Brevet FR3042367A1 — publié le 20170414

Procédé de capture d'images d'un objet en mouvement et appareil correspondant Des modes de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention concernent la capture d'images, et plus particulièrement les appareils de capture d'images d'au moins un objet en mouvement, en particulier équipé d'un système de mise au point automatique, incorporables par exemple dans des appareils électroniques du type tablette ou téléphone mobile cellulaire. Classiquement la mise au point des appareils de capture d'images est basée sur l'analyse d'images, par exemple à partir d'une mesure de contraste pour la plupart des appareils compacts, ou à partir d'une détection de phase pour les appareils haute de gamme qui exigent souvent une haute performance dans certaines situations comme par exemple pour capturer les objets en déplacement rapide. En général, la décision finale de la mise au point est prise à l'aide de l'analyse de la dernière image en traitement reçue par l'appareil avant l'activation de la commande de capture d'images. Malgré l'avancement des techniques notamment au niveau du démarrage et de la réactivité des appareils de capture d'image, il existe toujours un décalage temporel entre le moment de détermination de la mise au point et le moment de la capture effective de l'image. Autrement dit, la mise au point est généralement toujours en retard par rapport à la capture effective d'images, et ce d'autant plus lorsque les objets à capturer sont en mouvement rapide. La capture d'une image nette d'un tel objet en mouvement rapide par des appareils compacts ou des téléphones mobiles est donc un vrai défi. Il existe donc un besoin d'améliorer la mise au point d'un objet en mouvement. Selon un mode de mise en oeuvre et de réalisation, il est proposé un procédé et un appareil de capture d'au moins une image d'un objet en mouvement à l'aide d'un appareil de capture d'images équipé d'un système de mise au point automatique permettant d'améliorer la mise au point de l'objet à l'aide d'une prédiction sur 3042367 2 son positionnement lors de la capture effective de l'image, et ce à partir d'une estimation de la vitesse de l'objet utilisant au moins un capteur du type ToF (« Time of Flight »). Ainsi, selon un aspect, il est proposé un procédé de capture 5 d'au moins une image d'un objet en mouvement à l'aide d'un appareil de capture d'images équipé d'un système de mise au point automatique. Ledit procédé selon cet aspect comprend une estimation de la vitesse de déplacement de l'objet ; une détermination de la distance entre l'objet et l'appareil lors 10 de la capture effective de l'image à partir de la vitesse estimée et de la durée séparant un instant d'actionnement (par exemple une pression sur un bouton de l'appareil photo graphique ou sur un icône de l'écran d'un « Smart Phone ») déclenchant le processus de capture de ladite au moins une image de l'instant de capture de ladite capture effective ; et 15 une prise en compte de ladite distance par le système de mise au point automatique. Avantageusement, on peut estimer la vitesse de l'objet à l'aide de distances obtenues par au moins un capteur basé sur le principe du temps de vol, communément connu par l'homme du métier sous 20 l'acronyme anglo-saxon « ToF » (« Time of Flight » en anglais). Selon un autre aspect, il est proposé un appareil de capture d'images, comprenant un objectif comportant au moins une lentille ; un moyen de capture d'images ; 25 un moyen de déclenchement actionnable permettant d'activer ledit moyen de capture ; et un système de mise au point automatique configuré pour commander le positionnement de ladite au moins une lentille. Selon une caractéristique générale de cet aspect, l'appareil de 30 capture d'images comprend en outre des moyens de contrôle comportant des moyens d'estimation configurés pour estimer la vitesse d'un objet en mouvement dont on souhaite capturer au moins une image et 3042367 3 des moyens de calcul configurés pour déterminer à partir de ladite vitesse estimée et de la durée séparant l'instant d'actionnement du moyen de déclenchement de l'instant capture de ladite au moins une image par le moyen de capture, la distance entre l'objet et l'objectif 5 audit instant de capture. Le système de mise au point automatique est alors configuré pour commander la position de ladite au moins une lentille compte tenu de cette distance déterminée. Selon un mode de réalisation, les moyens d'estimation 10 comportent au moins un capteur basé sur le principe du temps de vol et possédant une portée maximale de détection. Les moyens d'estimation peuvent être configurés pour estimer la vitesse de l'objet par exemple à partir de distances entre l'objet et l'objectif déterminées par ledit au moins un capteur à des instants dont 15 l'un au moins est antérieur à l'instant d'actionnement. Selon un autre mode de réalisation, ladite au moins une lentille comporte un premier champ de vision et ledit au moins un capteur comporte un deuxième champ de vision couvrant au moins un tiers dudit premier champ de vision. 