Brevet FR3139261A1 — publié le 20240301

Procédé d’utilisation d’une caméra infrarouge, comprenant les étapes suivantes : - détermination (214) d’un premier temps d’intégration de référence, - obtention d’une première table d’offset associée au premier temps d’intégration de référence, - détermination (218) d’un deuxième temps d’intégration de référence différent du premier temps d’intégration de référence, - obtention d’une deuxième table d’offset associée au deuxième temps d’intégration de référence, - construction (222) d’au moins une table d’interpolation représentative des variations de l’offset en fonction du temps d’intégration à partir d’au moins la première table d’offset et la deuxième table d’offset, - acquisition (230) d’une image pendant un temps d’intégration courant, et - correction de non-uniformités de l’image à partir du temps d’intégration courant et de la table d’interpolation. Figure à publier avec l’abrégé : 2 Procédé d’utilisation d’une caméra infrarouge Domaine technique de l’invention L’invention concerne un procédé de calibration d’une caméra infrarouge, notamment du type caméra infrarouge refroidie. Etat de la technique antérieure Une caméra infrarouge comprend typiquement un boitier comprenant un objectif et des optiques permettant l’entrée de rayonnement infrarouge et le guidage dudit rayonnement vers un détecteur comprenant une pluralité de cellules photosensibles, ou puits. La caméra comprend en outre un système de commande informatique recevant le signal mesuré par le détecteur et traitant les images. Une telle caméra permet l’acquisition d’images bidimensionnelles comprenant une grille de pixels présentant chacun un niveau de signal, ou niveau de gris à afficher, déterminé par la quantité de rayonnement infrarouge captée par les puits associés aux pixels du détecteur de la caméra, pendant un temps d’exposition, ou temps d’intégration, prédéterminé. Une telle caméra est par exemple employée pour observer de manière continue une scène en en prenant des images de manière périodique, avec un temps d’exposition choisi pour que les points chauds de la scène soient observables correctement sans saturer le détecteur. Généralement, ce temps est calculé pour obtenir un niveau de signal moyen des pixels de l’image égal à 50% du niveau maximal perceptible, ce qui correspond à un remplissage moyen de 50% des puits des pixels du détecteur. Ce niveau est calculé sur l’image acquise, puis appliqué sur l’image suivante. Ce mode de fonctionnement a été choisi comme compromis entre une valeur acceptable de sensibilité thermique et la conservation d’une dynamique haute sur l’image, pour ne pas saturer immédiatement d’éventuels points chauds qui sont souvent des points d’intérêts. La calibration d’une caméra infrarouge refroidie se fait en ajustant un gain G et un offset O, qui peut notamment être mise en œuvre à partir d’une image défocalisée ou d’un diaphragme, tous deux appliqués sur les niveaux des pixels des images prises. Au premier ordre, la réponse du pixel à un flux lumineux peut se caractériser par une fonction affine caractérisée par un coefficient directeur aussi appelé gain et une ordonnée à l’origine aussi appelée offset. Chaque pixel possède son propre gain et son propre offset. Par conséquent, devant un flux lumineux uniforme, le niveau de gris généré par les pixels sera différent d’un pixel à l’autre se traduisant par l’apparition de non-uniformités sur l’image. Pour supprimer les non-uniformités, il faut que les pixels aient le même gain et le même offset. Pour se faire, on applique une table de correction en gain G et une table de correction d’offset O, tables qui ont donc les mêmes dimensions que la matrice du détecteur. La table de gain G est multiplicative relativement au niveau de signal de chacun des pixels, et s’exprime donc sous la forme d’une table de facteurs à appliquer (un facteur/pixel) à chacun des pixels qui est déterminée en usine avant la mise en service de la caméra. Après son application, tous les pixels peuvent avoir la même réponse à une variation de flux donnée : le même coefficient directeur. La table d’offset O est additive relativement aux niveaux de chacun des pixels, et s’exprime donc sous la forme d’une table de facteurs appliquée à chacun des pixels, déterminée pendant le fonctionnement de la caméra. Après son application, tous les pixels auront la même réponse à un flux donné. La table d’offset corrige par exemple les défauts liés au courant d’obscurité, qui est un signal spécifique généré par chaque pixel du détecteur même en l’absence d’éclairement