom est déterminé en temps réel. Pour simplifier les calculs, le repère de la caméra peut être utilisé comme le repère de référence. Il en résulte que les coordonnées X, Y et Z, ainsi que le roulis ont des valeurs nulles. Pour des raisons de robustesse, la caméra PTZ n'est de préférence pas accessible à l'utilisateur. Il convient donc d'intégrer cette dernière au sein d'un réceptacle adapté. Un tel réceptacle doit avantageusement protéger la caméra des agressions externes, volontaire ou non, telles qu'une mauvaise utilisation, le vandalisme et les intempéries. Ce réceptacle présente par exemple une partie sans tain masquant la caméra à l'utilisateur mais autorisant cette dernière à filmer le panorama sans perte de lumière ni déformation. Afin d'éviter les problèmes de déformation liées à la forme de ce réceptacle, la caméra est ici placée au centre d'une sphère. Ainsi, quelque soit la position de l'axe de visée, l'objectif de la caméra reste toujours à égale distance du réceptacle. Afin de respecter l'aspect pratique du dispositif d'observation, le point de rotation de l'axe de visée de la caméra est de préférence situé à hauteur de l'oeil. Alternativement, la caméra peut être déportée pour permettre notamment une vue que ne pourrait pas avoir l'utilisateur. Selon un mode de réalisation particulier, l'interface de commande, ou interface PTZ, et le système de visualisation sont agencés sur la sphère utilisée comme réceptacle pour la caméra. La forme de la sphère est alors utilisée comme un guide pour l'interface PTZ et pour le système d'affichage, le guide pouvant prendre l'apparence d'un rail mobile en forme de méridien. La figure 3, comprenant les figures 3a, 3b et 3c, illustre un exemple d'une partie du dispositif d'observation 300 comprenant une sphère abritant une caméra PT ou une caméra PTZ, sur laquelle sont montés une interface de commande et un système de visualisation. La figure 3a représente une partie du dispositif vu côté utilisateur, la figure 3b représente une partie du dispositif vu de profil et la figure 3c représente une partie du dispositif vu côté caméra. La partie illustrée du dispositif comprend une sphère 305, une interface de commande 310 montée sur un guide 315 et un système de visualisation 320, ici un afficheur binoculaire. La sphère 305 comprend de préférence deux parties distinctes, une première partie 325 transparente, semi transparente, ou sans tain, située côté caméra et une seconde partie 330 de préférence opaque située côté utilisateur. L'interface de commande 310 comprend avantageusement deux poignées permettant à l'utilisateur de déplacer cette interface de commande 310 sur la partie opaque 330 de la sphère 305. A cette fin, l'interface de commande 310 peut se déplacer le long du guide 315, le guide 315 pouvant pivoter d'environ 180 degrés autour de l'axe vertical de la sphère 305. Il est bien entendu possible de limiter ou d'étendre le déplacement de l'interface de commande 310, en particulier autour de l'axe vertical de la sphère 305. Une caméra motorisée 335 est située au centre de la sphère 305 comme illustré sur la figure 3c. Le mouvement de la caméra 335 est contrôlé par le déplacement de l'interface 310. Un mouvement selon l'axe vertical de la sphère de l'interface de commande 310 entraîne un mouvement selon l'axe vertical de la caméra 335 tandis qu'un mouvement le long du guide 315 de l'interface de commande 310 entraîne un mouvement selon un axe du plan horizontal de la caméra 335. Le mouvement de l'interface de commande 310 est détecté par un encodeur optique dont la précision correspond à celle des mouvements d'asservissement de la caméra 335, ou par un ensemble de capteurs. Par exemple un capteur linéaire de position peut être intégré à l'interface de commande 310 pour déterminer sa position sur le guide 315 tandis qu'un capteur angulaire est placé sur la liaison entre le guide 315 et la sphère 305. L'ordinateur utilisé pour contrôler les mouvements de la caméra 335 et pour insérer les objets virtuels dans les images issues de la caméra 335 avant qu'elles ne soient transmises au système de visualisation 320 peut être placé dans le socle (non représenté) du dispositif d'observation 300. La figure 4 illustre le dispositif d'observation 300 présenté sur la figure 3. Le dispositif d'observation comprend ici un pied 400 monté sur un socle 405, un marchepied 410 et un monnayeur 415. Il convient de noter que le monnayeur 415 n'est pas nécessaire à la mise en oeuvre de l'invention. A titre d'illustration, la caméra 335 peut être une caméra équipée d'un capteur CCD (Charge-Coupled Device) ayant une résolution de HD 1080i, c'est-à-dire une résolution de 1080 lignes à balayage progressif, avec une vitesse de rafraîchissement de 60 images par seconde et une interface de type YUV-HD/HD-SDI et un port RS-232 pour contrôler les mouvements de la caméra et recevoir des données liées à sa position. L'afficheur binoculaire 320 peut comprendre deux afficheur OLED (Organic Light-Emitting Diode), un pour chaque oeil, ayant chacun une résolution de 800x600 pixels (picture element), une résolution de 24 bits, une vitesse de rafraîchissement de 60 images par seconde, une luminosité supérieure à 50 cd/m2, un contraste supérieur à 200 :1 et une interface de type VGA (Video Graphics Array) et USB (Universel Serial Bus). La figure 5 illustre un exemple d'appareil pouvant être utilisé pour contrôler les mouvements de la caméra et pour insérer les objets virtuels dans les images issues de la caméra. L'appareil 500 est par exemple un micro-ordinateur ou une station de travail. L'appareil 500 comporte de préférence un bus de communication 502 auquel sont reliés : - une unité centrale de traitement ou microprocesseur 504 (CPU, Central Processing Unit) ; - une mémoire morte 506 (ROM, Read Only Memory) pouvant comporter le système d'exploitation et des programmes tels que "Prog" ; - une mémoire vive ou mémoire cache 508 (RAM, Random Access Memory) comportant des registres adaptés à enregistrer des variables et paramètres créés et modifiés au cours de l'exécution des programmes précités ; - une carte d'acquisition vidéo 510 reliée à une caméra 335' ; - une carte d'entrée/sortie 514 reliée à la caméra 335' et à une interface de commande 310' ; et, - une carte graphique 516 reliée à un écran ou à un projecteur 320'. Optionnellement, l'appareil 500 peut également disposer des éléments suivants : - un disque dur 520 pouvant comporter les programmes "Prog" précités et des données traitées ou à traiter selon l'invention ; - un clavier 522 et une souris 524 ou tout autre dispositif de pointage comme un crayon optique, un écran tactile ou une télécommande permettant à l'utilisateur d'interagir avec les programmes selon l'invention, en particulier lors des phases d'installation et/ou d'initialisation ; - une interface de communication 526 reliée à un réseau de communication distribué 528, par exemple le réseau Internet, l'interface étant apte à transmettre et à recevoir des données ; et, - un lecteur de cartes mémoires (non représenté) adapté à y lire ou à y écrire des données traitées ou à traiter selon l'invention. En particulier, l'utilisateur peut, selon un mode de réalisation particulier, insérer une carte mémoire de façon à y stocker des images issues de la caméra 335, réelles ou augmentées. Le bus de communication permet la communication et l'interopérabilité entre les différents éléments inclus dans l'appareil 500 ou reliés à lui. La représentation du bus n'est pas limitative et, notamment, l'unité centrale est susceptible de communiquer des instructions à tout élément du l'appareil 500 directement ou par l'intermédiaire d'un autre élément du l'appareil 500. Le code exécutable de chaque programme permettant à l'appareil programmable de mettre en oeuvre les processus selon l'invention, peut être stocké, par exemple, dans le disque dur 520 ou en mémoire morte 506. Selon une variante, le code exécutable des programmes pourra être reçu par l'intermédiaire du réseau de communication 528, via l'interface 526, pour être stocké de façon identique à celle décrite précédemment. De manière plus générale, le ou les programmes pourront être chargés dans un des moyens de stockage de l'appareil 500 avant d'être 20 exécutés. L'unité centrale 504 va commander et diriger l'exécution des instructions ou portions de code logiciel du ou des programmes selon l'invention, instructions qui sont stockées dans le disque dur 520 ou dans la mémoire morte 506 ou bien dans les autres éléments de stockage précités. 25 Lors de la mise sous tension, le ou les programmes qui sont stockés dans une mémoire non volatile, par exemple le disque dur 520 ou la mémoire morte 506, sont transférés dans la mémoire vive 508 qui contient alors le code exécutable du ou des programmes selon l'invention, ainsi que des registres pour mémoriser les variables et paramètres nécessaires à la mise en oeuvre de 30 l'invention. Il convient de noter que l'appareil de communicationcomportant le dispositif selon l'invention peut également être un appareil programmé. Cet appareil contient alors le code du ou des programmes informatiques par exemple figé dans un circuit intégré à application spécifique (ASIC). L'appareil 500 comprend une application de réalité augmentée telle que le logiciel D'Fusion de la société Total Immersion (D'Fusion est une marque de la société Total Immersion). Le principe d'insertion en temps réel d'un objet virtuel dans une image issue d'une caméra ou d'un autre moyen d'acquisition vidéo selon ce logiciel est décrit dans la demande de brevet WO 2004/012445. La figure 6 illustre schématiquement certaines étapes de fonctionnement du dispositif d'observation selon l'invention. Le fonctionnement du dispositif d'observation comprend une phase d'installation et d'initialisation (phase I) et une phase d'utilisation (phase II). La phase d'installation et d'initialisation comprend une étape de calibration de la caméra PTZ (étape 600) et une étape de chargement des données utilisées pour enrichir les images réelles (étape 605). Le chargement de ces données peut être réalisé lors de l'installation du dispositif d'observation, lors de la mise en route du dispositif ou à des instants réguliers ou programmés. Lors de la phase d'utilisation, les informations relatives aux mouvements de visée de l'utilisateur sont reçues de l'interface de commande (étape 610) et utilisées pour contrôler l'axe de visée de la caméra (étape 615). La caméra transmet alors la position de son axe de visée et du facteur de zoom si la fonction de zoom est implémentée (étape 620). Le facteur de zoom permet ensuite de retrouver les paramètres intrinsèques de la caméra et les paramètres de distorsion (étape 625) par comparaison avec les valeurs établies lors de la calibration de la caméra durant la phase d'initialisation. En parallèle, les données de cap et de tangage de l'axe de visée de la caméra permettent de retrouver les données extrinsèques de la caméra en fonction du niveau de zoom courant (étape 630). Une matrice de projection est alors déterminée à partir des données issues des étapes 605, 625 et 630 (étape 635). Cette matrice de projection est utilisée pour déterminer la position des éléments, tels que des objets virtuels, devant être insérés dans l'image issue de la caméra (étape 640). Ces éléments, par exemple une représentation des objets virtuels, sont alors insérés dans l'image issue de la caméra (étape 645) pour former