20 Selon encore un autre mode de réalisation, le moyen de capture d'images comporte un moteur ayant une pluralité d'états d'avancement correspondant chacun à une portée de mise au point de l'objectif, et la portée maximale dudit au moins un capteur est au moins égale à 65% de la portée maximale de mise au point, ou distance hyperfocale, de 25 l'objectif. Selon encore un autre aspect, il est proposé un appareil électronique, par exemple du type tablette ou téléphone mobile cellulaire, incorporant un appareil de capture d'images tel que défini ci-avant. 30 D' autres avantages et caractéristiques de l' invention apparaîtront à l'étude de la description détaillée de modes de mise en oeuvre et de réalisation, pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : 3042367 4 - les figures 1 à 4 sont relatives à différents modes de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre schématiquement un appareil électronique AE du type téléphone mobile cellulaire incorporant un appareil de 5 capture d'images ACI selon un mode de réalisation de l'invention. L'appareil de capture d'images ACI comprend tout d'abord un objectif OBF comportant au moins une lentille L. Pour une meilleure performance optique, une pluralité de lentilles différentes peuvent être utilisées. 10 L'appareil de capture d'images ACI comprend en outre un moyen de capture d'images MCI, par exemple une matrice de pixels associée à un microcontrôleur, un moyen de déclenchement MD actionnable (par exemple un bouton poussoir ou bien un icône sur l'écran de la fonction appareil photo d'une téléphone mobile cellulaire 15 ou d'une tablette) permettant d'activer ledit moyen de capture MCI et un système de mise au point automatique MPA configuré pour commander le positionnement de ladite au moins une lentille. Le système de mise au point MPA peut être activé en permanence et/ou en réponse à 1 ' actionnement du moyen de 20 déclenchement MD selon la configuration de l'appareil de capture ACI. Un actionnement du moyen de déclenchement MD provoque l'activation dudit moyen de capture MCI, et va conduire à cet égard à déterminer une distance D entre au moins un objet OBT dont on veut capturer au moins une image et l'objectif OBF au moment de 25 la capture effective de l'image, à contrôler le positionnement de mise au point de ladite au moins une lentille L en fonction de la distance D déterminée de façon à réaliser la capture de l'image de l'objet OBT avec une mise au point améliorée, notamment lorsque l'objet est en mouvement. 30 Avantageusement, l'appareil de capture d'images ACI comprend par ailleurs des moyens de contrôle MC. Ces derniers comportent des moyens d'estimation ME configurés pour estimer la vitesse de l'objet en mouvement et des moyens de calcul MCAL configurés pour effectuer un calcul de distances. 3042367 5 Les moyens MC, ME et MCAL peuvent être au moins en partie réalisés par des modules logiciels incorporés au sein du microcontrôleur. Par ailleurs, les moyens d'estimation ME comportent au moins 5 un capteur CTdV basé sur le principe du temps de vol (« Time to Flight » en anglais) et possédant une portée maximale de détection. La structure et le fonctionnement d'un tel capteur sont bien connus par l'homme du métier. Plus précisément, ledit capteur CTdV est configuré pour 10 émettre un rayon lumineux vers un objet situé dans ladite portée maximale de détection et calcule le temps de parcours aller-retour du rayon entre le capteur et ledit au moins un objet. Le « temps de vol » dudit rayon lumineux est proportionnel à la distance entre le capteur et ledit au moins un objet. 15 On se réfère maintenant à la figure 2 pour illustrer plus en détails, le fonctionnement des moyens de contrôle MC et des moyens d'estimation ME et une capture d'au moins une image d'un objet OBJ en mouvement, ici une voiture, à l'aide de l'appareil de capteur d'images ACI équipé du système de mise au point automatique MPA. 20 Ledit capteur CTdV est configuré pour déterminer des distances entre l'objet OBT et le capteur (ou l'objectif OBF) à une certaine fréquence, par exemple 30 Hz, ce qui permet aux moyens d'estimation ME d'estimer la distance entre le capteur et ledit au moins un objet à différents instants de détection, par exemple Ti, T2, 25 et de suivre la variation de cette distance quasiment en temps réel. Lorsqu'on actionne à l'instant d'actionnement Ta, le moyen de déclenchement MD de façon à passer une commande de capture d'image, les moyens d'estimation ME sont configurés pour estimer la vitesse de l'objet VOBT à partir de distances entre l'objet OBJ et 30 l'objectif OBF déterminées par ledit capteur CTdV à des instants dont l'un au moins est antérieur à l'instant d'actionnement Ta. A titre d'exemple on utilisera les instants T2 et Ta mais on aurait pu aussi utiliser les instants Ti et T2. 3042367 6 La vitesse de l'objet VOBT peut alors être déterminée en utilisant la formule ci-dessous : (D2 - Da) VOBT (T2 - Ta) Il convient de noter que la vitesse de l'objet VOBT correspond à 5 la vitesse selon l'axe optique de l'objectif OBJ. Les moyens de calcul MCAL sont configurés alors pour déterminer à partir de ladite vitesse estimée VOBT et de la durée séparant l'instant d'actionnement Ta de l'instant Tc de capture effective, durée connue car dépendant des caractéristiques de 10 l'appareil. La distance D, entre l'objet OBT et l'objectif OBJ audit instant de capture Tc peut donc être déterminée par les moyens de calcul MCAL en appliquant la formule suivante : D, = D2 + (D2 - Da) (T, - T2) (T2 - Ta) 15 De ce fait, le système de mise au point automatique MPA peut donc commander le positionnement de ladite au moins une lentille L compte tenu de ladite distance D, déterminée. De ce fait, la netteté de l'image capturée peut être améliorée, et ce d'autant plus lorsque l'objet OBT est en mouvement rapide. 