Brevet FR3000858A1 — publié le 20140711

L'invention concerne le pilotage de micro déplacements de capteurs d'acquisition d'image numérique. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Il est connu du document W02007/025832 de dépla- cer un capteur d'image numérique durant l'acquisition de l'image pour constituer une image ayant une résolution supérieure à la résolution réelle du capteur, ou bien pour étalonner le capteur. Le capteur numérique est alors monté sur des ac- tionneurs piézoélectriques pilotés pour lui faire suivre une trajectoire carrée qu'il parcourt pendant la durée d'acquisition d'une image numérique, cette durée d'acquisition valant par exemple un vingt-cinquième de seconde. La longueur d'un côté de la trajectoire carrée vaut la moitié de la distance séparant deux points d'ac- quisition (ou pixels) du capteur numérique, et le capteur est piloté pour réaliser une acquisition à chaque sommet de cette trajectoire carrée. Le nombre de points de l'image vaut alors quatre fois le nombre de points d'acquisition que comporte réel- lement le capteur, de sorte que l'image a une résolution effective valant quatre fois la résolution réelle du capteur. Le capteur est ainsi activé quatre fois durant chaque parcours de la trajectoire prédéterminée, pour ré- aliser quatre intégrations c'est-à-dire quatre acquisitions. Lorsque les conditions de luminosité donnent lieu à des temps d'intégration importants le capteur est en cours de déplacement pendant tout ou partie de chaque in- tégration, ce qui dégrade l'image finale. OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer une solution pour remédier à cet inconvénient. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour piloter des actionneurs de déplacement d'un capteur d'image numérique et/ou des actionneurs de déplacement d'un ensemble de lentilles optiques associées à un cap- teur numérique, afin de suivre cycliquement une trajec- toire en vue d'établir une image numérique ayant une résolution supérieure à celle du capteur, le capteur étant activé pendant un temps d'intégration prédéterminé quatre fois durant chaque cycle de parcours de cette trajec- toire. Dans ce procédé : - la trajectoire est établie à partir d'une trajectoire de base passant par les sommets d'un carré dont les côtés ont une longueur qui est un multiple de la moitié de la distance séparant deux points d'acquisition consécutifs du capteur ; - les dimensions de cette trajectoire de base sont augmentées d'un facteur approprié pour que les barycentres des quatre portions de trajectoire parcourues respectivement pendant chaque intégration coïncident avec les sommets du carré. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel la trajectoire de base est un carré, et dans lequel la trajectoire établie à partir de la trajectoire de base est parcourue avec des temps d'immobilisation à chaque sommet du carré. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel la trajectoire de base est circulaire. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel la trajectoire de base passe par les sommets d'un carré dont les côtés ont une longueur qui vaut la moitié de la distance séparant deux points d'acquisition consécutifs du capteur. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 montre les points réels d'un capteur d'image et les points d'une image obtenue en déplaçant ce capteur selon une trajectoire carrée dont les cotés mesurent la moitié de la distance séparant les points réels du capteur ; La figure 2 montre la correction de la longueur des côtés des carrés décrits par le capteur conformément à l'invention ; La figure 3 montre les points réels d'un capteur d'image et les points d'une image obtenue en déplaçant ce capteur selon une trajectoire circulaire passant par les sommets d'un carré ayant des côtés mesurant la moitié de la distance séparant les points réels ; La figure 4 montre la correction du rayon du cercle décrit par le capteur conformément à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'idée à la base de l'invention est d'augmenter les dimensions de la trajectoire parcourue par le capteur d'un facteur approprié pour que les barycentres des quatre portions de trajectoire parcourues respectivement pendant les quatre phases d'intégration coïncident avec les sommets d'un carré dont les côtés mesurent la moitié de la distance séparant deux points consécutifs du capteur. Un tel capteur d'image numérique qui est partiel- lement représenté de manière symbolique en figure 1 com- porte une série de points d'acquisition ou pixels, repérés par 1, régulièrement répartis selon les intersections d'un quadrillage régulier à mailles carrées. Ce capteur est monté sur des