FR 2931611 A1 20091127 FR 0802816 A 20080523 Procédé de modélisation 3D de scènes réelles et dynamiques La présente invention concerne un procédé de modélisation 3D de scènes réelles et dynamiques, destiné notamment à l'industrie cinématographique et/ou publicitaire pour la réalisation d'effets spéciaux, à la télévision 3D pour de la création de films 3D, à la production industrielle pour le contrôle d'opérations, et également au sport pour l'analyse sportive. L'invention peut également être utilisée pour produire des données tridimensionnelles sur une scène. Ces données peuvent ensuite faire l'objet d'analyses : ce procédé est utilisé par exemple dans le domaine de la recherche. Etat de la technique La synthèse d'image 3D souvent abrégée 3D (3D pour trois Dimensions : x,y,z les trois axes qui forment le repère orthonormé de la géométrie dans l'espace) est un ensemble de techniques notamment issues de la CAO qui permet la représentation d'objets en perspective sur un moniteur d'ordinateur. Elle est actuellement très utilisée en art numérique dans l'industrie du film, notamment des studios de créations de dessins animés et, depuis 1994, dans beaucoup de jeux vidéo. Depuis les années 90, l'image de synthèse et la 3D se sont démocratisées et se développent de façon importante, avec notamment l'arrivée de matériels plus puissants permettant la synthèse en temps-réel, sur des stations de travail haut de gamme puis plus tard dans les ordinateurs grand public PC avec des cartes 3D ou dans les consoles de jeux. Depuis, l'accélération 3D est partie intégrante des matériels informatiques. La synthèse d'image 3D se décompose essentiellement en 2 étapes : - Modéliser ce que l'on veut visualiser ou représenter. Cette étape est appelée modélisation. - Effectuer la visualisation de ce que l'on a modélisé. Cette étape est appelée rendu. Dans chacune de ces étapes, un grand nombre de techniques existent. Bien que théoriquement les techniques de modélisation et de rendu soient indépendantes, il va de soi que le rendu doit pouvoir exploiter [es données modélisées et bien souvent une technique de modélisation est étroitement associée avec une technique de rendu. A l'heure actuelle, peu de techniques existent pour la modélisation 3D de scènes réelles et dynamiques. Aussi, la présente invention vise quant à elle de proposer un procédé pour la modélisation 3D de scènes réelles et dynamiques. C'est-à-dire que non seulement on souhaite pouvoir modéliser des scènes réelles, mais en outre on souhaite pouvoir les modéliser pour les exploiter, soit dans le cadre d'application tierce, soit par un procédé de visualisation en temps-réel ou en temps différé. Résumé de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé de modélisation en 3D de scènes réelles et dynamiques, comprenant au moins une étape d'acquisition d'images consistant à filmer une même scène réelle et dynamique à l'aide de caméras positionnées selon des angles de vue différents, une étape de modélisation en 3D de ladite scène à partir des images acquises, caractérisé en ce que, lors de l'étape d'acquisition des images, on filme à l'aide d'au moins trois caméras dédiées à l'acquisition de données nécessaires au calcul de la géométrie des objets et des personnes de la scène réelle et dynamique, et on réalise une synchronisation des images acquises par l'ensemble des caméras. Ainsi de manière avantageuse, le procédé selon l'invention propose de filmer une scène sous différents angles de vue à l'aide de plusieurs caméras, les images capturées par les caméras étant synchronisées, c'est-à-dire que les images acquises à un même instant t doivent être identifiables de sorte à obtenir un ensemble d'informations à ce même instant t utilisables. La synchronisation doit donc s'entendre ici comme la faculté d'identifier les images provenant de l'ensemble des caméras et correspondant à un même instant t. Cette synchronisation est particulièrement avantageuse car elle permet de fusionner des informations issues de chaque caméra à un même instant pour fabriquer un modèle 3D à chaque instant de la scène filmée, c'est-à-dire reconstruire l'image à chaque instant et ce, avec une très haute qualité. Cette synchronisation peut être réalisée par un système logiciel ou par un système matériel. Ainsi, selon une mise en oeuvre du procédé de l'invention, les caméras filment toutes à la même fréquence. Ainsi, la synchronisation peut être basée sur une date estampillée aux images (soit fournie par la caméra