20 Il convient de noter que ladite au moins une lentille L comporte un premier champ de vision CV1 et ledit au moins un capteur comporte un deuxième champ de vision CV2, comme illustré sur la figure 3. Afin d'augmenter le taux de réussite de la mise au point automatique lors de la capture de ledit au moins un objet OBT en 25 mouvement, il est préférable de placer le deuxième champ de vision CV2 au milieu du premier champ de vision CV1 (figure 3). Par ailleurs il est préférable que le deuxième champ de vision CV2 couvre au moins un tiers dudit premier champ de vision CV1. Le moyen de capture d'images MCI comporte généralement un 30 moteur MP pour piloter l'avancement de ladite au moins une lentille L de façon à réaliser la mise au point automatique compte tenue de ladite distance D, entre l'objet OBT et l'objectif OBF audit instant de capture Tc. 3042367 7 Ledit moteur MP est par exemple un moteur à bobine mobile communément connu par l'homme du métier sous l'acronyme anglo-saxon « VCM » (« Voice Coil Motor » en anglais) et comportant une pluralité d'états d'avancement EA. 5 Chaque état d'avancement EA correspond à une portée P de mise au point de l'objectif OBF. La densité de distribution des états d'avancement n'est pas uniforme en fonction de ladite portée P. Plus on est proche de l'objectif OBF, plus la densité de distribution des états d'avancement est élevée (Figure 4). 10 Afin d'assurer une haute performance de la mise au point automatique, la portée maximale Dcmax dudit au moins un capteur CTdV est choisie au moins égale à 65% de la portée maximale P.ax de l'objectif OBF. 15 REVENDICATIONS1. Procédé de capture d'au moins une image d'un objet (OBT) en mouvement à l'aide d'un appareil de capture d'images (ACI) équipé d'un système de mise au point automatique (MPA), comprenant une estimation de la vitesse (VoBT) de déplacement de l'objet, une détermination de la distance (De) entre l'objet (OBT) et l'appareil (ACI) lors de la capture effective de l'image à partir de la vitesse (VosT) estimée et de la durée séparant un instant d'actionnement (Ta) déclenchant le processus de capture de ladite au moins une image de l'instant (Te) de ladite capture effective, et une prise en compte de ladite distance (De) par le système de mise au point automatique (MPA). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on estime la vitesse (VosT) à l'aide de distances obtenues par au moins un capteur basé sur le principe du temps de vol. 3. Appareil de capture d'images, comprenant un objectif (OBF) comportant au moins une lentille (L), un moyen de capture d'images (MCI), un moyen de déclenchement (MD) actionnable permettant d'activer ledit moyen de capture d'images (MCI) et un système de mise au point automatique (MPA) configuré pour commander le positionnement de ladite au moins une lentille (L), caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de contrôle (MC) comportant des moyens d'estimation (ME) configurés pour estimer la vitesse (VoBT) d'un objet en mouvement dont on souhaite capturer au moins une image et des moyens de calcul (MCAL) configurés pour déterminer, à partir de ladite vitesse (VosT) estimée et de la durée séparant l'instant d'actionnement (Ta) du moyen de déclenchement de l'instant de capture (Te) de ladite au moins une image par le moyen de capture d'images (MCI), la distance (De) entre l'objet (OBT) et l'objectif (OBF) audit instant de capture (Te), le système de mise au point automatique (MPA) étant alors configuré pour commander la position de ladite au moins une lentille (L) compte tenu de cette distance (De) déterminée. 3042367 9 4. Appareil selon la revendication 3, dans lequel les moyens d'estimation (ME) comportent au moins un capteur (CTdV) basé sur le principe du temps de vol. 5. Appareil selon la revendication 4, dans lequel les moyens 5 d'estimation sont configurés pour estimer la vitesse (VosT) de l'objet à partir de distances (D2 et Da) entre l'objet (OBT) et l'objectif (OBF) déterminées par ledit au moins un capteur (CTdV) à des instants (T2 et Ta) dont l'un au moins est antérieur à l'instant d'actionnement (Ta). 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, 10 dans lequel ladite au moins une lentille (L) comporte un premier champ de vision (CV1) et ledit au moins un capteur (CTdV) comporte un deuxième champ de vision (CV2) couvrant au moins un tiers dudit premier champ de vision (CV1). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, 15 dans lequel ladit au moins un capteur (CTdV) possède une portée maximale (Dcmax) de détection, le moyen de capture d'images (MCI) comporte un moteur (MP) ayant une pluralité d'états d'avancement (EA) correspondant chacun à une portée (P) de mise au point de l'objectif (OBF), et la portée maximale (Dcmax) dudit au moins un 20 capteur (CTdV) est au moins égale à 65% de la portée maximale (Pmax) de mise au point de l'objectif (OBF). 8. Appareil électronique (AE), par exemple du type tablette ou téléphone mobile cellulaire, incorporant un appareil de capture d'images (ACI) selon l'une quelconque des revendications 3 à 7. 25