actionneurs, tels que des actionneurs piézoélectriques, pour être déplacé durant une acquisi- tion d'image dans le but de constituer une image ayant une résolution surfacique valant quatre fois celle du capteur. Dans l'exemple des figures 1 et 2, les action- neurs piézoélectriques sont pilotés pour suivre une tra- jectoire carrée durant le temps d'acquisition d'une image, de manière à réaliser quatre intégrations durant chaque parcours de cette trajectoire. Ceci permet de réaliser une image ayant une résolution quatre fois supé- rieure à celle du capteur. Les points de l'image sont re- présentés par les points noirs pleins de petit diamètre repérés par 2, alors que les points réels du capteur (ou pixels) sont représentés par les cercles 1 qui ont un diamètre plus grand que les points 2. La trajectoire carrée est parcourue en quatre étapes : les actionneurs sont pilotés pour parcourir un premier côté de la trajectoire carrée, pour s'arrêter sur le sommet délimitant une extrémité de ce côté, avant de parcourir le côté suivant, etc. Dans ce contexte, on note "ti" le temps d'inté- gration du capteur, "tr" le temps de réaction des actionneurs qui est le temps de parcours d'un côté de la trajectoire, et l'on note "To" le quart de la période d'acquisition d'une image. Le temps d'arrêt à chaque sommet vaut To-tr, et s'il est inférieur au temps d'intégration ti du capteur, alors au moins une partie de chaque intégration est réalisée pendant le déplacement du capteur. Dans ce cas, chaque point du capteur parcourt une portion de trajec- toire de part et d'autre du sommet du carré pendant cha- que intégration : il parcourt d'abord une portion rectiligne correspondant à la fin du côté en cours, il est ensuite arrêté sur le sommet du carré, puis il parcourt une autre portion rectiligne correspondant au début du côté suivant. Cela se traduit par le fait que le barycentre de la portion parcourue qui est représenté sous forme d'un cercle hachuré dans la figure 2, est décalé par rapport au point d'image que l'on souhaite acquérir, à savoir le disque noir dans la figure 2. Cette distorsion conduit à acquérir des points répartis selon les sommets d'un quadrillage formé d'une alternance de grandes et de petites mailles carrées, et non pas selon un quadrillage régulier. Selon l'invention, la trajectoire suivie effecti- vement par le capteur est corrigée pour compenser le décalage géométrique dû au fait que le temps d'intégration est supérieur au temps d'arrêt au sommet : les dimensions de la trajectoire sont d'autant plus grandes que les temps d'intégration du capteur sont importants, pour faire coïncider les barycentres de chaque portion de trajectoire parcourue par le capteur durant l'intégration, avec les points de l'image à acquérir. La trajectoire effective Ca' est déterminée à partir d'une trajectoire de base Ca dont les dimensions, à savoir la longueur des côtés, sont modifiées en fonction du temps d'intégration ti du capteur. Dans l'exemple des figures 1 et 2, la trajectoire de base est un carré Ca dont les côtés ont une longueur C qui vaut la moitié de la distance séparant deux points 1 (ou pixels) du capteur. Cette longueur C est augmentée pour prendre la valeur C' qui est telle que le barycentre de chaque portion de la trajectoire carrée Ca' parcourue par un point du capteur durant une intégration coïncide avec le point image 2 que l'on souhaite acquérir. Autrement dit, la longueur C' est choisie pour que les barycentres des quatre portions de la trajectoire carrée Ca' parcourues par le point du capteur durant chaque intégration soient situés sur les sommets d'un carré dont les côtés mesurent la moitié de la distance séparant deux points du capteur. Dans ces conditions, les points effectivement ac- quis par le capteur sont répartis de manière uniforme selon les intersections d'un quadrillage régulier dont les côtés de chaque maille mesurent la moitié de la distance séparant deux points du capteur. Le barycentre pris en compte dans ce contexte est le barycentre du parcours du point du capteur pendant le temps d'intégration, pondéré par son temps de séjour en chaque point de ce parcours. La longueur C' est ainsi déterminée à partir des valeurs de ti, To et tr, conformément à la relation ci-après lorsque ti > To - tr : C' = 1/(2-(ti-To+tr)2/2ti.tr), ce qui permet d'assurer que les barycentres des quatre por- tions de trajectoire parcourues par le capteur durant l'intégration coïncident avec les sommets d'un carré dont les côtés mesurent la moitié de la distance séparant deux points d'acquisition consécutifs. Dans le cas où l'on a ti Dans le second mode de réalisation de l'inven- tion, le capteur est du même type que le capteur du premier