Brevet FR2984565A1 — publié le 20130621

La présente invention concerne un procédé d'estimation de la puissance optique des lentilles de verres correcteurs d'une paire de lunettes portée par un utilisateur. L'invention se situe dans le domaine de la visualisation de flux média sur des écrans. Dans ce domaine, il peut s'avérer nécessaire d'ajuster des traitements des flux médias qui sont visualisés sur ces écrans à des données relatives à la puissance optique de verres correcteurs de paires de lunettes portées par un spectateur. On peut ainsi vouloir, par exemple, ajuster l'effet de profondeur de champs des flux visualisés sur un écran 3D à la vue corrigée du spectateur afin que ce spectateur ne soit gêné lors de la visualisation de ce flux média. Le problème résolu par la présente invention est d'obtenir la puissance optique des lentilles de verres correcteurs de paires de lunettes portées par un spectateur et ce afin de pouvoir ajuster des traitements sur des flux médias destinés à être visualisés sur des écrans. Une première approche pour obtenir des données relatives à cette puissance optique, est de demander à ce spectateur de fournir, à partir d'une interface, des données réelles et précises définies par un professionnel de santé, tel qu'un ophtalmologue, un optométriste ou encore un fournisseur de verres correcteurs. Toutefois, connaître et entrer ces données n'est pas très pratique car ces données ne sont pas, la plupart du temps, à la disposition du spectateur lorsque ce dernier souhaite visualiser un flux média sur un écran. Par ailleurs, ces données sont exprimées dans des unités de mesures différentes selon les pays sans forcément avoir des correspondances entre elles, d'où une difficulté d'utiliser ces données pour ajuster les traitements à appliquer sur des flux média à visualiser. Une autre approche est de mesurer physiquement la puissance optique des lentilles avec, par exemple, un frontofocomètre. Mais de telles mesures ne peuvent être déployée à grande échelle à cause de leur coût mais uniquement réservées aux professionnels. Selon la présente invention et de manière générale, la puissance optique des lentilles de verres correcteurs d'une paire de lunettes portée par un spectateur est estimée à partir de deux images du visage de ce spectateur acquises par une caméra située en face de ce spectateur lorsque celui-ci est en position pour visualiser un flux média sur un écran. Selon l'un de ses aspects, la présente invention concerne un procédé d'estimation de la puissance optique des lentilles de verres correcteurs d'une paire de lunettes portée par un spectateur. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - acquérir deux images consécutives du visage de ce spectateur se trouvant alors en face du moyen d'acquisition de ces deux images, l'une de ces images est acquise avec lunettes et l'autre sans, - calibrer l'une des deux images acquises par rapport à l'autre, - identifier la position de l'iris de chaque oeil dans chaque image, - évaluer le grossissement ou la réduction en taille de chaque iris ainsi imagé, et - estimer la puissance optique des lentilles des verres correcteurs à partir du grossissement ou réduction ainsi évalué. Ce procédé est rapide et facilement utilisable par un spectateur comparé aux autres méthodes de l'état de l'art. L'invention concerne également un programme d'ordinateur, qui peut être stocké sur un support et/ou téléchargé d'un réseau de communication, afin d'être lu par un système informatique ou un processeur. Ce programme d'ordinateur comprend des instructions pour implémenter le procédé mentionné ci-dessus, lorsque ledit programme est exécuté par le système informatique ou le processeur. L'invention concerne également des moyens de stockage comprenant un tel programme d' ordinateur. Selon un autre de ses aspects, la présente invention concerne également un dispositif comportant des moyens pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi 25 lesquels: La Fig. 1 représente schématique un exemple de marques affichées sur un écran pour faciliter le positionnement du visage du spectateur. La Fig. 2 représente schématiquement un diagramme des étapes du procédé d'estimation de la puissance optique des lentilles des verres d'une paire de lunettes 30 portée par un utilisateur. La Fig. 3 représente schématiquement un exemple d'estimation de la puissance optique d'une lentille de verres correcteurs d'une paire de lunette selon un mode de réalisation du procédé de la