Brevet FR3051584A1 (20171124)
REVENDICATIONS1. Procédé de reconstruction tridimensionnelle d'une surface d'intérêt (200), à l'aide d'une caméra plénoptique comprenant un système optique d'entrée (110), un capteur optique matriciel (130) comprenant une pluralité de pixels, et une matrice (120 ; 220 ; 330 ;\n<CLM>\1\td'éléments optiques (121; 221 ; 321 ;\n<CLM>\1\tdisposée entre le système optique d'entrée et le capteur optique matriciel, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : détermination des coordonnées tridimensionnelles d'une série de points du champ objet de la caméra plénoptique, dits points d'échantillonnage (Pj) ; détermination de données de calibration, associant à chaque point d'échantillonnage (Pj) un ensemble d'au moins deux pixels (pk) du capteur optique matriciel ; définition d'une grille tridimensionnelle, dite grille de reconstruction, s'étendant dans le champ objet de la caméra plénoptique et dont chaque point est associé à un ou plusieurs point(s) d'échantillonnage (Pj) ; acquisition (401) d'au moins une image de la surface d'intérêt à l'aide de la caméra plénoptique (100) ; à partir des données de calibration et de l'image de la surface d'intérêt, calcul (402), pour chaque point de la grille de reconstruction, de la valeur d'un indice de dissemblance (Cri), fonction d'une ou plusieurs dispersion(s), chacune étant une dispersion entre les valeurs d'intensité prises, sur l'image de la surface d'intérêt, par les pixels associés au point d'échantillonnage (Pj) ou à l'un des points d'échantillonnage (Pj) associé(s) audit point de la grille de reconstruction ; détermination (403) d'une répartition tridimensionnelle des points de la grille de reconstruction, affectés chacun de leur valeur de l'indice de dissemblance (C,) ; reconstruction tridimensionnelle (404) de la surface d'intérêt.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points de la grille de reconstruction sont constitués par les points d'échantillonnage (Pj), et en ce que l'indice de 3051584 29 dissemblance (C,) d'un point de la grille de reconstruction est fonction d'une dispersion entre les valeurs d'intensité prises, sur l'image de la surface d'intérêt, par les pixels associés au point d'échantillonnage (Pj) correspondant. 5\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille de reconstruction est une grille régulière, et en ce que l'étape de calcul, pour chaque point de la grille de reconstruction, de la valeur d'un indice de dissemblance (Cri), comprend : une attribution, à tous les points de la grille de reconstruction situés à une distance d'un point d'échantillonnage supérieure à un seuil prédéterminé, d'une même 10 valeur de l'indice de dissemblance, dite valeur d'extremum ; et pour chacun des autres points de la grille de reconstruction, un calcul, pour chaque point d'échantillonnage associé à ce point de la grille de reconstruction, de la dispersion entre les valeurs d'intensités prises sur l'image de la surface d'intérêt par les pixels associés audit point d'échantillonnage, et une combinaison des plusieurs 15 dispersions calculées pour obtenir l'indice de dissemblance.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la reconstruction tridimensionnelle met en oeuvre la recherche d'une surface (200') située dans le champ objet de la caméra plénoptique (100), passant par une série de points de la 20 grille de reconstruction associée à une valeur cumulée minimale des valeurs de l'indice de dissemblance (Cn).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la reconstruction tridimensionnelle (404) met en oeuvre un algorithme de coupe minimale.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la reconstruction tridimensionnelle (404) met en oeuvre un algorithme de programmation dynamique, considérant des sous-ensembles d'éléments optiques (121 ; 221 ; 321;\n<CLM>\1\tde la matrice d'éléments optiques. 25 3051584 30\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les étapes de détermination des coordonnées tridimensionnelles des points d'échantillonnage (Pj) et de détermination des données de calibration comprennent les sous-étapes suivantes : 5 pour chaque couple d'un élément optique (121; 221; 321;\n<CLM>\1\tde la matrice d'éléments optiques, et un pixel (pk) du capteur optique matriciel associé à cet élément optique, détermination d'un rayon image (R',) reliant le centre optique de l'élément optique et le centre du pixel ; pour chaque rayon image (R',) ainsi déterminé, calcul d'un rayon objet (R,) 10 correspondant, conjugué du rayon image par le système optique d'entrée (110) ; détermination de l'ensemble des points d'intersection (Pj) entre au moins deux rayons objet (R,), situés dans le champ objet de la caméra plénoptique, ces points d'intersection formant les points d'échantillonnage ; et détermination des données de calibration en identifiant, pour chaque point 15 d'échantillonnage, les au moins deux rayons objet correspondant, ces rayons objet étant associés eux-mêmes à au moins deux rayons image, et au moins deux pixels (pk) du capteur optique matriciel (130).