mode de réalisation, mais il est mû par les actionneurs tels que des actionneurs piézoélectriques, selon une trajectoire parcourue sans arrêt qui est une trajec- toire circulaire, comme visible aux figures 3 et 4. Comme on le comprend, dans ce mode opératoire, les intégrations du capteur sont nécessairement réalisées pendant que le capteur est en mouvement : il n'y a pas de phase d'immobilisation du capteur. Dans ce cas, la trajectoire circulaire effective est un cercle Ce' dont le rayon R' a été déterminé pour que les barycentres de chacun des quatre arcs balayés pendant une intégration de capteur, soient situés sur les sommets d'un carré dont les côtés mesurent la moitié de la distance séparant deux points du capteur. Cette trajectoire effective peut être déterminée à partir d'une trajectoire circulaire de base Ce ayant un rayon R valant la moitié de la distance séparant deux points du capteur multipliée par la moitié de la racine carrée de deux, et passant donc par les quatre sommets d'un carré dont les côtés mesurent la moitié de la distance séparant deux points du capteur. Il s'agit alors d'augmenter le rayon d'autant plus que le temps d'intégration ti est grand, jusqu'à ce que le barycentre de chaque arc balayé durant une intégration coïncide avec un sommet d'un carré dont les côtés valent la moitié de la distance séparant deux points du capteur. Si l'on note "a" la mesure du secteur angulaire correspondant à l'arc balayé par le capteur durant une intégration, alors le rayon R' de la trajectoire circu- laire effective Ce' vaut un quart de racine de deux multiplié par l'angle balayé et divisé par le sinus du demi-angle balayé, comme montré à la figure 4. Dans ces conditions, les barycentres de chacun des quatre arcs parcourus par un point durant une acqui- sition d'image coïncident avec les sommets d'un carré dont les côtés mesurent la moitié de la distance séparant deux points consécutifs du capteur. D'une manière générale, dans les exemples illus- trés sur les figures, la trajectoire de base passe par un carré dont les côtés ont pour longueur la moitié de la distance séparant deux points consécutifs du capteur. Mais il est également possible de mettre en oeuvre l'invention en choisissant des trajectoires de base pas- sant par les sommets d'un carré dont les côtés ont pour longueur non pas la moitié de la distance séparant deux points consécutifs du capteur, mais un multiple de la moitié de cette distance. Il est par exemple possible de mettre en oeuvre l'invention en choisissant une trajectoire de base pas- sant par les sommets d'un carré ayant pour longueur une fois et demi ou bien deux fois et demi la distance séparant deux points consécutifs du capteur d'image numérique. Dans les exemples décrits ci-dessus, les action- neurs déplacent le capteur d'acquisition d'image, mais comme on l'aura compris, l'invention s'applique aussi bien à une situation où les actionneurs sont agencés pour déplacer un groupe ou un ensemble de lentilles associés au capteur, de manière à produire le même effet. REVENDICATIONS1. Procédé pour piloter des actionneurs de dépla- cement d'un capteur d'image numérique, et/ou des action- neurs de déplacement d'un ensemble de lentilles optiques associées à un capteur numérique, afin de suivre cycliquement une trajectoire (Ca' ; Ce') en vue d'établir une image numérique ayant une résolution supérieure à celle du capteur, le capteur étant activé pendant un temps d'intégration prédéterminé (ti) quatre fois durant chaque cycle de parcours de cette trajectoire (Ca' ; Ce'), dans lequel : - la trajectoire (Ca' ; Ce') est établie à partir d'une trajectoire de base (Ca ; Ce) passant par les som- mets d'un carré (Ca) dont les côtés ont une longueur va- lant un multiple de la moitié de la distance séparant deux points d'acquisition consécutifs du capteur ; - en augmentant les dimensions de cette trajectoire de base (Ca ; Ce) d'un facteur approprié pour que les barycentres des quatre portions de trajectoire (Ca' ; Ce') parcourues respectivement pendant chaque intégration coïncident avec les sommets du carré (Ca). 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la trajectoire de base est un carré (Ca), et dans lequel la trajectoire (Ca') établie à partir de la trajectoire de base (Ca) est parcourue avec des temps d'immobilisation à chaque sommet du carré (Ca). 3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la trajectoire de base (Ce) est circulaire. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la trajectoire de base (Ca ; Ce) passe par les sommets d'un carré (Ca) dont les côtés ont une longueur valant la moitié de la distance séparant deux points d'acquisition consécutifs du capteur.