Brevet FR2982377A1 — publié le 20130510

DISPOSITIF DE PRISE DE VUES La présente invention concerne un dispositif de prise de vues. Elle s'applique, en particulier, à la prise de vues stéréoscopiques pour la détection de mouvements dans un espace multidimensionnel mais peut s'appliquer également à la prise de vues stéréoscopiques pour l'affichage en 3D d'images ou de vidéos. On connaît des dispositifs de prise de vues stéréoscopiques comportant deux 10 caméras montées en parallèle. Cependant, ces dispositifs sont coûteux et complexes à mettre en oeuvre car un léger décalage angulaire des capteurs ainsi qu'une mauvaise synchronisation entre les prises de vues provoquent des difficultés de traitement des images. De plus, la quantité d'information à traiter est très élevée. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. 15 A cet effet, la présente invention vise un dispositif de prise de vues, qui comporte : - une caméra munie d'un capteur d'images, - un miroir central convexe positionné devant le capteur d'images pour former une image sur le capteur d'images, 20 - au moins deux filtres chromatiques positionnés sur deux chemins optiques incident sur le miroir convexe, les dits filtres chromatiques ayant des bandes spectrales de transmission disjointes et - au moins deux miroirs latéraux placés sur lesdits chemins optiques. Grâce à ces dispositions, au moins deux gammes de couleurs de chaque 25 image captée par le capteur d'image correspondent à deux chemins optiques différents. La mesure de la distance d'un objet, par exemple un doigt ou une main, et le suivi de ses mouvements en trois dimensions sont facilités. Selon des caractéristiques particulières, deux des dits miroirs latéraux sont positionnés de manière symétrique par rapport à l'axe du capteur d'images et le 30 miroir central convexe est positionné de manière symétrique par rapport à l'axe du capteur d'images. Selon des caractéristiques particulières, le miroir central convexe possède une surface formant un segment de sphère. Selon des caractéristiques particulières, le miroir central convexe possède une surface formant deux plans. Selon des caractéristiques particulières, au moins un miroir latéral est positionné à un angle autour de 45 degrés par rapport à un axe passant par le centre de deux miroirs latéraux. Selon des caractéristiques particulières, au moins un miroir latéral est positionné à un angle inférieur à 45 degrés par rapport à un axe passant par le centre de deux miroirs latéraux. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de l'invention comporte une lentille en regard de chaque miroir latéral. Selon des caractéristiques particulières, au moins une dite lentille est inclinée vers l'axe du capteur d'images. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de l'invention comporte trois filtres placés sur des chemins optiques reliant le miroir central convexe à trois miroirs latéraux, les dits filtres chromatiques ayant des bandes spectrales de transmission disjointes. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de l'invention comporte un moyen de déplacement d'au moins un miroir latéral. Grâce à ces dispositions, on peut faire varier la distance entre les points de 20 vue des images correspondant aux différentes couleurs et adaptée cette distance à celle à laquelle on souhaite détecter des mouvements de l'utilisateur. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : 25 la figure 1 représente, en vue de face, un premier mode de réalisation du dispositif de prise de vues objet de la présente invention, - la figure 2 représente, en vue de dessus, le dispositif illustré en figure 1, la figure 3 représente, en vue de dessus, un deuxième mode de réalisation du dispositif de prise de vues objet de la présente invention, 30 les figures 4 et 5 représentent, en vue de face et de dessus, un troisième mode de réalisation du dispositif de prise de vues objet de la présente invention, la figure 6 représente, en vue de face, un quatrième mode de réalisation du dispositif de prise de vues objet de la présente invention, la figure 7 représente, sous forme d'un schéma bloc, différents modules mis en oeuvre dans différents modes de réalisation du dispositif objet de la présente invention, la figure 8 représente, par des photographies, des images formées par différents modules illustrés en figure 7 et la figure 9 représente des cercles représentant des extrémités de doigts obtenus par reconnaissance de forme. On observe, en figure 1, un dispositif 10 comportant une caméra 16 munie d'un objectif 11 débouchant sur un tube 20. Le tube 20 comporte, en regard de l'objectif 11, un miroir central convexe 15 sur lequel se reflètent des images formées par deux miroirs latéraux 13 et 19, filtrées par des filtres chromatiques 14 et 17, respectivement. Des lentilles 12 et 18 forment, sur deux chemins optiques, avec les miroirs 13 et 19, le miroir 15 et l'objectif 11 des images sur le capteur d'image de la caméra 16, d'objets 21 situés devant le dispositif, typiquement à une distance entre dix centimètres et trois mètres selon la distance focale et l'inclinaison des lentilles.... Les filtres chromatiques 14 et 17, positionnés sur deux chemins optiques incident sur le miroir central convexe 15 ont des bandes spectrales de transmission disjointes, par exemple dans les longueurs d'ondes de couleurs respectivement rouges et cyan qui est la couleur complémentaire du rouge et qui est la synthèse additive du vert et du bleu. Dans une variante, les combinaisons des filtres peuvent être rouge et bleu, vert et magenta, rouge et vert ou tout autre combinaison permettant une visualisation en trois dimensions. Les miroirs latéraux 13 et 19 sont, dans ce mode de réalisation, positionnés de manière symétrique par rapport à l'axe optique de l'objectif 11. Les miroirs latéraux sont positionnés à un angle autour de 45 degrés par rapport à un axe passant par le centre de deux miroirs latéraux. Le miroir central convexe 15 est positionné de manière symétrique par