Brevet FR3146225A1 — publié le 20240830

Ce procédé de traitement d’une image infrarouge (16) captée par une caméra infrarouge comprend les étapes suivantes : - une étape de duplication (18) de l’image infrarouge (16) en une première image (20) et une deuxième image (22) ; - une étape d’application d’un traitement local (24) sur la première image (20) ; - une étape d’application d’un traitement global (26) sur la deuxième image (22) ; - une étape de colorisation (28) d’au moins une zone de la deuxième image (22), au moyen d’une table de correspondance entre des niveaux de gris et un format de codage informatique de couleur ; et - une étape de fusion (36) de la première image (20) avec la deuxième image (22) en une image finale (38). Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de traitement d’une image infrarouge par fusion de plusieurs traitements colorimétriques de l’image infrarouge La présente invention concerne le traitement d’images infrarouges capturées par une caméra thermique. En particulier, la présente invention concerne un procédé de traitement comprenant une fusion d’au moins deux traitements d’une même image infrarouge de manière à faire ressortir plusieurs types d’informations de la scène capturée sous forme d’image infrarouge. De manière générale, l’invention s’applique à tout type d’image pouvant apporter différents types d’informations en fonction du traitement d’image appliqué. Techniques antérieures Les dispositifs d’imagerie existant comprennent par exemple une caméra comprenant un capteur et un système optique, ainsi qu’un module de traitement d’image permettant respectivement de capter une image d’une scène et de traiter ladite image par application d’une fonction de traitement. En particulier, le module de traitement d’image comprend par exemple un module d’optimisation de l’histogramme des images captées. L’histogramme d’une image est une représentation de la distribution d’intensité des pixels de ladite image. Le module d’optimisation de l’histogramme est également appelé C.A.H pour Contrôle Automatique d’Histogramme. Le module d’optimisation de l’histogramme est destiné à pouvoir analyser et optimiser le traitement de l’image captée par la caméra, par exemple en étirant l’histogramme de manière globale et/ou de manière locale. De manière générale, l’étirage d’un histogramme consiste par exemple à mieux répartir la distribution d’intensité des pixels de l’image, et plus généralement à donner une autre forme de distribution des intensités des pixels. En particulier, l’étirage de l’histogramme de manière globale est réalisé en prenant en compte la valeur de l’intensité de tous les pixels de l’image tandis que l’étirage de l’histogramme de manière locale est réalisé en prenant en compte la valeur de l’intensité de pixels sur une ou des zones précises de l’image, par exemple sur des zones possédant une fréquence spatiale particulière. Un étirage de l’histogramme de l’image de manière locale est par exemple réalisé par étirage de l’histogramme pour chaque fréquence spatiale de l’image indépendamment des autres, la superposition de ces histogrammes étirés permettant d’obtenir l’image traitée de manière locale. Un avantage de l’étirage global d’un histogramme d’une image infrarouge obtenue avec un capteur infrarouge, également appelé capteur thermique, est de favoriser la détection par un ordinateur ou par un opérateur de zones d’intérêt dans l’image infrarouge, par exemple de zones émettant de la chaleur. En effet, un étirage global améliore le contraste de l’image et permet une meilleure détection de zones d’intérêt au détriment d’une perte de détails. Cet avantage est utile pour un usage de jour comme de nuit pour des applications de surveillance, de défense et de vision industrielle. Un avantage de l’étirage local d’un histogramme d’une image infrarouge est de favoriser l’identification de détails dans la scène observée par la caméra infrarouge. Cependant, la quantité de détail fait perdre à l’œil humain sa capacité de reconnaissance et de détection de zones d’intérêt, notamment de points chauds. Le module d’optimisation de l’histogramme permet également d’étirer l’histogramme d’une image de manière mixte, à savoir en appliquant une pondération entre un étirage global et un étirage local. Cependant, le choix d’un compromis de manière mixte entre un étirage local et un étirage global ne permet pas d’obtenir les meilleures performances dans chacun des deux cas, pour à la fois détecter des zones d’intérêt (par exemple des points chauds au sein de l’image) et identifier de manière fine des détails de la scène représentée dans l’image. Des dispositifs d’imagerie selon l’état de la technique comportant des caméras thermiques comprennent également une voie de traitement léger en addition du module d’optimisation de l’histogramme dans le