elle-même soit par un dispositif de réception des images) et/ou sur un identifiant / compteur. La synchronisation est ensuite réalisée par un système logiciel de mise en correspondance des identifiants des images. Ainsi, les images de même date et/ou de même identifiant sont associées. On appellera dans la suite de la description, une trame, l'ensemble des images prises par les différentes caméras à un même instant t. Cette synchronisation confère en outre une robustesse aux pannes car elle permet de détecter un �manque� d'images (image perdue en provenance d'une caméra). De plus, de manière avantageuse, le procédé peut être mis en oeuvre et traiter une trame en ignorant les informations provenant d'une caméra défectueuse de sorte qu'il ne peut être perturbé par cette panne. Cette synchronisation est donc mise en oeuvre par la datation des images et/ou l'apposition d'un identifiant/compteur, puis la constitution d'une trame des images portant la même date et/ou le même identifiant. De préférence, pour obtenir une simultanéité parfaite, en particulier très utile pour des actions rapides, le déclenchement des caméras peut en outre être contrôlé précisément. Cela facilite aussi la synchronisation, un simple compteur étant alors nécessaire. Par déclenchement, on entend ici la capture d'une image. Ainsi, Ce contrôle du déclenchement peut être réalisé par l'envoi d'un signal électrique véhiculé par câble ou sans-fil aux caméras (trigger) généré par un générateur électronique d'impulsions électriques ou par l'envoi d'un signal de déclenchement via le lien de contrôle Caméra/Ordinateur ou encore en se basant sur une horloge synchrone entre les caméras. Ainsi, des moyens de commande du déclenchement synchronisé des caméras tel qu'un générateur électronique d'impulsion participent à la synchronisation. 3 Dans le cas de l'utilisation d'un générateur électronique d'impulsions électrique, les caméras capturent une image de manière simultanée à chaque impulsion reçue. Puis, les images peuvent ensuite être datées et synchronisées comme déjà vu précédemment. De préférence, le nombre de caméras est d'au moins trois, sans limite supérieure. Ces caméras sont positionnées pour filmer une même scène sous des angles de vue différents et elles restent en général statiques par rapport à la scène filmée lors de l'étape d'acquisition. Toutefois, il peut également être avantageux que ces caméras soient également mobiles. Comme déjà énoncé précédemment, les au moins trois caméras sont dédiées à l'acquisition des informations nécessaires; au calcul de la géométrie des objets et des personnes de la scène. Dans ce cas, le procédé n'est utilisé que pour réaliser une séquence de modèles géométriques. De manière préférée, on utilise également des caméras dédiées à l'acquisition des 20 informations nécessaires au rendu, c' est-à-dire aux textures (couleurs). Ainsi, on peut prévoir que chaque caméra est dédiée à l'acquisition de l'une, texture, ou de l'autre, géométrie, des données spécifiques séparées de sorte à optimiser les informations spécifiques et donc la reconstruction. 25 De manière très avantageuse, la séparation des fonctionnalités des caméras permet donc de récupérer deux types d'informations sur la scène. On récupère ainsi des informations nécessaires au calcul de la géométrie des objets et des personnes de la scène (par exemple des � silhouettes �, pour lesquelles seul le contour géométrique est obtenu), 30 cette fonctionnalité � géométrie � étant notée dans la suite de la description � fonctionnalité G �. Mais, on récupère également des informations nécessaires au rendu, c'est-à-dire les textures (couleurs) : cette fonctionnalité � rendu � étant notée � fonctionnalité R � par la suite. Ainsi, une caméra peut servir à l'acquisition d'informations utiles pour la fonctionnalité G (comme les silhouettes par exemple) ou à l'obtention d'information couleur utile pour la fonctionnalité R. Toutefois, ces deux fonctionnalités ne sont pas exclusives et une caméra peut servir simultanément à l'obtention de ces deux informations, autrement dit une caméra peut servir aux deux fonctionnalités simultanément. Cette décomposition de l'acquisition des données offre la possibilité d'optimiser les résultats pour chacune des fonctionnalités indépendamment. Il est donc possible de prévoir l'utilisation de caméras de types différents, adaptées aux besoins spécifiques de chaque fonctionnalité. Ainsi, pour les textures (fonctionnalité R), le système selon l'invention utilise de 15 préférence des caméras couleur. Si l'application finale souhaite toutefois visualiser un autre type d'information, des caméras répondant à ce besoin pourront être utilisées. Par exemple des caméras thermiques (mesurant la température de la scène) peuvent être utilisées pour réaliser un rendu selon ce type d'information. 