une image augmentée. L'image augmentée est ensuite présentée à l'utilisateur (étape 650). Les étapes 610 à 650 sont répétées pour chaque image comme indiqué par la flèche pointillée. Il convient de noter que les étapes 610 à 630 peuvent ne pas être répétées s'il n'y a pas de mouvement de l'utilisateur. La calibration de la caméra (étape 600) a pour objet de permettre une bonne intégration des éléments, tels que des objets virtuels, dans les images issues de la caméra, en modélisant le comportement de la caméra pour tout type d'environnement dans lequel elle opère, c'est-à-dire en modélisant la transformation d'un point de l'espace en un point de l'image. Les grandes étapes de calibration de la caméra de type PTZ sont de préférence les suivantes, - calibration de la distorsion radiale ; -calibration du roulis du module de prise de vue (par exemple un 15 capteur CCD) ; - calibration du champ de vision ; - calibration de la distance entre le centre optique et le centre de rotation de la caméra ; et, -co-localisation de la scène réelle par rapport à la caméra. 20 Il est important de noter que les informations de valeurs de focales données par les caméras de type PTZ, ne correspondent pas à des données métriques . Il convient donc de construire avec précision une table de correspondance entre la valeur de zoom donnée par la caméra PTZ et les paramètres intrinsèques retrouvés après calibration. 25 Il convient tout d'abord de rappeler la géométrie projective permettant d'exprimer la relation entre un point dans l'espace et son projeté sur le plan image. Les notations suivantes sont utilisées dans la suite de la description, O est la position de la caméra, et k est l'axe de visée ; 30 (0,i, j,k) est le repère lié à la caméra, dans l'espace ; (D,û,v) est le repère dans l'image ; 0' est le centre de l'image, les coordonnées de 0' dans le repère (D,u,v) sont (uo,vo) ; A est la droite perpendiculaire au plan image et passant par le point 0, A représente donc l'axe optique de la caméra ; f est la distance focale, c'est-à-dire la distance entre le point O et le plan image ; M est un point de l'espace ayant pour coordonnées (x,y,z) dans le repère (O, t , j, k) ; et, m est la projection du point M dans le plan image selon la droite OM, les coordonnées de m dans le repère (O,i , j,k) sont (x',y',z') avec, x'=fx ; y'=fy ; z'=f z z La matrice de projection Pr permettant de passer d'un point M au point m peut s'écrire sous la forme suivante, /1 0 0 0 1 0 0 P= 0 0 1 0 0 0 1 0 f ~ et la matrice K de la transformation affine permettant de passer du repère (O,i , j,k) au repère (D,û,v) peut s'écrire sous la forme suivante, /k,, 0 0 uo\ K= 0 k, 0 vo 0 0 0 1 où (uo vo 1) sont les coordonnées homogènes du point O dans le repère(D,û,v), exprimées en pixels, ku est le facteur d'échelle horizontal et kä est le facteur d'échelle vertical, exprimés en pixels par millimètre. Les paramètres intrinsèques de la caméra sont les caractéristiques internes de la caméra. Le modèle géométrique de la caméra s'exprime par le produit matriciel K . P qui donne la relation entre les coordonnées dans le repère (O,i , j,k) du point M(x,y,z) et les coordonnées dans le repère (D,û,v) du point q(u,v), projeté de M dans le plan image. Les coordonnées du point q peuvent donc s'exprimer selon la forme suivante, x u=kufù+u0 ; v=kvfù+vo z z La matrice A des paramètres intrinsèque peut s'exprimer sous la 5 forme suivante, au 0 u0 A = fK P = 0 av vo avec au =kuf et av = kv f 0 0 1, car il est possible de multiplier tous les coefficients de K•Pr par un facteur f, les coordonnées homogènes étant définies à un facteur près. Les paramètres intrinsèques doivent être reliés à d'autres 10 informations plus généralement utilisées dans le monde de la vidéo telles que la résolution, en pixels, la taille du capteur d'images, en millimètres et la focale selon les relations connues. Les paramètres extrinsèques correspondent à la transformation spatiale rigide de la caméra. La matrice de transformation D, prenant en compte 15 trois degrés de liberté liés à la rotation R et trois degrés de liberté liés à la translation T, peut s'écrire sous la forme suivante, / X11 X12 X13 tx D= r21 r22 r23 ty R T X31 X32 X33 tz \ 0 1 / 0 0 0 1, Il est alors possible d'écrire la matrice d'une projection perspective quelconque sous la forme d'une matrice 3x4 définie seulement à un facteur 20 près À=f, f étant la focale, /1 0 0 0v P=A 0 1 0 O D 0 0 1 0) Cependant, ceci n'est valide que pour une caméra parfaire dite pinhole , c'est-à-dire une caméra théorique n'utilisant pas de lentille. Généralement les caméras utilisent au moins une lentille qui induit des ( distorsions géométriques et colorimétriques. Seules les distorsions géométriques sont ici traitées. La distorsion géométrique introduite par une lentille peut être décomposée en deux composantes, la distorsion radiale et la distorsion tangentielle. La distorsion radiale s'exerce radialement autour du centre optique dans l'image, de façon négative (distorsion en coussinet, pincushion) ou positive (distorsion en barillet, barre!). Cette distorsion peut être modélisée de façon polynomiale, avec des monômes de degrés pairs. La distorsion tangentielle peut provenir d'un décentrage des lentilles ou des imperfections de celles-ci. En considérant des pixels carrés (a, / au =1), en se plaçant à une distance focale de un pixel (a, = au =1) et en partant de l'hypothèse que la distorsion tangentielle est nulle (pl = p2 = 0 ), la formulation de la distorsion peut s'écrire sous la forme simplifiée non linéaire suivante, u'=uùuo v'=v - vo d2 - ui2+v'2 p=1+a~d2+a2d4 U=uo+u'p V=vo+v'p où (u,v) sont les coordonnées (en pixel) issus de la projection perspective parfaite, al et a2 sont