lumineux, dont la réponse en niveaux de gris dépend du temps d’intégration. L’offset O est généralement déterminé lorsque la caméra est en fonctionnement. Une telle correction est notamment nécessaire à chaque fois que le temps d’intégration est modifié pour obtenir une correction d’offset dans l’image satisfaisante, car correspondant au temps d’intégration de cette image. Une telle modification du temps d’intégration est notamment souhaitable lors d’évolutions de la scène étudiée qui font apparaître ou disparaître des points chauds ou les modifient suffisamment pour que l’échelle de contrastes de l’image doive être changée. La illustre un procédé d’utilisation d’une telle caméra infrarouge refroidie, connue de l’état de la technique. Ce procédé comprend une compensation de l’offset, mise en œuvre à la suite d’un changement de temps d’intégration ou simplement à la mise en service de la caméra. Le procédé d’utilisation débute par une étape de mise en marche 100 de la caméra infrarouge, suivie d’une étape de calibration 110 comprenant la compensation de l’offset O. L’étape de calibration 110 comprend des sous-étapes de défocalisation112, de détermination du temps d’intégration 114, de compensation d’offset 116 et de refocalisation118. La défocalisation 112 et la refocalisation 118 correspondent respectivement à la mise en place et au retrait d’un diaphragme devant l’objectif de la caméra infrarouge, ledit diaphragme étant propre à bloquer l’arrivée de rayonnement infrarouge sur le détecteur depuis l’extérieur et la scène observée. L’objectif est de décorréler le flux reçu par le détecteur de la scène observée. Lors de l’étape de détermination du temps d’intégration 114, un nouveau temps d’intégration est calculé à partir d’images précédentes de la scène ou de données préenregistrées, ledit nouveau temps d’intégration visant à obtenir un remplissage moyen de 50% des puits du détecteur comme expliqué plus haut. Lors de l’étape de compensation d’offset 116, une image d’offset est acquise pendant le temps d’intégration mis en place à l’étape précédente, et avec le diaphragme bloquant l’entrée de rayonnement infrarouge dans la caméra. Le signal mesuré est donc uniquement constitué de l’offset dû notamment au courant d’obscurité. Une table d’offset est alors directement constituée à partir de l’image d’offset, et destinée à être soustraite aux images ultérieures pour compenser ce défaut. Le procédé d’utilisation de la caméra infrarouge comprend ensuite des étapes d’acquisition d’une image 120, de correction du gain G 122 mettant en œuvre la table de gain déterminée en usine, de correction de non-uniformités 124 mettant en œuvre la table d’offset O préalablement déterminée pour le temps d’intégration mis en œuvre, et d’obtention d’une image finale 126. Le procédé comprend enfin une étape de test 130 au cours de laquelle une évolution de la scène observée est évaluée à partir de l’image nouvellement acquise, afin de déterminer s’il est nécessaire de modifier le temps d’intégration. Cette étape de test 130 peut notamment se baser sur le calcul d’un taux de remplissage moyen des puits du détecteur dans l’image. Si une telle modification est nécessaire, une nouvelle étape de calibration 110 doit être initiée afin de déterminer une nouvelle table d’offset correspondant à ce nouveau temps d’intégration. Un problème associé à cette méthode est que la mise en œuvre de l’étape de calibration entraine l’arrêt de la prise d’images de la scène observée pendant une durée généralement de l’ordre de 2 à 3 secondes. La caméra est inutilisable pendant cette durée, et ce phénomène survient à chaque fois que le temps d’intégration est modifié. Il est donc difficile d’adapter régulièrement le temps d’intégration, et la qualité des images s’en ressent lorsque la scène observée varie beaucoup. La mise en place d’un contrôle dynamique du temps d’intégration n’est pas acceptable au vu des conditions opérationnelles avec ce type de procédé. Présentation de l’invention L’invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant une méthode de calibration d’une caméra infrarouge permettant une variation fréquente du temps d’intégration sans perturber excessivement le fonctionnement de la caméra. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé d’utilisation d’une caméra infrarouge, comprenant les étapes suivantes : - détermination d’un premier temps d’intégration de référence, - obtention d’une première table d’offset associée au premier temps d’intégration de référence, - détermination d’un deuxième temps d’intégration de référence différent du premier temps d’intégration de référence, - obtention d’une deuxième table d’offset associée au deuxième temps d’intégration de référence, - construction d’au moins une table d’interpolation I représentative des variations de l’offset en fonction du temps d’intégration à partir d’au moins la première table d’offset et la deuxième table d’offset, - acquisition d’une image pendant un temps d’intégration courant, et - correction de non-uniformités de l’image acquise à partir du temps d’intégration courant et de la table d’interpolation. Un tel procédé permet pour chaque pixel de l’image, de déterminer par interpolation l’offset adapté pour le temps d’intégration courant. Le procédé permet ainsi de corriger les images acquises par la caméra sans avoir à recalibrer celle-ci à chaque changement du temps d’intégration courant. Chaque table d’interpolation I peut comprendre des valeurs d’un coefficient d’une fonction polynomiale décrivant les variations de l’offset en fonction du temps d’intégration pour chaque pixel du détecteur. Une telle caractéristique permet une interpolation simple et précise de l’offset en fonction du temps d’intégration. La fonction polynomiale peut être une fonction linéaire, et la table d’interpolation I peut être unique et comprendre des coefficients directeurs. Une telle caractéristique permet de considérer une variation linéaire de l’offset avec le temps d’intégration, qui est adaptée au phénomène de courant d’obscurité et permet une interpolation simple et rapide. Selon un mode de réalisation, la fonction polynomiale peut être une fonction d’ordre supérieur à 1 et le procédé peut comprendre la construction de plusieurs tables d’interpolation. L’étape de correction des non-uniformités de l’image peut comprendre une première étape de correction de l’image par soustraction de la première table d’offset et une étape d’ajustement de l’image corrigée par soustraction, en particulier une soustraction additionnelle, d’un produit de la table d’interpolation I par un écart de temps entre le premier temps d’intégration de référence et le temps d’intégration courant de ladite image. La première table d’offset, la deuxième table d’offset et chaque table d’interpolation I peuvent comprendre chacune une valeur distincte pour chaque pixel des images acquises par la caméra. En particulier, les tables peuvent avoir la même dimension que le capteur afin de faire correspondre à chaque pixel, une valeur de coefficient polynomial par table. Une telle caractéristique permet de corriger de manière indépendante chacun des pixels de l’image, pour tenir compte des variations locales des défauts à l’origine de non-uniformités sur l’image. Le procédé peut comprendre, après l’étape de correction des non-uniformités de l’image, une étape d’obtention d’une image finale suivie d’une étape de changement du temps d’intégration courant, l’étape de changement étant directement suivie d’une nouvelle étape d’acquisition d’une nouvelle image avec le nouveau temps d’intégration. Une telle caractéristique permet un contrôle dynamique du temps d’intégration pour l’adapter aux changements de la scène observée, sans immobiliser la caméra pour une recalibration. Au cours de l’étape de changement, le temps d’intégration courant peut être modifié pour obtenir un taux de remplissage moyen désiré des pixels de l’image. Une telle caractéristique permet d’augmenter le remplissage des puits lors de l’observation de scènes sans forts points chauds, permettant d’augmenter la sensibilité, tout en réduisant la sensibilité lors de la présence de tels points chauds pour éviter de saturer les pixels et de perdre en discrimination. L’invention concerne encore un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé précité, lorsque lesdites instructions sont exécutées par un processeur d’un circuit de traitement. L’invention concerne encore un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé tel que précité. L’invention concerne aussi un dispositif comprenant des moyens de mise en œuvre du procédé tel que précité. En particulier, le dispositif peut comprendre une caméra équipée ou reliée à un processeur configuré pour mettre en œuvre le procédé tel que précité. Brève description des figures la est une représentation schématique d’un procédé d’utilisation d’une caméra infrarouge selon l’état de la technique, et la est une représentation schématique d’un procédé d’utilisation d’une caméra infrarouge selon l’invention. Description détaillée de l’invention Un procédé d’utilisation d’une caméra infrarouge, notamment d’une caméra