20 En ce qui concerne l'acquisition des � silhouettes � (fonctionnalité G), on peut utiliser des caméras couleur, noir et blanc, infra-rouge ou encore à mesure de profondeur (caméras temps-de-vol, stéréo, ...). L'utilisation de caméras non couleur permet, en particulier dans certaines situations, d'obtenir des silhouettes de meilleure qualité. 25 Cette décomposition des fonctionnalités des caméras permet en outre d'appliquer des réglages différents aux caméras selon leurs fonctionnalités : ceci permettant d'optimiser les données d'entrée selon leurs fonctionnalités. Ainsi, comme exemples d'application de ce principe, il est possible de régler les 30 paramètres vidéo des caméras de fonctionnalité R afin de favoriser l'obtention d'une � belle couleur � à savoir une bonne exposition et un bon équilibre des couleurs, ainsi qu'une homogénéité entre l'ensemble de ces caméras, ou encore il est possible de régler les paramètres vidéo des caméras de fonctionnalité G afin d'optimiser l'extraction de silhouettes.10 Par exemple, on peut être amené à modifier de façon exagérée certains réglages afin de mieux distinguer les objets de la scène du décor. De manière très avantageuse, le placement des caméras dans l'espace n'est pas imposé. Le procédé selon l'invention peut donc être mis en oeuvre sans placement précis et imposé des caméras. Cependant, il existe des règles de placement qui permettent d'améliorer la qualité des résultats du système. Pour cela, on s'appuie sur la séparation des fonctionnalités des caméras, le placement ne suivant pas les même règles pour les différentes fonctionnalités. Ainsi, en ce qui concerne la fonctionnalité G pour le calcul de la géométrie, les caméras sont de préférence placées de façon à voir l'objet sous un nombre maximal de profils variés. Il est particulièrement intéressant d'éviter d'avoir deux caméras diamétralement opposées, en effet l'information de silhouettes obtenue par la deuxième caméra n'apportant que très peu d'information supplémentaire. Ainsi donc, le placement de ces caméras peut être générique mais pour o btenir une bonne qualité, il peut être optimisé en fonction de la scène filmée. Par exemple, on cherchera à placer des caméras voyant les détails de profils de cette scène. Pour l'acquisition des informations de Fonctionnalité R pour le rendu (textures), les caméras sont placées de façon à obtenir un maximum d'information sur la couleur de la scène. Si l'application finale souhaite pouvoir observer l'objet depuis n'importe quel point de vue, il est nécessaire de placer des caméras tout autour de la scène pour s'assurer que chaque point de la scène soit correctement vu par au moins une caméra. Le placement des caméras pour les textures est potentiellement densifié pour les angles de vue, là où l'application finale observera l'objet le plus fréquemment. La qualité sera 30 ainsi meilleure là où l'utilisateur regardera le plus fréquemment. Selon le procédé de l'invention, on met en oeuvre ensuite l'étape de modélisation 3D à 35 partir des informations obtenues des images acquises et synchronisées, cette étape de modélisation comportant une étape de calibrage et une étape de reconstruction 3D. L'étape de calibrage a pour but de déterminer les positions/orientations des caméras par rapport à la scène, ainsi que les paramètres intrinsèques aux caméras (focale, taille et forme du capteur, caractéristiques de l'objectif). Ce calibrage permet ainsi de connaître le pixel correspondant à chaque point 3D de l'espace. Ces informations sont utilisées par l'ensemble des méthodes de modélisation 3D ainsi que dans certaines approches du rendu comme on le verra plus tard. Ces paramètres sont calculés grâce à la mise en oeuvre suivante d'un objet, dont la forme est connue, et qui est filmé dans la scène. En fonction de la connaissance des caractéristiques de cet objet et des images de l'objet capturées par les caméras, un mécanisme logiciel calcule les paramètres des caméras. Il est bien entendu possible d'utiliser différents objets pour calculer les différents paramètres du calibrage. Par exemple, l'étape de calibrage peut être réalisée à partir d'un bâton portant des marqueurs car c'est un objet facilement maniable. Si les caméras utilisées sont immobiles, le calibrage a lieu dans une phase initiale si les 20 caméras sont mobiles ou que leurs paramètres varient, la calibration a lieu en même temps que l'acquisition de la scène, l'objet faisant partie de la scène. Le but de l'étape de reconstruction 3D est de calculer la géométrie/la forme des objets ou personnes présentes dans la scène à partir de la fusion des informations issues des 25 caméras à chaque instant de ladite scène filmée. Il est possible d'utiliser plusieurs approches pour cette étape. Les premières sont celles basées sur les silhouettes uniquement. 