respectivement la focale (en pixel) horizontale et verticale, (uo,vo) sont les coordonnées (en pixel) du centre optique projeté dans l'image et (U,V) sont les coordonnées (en pixel) après distorsion. Ce choix de simplification s'explique par le fait que pour une caméra PTZ, une seule distorsion est calculée pour un ensemble de valeurs de focale, les paramètres de distorsion étant ensuite interpolés pour les valeurs de focale intermédiaire. Il est donc inutile de prendre en compte celle-ci dans la formulation. Afin d'obtenir une précision suffisante tout en limitant le volume de calcul pour permettre une exécution en temps réel du dispositif d'observation, la solution consiste à considérer la caméra utilisée comme une caméra idéale simple pour laquelle des compensations sont effectuées en dehors du modèle de la caméra. Ainsi la distorsion est pré-compensée et les autres erreurs résiduelles, comme le centre optique, ne sont pas compensées au niveau de la projection mais en considérant que ces erreurs proviennent du positionnement (position et orientation) de la caméra. Même si cette approche peut, de façon théorique, se révéler fausse, celle-ci permet néanmoins d'obtenir de bons résultats. En résumé, toutes les erreurs sur les paramètres intrinsèques et extrinsèques par rapport au modèle de caméra parfaite sont compensées à l'aide des paramètres extrinsèques. Par exemple, un décentrage optique faisant intervenir les paramètres intrinsèques (uo,vo) est compensé sur les paramètres extrinsèques de position et d'orientation de la caméra. De surcroît, ces compensations ne doivent pas être considérées comme constantes car elles peuvent être fonction de la variation des paramètres de commande de visée de l'utilisateur. Ainsi la plupart des compensations sont calibrées pour un ensemble de valeurs de focale et interpolées lorsque la focale se situe entre deux valeurs de focale pour lesquelles les compensations à appliquer ont été calculées. Cette approche permet de superposer correctement les objets virtuels sur les images d'une scène réelle en affichant les images compensées de la scène réelle et en effectuant un rendu des objets virtuels avec une caméra virtuelle simplement décalée et compensée en position et en orientation. Le coût de calcul en temps réel du modèle de la caméra PTZ virtuelle est alors quasi le même que celui d'une caméra virtuelle parfaite (pin- hole). L'approche pour la calibration d'une caméra de type PTZ est cependant différente que celle mise en place pour une caméra classique. En effet, il est nécessaire d'effectuer des étapes de calibration de distorsion radiale et de calibration du champ de vision pour plusieurs niveaux de zoom. Les paramètres correspondants sont ainsi associés à un niveau de zoom précis donné en temps réel par la caméra. Ensuite, durant l'utilisation du dispositif d'observation, ces paramètres sont interpolés en fonction du niveau de zoom courant de la caméra. Chaque phase de calibration utilise les compensations issues des phases de calibration précédentes. Donc, pour pouvoir considérer la caméra comme un modèle pin-hole, il est nécessaire de commencer par compenser la distorsion. Lorsque la distorsion radiale est corrigée, il est ensuite possible de calibrer le roulis du capteur d'images qui a pour effet d'avoir une rotation de l'image autour du centre de la distorsion. A cette fin, il est nécessaire de déterminer si, lors d'un mouvement de cap (rotation horizontale) la trajectoire des points dans l'image est bien une trajectoire horizontale et si nécessaire, de compenser ce défaut. Lorsque cette compensation est établie il est possible de mesurer le champ de vision horizontal simplement en effectuant un mouvement de cap. La focale de la caméra est ainsi calibrée et on dispose alors d'un modèle de caméra suffisamment complet pour effectuer la comparaison entre la projection d'un point théoriquement sur l'axe optique et sa position réelle au fur et à mesure qu'un zoom est effectué. Après compensation de ce décentrage, il est finalement possible de réaliser une compensation de la distance entre le centre optique et le centre de rotation de la caméra. La formulation précédente de la distorsion montre qu'il est nécessaire de connaître la position du centre optique pour estimer celle-ci. La calibration utilise une mire consistant en un ensemble de points coplanaires placés de façon régulière et connue. Pour mesurer et estimer la distorsion, une solution consiste à comparer la projection théorique de l'ensemble de points avec la projection effective observée, ce qui implique la connaissance des paramètres extrinsèques de position et d'orientation de la mire par rapport à la caméra ainsi que les paramètres intrinsèques de focales horizontale et verticale. Pour pouvoir effectuer une calibration de la distorsion, il est donc en théorie nécessaire de connaître tous les paramètres de la caméra (intrinsèques et extrinsèques) ou de se placer dans des conditions très précises quant au placement de la mire par rapport à la caméra. Cette dernière approche étant difficilement réalisable, il convient alors en théorie d'effectuer une calibration simultanée de tous les paramètres de la caméra. La méthode utilisée consiste à calibrer simultanément tous les paramètres de la caméra mais à ne conserver que ceux liés à la distorsion, les autres étant estimés ultérieurement selon une autre méthode. La distorsion est estimée pour plusieurs valeurs de focale de la caméra. De plus, de part la mécanique de la caméra PTZ, la distorsion ne dépend pas de l'orientation de la caméra qui est de préférence laissée en orientation centrale durant l'étape de calibration de la distorsion. La première phase de la calibration, pour une focale