infrarouge refroidie, est représenté schématiquement à la . Comme décrit plus haut, le procédé d’utilisation comprend une étape de mise en marche 200 de la caméra infrarouge, suivie d’une étape de calibration 210 comprenant la compensation de l’offset O. L’étape de calibration 210 comprend une étape de défocalisation 212, une première étape de détermination 214 d’un premier temps d’intégration de référence, une première étape de calcul 216 de l’offset avec ce premier temps d’intégration, une deuxième étape de détermination 218 d’un deuxième temps d’intégration de référence, une deuxième étape de calcul 220 de l’offset avec ce deuxième temps d’intégration une étape de construction 222 d’une table d’interpolation I et une étape de refocalisation 224. Les étapes de défocalisation 212 et de refocalisation 224 sont identiques à celles précédemment décrites. Les premier et deuxième temps d’intégration sont déterminés, en se basant sur le niveau moyen de l’image, au cours de la première étape de détermination 214 et de la deuxième étape de détermination 218 de façon à obtenir deux taux de remplissage différents l’un de l’autre, et notablement écartés l’un de l’autre. Par exemple, les deux taux de remplissages obtenus avec le premier temps d’intégration et le deuxième temps d’intégration de référence sont séparés d’au moins 25% de la capacité de remplissage des puits, et avantageusement d’au moins 50%. Par exemple, le premier temps d’intégration est déterminé afin d’avoir un taux de remplissage de 20% et le deuxième temps d’intégration est déterminé afin d’avoir un taux de remplissage de 80% des puits. En particulier, le temps d’intégration est calculé à partir de la mesure du remplissage moyen des puits des pixels et du temps d’intégration courant. Ainsi, il est possible d’obtenir le niveau moyen souhaité par proportionnalité en fonction du temps d’intégration. Au cours de la première étape de calcul 216, une première image de référence est mesurée avec le premier temps d’intégration de référence avec un objectif obturé. Une première table d’offset obtenue avec ce premier temps d’intégration de référence est déterminée et enregistrée. Pareillement, au cours de la deuxième étape de calcul 220, une deuxième image de référence est mesurée avec le deuxième temps d’intégration de référence et une deuxième table d’offset est déterminée et enregistrée. Au cours de l’étape de construction 222, une table d’interpolation I est générée à partir de la première table d’offset et de la deuxième table d’offset et des premier et deuxième temps d’intégration. La table d’interpolation I permet d’exprimer, pour chaque pixel d’une image, la variation du niveau d’offset à appliquer au pixel en fonction du temps d’intégration avec lequel l’image a été acquise. Par exemple, la table d’interpolation I comprend, pour chaque pixel, un coefficient directeur d’une régression linéaire obtenue avec l’offset de la première table d’offset et l’offset de la deuxième table d’offset pour ce pixel. Ce coefficient directeur est égal à la différence entre l’offset de la deuxième table et celui de la première table divisée par la différence entre le deuxième temps d’intégration de référence et le premier temps d’intégration de référence. Le procédé d’utilisation de la caméra infrarouge comprend ensuite des étapes d’acquisition d’une image 230 pendant un temps d’intégration courant, déterminé pour la scène à imager courante, et qui peut donc varier d’une image à la suivante. Il est a priori distinct des premier et deuxième taux d’intégration de référence. Le procédé comprend ensuite une étape de correction du gain 232 mettant en œuvre la table de gain déterminée en usine, comme précédemment détaillé supra, dans la partie de description de l’état de la technique antérieure. Le procédé comprend ensuite une première étape de correction 234, au cours de laquelle la première table d’offset, obtenue pour le premier temps d’intégration de référence, est soustraite point à point à l’image. Le procédé comprend ensuite une étape de calcul d’écart 236, au cours de laquelle un écart de temps d’intégration est calculé par différence entre le temps d’intégration courant et le premier temps d’intégration de référence. Le procédé comprend alors une étape d’ajustement 238, au cours de laquelle, pour chaque pixel de l’image, le produit de l’écart de temps d’intégration par le coefficient directeur associé audit pixel fourni par la table d’interpolation I est soustrait du niveau dudit pixel. Alors, le procédé comprend une étape d’obtention 240 d’une image finale corrigée. Le