30 Parmi celles-ci on peut citer notamment celles basées sur les : • silhouettes � image �, méthodes dites voxeliques. Ces méthodes découpent l'espace en petites zones, appelées voxels, et identifient quelles zones correspondent à la scène. Ces méthodes sont utilisées pour des applications nécessitant des informations ou mesures à propos du volume de la scène. • silhouettes � polygone �: ce sont les méthodes dites surfaciques. A cet effet, on utilise de préférence un procédé de modélisation baptisé EPVH. Ce procédé permet d'obtenir directement la surface, sous la forme d'un maillage 3D, des objets ou personnes présents dans la scène. Le choix de l'algorithme EPVH résulte de sa robustesse et de sa rapidité, ainsi que de son exactitude: le maillage en sortie ne comportant pas d'erreurs (trous, auto-intersections, déchirements, ...). La reconstruction 3D est alors avantageusement réalisée par un logiciel exécuté sur de moyens de calcul et de traitement tels qu'un ordinateur ou alors distribué sur plusieurs afin d'assurer une production temps-réel. Il met en oeuvre un algorithme scientifique de Vision par Ordinateur de type � Shape From Silhouettes �. Ce logiciel utilise les silhouettes produites par l'acquisition, les données de calibrage. Les cônes de projection des silhouettes sont intersectés en direction des caméras, il en résulte un maillage géométrique correspondant à l'enveloppe visuelle de l'objet filmé. D'autres approches sont celles basées sur l'information couleur. Ce sont les méthodes dites photométriques ou stéréo multi-vues. Ces algorithmes se basent sur le fait qu'un point de la surface donne la même couleur dans les différentes caméras. Certains de ces algorithmes utilisent comme information additionnelle les silhouettes pour améliorer leur qualité. Par exemple, dans le procédé de l'invention, on peut choisir l'approche basée sur les silhouettes. Pour l'obtention de silhouettes, tout d'abord, on effectue la soustraction de fond pour séparer dans les images les régions correspondant aux objets ou personnes à modéliser, des régions correspondant au décor (appelé fond). Cette étape de soustraction de fond peut être mise en oeuvre de plusieurs manières. Elle peut être basée sur un fond uniforme : studio bleu ou vert et utilisation d'un � chroma-keying �. Ces techniques, très utilisées pour la télévision et le cinéma, offrent30 une excellente qualité mais sont relativement contraignantes. La soustraction de fond peut être basée sur un fond statique. Le système apprend un modèle du fond de la scène, puis compare à l'aide d'algorithmes scientifiques les images reçues par rapport à ce modèle pour déterminer les zones ayant changées. Ces zones correspondent aux silhouettes. Cette soustraction de fond peut être basée sur une boucle itérative avec la modélisation 3D : ces techniques permettront de s'affranchir de l'hypothèse du fond statique. 10 Puis, on réalise une polygonalisation des silhouettes, c'est-à-dire que les silhouettes � image � (images noir et blanc) peuvent être polygonalisées. Pour cela les contours des silhouettes sont calculés. Ces contours sont alors remplacés par une suite de segments les caractérisant. Cette étape de � polygonalisation � des silhouettes peut soit être exacte 15 (pas de perte d'information), soit être approximée pour permettre de simplifier la géométrie résultante. Ainsi, une fois, la reconstruction 3D réalisée, selon les applications, s'il n'est besoin que 20 de la géométrie, le résultat du système consiste alors en une séquence de modèles géométriques, un par trame. Ces modèles 3D peuvent être utilisés dans une application tierce sans visualisation, telle qu'un moteur physique de collision, une application interactive. 