donnée et exprimée non pas par sa valeur de focale métrique mais par la valeur de l'encodeur de la caméra associé au facteur de zoom, consiste à placer une mire devant l'objectif de la caméra et à analyser la projection des points de la mire dans l'image. Les points de la mire sont un ensemble de points coplanaires placés de manière régulière (espacements horizontal et vertical fixes et connus). La mire est caractérisée en déterminant un de ses points comme référence. Ce point de référence défini le repère de la mire par rapport auquel tous les autres points de la mire peuvent être exprimés. L'expression de la configuration de la mire par rapport à la caméra revient donc à exprimer la configuration (position et orientation) de ce point par rapport au centre optique de la caméra. Cette configuration peut être modélisée par la donnée d'une position T=(TX,Ty,TZ) qui représente la position du centre optique par rapport à l'origine de la mire exprimée dans le repère de la mire, ainsi que de trois angles d'Euler (y,13,a) représentant les rotations respectivement autour de X, Y, Z appliquées successivement dans cet ordre. Tout point N de la mire peut donc être exprimé, dans le repère local M de la mire, par la relation suivante, PNIM =(XN,YN,O) De même, tout point N de la mire peut être exprimé, dans le repère C de la caméra, par la relation suivante, PNIC =Rot.(PNIMùT) avec, 'ca.cb + sa.sg' cb.sa ù ca.sg ù sb J ca.sb.sg ù cg.sa ca.cg.sb ca.cg + sa.sb.sg cg.sa.sb cb.sg cb.cg Rot = Rotz • Rot), • Rot., = où, /1 0 0 ` / cb 0 sb` /ca ù sa Rot., = 0 cg ù sg , Roty, = 0 1 0 et Rotz = sa ca 0 0 sg cg J sb 0 cb2 0 0 1) avec ca = cos a cb = cos fi et cg = cos y sa = sin a ' sb = sin f sg = sin y a étant l'angle de rotation autour de l'axe x, R étant l'angle de rotation autour de l'axe y et y étant l'angle de rotation autour de l'axe z. D'après le modèle mathématique, ce point de la mire projeté sur le plan image de la camera voit ses coordonnées image (u,v) engendrer une 10 erreur (au carré) En par rapport à la mesure (un,vn). Les étapes de la calibration sont donc les suivantes, • choisir une mire ; • déterminer la position des points de la mire dans l'image observée ; • choisir une référence Po,M parmi ces points de l'image. Ce point 15 Po,M a donc (0,0,0) comme coordonnées dans le repère de la mire. Tous les autres points ont une position dans le repère de la mire pouvant s'écrire sous la forme PN,M = (XN,YN,o) = (8w.i,8h.j,0) où 8,,ä et 8h sont respectivement la distance métrique horizontale et verticale entre deux points consécutifs sur la mire ; • choisir des paramètres intrinsèques (focale horizontale, focale 20 verticale, distorsion radiale, centre optique) et extrinsèques (position et orientation) approximatifs pour la caméra. Ce choix représente l'initialisation d'un algorithme itératif qui va ensuite estimer ces paramètres ; et, • appliquer la technique du gradient conjugué par calcul de la sécante sur la fonction représentant l'erreur entre le modèle et la mesure selon 25 la relation fct = lEi5 A l'issue de la convergence de l'algorithme du gradient conjugué, tous les paramètres de la caméra ont été estimés simultanément. Toutefois, en raison de la mauvaise stabilité numérique de certains paramètres tels que la focale, il est préférable de ne conserver que les deux paramètres de distorsion (a,,a2) qui sont associés à la valeur de l'encodeur du facteur de zoom de la caméra. Il en résulte ainsi une carte de la distorsion radiale en fonction des valeurs de l'encodeur du facteur de zoom. Selon la formulation utilisée, cette distorsion a pour centre le centre de l'image et non le centre optique. Cependant, la caméra étant considérée comme parfaite, le centre optique est donc au centre de l'image. L'erreur commise si les deux centres sont distincts est préalablement corrigée par une rotation. En pratique, il est préférable de commencer avec le facteur de zoom le plus faible et de placer la mire devant la caméra, perpendiculairement à l'axe optique, de telle sorte qu'un maximum de points soit visible dans l'image sans pour autant laisser de bordure. Il est ensuite nécessaire de figer l'image et de déterminer la position des points de la mire dans l'image par analyse d'image Lorsque les points sont appariés, un calcul du fitting (calcul par gradient conjugué) est lancé et le résultat est sauvegardé. Le facteur de zoom est ensuite augmenté et les étapes précédentes sont répétées. Au fur et à mesure que le facteur de zoom augmente, il est nécessaire d'éloigner la mire de la caméra. Cette phase de calibration de la distorsion peut être automatisée. Selon une première approche, la mire, pilotable par ordinateur, est placée sur un rail mécanique de telle sorte à pouvoir éloigner la mire de la caméra. Selon une seconde approche, utilisant le fait que la distorsion est considérée comme indépendante de l'orientation de la caméra, un ensemble de mires est placé devant la caméra, chacune est placée à un angle et à une distance permettant d'assurer que pour chaque facteur de zoom choisi pour la calibration, il existe une configuration de cap permettant d'observer à bonne distance, une mire et une seule. Après avoir calibré la distorsion, il peut être nécessaire de calibrer le roulis du capteur d'images. En effet, il est possible que le capteur de la caméra, par exemple un capteur CCD, ne soit pas parfaitement orienté par rapport à la mécanique de mouvement de la caméra. Il convient de noter que la distorsion étant radiale, la compensation de distorsion ne peut pas compenser un défaut de roulis du capteur d'images. Pour compenser le défaut de roulis, il est nécessaire de tourner virtuellement la caméra virtuelle autour de son axe optique d'un angle 8 qui