module de traitement d’image. Cette voie de traitement permet d’étirer l’histogramme de l’image de manière globale, ou de ne pas appliquer de traitement d’étirage de l’histogramme. Cette voie de traitement est en particulier utilisée habituellement pour transmettre des informations de suivi (« tracking » en termes anglo-saxons) ou pour récupérer un flux d’images brutes non traitées. De plus, des dispositifs d’imagerie selon l’état de la technique peuvent comprendre un module de fusion d’images, permettant aux dispositifs d’imagerie comprenant un capteur infrarouge et un capteur dans les longueurs d’onde du visible de combiner les informations thermiques et visibles sur une même image en sortie du dispositif d’imagerie. La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de fournir un procédé de traitement d’une image infrarouge formant une image offrant les meilleures performances possibles tant en détection qu’en identification. La présente invention a pour objet un procédé de traitement d’une image infrarouge captée par une caméra infrarouge, le procédé comprenant les étapes suivantes : - une étape de duplication de l’image infrarouge en une première image en niveaux de gris et une deuxième image en niveaux de gris ; - une étape d’application d’un traitement local faisant ressortir les détails sur la première image pour chaque fréquence spatiale par un module de traitement d’image ; - une étape d’application d’un traitement global sur la deuxième image par le module de traitement d’image faisant ressortir des points chauds d’intérêt de la deuxième image ; - une étape de colorisation d’au moins une zone de la deuxième image au moyen d’une table de correspondance entre des niveaux de gris et un format de codage informatique de couleur ; - une étape de conversion de la première image d’un format en niveaux de gris à un format de codage informatique de couleur ; et - une étape de fusion de la première image avec la deuxième image par un module de fusion d’images en une image finale comprenant pour chaque pixel de l’image finale une fusion pondérée des pixels équivalents respectivement de la première image et de la zone de la deuxième image. Ainsi, à l’aide de modules préexistant, notamment d’un module de traitement d’image préexistant, la présente invention permet de former une image infrarouge regroupant les informations de deux traitements différents au maximum de leur capacité et ainsi de permettre à un opérateur ou à un ordinateur de détecter aisément une zone d’intérêt, par exemple via une information colorimétrique contenue dans l’image finale, tout en pouvant identifier les détails de la scène observée, par exemple via une information issue du traitement local appliqué. Dans un mode de mise en œuvre, le procédé comprend en outre une étape d’affichage en temps réel de l’image finale par un écran d’affichage. Avantageusement, l’étape d’application d’un traitement local comprend l’étirage de l’histogramme pour chaque fréquence spatiale de la première image indépendamment des autres fréquences spatiales, et comprend la superposition de ces histogrammes étirés de manière à obtenir la première image traitée de manière locale. Avantageusement, l’étape d’application d’un traitement global sur la deuxième image comprend l’étirage de l’histogramme de la deuxième image en prenant en compte la valeur de l’intensité de tous les pixels de la deuxième image. Dans un mode particulier de mise en œuvre, le procédé comprend une étape de sélection automatique ou manuelle de la zone de la deuxième image. Avantageusement, l’étape de sélection de la zone de la deuxième image comprend une étape de détection automatique de la zone en fonction de la température et/ou du mouvement et/ou de la forme de ladite zone. Dans des modes particuliers de mises en œuvre, le format de codage informatique de couleur est un format RGB ou YCbCr. Avantageusement, les étapes de colorisation et/ou de fusion sont appliquées à la totalité de la deuxième image ou seulement à une ou plusieurs zones de la deuxième image. Dans un mode de mise en œuvre, les étapes d’application d’un traitement local sur la première image et d’application d’un traitement global sur la deuxième image sont effectuées simultanément. La présente invention a également pour objet un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé tel que défini précédemment, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. La présente invention a également pour objet 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 défini précédemment. La présente invention porte également sur un dispositif d’imagerie comprenant un module de traitement d’image configuré pour mettre en œuvre un procédé de traitement d’une image infrarouge captée par une caméra infrarouge, tel que défini ci-avant. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : est une vue schématique d’un dispositif d’imagerie destiné à mettre en œuvre le procédé selon l’invention ; et est une illustration schématique des différentes étapes du procédé de traitement d’image infrarouge selon l’invention. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation On a représenté schématiquement sur la un dispositif d’imagerie 2 destiné à mettre en œuvre le procédé décrit ci-dessous. Le dispositif d’imagerie 2 comprend une caméra infrarouge comprenant un système optique et un capteur infrarouge 4 ainsi qu’un module de traitement d’image 6 pouvant s’apparenter à un programme d’ordinateur embarqué dans la caméra. Le module de traitement d’image 6 comprend d’une part un module d’optimisation locale de l’histogramme 8 d’images captées par le capteur infrarouge 4, et d’autre part un module léger d’étirage global 10 d’images captées par le capteur infrarouge 4. Le module de traitement d’image 6 comprend également un module de fusion 12 d’une image en sortie du module d’optimisation locale de l’histogramme 8 avec une image en sortie du module léger d’étirage global 10. En particulier, le module d’optimisation locale de l’histogramme 8 permet un étirage de l’histogramme d’une image de manière locale. Le module léger d’étirage global 10 permet un étirage de l’histogramme d’une image de manière globale. Le dispositif d’imagerie 2 comprend optionnellement un écran d’affichage 14 d’une image. Par exemple, l’image affichée est l’image obtenue en sortie du module de fusion 12. On a représenté schématiquement sur la les différentes étapes d’un procédé de traitement d’une image infrarouge 16 captée par un capteur infrarouge 4 dans un mode de mise en œuvre. Le capteur infrarouge est par exemple le capteur infrarouge 4 du dispositif d’imagerie 2 illustré à la et le procédé est par exemple mis en œuvre par le dispositif d’imagerie 2 illustré à la . Pour la mise en œuvre du procédé de traitement, on effectue en premier lieu une étape 18 de duplication de l’image infrarouge 16 captée par le capteur infrarouge 4. L’image infrarouge 16 est par exemple en niveaux de gris. La duplication génère ainsi une première image 20 et une deuxième image 22, identiques à l’image infrarouge 16 captée, et en niveaux de gris. En particulier, l’image infrarouge 16 représente une scène en intérieur ou en extérieur. L’étape 18 de duplication peut être effectuée plus particulièrement avec un module de duplication (non représenté) compris dans le dispositif d’imagerie. L’étape 18 de duplication peut également être effectuée par la duplication de l’image infrarouge 16 en un nombre N d’images. Cela permet d’appliquer par la suite un nombre N de traitements d’images différents respectivement auxdites N images. De préférence, N est compris entre 2 et 4 images dupliquées. La présente invention ne se limite donc pas à la duplication, au traitement et à la fusion de deux traitements d’une image. On effectue ensuite une étape 24 d’application d’un traitement local faisant ressortir les détails sur la première image 20. Les détails correspondent aux hautes fréquences spatiales d’une image. Cette étape 24 est par exemple mise en œuvre avec le module de traitement d’image 6 par le module d’optimisation locale de l’histogramme 8. En particulier, l’étape 24 d’application d’un traitement local comprend par exemple l’étirage de l’histogramme pour chaque fréquence spatiale de la première image indépendamment des autres, et comprend la superposition de ces histogrammes étirés de manière à obtenir la première image traitée de manière locale. Autrement dit, la première image est traitée fréquence spatiale par fréquence spatiale, le traitement local réhausse les hautes fréquences spatiales et rabaisse les basses fréquences spatiales pour différentes résolutions de l’image. Cela permet ensuite d’étudier les différentes composantes spatiales de l’image. Ainsi, la valeur d’intensité des pixels pour une fréquence spatiale donnée est modifiée et étirée sur tout le spectre des intensités possibles. On réalise l’étirage d’histogramme pour chaque fréquence spatiale de la première image, et on combine toutes les sous-images virtuelles en une première image traitée, on obtient une première image ayant de nombreuses variations d’intensité, et donc un plus grand nombre de détails. On effectue également une étape 26 d’application d’un traitement global sur la deuxième image 22. Cette étape 26 est par exemple mise en œuvre avec le module de traitement d’image 6 et plus particulièrement avec le module léger d’étirage global 10. Dans un mode de mise en œuvre, cette étape 26 comprend l’étirage de l’histogramme de la deuxième image. Autrement dit, la valeur de l’intensité de tous les pixels de la deuxième image est modifiée de sorte que l’histogramme de ces valeurs est étiré sur toute les valeurs possibles d’intensité