Brevet FR3130060A1 — publié le 20230609

Procédé de caractérisation de distorsions dans une caméra plénoptique comprenant une matrice de microlentilles et une surface photosensible, le procédé comprenant les étapes suivantes : obtention (101) d’un modèle géométrique de la matrice de microlentilles indiquant comment les microlentilles sont positionnées les unes par rapport aux autres ; obtention (102) d’une image d’une mire acquise par la caméra plénoptique et présentant un point caractéristique, identification (104) d’un ensemble de microlentilles adjacentes de la matrice qui projettent le point caractéristique en différents pixels de l’image, pour chacune des microlentilles adjacentes, calcul (108) d’un écart entre un pixel de l’image en lequel le point caractéristique est projeté par la microlentille et un pixel de l’image issu d’un point de la surface photosensible passant par un axe optique de la microlentille ; estimation (110) d’une distorsion radiale causée par la matrice de microlentilles. Figure pour l’abrégé : Fig. 4 procédé et dispositif de caractérisation de distorsions dans une caméra plénoptique DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé et dispositif de caractérisation de distorsions dans une caméra plénoptique. ETAT DE LA TECHNIQUE Une caméra plénoptique est un dispositif connu qui se distingue d’autres caméras par le fait qu’elle comprend une matrice de microlentilles. Une telle matrice de microlentilles permet de capter une information de profondeur de champ lumineux, composée de l'intensité lumineuse d'une scène, mais aussi la direction d'arrivée des rayons lumineux. Cette propriété est par exemple exploitée pour produire une image tridimensionnelle d’une scène, comme le ferait également une caméra stéréoscopique, mais avec un encombrement moindre. Outre une matrice de microlentilles, une caméra plénoptique comprend une lentille principale située en amont de la matrice, et un capteur photosensible en aval de la matrice. Il est connu de l’état de la technique un procédé de caractérisation d’une telle caméra plénoptique, comprenant l’estimation d’une distorsion radiale causée par la lentille principale. La distorsion radiale est une aberration optique qui a pour effet de dévier de manière indésirable la propagation de rayons lumineux traversant la lentille principale, et donc de créer des artefacts visuels dans une image acquise par la caméra plénoptique. En caractérisant cette distorsion radiale, celle-ci peut être compensée par un post-traitement adéquat. Il est également des procédés de calibrage d’une caméra plénoptique, comprenant la génération de de données de calibrage permettant de reconstruire une image 3D d’une scène à partir d’une ou plusieurs images acquise(s) par une caméra plénoptique. Ces données de calibrage tiennent compte d’aberrations optiques causées par la caméra, de sorte à minimiser voire éliminer des artefacts susceptibles d’entacher l’image 3D à reconstruire. De tels procédés sont par exemple décrits dans les documents suivants : Bergamasco, Filippo, et al. "Adopting an unconstrained ray model in light-field cameras for 3d shape reconstruction." Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 2015. Meng, Lingfei, et al. "Object space calibration of plenoptic imaging systems." U.S. Patent No. 9,918,077. 13 Mar. 2018. Au cours de la mise en œuvre de ces procédés, la caméra plénoptique est vue comme une boîte noire, et les données de calibrage générées au moyen de ces procédés forment des tables de correspondance. Or, de telles tables de correspondances ne sont pas interprétables facilement, au sens où elles ne permettent pas d’établir un diagnostic sur l’état de la caméra plénoptique. Certains composants peuvent présenter des défauts de fabrication causant l’apparition de distorsions importante ne pouvant pas être corrigées convenablement par de telles données de calibrage. Par ailleurs, la génération des tables de correspondances nécessite des calculs coûteux. Un but de l’invention est d’établir un diagnostic sur le niveau d’aberrations optiques causées par une caméra sans nécessiter des calculs aussi coûteux que ceux utilisés dans les procédés décrits précédemment. Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect, un procédé de caractérisation de distorsions dans une caméra plénoptique comprenant une matrice de microlentilles et une surface photosensible, le procédé comprenant les étapes suivantes : obtention d’un modèle géométrique de la matrice de microlentilles indiquant comment les microlentilles sont positionnées les unes par rapport aux autres ; obtention d’une image d’une mire, l’image ayant été acquise par la caméra plénoptique, la mire présentant un point caractéristique ; à partir de l’image et à partir du modèle géométrique, identification d’un ensemble de microlentilles adjacentes de la matrice qui projettent le point caractéristique en différents pixels de l’image ; pour chacune des microlentilles adjacentes de l’ensemble, calcul d’un écart entre un pixel de l’image en lequel le point caractéristique est projeté par la microlentille et un pixel de l’image issu d’un point de la surface photosensible passant par un axe optique central de la microlentille ; et estimation d’une distorsion radiale causée par la matrice de microlentilles, à partir de chaque écart calculé, du modèle géométrique de la matrice de microlentilles, et d’une position du point caractéristique. Le procédé selon le premier aspect peut également comprendre les caractérsitiques optionnelles suivantes, prises seules ou combinées entre elles lorsque cela est techniquement possible. De préférence, la