doit être estimé. Cet angle est considéré comme étant indépendant du facteur de zoom. Pour estimer l'angle 8, il faut déterminer un point de référence situé dans la scène observée, sensiblement au centre de l'image issue de la caméra, et faire un mouvement de cap de la caméra. Si l'angle est nul, le point de référence doit rester en permanence sur la ligne de mi-hauteur, ou ligne d'horizon, de l'image issue de la caméra sinon, il passe au dessous ou au dessus de cette ligne de mi-hauteur. L'angle 8 est alors estimé afin que le point de référence ait un mouvement parfaitement horizontal dans l'image. Cette étape n'a besoin d'être effectuée que pour une unique valeur de zoom, par exemple la plus faible valeur de zoom. En pratique, cette étape peut être automatisée en suivant un point de décor pendant un mouvement de cap de la caméra et en calculant la compensation à réaliser pour que le mouvement soit horizontal dans l'image. Pour plus de robustesse, ce calcul peut être effectué sur un ensemble de points, l'angle 8 étant évalué selon une moyenne. Comme décrit précédemment, le facteur de zoom est piloté en indiquant une valeur donnée à l'encodeur en charge du zoom pour calibrer la distorsion. On ne dispose donc pas directement de la valeur focale. Pour calibrer le champ de vision, le principe est de créer une cartographie entre les valeurs d'encodeur de zoom et le champ de vision 8u (Field Of View angle). L'utilisation du champ de vision permet de déterminer la valeur de la focale en pixel selon la relation suivante, au = Fo , où FoW est la largeur du champ de vision (Field of 2.tan u 2 View Width) correspondant à la résolution horizontale en pixels (connue). Afin d'établir la cartographie des valeurs d'encodeur de zoom en fonction du champ de vision eu une solution consiste à viser un point ou une ligne verticale du décor située au centre de l'image quand le cap est à zéro et à changer l'angle de cap jusqu'à ce que le point ou la ligne soit précisément sur le bord droit ou gauche de l'image. Cela permet de mesurer le demi angle du champ de vision horizontal et de calculer ainsi la valeur de la focale horizontale. La valeur de la focale horizontale permet d'en déduire celle de la focale verticale à partir du ratio, connu, des focales. Cette solution est applicable si la relation entre l'encodeur de cap et le cap est linéaire, connue et symétrique par rapport au centre de cap. Cette procédure pourrait être automatisée en suivant un point ou une ligne de décor au cours d'un mouvement de cap, jusqu'à ce que l'élément suivi disparaisse. L'encodeur de cap donne alors directement la valeur du demi champ de vision horizontal. Lorsque le centre optique n'est pas tout à fait au centre de l'image, le décentrage peut être corrigé par une rotation combinant cap et tangage pour éviter d'insérer ce décentrage dans les paramètres intrinsèques. Ainsi que mentionné précédemment, il a été fait ici le choix que la caméra devait être considérée comme parfaite. Ainsi, les erreurs de cap et de tangage par rapport à l'axe optique de la caméra sont compensées non pas sous la forme d'une complexification du modèle de la caméra mais à l'aide d'un décalage (offset) sur la position et l'orientation de la caméra. Ce décalage de cap et de tangage est de préférence mesuré pour l'ensemble des facteurs de zoom. La mesure est effectuée, par exemple, en visant un point du décor placé relativement loin tout en utilisant le plus faible facteur de zoom minimum. Pour chaque augmentation du facteur de zoom, le décalage de cap et de tangage est réglé manuellement sur la caméra virtuelle de sorte que le point virtuel associé au point visé reste superposé à celui-ci. Naturellement, cette procédure peut être automatisée en suivant un point du décor durant un mouvement de zoom et en compensant l'erreur en pixel par un décalage en cap et en tangage. La calibration du décalage entre le centre optique et le centre de rotation de la caméra est la dernière phase de l'étape de calibration. Cette calibration du décalage entre le centre optique et le centre de rotation de la caméra n'est pas nécessaire si la scène filmée et la position des objets virtuels dans la scène filmée sont toujours éloignées de la caméra. En effet, dans les autres étapes de la calibration, il a été considéré que le centre optique et le centre de rotation physique de la caméra était au même endroit. Ceci peut être faux mais n'a quasi aucune incidence dès que les éléments visuels sont éloignés de quelques dizaines de centimètres. Cependant, pour des points proches, les compensations précédentes ne sont pas suffisantes et la prise en compte de ce décalage du centre optique peut être nécessaire. Il est ici considéré que le décalage n'existe que le long de l'axe optique, ce qui est cohérent avec le fait que les calibrations précédentes ont pour objet de compenser le décalage, excepté sur sa composante d'axe optique. Pour déterminer le décalage entre le centre optique et le centre de rotation de la caméra, une solution consiste à viser un point du décor situé physiquement proche de la caméra et dont on a préalablement mesuré la distance physique par rapport la caméra. Ce point est de préférence choisi au milieu de l'image lorsque l'axe de visée de la caméra est orienté avec un cap et un tangage nuls. Pour chaque augmentation du facteur de zoom, le cap de la caméra est modifié jusqu'à ce que le point visé soit au bord de l'image. Le décalage est ensuite ajusté manuellement de sorte que le point virtuel associé au point réel se superpose à celui-ci. Il est possible d'automatiser la calibration du décalage entre le centre optique et le centre de rotation de la caméra en suivant automatiquement un point proche du décor en