Brevet FR2942663A1 — publié le 20100903

l Dispositif de visualisation d'images stéréoscopiques La présente invention concerne le domaine de la production et de la visualisation d'images stéréoscopiques. Elle concerne un procédé et des 5 équipemasts permettant de restituer des images en relief. Le procédé le plus répandu est appelé anaglyphe. Il met en oeuvre des lunettes composées de deux filtres colorés de couleurs complémentaires, par exemple le rouge et le cyan. Le spectateur, équipé de ces lunettes, regarde une image qui est la combinaison par superposition additive les images droite et gauche 10 d'un couple stéréoscopique, chacune des images droite et gauche étant de la couleur de l'un des deux filtres. Ce procédé simple présente des défauts lorsque des parties importantes de l'image sont d'une couleur proche de celles de l'un des filtres, et demande au cerveau un tel travail de recombinaison d'images qu'il donne des maux de têtes à certains spectateurs, 15 a tel point que l'on recommande aux enfants de ne pas l'utiliser. Un autre procédé connu requiert l'utilisation de lunettes à filtres polarisants. Il n'est pas compatible avec les projecteurs et moniteurs vidéo du commerce puisque les images doivent être polarisées. Un troisième procédé connu, appelé ci-après � Technologie d'Interférence de 20 Fréquence � ou � TIF � consiste à utiliser deux projecteurs vidéo dont les émissiois rouge vert et bleu sont différentes et complémentaires. Avec cette méthode, le spectateur utilise des lunettes qui empêchent un oeil de voir les longueurs d'onde rouge, vert ou bleu destinées à l'autre oeil. Ces lunettes peuvent être utilisées sans changement dans le cadre de la présente 25 invention. Cette méthode n'est pas non plus adaptée au visionnage 3D à la maison avec un simple écran d'ordinateur ou de télévision. L'objec_if de la présente invention est de permettre la vision 3D avec lunettes dans un bon confort, même avec des écrans électroniques grand-public mal calibrés, ou avec un simple support imprimé qui peut être rétro-éclairé 30 ou non. Le dispositif proposé est un dispositif de visualisation d'images comprenant un filtre 11 dit � filtre oeil droit � gênant sensiblement le passage des rayons lumineux appartenant à une série d'au moins deux plages de longueurs d'ondes 120a à 120b et 121a à 121b, 35 une image 22 dite � image oeil gauche � émettant des couleurs situées p_T__ncipalement dans des plages Cl et G2 (et suivantes le cas échéant) s_'=uées dans les longueurs d'ondes 120a à 120b et 12la à 121b (et suivantes le cas échéant) gênées par ledit filtre oeil droit Il un filtre 12 � filtre oeil gauche � gênant sensiblement le passage des 40 ra'Jons lumineux appartenant à une série d'au moins deux plages de longueurs d'ondes 110a à 110b et llla à lllb, une image 21 dite � image oeil droit � émettant des couleurs situées pc__ncipalement dans des plages Dl et D2 (et suivantes le cas échéant) se-suées dans les longueurs d'ondes 110a à 110b et llla à lllb (et 45 suivantes le cas échéant) gênées par ledit filtre oeil gauche 12, caractéo._sé par le fait que les deux images sont affichées sur une surface d'affichage commune 100 mais pas simultanément sur les mêmes portions de lad_-te surface d'affichage commune 100. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : 50 • les deux images oeil droit 21 et oeil gauche 22 sont affichées alternativement sur la surface d'affichage commune 100 ; • les deux images oeil droit 21 et oeil gauche 22 sont affichées s=_nultanément sur des portions différentes de la surface d'affichage commune 100 ; 5E • les plages de couleurs émises par les deux images oeil droit 21 et oeil gauche 22 ne couvrent pas l'ensemble du domaine des longueurs d'ondes visibles, mais sont séparées par des plages V1, V2 (et suivantes le cas échéant) de longueurs d'ondes dans lesquelles peu ou pas de lumière n'est émise ; • les couleurs d'origine des images oeil droit 21 et oeil gauche 22 qui 5 sont gênées respectivement par le filtre 11 oeil droit et par le filtre 12 oeil gauche sont remplacées par des couleurs proches qui ne sont pas gênées par le filtre considéré ; • une correction de couleur appliquée à un pixel de l'une des images 21 ou 22 est compensée par une correction de sens opposée de la 1C colorimétrie d'un pixel de coordonnées sensiblement