Brevet FR3113164A1 — publié le 20220204

Procédé pour traiter des images prises d’une même scène et présentant un contraste élevé, notamment des images prises dans l’espace, et système d’affichage mettant en œuvre ce procédé Procédé pour traiter une séquence d’images prises d’une même scène et présentant un contrasté élevé, caractérisé en ce que les images sont affichées sous la forme de calques superposés ayant chacun une transparence réglable de façon à procurer à un utilisateur dudit procédé un affichage sur un écran présentant une dynamique d’affichage prédéterminée, d’une plage dynamique largement supérieure à ladite dynamique d’affichage. Voir figure 3 Procédé pour traiter des images à contraste élevé, notamment des images prises dans l’espace, et système d’affichage mettant en œuvre ce procédé DOMAINE DE l’INVENTION La présente invention concerne un procédé pour traiter des images à contraste élevé, notamment des images prises dans l’espace, en vue de leur affichage sur un écran. Elle vise également un système d’affichage mettant en œuvre ce procédé. ETAT DE LA TECHNIQUE En réalisant une inspection visuelle de satellites sur orbite basse, il est possible de détecter des anomalies sur ces satellites. Cette inspection visuelle consiste en pratique à prendre des images de ces satellites, qui seront transmises et analysées au sol, par un utilisateur ou automatiquement, pour détecter des anomalies. Ces anomalies pouvant être assez petites, mais au minimum 2x2 pixels, il faut donc que les images affichées soient de la meilleure qualité possible. Les images prises dans l’espace sont de fait très contrastées, la plage dynamique de lumière présente est très grande, largement supérieure à celle d’un capteur d'image. On est obligé de prendre une séquence de plusieurs images, de la plus foncée à la plus claire, pour couvrir une plage dynamique importante (>= 20EV). Depuis la création de la photographie, on cherche à capturer une image à grande plage dynamique, comme peut percevoir un oeil humain (autour de 20EV) [1]. Or la plage dynamique des capteurs d'appareil photographique ne dépasse pas 12EV et la reproduction d'une image d'un écran ne dépasse pas 8EV ce qui est très loin de la perception humaine. Des travaux ont été menés pour permettre d'afficher des images à grande plage dynamique et des algorithmes ont été développés : HDR = High Dynamic Range [2]. L'idée est de prendre plusieurs images à des expositions différentes puis de compresser la dynamique pour qu'elle rentre dans une gamme réduite de 8EV. L'inconvénient de cette méthode est qu'elle peut générer des anomalies. De plus, cette image résultante n'est pas une image originale puisqu'elle a été générée. Des outils de visualisation d'images spatiales comme celui de la NASA [3] permettent d'afficher une image spatiale en tenant compte des réglages utilisateur (luminosité, contraste). L'affichage est un peu saccadé alors que l'image est de dimensions réduites (650x500 pixels). L'invention proposée permet l'affichage d'images beaucoup plus grandes (6 à 12 fois plus grandes) avec une meilleure rapidité et une plus grande fluidité. En pratique, si une séquence contient quatre images de plage dynamique 8EV chacune, avec un décalage d'exposition de 4EV entre chaque image, on a alors une plage dynamique couverte de 20EV, en référence à la , tandis qu’un écran d’ordinateur possède une plage dynamique d’affichage très réduite (inférieure ou égale à 8EV) et ne peut pas afficher une image avec une plage dynamique plus importante comme l’illustre la . Le but de la présente invention est d’afficher facilement une séquence d’images photographiques à contraste élevé sur un écran d’ordinateur pour qu’un utilisateur puisse détecter rapidement des anomalies dans les zones sombres et dans les zones claires, avec la contrainte d’une plage dynamique d’affichage sur écran très réduite. DEFINITIONS SHDR : SpaceAble High Dynamic Range pour « Grande Gamme dynamique de SpaceAble » EV : Exposure Value pour « Valeur d’exposition » : 1EV correspond à un doublement de la luminosité. Cet objectif est atteint avec un procédé pour traiter une séquence d’images d’une même scène présentant un contraste élevé, caractérisé en ce que les images sont affichées sous la forme de calques superposés ayant chacun une transparence réglable de façon à procurer à un utilisateur dudit procédé un affichage sur un écran présentant une plage dynamique d’affichage prédéterminée, d’une plage dynamique largement supérieure à ladite dynamique d’affichage. Le procédé de traitement selon l’invention est particulièrement adapté au traitement d’images ayant chacune une plage dynamique prédéterminée avec un décalage prédéterminé entre chaque image. Le procédé selon l’invention peut en outre avantageusement comprendre des étapes pour saisir, pour chaque calque, une valeur de transparence dudit calque. Dans un mode particulier de mise en œuvre du procédé selon l’invention, les images ont été acquises sous la forme de photographies par un équipement de prises de vue embarqué dans un vaisseau spatial. La séquence d’images ainsi acquise peut par exemple contenir quatre images. Ces images peuvent présenter une plage dynamique de sensiblement 8 EV chacune, avec un décalage de sensiblement 