des pixels. Plus précisément, l’étirage de l’histogramme s’effectue en appliquant un gain en intensité à chacun des pixels de manière à remplir entièrement la dynamique d’intensité de l’image, puis en effectuant un recalage de l’histogramme autour de la valeur moyenne de ladite dynamique d’intensité de l’image. Avantageusement, les étapes 24 et 26 d’application d’un traitement local et d’application d’un traitement global sont effectuées simultanément. Cela est rendu possible par le fait que la première image 20 et la deuxième image 22 sont traitées indépendamment, par exemple respectivement par le module d’optimisation locale de l’histogramme 8 d’une part et part le module léger d’étirage global 10 d’autre part. En variante, N images sont dupliquées, par exemple quatre images, les étapes 24 et 26 étant appliquées à deux images et des étapes de traitements différentes étant appliquées aux deux images restantes pour les modifier, par exemple par des briques de traitement supplémentaires. On effectue ensuite une étape 28 de colorisation d’au moins une zone de la deuxième image 22 traitée. Cette étape 28 est effectuée au moyen d’une table de correspondance entre des niveaux de gris et un format de de codage informatique de couleur. Le format de codage informatique de couleur est par exemple un format RGB ou YCbCr. Ainsi, à chaque niveau de gris correspond une combinaison de couleur précise définie dans la table de correspondance. Cette correspondance permet de mieux mettre en valeur des zones d’intérêt, notamment des points chauds de l’image infrarouge. Un avantage est que l’information colorimétrique obtenue met en valeur pour l’observateur les éléments d’intérêt de la scène, par exemple les points chauds, tout en étant superposable avec un autre type d’informations, telles que des variations d’intensité illustrant les détails de l’image. L’étape 28 de colorisation est appliquée par exemple à l’entièreté de la deuxième image 22 traitée. En variante, on effectue avant l’étape 28 de colorisation une étape 30 de sélection automatique ou manuelle d’une ou plusieurs zones de ladite deuxième image 22, traitée ou non traitée. L’étape de colorisation peut alors être appliquée uniquement à l’une ou aux zones sélectionnées, les zones non sélectionnées étant tout de même converties dans un format de codage informatique de couleur, sans toutefois changer leur rendu visuel. Ainsi, dans un format de codage informatique de couleur de type RGB, à savoir avec trois composantes rouge, verte et bleue, les zones non sélectionnées gardent un aspect de type nuance de gris tout en ayant leurs composantes RGB telles que l’intensité de la composante rouge est égale, pour chaque pixel d’une zone non sélectionnée, à l’intensité de la composante verte, ainsi qu’à l’intensité de la composante bleue, noté R=G=B. La sélection est par exemple manuelle et est effectuée par un opérateur qui sélectionne, par exemple sur un écran d’affichage les zones d’intérêt de la deuxième image 20. Optionnellement, l’étape de sélection d’une zone de la deuxième image 22 comprend une étape 32 de détection automatique de la zone en fonction de la température et/ou du mouvement et/ou de la forme de ladite zone. La détection est effectuée automatiquement par un ordinateur et/ou une carte électronique embarquée en fonction de critères de température, et/ou de mouvement et/ou de forme de la zone à sélectionner. Ainsi, la détection d’un point chaud d’intérêt permet ensuite de le coloriser afin de le rendre plus visible. On effectue en parallèle une étape 34 de conversion de la première image 20 de son format en niveaux de gris à un format de codage informatique de couleur. Cette étape 34 est similaire à la conversion des zones non sélectionnées évoquées ci-avant. En prévision de la fusion de la première et de la deuxième image 20 et 22, la première image 20 est converties dans un format de codage informatique de couleur tout en gardant le même aspect visuel de nuance de gris. Ainsi, dans un format de codage informatique de couleur de type RGB, l’intensité de la composante rouge est égale, pour chaque pixel de la première image, à l’intensité de la composante verte, ainsi qu’à l’intensité de la composante bleue, noté R=G=B. On effectue ensuite une étape 36 de fusion de la première image 20 modifiée après l’étape 34 avec la deuxième image 22 modifiée après l’étape 28 en une image finale 38, la première et la deuxième image étant au même format de codage informatique de couleur. Le cas échéant, l’étape 36 de fusion permet de fusionner les N images modifiées. L’étape 36 de fusion est par exemple effectuée par le module de fusion 12 d’images du dispositif d’imagerie 2. L’image finale 38 comprend plus particulièrement pour chaque pixel de ladite image finale 38 une fusion pondérée des pixels équivalents respectivement de la