25 Le procédé peut en outre comporter une étape de visualisation et de rendu consistant à utiliser les données issues de la modélisation 3D, des paramètres de caméras issues de l'étape de calibrage ainsi que des images provenant des caméras afin de créer un rendu visuel utilisable de la capture 3D réalisée selon le procédé de l'invention. 30 De préférence, on ajoute également les informations de texture (couleurs) pour le rendu. Ce rendu peut s'effectuer en 3D (vers des logiciels exploitant des modèles 3D ou vers des écrans 3D) ou en 2D (vers des logiciels exploitant des images ou vers des écrans classiques). Pour un rendu en 3D, la scène 3D est composée à chaque instant, d'une géométrie 3D ainsi que des différentes images issues des caméras de fonctionnalité R. Un algorithme permet de connaître la couleur d'un point de la géométrie 3D à partir des informations de calibrage et des différentes textures. Pour cela, la projection du point 3D dans les différentes images est calculée grâce aux informations de calibrage : la couleur est alors la fusion entre les différentes couleurs issues des différents points de vue. Cette fusion prend en compte les informations de visibilité et de position des caméras pour obtenir la meilleur couleur. L'information d'un point de vue de référence peut être utilisé: on parle alors d'algorithmes de rendu � view-dependent �. A contrario un algorithme n'utilisant pas une telle information sera dit � view-independent �. Pour faciliter l'intégration des résultats dans les logiciels traditionnels ne possédant pas cet algorithme, le procédé propose de calculer une texture fusionnant l'information des différentes images issues des caméras de fonctionnalité R. Pour cela, on utilise l'algorithme précédent combiné à une technique d'� UV-unwrap �, baptisée aussi � Texture Baking�. Pour un rendu 2D, à partir des modèles 3D précédemment décrits, on calcule le rendu selon le point de vue choisi par l'application finale ou l'utilisateur. Ceci génère une image/vidéo 2D, utilisable soit directement (affichage sur un écran, stockage) soit dans des logiciels de graphisme. Le procédé selon l'invention est donc une invention pouvant être mise en oeuvre au moins par une unité de calcul, se présentant sous forme d'un programme d'ordinateur. 25 L'invention concerne également un système pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention qui comporte un ensemble de caméras disposées pour acquérir des images d'un sujet dans une scène réelle et dynamique, ainsi que des moyens de traitement et d'analyse des informations acquises par lesdites caméras en vue de calculer un modèle 30 en 3D dudit sujet. Il peut en outre comporter des moyens de visualisation dudit modèle reconstruit. 10 De manière à transférer les images prises et donc les informations acquises de la scène filmée, on met en place de préférence des moyens de communication entre les caméras et des moyens de calcul et de traitement qu'on appelle unité de calcul tels que des ordinateurs. Ces moyens de communication peuvent être filaires tels que des câbles, ou sans fil tels que des moyens de communication par ondes. Toutefois, ces moyens ne sont indispensables qu'en mode temps-réel et ne sont pas forcément nécessaires, en particulier lors de la mise en oeuvre du procédé en mode différé. Ces moyens de communication peuvent servir à véhiculer des informations de réglage 10 de caméras et/ou des images acquises en provenance des caméras. Les avantages de ce lien de communication caméras/unités de calcul sont nombreux. Ainsi, en ce qui concerne la communication d'informations de réglage, la possibilité de régler les caméras depuis un endroit centralisé est offerte. Ceci permet en particulier 15 d'économiser du temps car il n'est pas nécessaire d'aller de caméras en caméras pour vérifier les réglages ou les changer. Ceci offre également la possibilité d'envoyer un signal de déclenchement depuis un ordinateur comme on l'on a vu précédemment. De même, il est possible de synchroniser l'horloge interne (si présente) de la caméra pour assurer la synchronisation. Par ailleurs, ce lien de communication, en ce qui concerne la communication d'images, 25 offre la possibilité de traiter en direct le flux des images ainsi que la possibilité d'avoir un retour direct en fonction des réglages, ce qui permet de voir immédiatement l'effet des réglages. On peut également vérifier l'homogénéité des réglages des caméras entre elles, puisqu'on peut en effet comparer facilement les images des différentes caméras, celles-ci pouvant être affichées en un seul lieu. 30 De même, cela