mire est de couleur uniforme à l’exception d’un motif montré par la mire, le point caractéristique étant défini par le motif. De préférence, le procédé selon le premier aspect comprend une répétition des étapes d’identification et de calcul d’écarts pour plusieurs points caractéristiques présentés par la mire et ayant des positions différentes, la distorsion radiale étant estimée après la répétition. De préférence, le procédé selon le premier aspect comprend une répétition des étapes d’obtention d’image acquise par la caméra plénoptique, d’identification et de calcul d’écarts après un déplacement de la mire par rapport à la caméra plénoptique, la distorsion radiale étant estimée après la répétition. De préférence, le procédé selon le premier aspect comprend une répétition des étapes d’obtention d’image acquise par la caméra plénoptique, d’identification et de calcul d’écarts après remplacement de la mire par une deuxième mire présentant un deuxième point caractéristique non présenté par la mire, la distorsion radiale étant estimée après la répétition. De préférence, la mire et la deuxième mire sont successivement affichées par un même écran d’affichage. De préférence, le procédé selon le premier aspect comprend une répétition des étapes d’identification et de calculs d’écarts de sorte qu’au moins écart soit calculé pour chaque microlentille de la matrice. De préférence, le procédé selon le premier aspect comprend une étape de détermination d’une orientation de la matrice de microlentilles par rapport à la surface photosensible, la distorsion radiale étant estimée également à partir de l’orientation déterminée. De préférence, la détermination de l’orientation de la matrice de microlentilles par rapport à la surface photosensible comprend les étapes suivantes : obtention d’une image de référence acquise par la caméra plénoptique, l’image de référence montrant des motifs distincts les uns des autres et respectivement issus de différentes microlentilles de la matrice ; et estimation d’une homographie entre un plan de la matrice de microlentilles et un plan de la surface photosensible, à partir de positions respectives des motifs dans l’image de référence et à partir du modèle géométrique de la matrice de microlentilles. De préférence, le procédé selon le premier aspect comprend une estimation d’une distorsion radiale et/ou d’une distorsion de profondeur causée par une lentille de la caméra plénoptique agencée en amont de la matrice de microlentilles, à partir de la distorsion radiale causée par la matrice de microlentilles ayant été estimée. Il est également proposé, selon un deuxième aspect, un procédé de calibrage d’une caméra plénoptique comprenant les étapes suivantes : caractérisation de distorsions dans la caméra plénoptique au moyen du procédé selon le premier aspect ; et génération d’un modèle de calibrage adapté pour reconstruire une image tridimensionnelle d’une scène à partir d’au moins une image acquise par la caméra plénoptique en tenant compte de la distorsion estimée. Il est encore proposé, selon un quatrième aspect, un dispositif de calibrage d’une caméra plénoptique comprenant une matrice de microlentilles et une surface photosensible. Ce dispositif comprend une mémoire configurée pour stocker un modèle géométrique de la matrice de microlentilles indiquant comment les microlentilles sont positionnées les unes par rapport aux autres, et une image d’une mire, l’image ayant été acquise par la caméra plénoptique, la mire présentant un point caractéristique. Ce dispositif comprend par ailleurs au moins un processeur configuré pour mettre en œuvre les étapes suivantes : à partir de l’image de la mire et à partir du modèle géométrique, identifier des microlentilles adjacentes de la matrice qui projettent le point caractéristique en différentes pixels de l’image ; pour chacune des microlentilles adjacentes identifiées, calculer un écart entre un pixel de l’image en lequel le point caractéristique est projeté par la microlentille et un pixel de l’image issu d’un point de la surface photosensible passant par un axe optique de la microlentille ; et estimer une distorsion radiale causée par la matrice de microlentilles, à partir des écarts calculés, du modèle géométrique et d’une position du point caractéristique. Il est aussi proposé, selon un quatrième aspect, un kit comprenant une caméra plénoptique comprenant une matrice de microlentilles et un capteur présentant une surface photosensible, et un dispositif de calibrage de la caméra plénoptique selon le troisième aspect. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La illustre de façon schématique différents composants optiques d’une caméra plénoptique 1, selon un premier modèle. La illustre de façon schématique différents composants optiques d’une caméra plénoptique 1, selon un deuxième modèle. La illustre de façon schématique un système comprenant une caméra plénoptique 1 et un dispositif de caractérisation de la caméra plénoptique 1, selon un mode de réalisation. La est un organigramme d’étapes d’un procédé de calibrage d’une caméra plénoptique 1, selon un mode de réalisation. La détailles les sous-étapes d’une étape du procédé de la , selon un mode de réalisation. La représente la projection d’un même point sur une surface par plusieurs microlentilles (à gauche de la figure), et une projection équivalente de plusieurs points sur une surface par une seule microlentille (à droite de la figure). Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. Procédé de caractérisation de distorsions dans une caméra plénoptique comprenant une matrice de microlentilles et une surface photosensible, le procédé comprenant les étapes suivantes : obtention (101) d’un modèle géométrique de la matrice de microlentilles indiquant comment les microlentilles sont positionnées les unes par rapport aux autres, obtention (102) d’une image d’une mire, l’image ayant été acquise par la caméra plénoptique, la mire présentant un point caractéristique, à partir de l’image et à partir du modèle géométrique, identification (104) d’un ensemble de microlentilles adjacentes de la matrice qui projettent le point caractéristique en différents pixels de l’image, pour chacune des microlentilles adjacentes de l’ensemble, calcul (108) d’un écart entre un pixel de l’image en lequel le point caractéristique est projeté par la microlentille et un pixel de l’image issu d’un point de la surface photosensible passant par un axe optique central de la microlentille, estimation (110) d’une distorsion radiale causée par la matrice de microlentilles, à partir de chaque écart calculé, du modèle géométrique de la matrice de microlentilles, et d’une position du point caractéristique. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la mire est de couleur uniforme à l’exception d’un motif montré par la mire, le point caractéristique étant défini par le motif. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une répétition des étapes d’identification (104) et de calcul d’écarts (108) pour plusieurs points caractéristiques présentés par la mire et ayant des positions différentes, la distorsion radiale étant estimée après la répétition. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une répétition des étapes d’obtention d’image (102) acquise par la caméra plénoptique, d’identification (104) et de calcul d’écarts (108) après un déplacement de la mire par rapport à la caméra plénoptique, la distorsion radiale étant estimée après la répétition. Procédé selon l’une des quelconque revendications précédentes, comprenant une répétition des étapes d’obtention d’image (102) acquise par la caméra plénoptique, d’identification (104) et de calcul d’écarts (108) après remplacement de la mire par une deuxième mire présentant un deuxième point caractéristique non présenté par la mire, la distorsion radiale étant estimée après la répétition. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la mire et la deuxième mire sont successivement affichées par un même écran d’affichage. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une répétition des étapes d’identification (104) et de calculs d’écarts (108) de sorte qu’au moins écart soit calculé pour chaque microlentille de la matrice. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape de détermination (100) d’une orientation de la matrice de microlentilles par rapport à la surface photosensible, la distorsion radiale étant estimée également à partir de l’orientation déterminée. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la détermination (100) de l’orientation de la matrice de microlentilles par rapport à la surface photosensible comprend les étapes suivantes : obtention (200) d’une image de référence acquise par la caméra plénoptique, l’image de référence montrant des motifs distincts les uns des autres et respectivement issus de différentes microlentilles de la matrice, estimation (204) d’une homographie entre un plan de la matrice de microlentilles et un plan de la surface photosensible, à partir de positions respectives des motifs dans l’image de référence et à partir du modèle géométrique de la matrice de microlentilles. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une estimation (112) d’une distorsion radiale et/ou d’une distorsion de profondeur causée par une lentille de la caméra plénoptique agencée en amont de la matrice de microlentilles, à partir de la distorsion radiale causée par la matrice de microlentilles ayant été estimée. Procédé de calibrage d’une caméra plénoptique comprenant des étapes de caractérisation de distorsions dans la caméra plénoptique au moyen du procédé selon l’une des revendications précédentes, génération d’un modèle de calibrage adapté pour reconstruire une image tridimensionnelle d’une scène à partir d’au moins une image acquise par la caméra plénoptique en tenant compte de la distorsion estimée. Dispositif de calibrage d’une caméra plénoptique comprenant une matrice de microlentilles et une surface photosensible, le dispositif de calibrage comprenant : une mémoire (14) configurée pour stocker : un modèle géométrique de la matrice de microlentilles indiquant comment les microlentilles sont positionnées les unes par rapport aux autres, une image d’une mire, l’image ayant été acquise par la caméra plénoptique, la mire présentant un point caractéristique, au moins un processeur (16) configuré pour : à partir de l’image de la mire et à partir du modèle géométrique, identifier des microlentilles adjacentes de la matrice qui projettent le point caractéristique en différentes pixels de l’image, pour chacune des microlentilles adjacentes identifiées, calculer un écart entre un pixel de l’image en lequel le point caractéristique est projeté par la microlentille et un pixel de l’image issu d’un point de la surface photosensible passant par un axe optique de la microlentille, estimer une distorsion radiale causée par la matrice de microlentilles, à partir des écarts calculés, du modèle géométrique et d’une position du point caractéristique. Kit comprenant : une caméra plénoptique (1) comprenant une matrice de microlentilles (4) et un capteur (6) présentant une surface photosensible, un dispositif de calibrage de la caméra plénoptique (10) selon la revendication précédente.