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les 20 étapes de détermination des coordonnées tridimensionnelles des points d'échantillonnage (Pj) et de détermination des données de calibration comprennent les sous-étapes suivantes : déplacement d'un point lumineux dans le champ objet de la caméra plénoptique (100) ; 25 pour chaque position du point lumineux, détermination de la présence ou l'absence d'au moins deux pixels (pk) illuminés sur le capteur optique matriciel (130), pour identifier les points d'échantillonnage (Pj) ; et pour chaque point d'échantillonnage (Pj) ainsi identifié, identification des au moins deux pixels (pk) illuminés, pour déterminer l'ensemble correspondant d'au moins 30 deux pixels du capteur optique matriciel. 3051584 31\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'étape d'acquisition d'une image de la surface d'intérêt est mise en oeuvre à l'aide d'une caméra plénoptique dans laquelle : 5 les centres optiques des éléments optiques (221) de la matrice (220) d'éléments optiques sont répartis selon une grille de répartition (640), aux points d'intersection entre une première série de lignes droites (641) et une seconde série de lignes droites (642) de cette grille de répartition ; et les lignes (641) de la première série de lignes de la grille de répartition sont réparties 10 à intervalles irréguliers et/ou les lignes (642) de la seconde série de lignes de la grille de répartition sont réparties à intervalles irréguliers.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape d'acquisition d'une image de la surface d'intérêt est mise en oeuvre à l'aide d'une caméra plénoptique dans 15 laquelle les distances entre deux lignes directement voisines de la première série de lignes (641) de la grille de répartition (640) sont comprises entre 95% et 105% d'une première valeur moyenne, et/ou les distances entre deux lignes directement voisines de la seconde série de lignes (642) de la grille de répartition (640) sont comprises entre 95% et 105% d'une seconde valeur moyenne pouvant être égale à la première valeur moyenne. 20\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'étape d'acquisition d'une image de la surface d'intérêt est mise en oeuvre à l'aide d'une caméra plénoptique dans laquelle les distances entre deux lignes directement voisines de la première série de lignes (641) de la grille de répartition (640) sont réparties de façon aléatoire, et/ou les 25 distances entre deux lignes directement voisines de la seconde série de lignes (642) de la grille de répartition (640) sont réparties de façon aléatoire.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'étape d'acquisition d'une image de la surface d'intérêt est mise en oeuvre à l'aide d'une 30 caméra plénoptique dans laquelle : 3051584 32 les centres optiques des éléments optiques (321) de la matrice (320) d'éléments optiques sont répartis selon une grille de répartition (740), aux points d'intersection entre une première série de lignes et une seconde série de lignes de cette grille de répartition ; 5 une grille objet (750), dont la grille de répartition est l'image par le système optique d'entrée (110), est constituée d'une première série de lignes droites, parallèles entre elles, et d'une seconde série de lignes droites, parallèles entre elles et sécantes avec les lignes de la première série de lignes ; et les lignes de la première et de la seconde séries de lignes de la grille de répartition 10 (740) comprennent une pluralité de lignes courbes.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'étape d'acquisition d'une image de la surface d'intérêt est mise en oeuvre à l'aide d'une caméra plénoptique dans laquelle les lignes de la première série de lignes de la grille objet sont réparties à intervalles 15 irréguliers et/ou les lignes de la seconde série de lignes de la grille objet sont réparties à intervalles irréguliers.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend l'acquisition de plusieurs images de la surface d'intérêt à l'aide de la caméra 20 plénoptique (100), associées à une pluralité de conditions d'éclairage de la surface d'intérêt, et en ce que l'indice de dissemblance associé à chaque point de la grille de reconstruction, est obtenu en combinant des dispersions associées à un même point d'échantillonnage et à chacune parmi les plusieurs conditions d'éclairage. 25\n<CLM>\1\tDispositif de reconstruction tridimensionnelle comprenant une caméra plénoptique (100), et configuré pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend : une mémoire, pour stocker les données de calibration ; et des moyens de calcul, configurés pour déterminer les coordonnées 30 tridimensionnelles des points d'échantillonnage ainsi que les données de 3051584 33 calibration, et pour recevoir en entrée l'image acquise par la caméra plénoptique et les données de calibration, calculer la valeur de l'indice de dissemblance (C,) pour chaque point de la grille de reconstruction, déterminer une répartition tridimensionnelle des points de la grille de reconstruction affectés chacun de leur valeur de l'indice de dissemblance (Cri), et fournir en sortie une reconstruction tridimensionnelle de la surface d'intérêt.