identiques dans l'autre image pour que la moyenne des deux corrections soit la plus faible possible ; • L'invention est un procédé mettant en oeuvre : un filtre 11 dit � filtre oeil droit � gênant sensiblement le passage des rayons lumineux appartenant à une série d'au moins deux plages Gl et G2 (et suivantes le cas échéant) de longueurs d'ondes 120a à 120b et 121a à 121b, une image 22 dite � image œ_l gauche � émettant des couleurs situées principalement dans l'ensemble desdites plages G1 et G2 (et suivantes le cas échéant) desdites longueurs d'ondes 120a à 120b et 121a à 121b gênées par ledit filtre oeil droit 11 un filtre 12 � filtre oeil gauche � gênant sensiblement le passage des rayons lumineux appartenant à une série d'au moins deux plages Dl et D2 (et suivantes le cas échéant) de longueurs d'ondes 110a à 110b et llla à lllb, une image 21 dite � image oeil droit � émettant des couleurs situées principalement dans l'ensemble desdites plages Dl et D2 (et suivantes le cas échéant) desdites longueurs d'ondes 110a à 110b et llla à lllb gênées par ledit filtre oeil gauche 12, 30 caractérisé par le fait que les deux images 21 et 22 sont affichées sur une surface d'affichage commune 1CO mais pas simultanément sur les mêmes porions de ladite surface d'affichage commune 100 ; • le procédé comprend une étape d'affichage d'une mire de couleurs permettant de déterminer quelles sort celles qui sont filtrées par l'un 35 des deux filtres 11 ou 12 ; • on déduit des résulta=s de cet=e étape d'affichage d'une mire les anomalies chromatiques d'une image ; • le procédé comprend une étape de correction de la colorimétrie des images envoyées au système d'affichage, en fonction des résultats 40 lad_te étape d'affichage d'une mire. L'invent._on sera bien comprise, et d'autres buts, avantages et caractér:_stiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la descript-.on qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 et 2. La figura 1 est un schéma qui montre la correspondance entre le spectre du 45 visible (en bas de la figure), qui va de l'infrarouge noté IR à l'ultraviolet noté UV, et une répartition de ce spectre entre des plages notées Gl à G6 qui sont émises par l'image 22 dite oeil gauche, et des plages notées Dl à D6 qui sont émises par l'image 21 dite oeil droit. Ces plages sont séparées par des plages notées V1 à vil dans lesquelles aucune lumière n'est émise. 50 La figure 2 est un schéma qui illustre tes corrections chromatiques apportées à l'image 21 dite image oeil gauche d'un couple stéréoscopique. Les pixels qui ne sont pas situées dans les longueurs d'ondes appartenant aux plages G1 à G6 subissent une correction colorimétrique pour pouvoir être émis par les plages G1 à G6, ce façon à ne pas être visibles par l'oeil droit du spectateur. 55 Le principe général de la présente invention consiste à empêcher 15 20 25 - l'ail droit du spectateur de voir l'image 22 dite � image œil gauche� - et l'oeil gauche du spectateur de voir l'image 21 dite � image œil droit �. Pour cela, chacune des images 21 œil droit ou 22 œil gauche est émise avec des rayons lumineux dont la longueur d'onde est comprise dans une série de plages différentes de celles diffusées par l'autre image, et on dispose devant chaque œil un filtre qui gêne le passage des rayons lumineux destinés à l'autre œil. Les deux images sont affichées sur une surface d'affichage commune 100 mais 10 pas simultanément sur les mêmes portions de ladite surface d'affichage commune '00 . les deux images œil droit 21 et œil gauche 22 peuvent être affichées a__ternativement sur la surface d'affichage commune 100 ; -- les deux images œil droit 21 et œil gauche 22 peuvent être affichées lE sur des portions différentes de la surface d'affichage commune 100 ; La néthaJe de l'affichage alternatif est la méthode préférée parce qu'elle permet un affichage avec la meilleure résolution possible. Dans le cas de la mise en œuvre avec un écran RVB, (dont les pixels sont composés de trois afficheurs rouge, vert et bleu), une solution 20 particulièrement avantageuse consiste à affecter une partie des rouges, une partie dEs verts et une partie des bleus à une image, et le reste à l'autre. Chacun des filtres 11 et 12 gêne alors une partie des rouges, une partie des verts et une partie des bleus. La différence avec ladite