première image 20 et de la deuxième image 22. On entend par pixels équivalents les pixels des première et deuxième images qui correspondent au même pixel dans l’image infrarouge captée. Selon un exemple de fusion pondérée, en notant x et y les coordonnées de chaque pixel de l’image finale 38, le facteur de pondération compris entre 0 et 1, R, G, B les intensités des couleurs pour un format de codage informatique de couleur RGB, on obtient les intensités RGB pour chaque pixel de l’image finale 38, telles que : Le facteur de pondération peut être modifié par un opérateur. Lorsqu’il est égal à 0, seule la deuxième image 22 modifiée est visible sur l’image finale 38. Lorsqu’il est égal à 1, seule la première image 20 modifiée est visible sur l’image finale 38. Optionnellement, le facteur de pondération est différent selon les coordonnées x et y, par exemple pour des coordonnées comprises dans des zones sélectionnées. L’étape 36 de fusion de la première image 20 modifiée avec la deuxième image 22 modifiée en une image finale 38 permet de combiner les intérêts respectifs d’un traitement local et d’un traitement global, et donc de faciliter respectivement l’identification et la détection sur une même image finale 38. Optionnellement, on effectue une étape 40 d’affichage de l’image finale 38 par l’écran d’affichage 14 du dispositif d’imagerie 2, l’étape 40 d’affichage étant de préférence effectuée en temps réel de sorte que l’étape 40 d’affichage est effectuée au maximum une seconde après que l’image infrarouge 16 ait été dupliquée, par exemple en un temps correspondant à trois trames de traitement, soit 60 millisecondes pour une fréquence de d’acquisition de 50Hz. Procédé de traitement d’une image infrarouge (16) captée par une caméra infrarouge, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : une étape de duplication (18) de l’image infrarouge (16) en une première image (20) en niveaux de gris et une deuxième image (22) en niveaux de gris ; une étape d’application d’un traitement local (24) faisant ressortir les détails sur la première image (20) pour chaque fréquence spatiale par un module de traitement d’image (6) ; une étape d’application d’un traitement global (26) sur la deuxième image (22) par le module de traitement d’image (6) faisant ressortir des points chauds d’intérêt de la deuxième image (22) ; une étape de colorisation (28) d’au moins une zone de la deuxième image (22) au moyen d’une table de correspondance entre des niveaux de gris et un format de codage informatique de couleur ; une étape de conversion (34) de la première image (20) d’un format en niveaux de gris à un format de codage informatique de couleur ; et une étape de fusion (36) de la première image (20) avec la deuxième image (22) par un module de fusion d’images (12), la fusion résultant en une image finale (38) comprenant pour chaque pixel de l’image finale (38) une fusion pondérée des pixels équivalents respectivement de la première image (20) et de la zone de la deuxième image (22). Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre une étape d’affichage (40) en temps réel de l’image finale (38) par un écran d’affichage (14). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l’étape d’application d’un traitement local (24) comprend l’étirage de l’histogramme pour chaque fréquence spatiale de la première image (20) indépendamment des autres fréquences spatiales, et comprend la superposition de ces histogrammes étirés de manière à obtenir la première image (20) traitée de manière locale. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape d’application d’un traitement global (26) sur la deuxième image (22) comprend l’étirage de l’histogramme de la deuxième image (22) en prenant en compte la valeur de l’intensité de tous les pixels de la deuxième image (22). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant une étape de sélection (30) automatique ou manuelle de la zone de la deuxième image (22). Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’étape de sélection (30) de la zone de la deuxième image (22) comprend une étape de détection (32) automatique de la zone en fonction de la température et/ou du mouvement et/ou de la forme de ladite zone. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le format de codage informatique de couleur est un format RGB ou YCbCr. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les étapes de colorisation (28) et/ou de fusion (36) sont appliquées à la totalité de la deuxième image (22) ou seulement à une ou plusieurs zones de la deuxième image (22). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les étapes d’application d’un traitement local (24) sur la première image (20) et d’application d’un traitement global (26) sur la deuxième image (22) sont effectuées simultanément. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.