faisant varier le facteur de zoom et en compensant l'erreur en pixel par un décalage en translation selon l'axe optique. Si la calibration de la caméra est nécessaire à l'obtention d'une bonne intégration des objets virtuels dans les images issues de la caméra, il est aussi nécessaire de connaître précisément la position et l'orientation de l'objet par rapport à la caméra ou de façon équivalente de connaître la configuration de la caméra réelle par rapport au monde réel qu'elle filme. Ce calcul est appelé un calcul de pose . Pour effectuer ce calcul de pose, il faut mettre en relation un objet de la scène tridimensionnelle avec son image bidimensionnelle. Pour cela, il est nécessaire de disposer des coordonnées de plusieurs points de l'objet dans la scène réelle (coordonnées tridimensionnelles), tous exprimés par rapport à un point de l'objet considéré comme référentiel objet durant le calcul de la pose. Il faut également disposer, pour cet ensemble de points, des coordonnées de leur projection dans l'image (coordonnées bidimensionnelles). Une évaluation de pose à plusieurs niveaux est ensuite mise en oeuvre. Un premier niveau consiste à effectuer un calcul rapide permettant d'obtenir une pose approximative tandis qu'un second niveau, par un calcul plus long, utilise la pose approximative pour améliorer l'estimation de pose, de façon itérative. L'estimation de premier niveau se base sur une approximation de premier ordre du modèle de projection perspective perspective faible (weak perspective). Cette méthode est rapide et robuste tant que les points choisis dans l'espace réel sont répartis sur l'ensemble de la surface de l'objet et ne sont pas coplanaires. De plus, pour converger, il est nécessaire que l'objet soit visible plutôt au centre de l'image et situé relativement loin de la caméra. Cette méthode, connue, est présentée, par exemple, dans l'article Model-Based Object Pose in 25 Lines of Code D. DeMenthon and L.S. Davis, International Journal of Computer Vision, 15, pp. 123-141, June 1995 et dans l'article Object Pose: The Link between Weak Perspective, Paraperspective, and Full Perspective , R. Horaud, F. Dornaika, B. Lamiroy, S. Christy,International Journal of Computer Vision, volume 22, No. 2, 1997. Cette méthode effectue un calcul de pose en choisissant un des points de l'objet, dans l'espace tridimensionnel, comme référentiel. Il a cependant été remarqué que la qualité de l'estimation de la pose n'était pas la même en fonction du point de référence choisi et il est parfois utile de supprimer certains points pour obtenir un meilleur résultat, tout en conservant au moins cinq points non coplanaires. Il est ainsi avantageux, si l'objet comprend r points dans l'espace tridimensionnel, d'effectuer r.(r-5) calculs de pose en prenant à chaque fois l'un des r points comme point de référence puis de supprimer à chaque itération, parmi les autres points, le point le plus éloigné du point de référence. Pour chacun de ces calculs de pose, une moyenne de l'erreur de reprojection dans le plan image est calculée. La pose finale est celle qui correspond à la plus petite erreur. L'estimation de second niveau utilise une exploration stochastique, guidée par un critère d'erreur, de l'espace de configuration, c'est-à-dire de l'espace à six dimensions correspondant à l'ensemble des couples (position, orientation) proche de la pose courante. L'idée est de partir de la pose courante puis de se déplacer d'un petit décalage aléatoire dans l'espace des configurations. Si la nouvelle configuration respecte mieux le critère d'erreur alors elle devient la nouvelle référence sinon un autre décalage aléatoire est utilisé. Les étapes de cette méthode sont donc les suivantes, - sélectionner la pose déterminée selon l'estimation de premier niveau ; - créer s décalages aléatoires de la configuration de pose courante ; - pour chacun de ces décalages aléatoires, calculer l'erreur engendrée par cette pose. Si l'erreur est plus petite que celle obtenue jusqu'à présent, alors cette pose est considérée comme meilleure et mémorisée ; - si à l'issue de l'estimation de ces s décalages aléatoires, aucun n'a amélioré l'erreur de la pose courante alors un compteur d'échec est augmenté, sinon le conteur d'échec est remis à zéro et la nouvelle configuration courante est celle mémorisée ; et, - si le compteur d'échec atteint un seuil prédéterminé, le processus est arrêté sinon les trois étapes précédentes sont répétées. Le calcul de l'erreur se fait de préférence en sommant, pour chaque point, la distance orthogonale au carré entre le point de l'objet (P), dans l'espace tridimensionnel, dans la pose considérée (P) et la droite, dans l'espace tridimensionnel issue de la projection dans l'image bidimensionnelle associée au point, dans l'espace tridimensionnel, et le centre de projection de la caméra (définie par le centre de la caméra dans l'espace tridimensionnel et un vecteur unitaire u dont la direction est définie par le centre de la caméra et le point considéré, dans l'espace tridimensionnel). Lorsque la caméra est calibrée et sa configuration (position/orientation) par rapport à l'environnement est connue, il est possible d'insérer des objets virtuels, ou tout autre élément tel qu'un flux vidéo secondaire, dans les images issues de la caméra. L'insertion des objets virtuels dans le flux vidéo peut être réalisé en temps réel par le logiciel D'fusion de la société Total Immersion comme indiqué précédemment. Le choix des objets virtuels à insérer dans le flux vidéo peut être réalisé par géo-localisation en constituant une base de données. Cette base de données peut être constituée manuellement ou à partir de bases de données existantes par l'intermédiaire, par exemple, d'une