méthode TIF est. que les deux images sont affichées 25 sur une surface d'affichage commune 100 mais pas simultanément sur les mêmes portions de ladite surface d'affichage commune 100. C'est ce qui permet à la présente méthode de ne pas rendre nécessaire l'utilisation de deux dispositifs d'affichage électronique nais d'un seul, et d'être compatible avec la plupart des écrans et projecteurs électroniques, et aussi dans 30 certains cas avec des documents imprimés. Lorsque l'on utilise la seconde méthode, celle dans laquelle les deux images œil droit 21 et œ-1 gauche 22 sont affichées sur des portions différentes de la surface d'affichage commune 100, le dispositif est compatible avec les images imprimées. Lesdites portions peuvent être les lignes ou les colonnes, 35 mais la méthode ne fonctionne pas toujours bien avec des afficheurs (qu'ils soient électroniques ou imprimés) produisant des pixels avec plusieurs constituants de couleurs différentes. Il est au contraire souhaitable que chaque pixel de l'image soit d'une couleur uniforme. Cette seconde méthode peut s'appliquer à des écrans RVB spécifiques, à 40 condition de spécialiser un afficheur d'une couleur sur deux à l'émission d'une plaie de longueur d'ondes déterminée (la moitié des rouges ou des verts ou des bleus), et l'autre à la plage complémentaire. Il est avantageux que les deux images 21 et 22 soient de couleurs les moins différentes possibles, parce que la différence de couleurs fatigue le cerveau 45 humain e: donne à de nombreuses personnes des maux de tête. Pour cela, on divise l'espace colorimétrique en plages successives, qui vont de l'infrarouge à l'ultraviolet, de façon à couvrir la plus grande partie possible des longueurs d'onde visibles par l'oeil humain. On affecte ensuite à l'une des deux images une série de plages de longueurs d'ondes, et à l'autre 50 des plages de longueurs d'ondes différentes. Chacun des deux filtres est conçu pour gêner le passage de la série de plages qui n'est pas destinée à l'oei_- considéré. On pourrait penser qu'il est essentiel que les plages gênées par le filtre 11 et les plages gênées par le filtre 12 n'aient pas du tout de longueurs 55 d'ondes communes, mais dans la pratique, on s'aperçoit que ce n'est pas indispensable. Elles peuvent se recouvrir légèrement. Cep>_ndaT:, pour obtenir le meilleur résultat, les plages gênées par le filtre 11 et 1=_s plages gênées par le filtre 12 doivent être totalement différentes. Il est avantageux que les plages de couleurs émises par les deux images oeil droit 21 et oeil gauche 22 ne couvrent pas l'ensemble du domaine des longueurs d'ondes visibles, mais soient séparées par des plages V1, V2 (et suivantes le cas échéant) de longueurs d'ondes dans lesquelles peu ou pas de lumière n'est émise. En effet. les moniteurs d'ordinateurs et les téléviseurs du grand public sont rarement: bien réglés du point de vue colorimétrique. Le spectre est le plus 16, souvent in peu décalé par rapport à la norme. En séparant les plages utiles D1 et Dl (et suivantes le cas échéant), G1 et G2 (et suivantes le cas échéant), par des plages V1, V2 (et suivantes le cas échéant), on donne de la tolérance au dispositif, les rayonnements lumineux émis par les images 21 et 22 restant compris malgré le décalage dans les plages correspondantes 15 refusées par les filtres 11 et 12. On pourrait aussi penser qu'il est essentiel que chaque filtre empêche totalement les rayons lumineux destinés à l'autre oeil de passer, mais dans la pratique, ce n'est pas indispensable. Il suffit de gêner ces rayons, c'est-à-dire d'empêcher une partie d'entre eux de passer. Le cerveau humain est 20 capable de reconstituer une image même lorsqu'elle comporte un peu de pixels provenart d'une autre image, à condition qu'ils soient peu nombreux et un peu affaiblis. Il faut noter que les filtres ii et 12 peuvent ne gêner que très peu le passage des rayons peu lumineux, parce que ces rayons sont peu utilisés par 25 le cerveau humain pour comprendre les images. Plus le nombre de plages est élevé, plus les images 21 et 22 se ressemblent du point de vue colorimétrique, et meilleur est le résultat. Cependant, il faut prendre en compte le fait que dans l'application à la télévision en relief, l'espace colorimétrique émis par les dispositifs 30 électroniques n'est pas toujours le