rapport à l'axe optique de l'objectif 11. Le miroir central convexe 15 possède une surface formant un segment de sphère. Dans une variante non représentée, le dispositif 10 comporte un moyen de déplacement d'au moins un miroir latéral 13 ou 19, qui permet de faire varier la distance entre les chemins optiques passant par les lentilles 12 et 18. On observe, en figure 3, un dispositif 30 comportant les mêmes éléments que le dispositif 10, avec des miroirs latéraux 33 et 39 remplaçant les miroirs 13 et 19 et des lentilles 32 et 38 remplaçant les lentilles 12 et 18. Les miroirs 33 et 39 latéraux sont positionnés à un angle inférieur à 45 degrés par rapport à un axe passant par le centre de deux miroirs latéraux. Les lentilles 32 et 38 sont inclinées vers l'axe optique de l'objectif 11 de manière à être perpendiculaires aux chemins optiques qui les traverse. On observe, en figures 4 et 5, un dispositif 40 similaire au dispositif 10, le miroir central convexe 45, formé de deux éléments plans, remplaçant le miroir central convexe 15. En variante des deux premiers modes de réalisation, les miroirs latéraux 13 et 10 19 sont des miroirs concaves. On observe, en figure 6, un dispositif 50 similaire au dispositif 10, si ce n'est que le tube 20 est remplacé par, d'une part, un tube 51 portant deux miroirs latéraux 13 et 19, en regard des lentilles 12 et 18 et, d'autre part, un tube 52 perpendiculaire au tube 51 et à l'axe de l'objectif de la caméra et portant un filtre chromatique 54, un 15 miroir latéral 55 et une lentille 53. Le miroir central convexe 15 possède une surface formant un segment de sphère. Les trois filtres 14, 17 et 54 sont ainsi placés sur des chemins optiques reliant le miroir central convexe 15 à trois miroirs latéraux, respectivement 13, 19 et 55. Les 20 filtres chromatiques 14, 17 et 54 ont des bandes spectrales de transmission disjointes. On observe, en figure 7, un module logiciel 61, un système optique 62 et un module matériel 63. Le module logiciel 61 met en oeuvre, un algorithme de redressement d'image 64, un algorithme de mise en correspondance d'images 65, 25 un algorithme de détection d'objet 66 et un algorithme d'interprétation de mouvement 67. On observe, en figure 8, une image 71, provenant de l'un des chemins optiques, et l'image 73 obtenue par filtrage chromatique, par le filtre 72 de l'image 71. On observe aussi, en figure 8, une image 74, provenant d'un autre des chemins 30 optiques, et l'image 76 obtenue par filtrage chromatique, par le filtre 75 de l'image 74. L'image récupérée 77, après redressement, est représentée en bas de la figure 8. Dans l'image récupérée 77, les images 73 et 76 se superposent mais avec des couleurs différentes. On observe, en figure 9, deux images 81 et 83 provenant de deux chemins optiques différents et des cercles 82 et 84 représentant des extrémités de doigts obtenues par traitement des images 81 et 83, selon des techniques connues. Pour des raisons de clarté, les cercles 84 sont représentés en traits discontinus. Une image 85, obtenue après redressement, montre que les cercles 82 et 84 ne se superposent pas et représentent la distance et l'orientation des doigts de la main de l'utilisateur. Parmi les avantages de l'invention, on peut citer : une vraie stéréoscopie avec une seule caméra, l'acquisition d'une image avec deux vues de la scène différentes et en même temps sans besoin de synchroniser comme dans le cas de stéréoscopie à deux caméras. On note que les caméras à capteurs CCD sont sensibles également à l'infrarouge (pour les prises de vue avec peu de lumière). De plus, un capteur de luminosité ambiante peut être implémenté pour faire connaitre au logiciel si l'acquisition d'image est nocturne ou diurne. La dé-corrélation matérielle des couleurs via les filtres chromatiques permet un gain en temps de calcul. La couleur de peau étant visible dans chacune des couleurs rouge, verte et bleue, elle est visible même après filtrage chromatique.20 REVENDICATIONS1. Dispositif de prise de vues, caractérisé en ce qu'il comporte : - une caméra munie d'un capteur d'images, - un miroir central convexe positionné devant le capteur d'images pour former une image sur le capteur d'images, - au moins deux filtres chromatiques positionnés sur deux chemins optiques incident 10 sur le miroir convexe, les dits filtres chromatiques ayant des bandes spectrales de transmission disjointes et - au moins deux miroirs latéraux placés sur lesdits chemins optiques. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel deux des dits miroirs latéraux sont positionnés de manière symétrique par rapport à l'axe du capteur d'images et le 15 miroir central convexe est positionné de manière symétrique par rapport à l'axe optique de l'objectif. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le miroir central convexe possède une surface formant un segment de sphère. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le miroir central 20 convexe possède une surface formant deux plans. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel au moins un miroir latéral est positionné à un angle autour de 45 degrés par rapport à un axe passant par le centre de deux miroirs latéraux. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel au moins un miroir 25 latéral est positionné à un angle inférieur à 45 degrés par rapport à un axe passant par le centre de deux miroirs latéraux. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, qui comporte une lentille en regard de chaque miroir latéral. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel au moins une dite 30 lentille est inclinée vers l'axe du capteur d'images. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, qui comporte trois filtres placés sur des chemins optiques reliant le miroir central convexe à trois miroirs latéraux, les dits filtres chromatiques ayant des bandes spectrales de transmission disjointes. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, qui comporte un moyen de déplacement d'au moins un miroir latéral.