procédé comprend alors une étape de test 250 au cours de laquelle une évolution de la scène observée est évaluée à partir de l’image nouvellement acquise, afin de déterminer s’il est nécessaire de modifier le temps d’intégration. Cette étape de test 250 peut notamment se baser sur le calcul d’un taux de remplissage moyen des puits du détecteur dans l’image. Le cas échéant, le procédé comprend une étape de changement 252 du temps d’intégration courant, au cours de laquelle une nouvelle valeur du temps d’intégration courant est déterminée, par exemple pour obtenir un taux de remplissage moyen désiré. Cette étape de changement 252 du temps d’intégration courant ne nécessite pas de repasser par une étape de calibration 210, et débouche à la place directement sur une nouvelle étape d’acquisition 230, avec le nouveau temps d’intégration courant. L’écart de temps calculé ultérieurement (236) sera différent pour cette nouvelle image. La table d’interpolation I sera automatiquement actualisée. Le procédé selon l’invention permet donc d’ajuster le temps d’intégration de manière dynamique, après chaque image si besoin, sans avoir à repasser par une calibration de la caméra à chaque fois qui la rendrait inutilisable pendant quelques secondes. Selon d’autres modes de réalisation, non représentés sur les figures, la fonction décrivant les variations de l’offset de chaque pixel en fonction du temps d’intégration peut être polynomiale avec un degré supérieur à 1, par exemple un polynôme de degré 2. On peut alors mesurer plusieurs tables d’offset avec des temps d’intégration distincts, et construire des tables d’interpolation pour chaque coefficient du polynôme, en particulier une table d’interpolation pour chaque coefficient du polynôme. Procédé d’utilisation d’une caméra infrarouge, comprenant les étapes suivantes : - détermination (214) d’un premier temps d’intégration de référence, - obtention d’une première table d’offset associée au premier temps d’intégration de référence, - détermination (218) d’un deuxième temps d’intégration de référence différent du premier temps d’intégration de référence, - obtention d’une deuxième table d’offset associée au deuxième temps d’intégration de référence, - construction (222) d’au moins une table d’interpolation représentative des variations de l’offset en fonction du temps d’intégration à partir d’au moins la première table d‘offset et la deuxième table de d’offset, - acquisition (230) d’une image pendant un temps d’intégration courant, et - correction de non-uniformités de l’image acquise à partir du temps d’intégration courant et de la table d’interpolation. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel chaque table d’interpolation comprend des valeurs d’un coefficient d’une fonction polynomiale décrivant les variations de l’offset en fonction du temps d’intégration pour chaque pixel du détecteur. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la fonction polynomiale est une fonction linéaire, et la table d’interpolation est unique et comprend des coefficients directeurs. Procédé selon la revendication précédente, dans laquelle l’étape de correction des non-uniformités de l’image comprend une première étape de correction (234) de l’image par soustraction de la première table d’offset et une étape d’ajustement (238) de l’image corrigée par soustraction d’un produit de la table d’interpolation par un écart de temps entre le premier temps d’intégration de référence et le temps d’intégration courant de ladite image. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première table d’offset, la deuxième table d’offset et chaque table d’interpolation comprennent chacune une valeur distincte pour chaque pixel des images acquises par la caméra. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant, après l’étape de correction des non-uniformités de l’image, une étape d’obtention (240) d’une image finale suivie d’une étape de changement (252) du temps d’intégration courant, l’étape de changement (252) étant directement suivie d’une nouvelle étape d’acquisition (230) d’une nouvelle image avec le nouveau temps d’intégration. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, au cours de l’étape de changement (252), le temps d’intégration courant est modifié pour obtenir un taux de remplissage moyen désiré des pixels de l’image. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 7, lorsque lesdites instructions sont exécutées par un processeur d’un circuit de traitement. Support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une des revendications revendication 1 à 7.