4EV entre chaque image. La plage dynamique d’affichage peut alors être supérieure à 20 EV. Le procédé selon l’invention peut être avantageusement appliqué à la détection d’anomalies sur un ou plusieurs satellites. Suivant un autre aspect de l’invention, il est proposé un système pour afficher une séquence d’images acquises dans l’espace, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens pour afficher les images sous la forme de calques superposés et des moyens pour régler la transparence de tout ou partie desdits calques, de façon à procurer à un utilisateur dudit procédé un affichage sur un écran présentant une dynamique d’affichage prédéterminée d’une plage dynamique largement supérieure à ladite dynamique d’affichage. Le système d’affichage selon l’invention peut avantageusement mettre en œuvre un serveur Web pour procurer à un utilisateur des images obtenues à partir du procédé de traitement selon l’invention. Les avantages du procédé d’affichage d’images selon l’invention sont les suivants : - Les images originales ne sont pas traitées, elles ne sont donc pas altérées. - Les images originales ne sont pas modifiées, elles peuvent être certifiées à la prise de vues et le rester jusqu'à leur utilisation, elles sont toujours disponibles pour une utilisation ultérieure. - Il n’y a pas besoin de ressources de calcul sur le serveur pour générer l'image pour l'utilisateur, c’est l’ordinateur de l’utilisateur (carte graphique) qui gère l’affichage des calques. - l'affichage est très rapide et fluide ce qui permet à l'utilisateur de vérifier rapidement la présence ou non d'une anomalie dans toutes les zones de l’image. - si un pixel est erroné sur l’une des images de la séquence, notamment à cause d'une particule spatiale chargée en énergie, il ne va pas apparaitre sur les autres images de la séquence, et ne sera donc pas considéré comme une anomalie. Par ailleurs, dans le cadre de la présente invention, il est possible d’ajouter des calques supplémentaires permettant d’afficher d’autres informations (images en infrarouge, détection de contours, paramètres de prise de vues, ..) sans altérer l'affichage original. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants : La représente une plage dynamique totale ; La illustre une plage dynamique d’affichage ; La illustre un affichage par calques ; La représente un procédé classique sans traitement ; La représente un procédé classique avec éclaircissement de l'image ; la représente un procédé classique avec assombrissement de l'image ; la illustre le procédé d’affichage selon l’invention avec un réglage de 50% ; la illustre le procédé d’affichage selon l’invention avec un réglage de 100% (éclaircissement maximum); la illustre le procédé d’affichage selon l’invention avec un réglage de 0% (assombrissement maximum); la illustre un procédé connu HDR standard associé à un « Tone mapping » ; la illustre une vue de détail de l’image de la ; Il est important de noter que les figures précitées ont été volontairement simplifiées, afin d’en rendre possible la reproduction et l’interprétation. DESCRIPTION DETAILLEE On va maintenant décrire un exemple d’un système d’affichage selon l’invention procurant à un utilisateur sur un site Web une image traitée à partir d’une séquence d’images photographiques prises dans l’espace depuis un satellite d’inspection visuelle pourvu d’un équipement de prise de vues. Ces images sont transmises depuis le satellite d’inspection visuelle vers une station de réception terrestre puis acheminées sur un site de traitement implémentant le système selon l’invention. Ce site de traitement est agencé pour rendre accessibles à un utilisateur sur un écran d’ordinateur les images ainsi traitées, via un site web. L’écran d’ordinateur possède en pratique une plage dynamique d’affichage très réduite ( . En réglant la transparence de chaque calque, l’utilisateur peut afficher à loisir toute la plage dynamique de façon continue de l'image la plus foncée à la plus claire en passant par des images intermédiaires. Dans chaque calque, on met la l'image photographique correspondante, issue de la même séquence. Image Photo 1 → Calque 1 Image Photo 2 → Calque 2 Image Photo 3 → Calque 3 Image Photo 4 → Calque 4 Puis à chaque demande de réglage utilisateur compris entre 0% (sombre) et 100% (clair), il faut régler les valeurs de transparence de chaque calque, comme l’illustre le tableau ci-dessous : Pour un réglage entre 0% et 32% Transparence Calque 1 (photo foncée) 100% Transparence Calque 2 (Réglage) x 100/32 Transparence Calque 3 0% Transparence Calque 4 (photo claire) 0% Pour un réglage entre 33% et 65% Transparence Calque 1 (photo foncée) 100% Transparence Calque 2 100% Transparence Calque 3 (Réglage -33) x 100/33 Transparence Calque 4 (photo claire) 0% Pour un réglage entre 66% et 100% Transparence Calque 1 (photo foncée) 100% Transparence Calque 2 100% Transparence Calque 3 100% Transparence Calque 4 (photo claire) (Réglage -66) x 100/34 Les résultats obtenus avec le procédé SHDR de traitement selon l’invention ont été comparés avec des résultats obtenus avec des procédés classiques de traitement d’image. Ainsi, si l’on considère une image 8 bits sans traitement illustrée en contenant des détails dans les zones sombres et dans