offre la possibilité de pouvoir vérifier le placement des caméras, grâce à une vue d'ensemble des images acquises, le bon déroulement du tournage depuis tous les points de vue, cette vérification pouvant être effectuée à partir d'une seule unité de 20 calcul, celle-ci ne requérant alors qu'une seule personne. L'absence de ce lien de communication permet toutefois d'utiliser des caméras qui ne permettent pas ce lien et/ou permet d'éviter d'avoir des ordinateurs dans l'environ de l'acquisition. Ce dernier point permet d'éviter certains inconvénients comme le bruit, l'alimentation nécessaire pour les ordinateurs pour filmer dans un lieu sans électricité, le câblage nécessaire. Les flux des images acquises par les caméras peuvent être traités à la volée par les unités de calcul si un lien permettant le transfert des images existe entre les caméras et les unités de calcul. Un tel mode est indispensable pour le mode temps-réel. Les flux des images acquises peuvent être enregistrées soit directement sur la caméra, soit sur les unités de calcul si un lien le permet, soit sur un appareil tiers (enregistreur, magnétoscope, etc...) Bien entendu, le mode enregistré ne permet pas d'effectuer un système en temps-réel. Le traitement à la volée peut servir à la fois au mode temps réel et au mode différé. De plus il est possible d'effectuer ces deux gestions de flux simultanément (enregistrement pour utilisation plus tard + traitement à la volée). Brève description des figures On décrira maintenant l'invention plus en détails en référence au dessin dans lequel : La figure 1 représente de manière schématique l'implantation d'un ensemble de caméras pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; La figure 2 représente les différentes étapes de l'étape d'acquisition du procédé selon l'invention ; La figure 3 représente de manière schématique l'intersection des cônes de projection des silhouettes de 3 caméras ; La figure 4 représente un système selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé en temps réel. Description détaillée Le procédé selon l'invention peut être décliné selon deux modes de fonctionnement qui sont : 1. la reconstruction 3D de scènes dynamiques en temps différé (pour produire des films, par exemple) 2. la reconstruction 3D de scènes dynamiques en temps réel (pour réaliser des émissions TV en direct par exemple) La modélisation 3D temps réel implique le challenge technique inhérent à cette sorte de 3D, à savoir obtenir la meilleure qualité d'image possible tout en conservant une projection fluide, ce qui demande d'optimiser au mieux les calculs. La 3D en temps différée est généralement utilisée pour la production d'effets visuels ou l'analyse a posteriori d'une scène. Son but est surtout d'obtenir une très grande qualité d'image. Une préoccupation pour les temps de calcul existe, mais à une échelle totalement différente de celle de la 3D temps réel. Une fois toutes les images calculées, elles sont projetées à la fréquence voulue (24 images/sec pour du film 35 mm par ex.). La mise en oeuvre du procédé de l'invention diffère selon le mode de fonctionnement choisi. Ainsi, pour le premier mode de fonctionnement en temps différé, la seule mise en oeuvre technique spécifique est la mise en place d'un ensemble de caméras et l'acquisition d'images selon des prises de vue multi-caméras synchronisée, le reste de l'invention étant un enchaînement de procédures réalisées par logiciels. Pour le second mode de fonctionnement en temps réel, la contrainte du temps réel impose une mise en oeuvre technique beaucoup plus spécifique. Comme on l'a déjà mentionné, selon une première forme de réalisation, le procédé selon l'invention permet une reconstruction 3D de scènes réelles et dynamiques en temps différé. Ce procédé se décompose en une première étape d'acquisition d'images. Cette étape d'acquisition consiste à filmer une scène sous différents angles de vue à l'aide de plusieurs caméras vidéo numériques 1 afin d'obtenir une série de données vidéo de la scène au même instant à l'aide d'un premier jeu de caméras ainsi qu'une série de silhouettes des objets et personnes présents dans la scène à l'aide d'un deuxième jeu de caméras. L'étape d'acquisition est mise en oeuvre sur un ensemble d'unités de calcul telles que des ordinateurs, les caméras 1 étant connectées chacune à un ordinateur 3 comme on peut le voir à la figure 4. Ces ordinateurs 3 appliquent les premiers traitements sur les flux vidéo provenant de ces caméras 