même. Cela conduit à limiter le nombre des plages, par exemple à 6 ou 8, et même à séparer les plages utilisées par des plages non utilisées, de façon à accepter un léger décalage de l'espace colorimétrique des dispositifs électroniques. Pour l'application aux images imprimées sur papier, on peut en revanche créer un très grand nombre de 35 plages différentes. Un dispositif selon l'invention peut être utilisé pour mesurer précisément la colorimétrie d'une image, et en particulier celle d'une image électronique. En effet, en affichant une mire comprenant le spectre lumineux complet sous forme de rases juxtaposées identifiées (par exemple par des lettres), or peut 40 demander au spectateur d'utiliser le filtre prévu pour un oeil et de dire quels sont les cases qu'il voit. On peur en déduire très simplement quels sont les couleurs gênées par chacun des deux filtres. Il exist:e alors deux solutions possibles : soit de modifier le réglage calorimétrique du moniteur, soit de modifier les couleurs des images 21 oeil 45 droit et 12 oeil gauche pour qu'elles correspondent effectivement aux spectres filtrés par chacun des filtres. C'est cette dernière solution qui est préférée pour l'application à la télévision 3D grand public. Un programme informat:_que simple permet de faire cette correction en temps réel. Ce peut ausse être l'une des fonctions d'une carte électronique intégrée dans un 50 ordinateur ou un écran. On peut évidemment automatiser toute cette procédure avec un photomètre. Comme cela est exposé plus haut, chacune des deux images 21 et 22 est affichée avec des plages de longueurs d'ondes qui ne couvrent pas la totalité du spectre du visible, mais au contraire par une série discontinue de plages. 55 Pour rester le plus fidèle possible aux images d'origine, les couleurs des images îil droit 21 et oeil gauche 22 qui sont gênées par le filtre corresporcant sont avantageusement remplacées par des couleurs proches, c'est-à-cire par des couleurs qui ne sont pas gênées par ledit filtre. Lorsqu'une correction de couleur est appliquée à un pixel de l'une des images 21 ou 22, cette image est dégradée du point de vue colorimétrique. Avantageusement, on peut corriger un pixel situé à la même place dans l'autre image - ou à un emplacement le plus proche possible - pour compenser. L'homme de l'a:_e: peut facilement réaliser cela, en appliquant un algorithme qui applique une correction compensatrice à l'autre image, telle que la moyenne des deux corrections soit la plus faible possible pour deux pixels de coordonnàes sensiblement identiques. La modification des couleurs des images 21 oeil droit et 22 oeil gauche pour d'une part remplacer les couleurs d'origine des images oeil droit 21 et œil gauche 22 qui sont gênées par le filtre correspondant par des rouleurs proches, c'est-à-dire par des couleurs qui ne sont pas gênées aar ledit filtre, a_ d'autre part assurer la correction compensatrice décrite ci-dessus dans l'autre image, peul être réalisée en temps réel, soit par le dispositif de prises de vues, soi_ par le dispositif de restitution des images. L'algorithme peut avantageusement assurer simultanément la correction de colorimétrie à apporte' aux deux images pour prendre en compte les anomalies colorimétriques de l'écran. Lorsqu'i__ ne comporte pas ou peu de d'ondes dans lesquelles peu ou pas selon l'invention est très sensible d'un moniteur vidéo ou d'une image imprimée. Des filtrées par l'un des deux filtres 11 et 12 peuvent le filtra considéré. On peut donc mettre en oeuvre l'invention pour vérifier la qualité du calibrage des couleurs des écrans électroniques, ou pour vér:_fier la colorimétrie de produits imprimés. Le dispositif objet de l'invent.