les zones claires, et que l’on éclaircit cette image 8 bits pour détecter d'éventuelles anomalies dans les zones sombres, on obtient un résultat ( ) qui n'est pas acceptable pour une application de détection d'anomalie car du bruit du luminance est généré. L'utilisateur qui analyse cette image ne peut pas détecter des anomalies de faibles dimensions ne sachant pas si l'anomalie est réelle ou générée par le traitement, l'image originale ayant été fortement altérée. Si maintenant on assombrit l'image pour détecter d'éventuelles anomalies dans les zones claires, on obtient un résultat ( ) inexploitable car il n’y aucun détail visible dans les zones claires. En mettant en œuvre le procédé de traitement selon l’invention, avec une séquence de quatre images et un réglage défini à 50%, on obtient la même image que celle obtenue par le procédé classique sans traitement ( ), ce qui est normal puisque on se retrouve avec la valeur moyenne entre l’image Photo 2 et l’image Photo 3. Si on positionne le réglage à 100%, on obtient une image éclaircie non altérée avec des détails fiables dans les zones sombres, en référence à la . Si on positionne le réglage à 0%, on obtient une image assombrie avec des détails fiables dans les zones claires, en référence à la . Les résultats d’affichage obtenus avec le procédé de traitement selon l’invention ont également été comparés à ceux obtenus avec le procédé connu HDR « High Dynamic Range » (grande gamme dynamique) associé à une technique de « Tone mapping » (cartographie des tons), qui permet de recombiner plusieurs images prises chacune avec une exposition différente en une seule image qui permet d'afficher sur un écran à la fois les détails dans les zones sombres et dans les zones claires, en référence à la . Mais comme l’illustre la vue de détail en , ce procédé nécessite un alignement des images parfait lors de la prise de vues car le procédé accentue les différences et cela entraine la création de pixels erronés qui pourraient être considérés comme des anomalies réelles, le bruit de luminance pouvant lui aussi être accentué par ce procédé. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux autres modes de réalisation peuvent être envisagés sans sortir du cadre de la présente invention. En particulier, le procédé de traitement selon l’invention peut être mis en œuvre dans une chaine automatisée de détection d’anomalies sur des satellites faisant l’objet d’une inspection visuelle. Par ailleurs, le nombre d’images dans une même séquence d’images n’est pas limité à quatre comme dans les exemples qui viennent d’être décrits mais peut être variable en fonction des caractéristiques des imageurs embarqués et des performances souhaitées de détection d’anomalies. REFERENCES [1] "Photographie à grande gamme dynamique" https://fr.wikipedia.org/wiki/Imagerie_%C3%A0_grande_gamme_dynamique [2] Rafał K. Mantiuk, Karol Myszkowski and Hans-Peter Seidel, "High Dynamic Range Imaging" (April 18, 2016) [3] "Observing with Nasa" https://waps.cfa.harvard.edu/eduportal/js9/software.php Procédé pour traiter une séquence d’images prises d’une même scène et présentant un contrasté élevé, caractérisé en ce que les images sont affichées sous la forme de calques superposés ayant chacun une transparence réglable de façon à procurer à un utilisateur dudit procédé un affichage sur un écran présentant une dynamique d’affichage prédéterminée, d’une plage dynamique largement supérieure à ladite dynamique d’affichage. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les images ont chacune une plage dynamique prédéterminée avec un décalage prédéterminé entre chaque image. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des étapes pour régler les valeurs de transparence de chaque calque, en réponse à chaque demande de réglage utilisateur compris entre 0% (sombre) et 100% (clair). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les images ont été acquises sous la forme de photographies par un équipement de prise de vues embarqué dans un vaisseau spatial. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la séquence d’images contient quatre photographies. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les quatre photographies présentent une plage dynamique de sensiblement 8 EV chacune, avec un décalage de sensiblement 4EV entre chaque photographie. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plage dynamique d’affichage est supérieure ou égale à 20 EV. Application du procédé selon l’une des revendications 3 à 7, à la détection d’anomalies sur un ou plusieurs satellites. Système pour afficher sur un écran une séquence d’images prises d’une même scène et présentant un contraste élevé, mettant en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens pour afficher lesdites images sous la forme de calques superposés et des moyens pour régler la transparence de tout ou partie desdits calques, de façon à procurer à un utilisateur dudit procédé un affichage sur un écran présentant une dynamique d’affichage prédéterminée d’une plage dynamique largement supérieure à ladite dynamique d’affichage. Système selon la revendication 9, mettant en œuvre un serveur Web pour procurer à un utilisateur le procédé d’affichage selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.