connexion à un réseau tel qu'Internet. Alternativement, la caméra du dispositif d'observation peut être déportée comme illustré sur la figure 7. Selon ce mode de réalisation, une ou plusieurs caméras sont installées à des emplacements qui ne sont pas directement accessible aux utilisateurs tel qu'au sommet d'un bâtiment, dans une grotte ou sous l'eau. Cependant, ces caméras sont reliées aux interfaces de commande des utilisateurs de telle sorte qu'ils en contrôlent les mouvements depuis une plateforme de commande et de visualisation. L'utilisation de caméras et éventuellement de calculateurs déportés, permet également de placer les caméras à des endroits inaccessibles afin de protéger le matériel contre le vandalisme ou le vol. La figure 7 illustre un dispositif d'observation 300' comprenant une sphère 305' sur laquelle sont fixées de façon mobile une interface de commande 310' et un système de visualisation 320". La sphère 305' est de préférence couplée à un pied 400' monté sur un socle 405' comprenant un ordinateur 500' qui peut également être déporté. Un marchepied 410' permet à l'utilisateur de se positionner de façon appropriée face à l'interface de commande 310' et au système de visualisation 320". La caméra 335" est ici déportée pour être fixée sur une cheminée 700 d'une maison 705. Naturellement, pour satisfaire des besoins spécifiques, une personne compétente dans le domaine de l'invention pourra appliquer des modifications dans la description précédente, notamment en ce qui concerne les moyens de commande de mouvement de visée et la forme du dispositif d'observation. REVENDICATIONS 1. Procédé pour un dispositif d'observation de réalité augmentée temps réel (300) comprenant un capteur d'images (335), un système de visualisation (320) et une interface de commande (310), ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes, - recevoir une requête comprenant des informations d'orientation d'axe de visée transmise par ladite interface de commande (610) ; - transmettre lesdites informations d'orientation d'axe de visée audit capteur d'images (615), ledit capteur d'images étant mobile et motorisé ; - recevoir dudit capteur d'images l'orientation de son axe de visée (620) ; - recevoir au moins une image issue dudit capteur d'images ; - déterminer dans ladite image reçue la position à laquelle doit être insérée au moins une donnée, selon l'orientation de l'axe de visée dudit capteur d'images (640) ; et, -insérer en temps réel dans ladite image reçue ladite au moins une donnée à ladite position déterminée (645). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une phase de calibration dudit capteur d'images (600). 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite étape de calibration comprend la calibration d'au moins l'un des paramètres compris dans l'ensemble des paramètres comprenant la correction de distorsion radiale dudit capteur d'images, la correction de roulis dudit capteur d'images, les corrections de cap et de tangage de l'axe de visée dudit capteur d'images et le décalage entre le centre optique et le centre de rotation dudit capteur d'images. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit capteur d'images comprend une fonction de zoom et en ce que la calibrationdudit au moins un paramètre est effectuée pour une pluralité de facteurs de zoom. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de co-localisation dudit capteur d'images et de la scène observée par ledit capteur d'images pour déterminer la pose de ladite au moins une donnée à insérer dans ladite image reçue dans ladite scène observée. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite au moins une donnée à insérer dans ladite image reçue est une représentation d'un modèle tridimensionnel virtuel animé ou non. 7. Procédé selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite orientation de l'axe de visée est définie selon deux degrés de liberté et en ce que ledit capteur d'images comprend une fonction de zoom. 8. Programme d'ordinateur comprenant des instructions adaptées à la mise en oeuvre de chacune des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Moyen de stockage d'informations, amovible ou non, partiellement ou totalement lisible par un ordinateur ou un microprocesseur comportant des instructions de code d'un programme d'ordinateur pour l'exécution de chacune des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 10. Dispositif d'observation de réalité augmentée (300) comprenant des moyens de connexion à un capteur d'images (335), un système de visualisation (320) et une interface de commande (310), ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend les moyens suivants, - moyens pour recevoir des informations d'orientation d'axe de visée transmise par ladite interface de commande ; - moyens pour contrôler l'orientation de l'axe de visée dudit capteur d'images selon lesdites informations d'orientation reçues, ledit capteur d'images étant mobile et motorisé ;-moyens pour recevoir l'orientation de l'axe de visée dudit capteur d'images ; - moyens pour recevoir au moins une image issue dudit capteur d'images ; - moyens pour déterminer dans ladite image reçue la position à laquelle doit être insérée au moins une donnée selon l'orientation de l'axe de visée dudit capteur d'images ; et - moyens pour insérer en temps réel dans ladite image reçue ladite au moins une donnée à ladite position déterminée. 11. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de transmission de ladite image reçue comprenant ladite au moins une donnée. 12. Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11 caractérisé en ce que l'un au moins desdits capteur d'images et moyens de stockage est distant dudit dispositif d'observation.