-._on entre alors dans la constitution de systèmes d'épreuvage de couleurs. Les autres applications de la présente invention sont principalement les systèmes 3D à lunettes mettant en oeuvre des écrans vidéo de toutes natures, souples Du rigides, des affiches, des éléments de décoration, des panneaux lumineux, des luminaires, et des jouets. plages V1, V2 et suivantes de longueurs de lumière n'est émise, le dispositif à la qualité du réglage colorimétrique zones prévues pour être ne pas être filtrées par Revendications1. Dispositif de visualisation d'images comprenant : - un filtre 11 dit � filtre oeil droit � gênant sensiblement le passage des rayons lumineux appartenant à une série d'au moins deux plages de longueurs d'ondes 120a à 120b et 12la à 121b, une image 22 dite � image oeil gauche � émettant des couleurs situées principalement dans des plages G1 et G2 (et suivantes le cas échéant) situées dans les longueurs d'ondes 120a à 120b et 121e à 121b (et suivantes le cas échéant) gênées par ledit filtre œil droit 10 11 - un filtre 12 � filtre oeil gauche � gênant sensiblement le passage des rayons lumineux appartenant à une série d'au moins deux plages de longueurs d'ondes 110a à 110b et llla à lllb, - une image 21 dite � image oeil droit � émettant des couleurs situées 15 principalement dans des plages Dl et D2 (et suivantes le cas échéant) situées dans les longueurs d'ondes 110a à 110b et llla à lllb (et suivantes le cas échéant) gênées par ledit filtre œil gauche 12, caractérisé par le fait que les deux images sont affichées sur une 20 surface d'affichage commune 100 mais pas simultanément sur les mêmes portions de ladite surface d'affichage commune 100. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait les deux images œil droit 21 et œil gauche 22 sont affichées alternativement sur la surface d'affichage commune 100 ; 25 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les deux images oeil droit 21 et œil gauche 22 sont affichées simultanément sus des portions différentes de la surface d'affichage commune 100 ; 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les plages de couleurs émises par les deux images œil droit 21 et œil 30 gauche 22 ne couvrent pas l'ensemble du domaine des longueurs d'ondes visibles, mais sont séparées par des plages V1, V2 (et suivantes le cas échéant) de longueurs d'ondes dans lesquelles peu ou pas de lumière n'est émise. 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les 35 couleurs d'origine des images œil droit 21 et œil gauche 22 qui sont gênées respectivement par le filtre il œil droit et par le filtre 12 œ:_=_ gauche sont remplacées par des couleurs proches qui ne sont pas gênées par le filtre considéré. 6. D:_:;positif selon la revendication 5 caractérisé par le fait qu'une 40 correction de couleur appliquée à un pixel de l'une des images 21 ou 22 est compensée par une correction de sens opposée de la colorimétrie d'un pixel de coordonnées sensiblement identiques dans l'autre image pour que la moyenne des deux corrections soit la plus faible possible. 7. Procédé de diffusion d'images mettant en œuvre : un filtre 11 dit � filtre œil droit � gênant sensiblement le passage des rayons lumineux appartenant à une série d'au moins deux plages Gl et G2 (et suivantes le cas échéant) de longueurs d'ondes 120a à 120b et 121a à 121b, une image 22 dite � image œil gauche � émettant des couleurs situées principalement dans l'ensemble desdites plages Gl et G2 (et suivantes le cas échéant) desdites longueurs d'ondes 120a à 120b et 12la à 12lb gênées par ledit filtre œil droit 11 un filtre 12 � filtre œil gauche � gênant sensiblement le passage des rayons lumineux appartenant à une série d'au moins deux plages Dl et D2 (et suivantes le cas échéant) de longueurs d'ondes 110a à 110b et llla à lllb, 45 5C 55 2942663 .7 - une image 21 dite � image oeil droit � émettant des couleurs situées principalement dans l'ensemble desdites plages Dl et D2 (et suivantes le cas échéant) desdites longueurs d'ondes 110a à 110b et alla à 1llb gênées par ledit filtre oeil gauche 12 caractérisé par le fait que les deux images 21 et 22 sont affichées sur une surface d'affichage commune 100 mais pas simultanément sur les mêmes portions de ladite surface d'affichage commune 100. 8. Procédé de diffusion d'images selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend une étape d'affichage d'une mire de couleurs permettant de déterminer quelles sont celles qui sont filtrées par l'un des deux filtres 11 ou 12 9. Procédé de diffusion d'images selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'on déduit des résultats de cette étape d'affichage d'une mire les anomalies chromatiques d'une image. 10. Procédé de diffusion d'images selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comprend une étape de correction de la colorimétrie des images envoyées au système d'affichage, en fonction des résultats ladite étape d'affichage d'une mire.