Fig. 2. La Fig. 4 représente schématiquement un synoptique d'un mode de réalisation d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé de la Fig. 2. La présente invention s'applique à des spectateurs soit hypermétropes soit myopes. Dans le cas de l'hypermétropie, les verres correcteurs sont convergents et les verres accroissent la taille des yeux quant on observe ce spectateur de face. Pour la myopie, les verres correcteurs sont divergents et les yeux paraissent plus petits avec des verres que sans. Le procédé d'estimation de la puissance optique des lentilles de verres correcteurs d'une paire de lunettes portée par un spectateur , schématisé par la figure 2 est caractérisé en ce qu'il comporte une étape 1 pour acquérir deux images Ia et Is consécutives du visage de ce spectateur se trouvant alors en face d'un moyen d'acquisition de ces deux images. L'une de ces images, Ia, est acquise lorsque le spectateur porte ses lunettes tandis que l'autre de ces images, Is, est acquise alors que ce spectateur ne porte pas ses lunettes. En pratique, le moyen d'acquisition, tel qu'une caméra, peut être monté ou intégré à un dispositif de visualisation, tel un écran destiné à visualiser un flux média. Il peut également être monté sur un dispositif de réception et de décodage de signaux vidéo, tel un dispositif qualifié de « Set Top Box » ou STB. Il est alors demandé au spectateur de se placer devant cette caméra dans une position particulière. A cet effet, tel que illustré à la Fig. 1, des marques des yeux, du nez et du pourtour du visage peuvent être affiché sur l'écran de manière superposée à l'image du visage du spectateur vu par la caméra. Une utilisation de la caméra en effet miroir facilite le positionnement du spectateur. Le spectateur se positionne pour que ses yeux, son nez et son visage coïncident au mieux avec ces marques. Un réglage avec le zoom de la caméra peut aussi aider au bon ajustement des yeux, nez et visage du spectateur. Sur la base de caméras communément utilisées dans les systèmes multimédia, ce positionnement initial du spectateur permet une résolution d'acquisition suffisante des deux images pour déterminer les rayons des yeux comme on le verra par la suite. Le procédé se poursuit par une étape 2 de calibration de l'une des deux images, par exemple Ia, par rapport à l'autre, par exemple Is, suivie d'une étape 3 pour identifier la position de l'iris de chaque oeil dans chaque image, d'une étape 4 pour évaluer le grossissement ou la réduction en taille de chaque iris ainsi imagé qui est dû aux verres correcteurs et d'une étape 5 pour estimer la puissance optique des lentilles des verres correcteurs. Il est préférable que la distance entre le visage du spectateur et le moyen d'acquisition, tel la caméra, soit constante au cours de l'acquisition des deux images. Toutefois, si ce n'est pas le cas, un facteur d'échelle S est, de préférence, calculé à partir d'un visage et par rapport à un autre par extraction et mise en correspondance de primitives d'images situées en dehors des régions d'image relatives aux verres correcteurs. Selon un mode de réalisation du procédé, le facteur d'échelle S est donné par Da S = - avec Ds une distance exprimée en pixels entre deux points de primitives de Ds l'image Is, alors prise comme référence, et Da une distance exprimée en pixels entre les deux mêmes points de primitives de l'image Ia. Concernant l'identification de la position d'un iris dans une image, il est connu d'utiliser, par exemple, la texture spécifique de la région qui correspond à cet iris. Selon un mode de réalisation d'une telle identification, dans une fenêtre positionnée autour d'une position sélectionnée, par exemple le centre de l'une des marques visualisées sur l'écran 3D, le bord de l'iris d'un oeil dans une image est détecté par application d'un détecteur de contour tel que, par exemple, le détecteur de contour de Canny. Ensuite, une transformée de Hough et utilisée pour détecter un cercle et ainsi déterminer, exprimé en pixels, le rayon de ce cercle. Appliquée pour l'identification de l'iris de chaque oeil dans chaque image, cette approche permet de déterminer les rayons ria:, respectivement rft, des iris de l'oeil droit, respectivement gauche de l'image la et les rayons rL, respectivement ri?', des iris de l'oeil droit, respectivement gauche de l'image Is. L'utilisation combinée d'un détecteur de contour de Canny et de la transformée de Hough permet d'obtenir une précision sub-pixellique pour l'estimation des rayons des iris. Des facteurs Ki, = 1 r a et KR =.-rcRI sont alors calculés pour évaluer le S rL S rR grossissement ou la réduction de la taille des iris pour l'oeil droit KR ou gauche Ki, en considérant, par exemple, l'image Is comme l'image de référence. On peut noter que le facteur d'échelle S n'est que optionnel. La puissance optique PL de la lentille gauche des verres correcteurs est alors donnée par l'inverse de la longueur focale de cette lentille fi alors estimée à partir du facteur Ki, tel que illustré à la Fig. 3, et la puissance optique PR de la lentille droite des verres correcteurs est alors donnée par l'inverse de la longueur focale de cette lentille fR alors estimée à partir du facteur KR. A cet effet, la distance e entre la lentille du verre et l'iris d'un oeil du spectateur doit être connue ou estimée. La moyenne de 14mm est utilisée comme valeur estimée par les optométristes. En considérant l'approximation paraxiale de Gauss, on voit que l'on peut calculer une longueur focale de lentilles de verres f'=OF' à partir du changement apparent en taille des rayons d'iris Ki, et KR. Sur la Fig. 3, F' est le point focal, la droite L est le rayon passant par le centre optique O (non dévié par la correction de la lentille, la droite D est le rayon à partir du point focal F' qui est dévié de l'axe optique par la correction de la lentille, Ox est l'axe optique des lentilles, les points B et B' sont l'intersection entre la droite L et l'iris de l'oeil (en grisé sur la Fig. 2) tandis que les points A et A' sont l'intersection de l'iris avec l'axe optique Ox dans les images la et Is. Donc si AB est le rayon de l'iris de l'oeil sans verres correcteurs, et A'B' le rayon de l'iris imagé de l'oeil à travers des verres, alors la valeur de Ki, ou KR est donné par KLou R = A'B' /AB. Cette valeur correspond à la magnification (ou grandissement) M des lentilles de verre pour la position OA. Cette valeur M peut aussi être exprimée : M=A'B' /AB = OA'/OA Si la distance e correspond à OA, nous obtenons OA'=K -L ou R .e. Ces valeurs insérées dans la formule de conjugaison avec origine au centre dite formule de Descartes qui est - = -, permettent de donner la longueur focale 0A- OA f fi par fi = k L.eavec OA = e et OA' = KL- e. L La longueur focale fR est donnée de manière similaire en remplaçant le facteur Ki, par le facteur KR considérant partir de cette figure 3. Dans certaines applications, il n'est pas nécessaire de connaitre la longueur focale f' mais il est suffisant de connaitre la valeur de magnification M. C'est le cas lorsque l'on a besoin de déterminer la déviation d'un rayon de lumière d'une direction angulaire originale 61A définie à partir d'un point d'observation vers une direction angulaire perçue BAI après que les lentilles de verres ait été utilisées. (0AtaA' n(0A)) (tan(0A)) (tan(0A Dans ce cas, 0A, = atan = atan = atan k O Et l'erreur sur l'estimation de la distance e n'a alors pas d'influence. La Fig. 4 illustre schématiquement une mode de réalisation de l'architecture d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé de la Fig. 2. Le dispositif 400 comporte, reliés par un bus de communication 401 : - un processeur, micro-processeur, microcontrôleur (noté 1.1c) ou CPU (Central 5 Processing Unit en anglais ou Unité Centrale de Traitement en français) 402 ; - une mémoire volatile (Random Access Memory en anglais ou Mémoire à Accès Aléatoire en français) 403 ; - une mémoire non volatile (Read Only Memory en anglais ou Mémoire à Lecture Seule en français) 404 ; 10 - des moyens pour acquérir une image d'un visage d'un spectateur telle qu'une caméra 405; - un écran 406 ; et - des moyens d'interface homme-machine 407, permettant, par exemple, de gérer un écran tactile et/ou un ensemble de touches. 15 Le microcontrôleur 402 est capable d'exécuter des instructions chargées dans la mémoire volatile 403 à partir de la mémoire non volatile 404, d'une mémoire externe (non représentée), d'un support de stockage, tel qu'une carte SD ou autre, ou d'un réseau de communication. Lorsque le dispositif 400 est mis sous tension, le microcontrôleur 402 est capable de lire de la mémoire volatile 403 des instructions et 20 de les exécuter. Ces instructions forment un programme d'ordinateur qui cause la mise en oeuvre, par le microcontrôleur 402, de tout ou partie des algorithmes décrits ci-après en relation avec la Fig. 2. Tout ou partie des algorithmes décrits ci-dessus en relation avec la Fig. 2 peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d'un ensemble d'instructions par 25 une machine programmable, tel qu'un DSP (Digital Signal Processor en anglais ou Unité de Traitement de Signal Numérique en français) ou un microcontrôleur, tel que le microcontrôleur 402, ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGA (Field-Programmable Gate Array en anglais ou Matrice de Portes Programmable sur Champ en français) ou un ASIC (Application- 30 Specific Integrated Circuit en anglais ou Circuit Intégré Spécifique à une Application en français). Les moyens 407 peuvent être utilisés pour que l'utilisateur puisse interagir avec le dispositif pour, par exemple, modifier le zoom de la caméra. Les moyens 402, 403 et 404 cohabitent pour assurer les rôles des moyens pour identifier la position de l'iris de chaque oeil dans chaque image, évaluer le grossissement ou la réduction en taille de chaque iris ainsi imagé, et estimer la puissance optique des lentilles des verres correcteurs à partir du grossissement ou réduction ainsi évalué.5 REVENDICATIONS1) Procédé d'estimation de la puissance optique des lentilles de verres correcteurs d'une paire de lunettes portée par un spectateur, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - acquérir deux images consécutives du visage de ce spectateur se trouvant alors en face d'un moyen d'acquisition de ces deux images, l'une de ces images est acquise avec lunettes et l'autre sans, - calibrer l'une des deux images acquises par rapport à l'autre, - identifier la position de l'iris de chaque oeil dans chaque image, - évaluer le grossissement ou la réduction en taille de chaque iris ainsi imagé, et - estimer la puissance optique des lentilles des verres correcteurs à partir du grossissement ou réduction ainsi évalué. 2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'identification de l'iris de chaque oeil dans chaque image est réalisée par les étapes suivantes : - dans une fenêtre positionnée autour d'une position sélectionnée, le bord de l'iris est détecté dans l'image par application d'un détecteur de contour sur cette image et une transformée de Hough est utilisée pour déterminer les rayons (rf, rË) de cercles délimitant chaque iris de chaque image, - le grossissement ou la réduction en taille d'un iris ainsi imagé est alors estimé par un rapport entre les rayons de deux cercles dans les images qui correspondent à cet iris, et - la puissance optique de la lentille d'un verre correcteur relatif à cet iris est alors donnée par l'inverse de la longueur focale de cette lentille alors estimée à partir du rapport entre les rayons des deux cercles et la distance entre la lentille du verre et l'iris. 3) Procédé selon la revendication 1, dans lequel le grossissement ou la réduction en taille d'un iris ainsi imagé est pondéré par un facteur d'échelle défini par le rapport entre une distance entre deux points de primitives de l'une des deux images acquises, et une distance entre les deux mêmes points de primitives de l'autre image. 4) Utilisation du procédé d'estimation de la puissance optique des lentilles de verres correcteurs d'une paire de lunettes portée par un spectateur conforme à l'une des revendications 1 à 3 pour ajuster les traitements appliqués à un flux média destiné à être visualisé par ce spectateur sur un écran 3D. 5) Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions pour mettre en oeuvre, par un dispositif, le procédé selon l'une des revendications 1 à 4 lorsque ledit programme est exécuté par un processeur du dispositif 6) Moyens de stockage, caractérisé en ce qu'ils stockent un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour mettre en oeuvre, par un dispositif, le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur du dispositif 7) Dispositif d'estimation de la puissance optique des lentilles de verres correcteurs d'une paire de lunettes portée par un spectateur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour: - acquérir deux images consécutives du visage de ce spectateur se trouvant alors en face d'un moyen d'acquisition de ces deux images, l'une de ces images étant acquise avec lunettes et l'autre sans, - calibrer l'une des deux images acquises par rapport à l'autre, - identifier la position de l'iris de chaque oeil dans chaque image, - évaluer le grossissement ou la réduction en taille de chaque iris ainsi imagé, et - estimer la puissance optique des lentilles des verres correcteurs à partir du grossissement ou réduction ainsi évalué.