1, qui sont la synchronisation, l'acquisition des flux vidéo et la soustraction du fond d'images comme cela est schématiquement représenté à la figure 2. La mise en oeuvre de cette étape s'effectue d'abord par l'acquisition des flux vidéo à l'aide des caméras 1 qui sont disposées de telle sorte qu'elles filment la scène sous différents angles de vue, lesdites caméras étant statiques par rapport à la scène filmée, et ne changeant pas d'emplacement pendant l'acquisition. La focale des objectifs des caméras ne change pas pendant l'acquisition et les vidéos sont enregistrées sur un support intégré aux caméras ou sur un support distant tel qu'un ordinateur 3 ou encore sur un appareil tiers tel (enregistreur, magnétoscope) avant l'étape de modélisation. Il est possible d'utiliser des caméras mobiles et d'avoir des paramètres variables, nécessitant alors un calibrage en continu durant l'acquisition. De préférence, les caméras filment toutes à la même fréquence. On peut prévoir des moyens de commande du déclenchement synchronisé des caméras 1 tel qu'un générateur électronique d'impulsion 2 qui participe à la synchronisation. Ainsi, la synchronisation est basée alors sur une date estampillée aux images fournie par la caméra 1 elle-même et/ou sur un identifiant / compteur. La synchronisation est ensuite réalisée par un système logiciel de mise en correspondance des identifiants des images. Ainsi, les images de même date sont associées. On appelle dans la suite de la 14 description, une trame, l'ensemble des images prises par les différentes caméras à un même instant t. L'acquisition des données vidéo numériques provenant du système multi-caméras synchronisées est réalisée par deux logiciels. Le premier logiciel est exécuté sur chaque ordinateur d'acquisition. Celui-ci permet de piloter les caméras branchées à un ordinateur, c'est-à-dire de leur envoyer des paramètres de réglage de capture vidéo ainsi que de récupérer les images acquises. Ce logiciel joue ensuite un rôle de serveur mettant à disposition les images et les réglages aux autres logiciels du système. Le deuxième logiciel est exécuté sur un seul ordinateur. Il offre une interface graphique à l'utilisateur permettant de contrôler toutes les instances du premier logiciel. L'utilisateur peut donc, à partir de ce logiciel, contrôler les paramètres de la prise de vue multi-caméras, ainsi que déclencher un enregistrement des flux vidéo en local sur chaque ordinateur d'acquisition 3. Puis, on effectue une soustraction de fond qui consiste à supprimer d'une image les éléments de décor, de fond d'une scène et de ne garder que les silhouettes des objets et personnes présents dans la scène. Ce système est basé sur une connaissance de la scène et peut être mis en oeuvre éventuellement par l'utilisation d'un studio de type studio vert (bleu, ...). Les paramètres extrinsèques et intrinsèques des caméras 1 (position des caméras dans la scène et paramètres optiques) sont utilisés lors de l'étape de reconstruction 3D. Ces 25 paramètres sont calculés grâce à la mise en oeuvre suivante : - un objet dont la forme est connue est filmé dans la scène. - en fonction de la connaissance des paramètres de l'objet et des images de l'objet capturées par les caméras, un mécanisme logiciel calcule les paramètres des caméras. L'ensemble des caméras est alors calibré. 30 L'étape de reconstruction 3D est entièrement réalisée par logiciel suite à l'acquisition et à la calibration. Elle ne fait pas appel à une mise en oeuvre technique spécifique mis à part l'utilisation d'un ordinateur afin d'exécuter les différents modules logiciels. Les calculs peuvent être distribués sur un ensemble de processeurs ou être effectués sur du matériel dédié (puce électronique, processeur des cartes graphiques, ...) pour les accélérer. Chaque résultat peut être enregistré pour être réutilisé plus tard et/ou peut être transmis directement aux étapes suivantes ou à l'application finale sans enregistrement. Dans l'exemple décrit, la reconstruction 3D est réalisée par un logiciel exécuté sur un 10 ordinateur ou alors distribué sur plusieurs afin d'assurer une production temps-réel. Il met en oeuvre un algorithme scientifique de Vision par Ordinateur de type � Shape From Silhouettes �. Ce logiciel utilise les silhouettes produites par l'acquisition, les données de calibrage. Les cônes de projection des silhouettes sont intersectés en direction des caméras (cf la figure 3), il en résulte un maillage géométrique correspondant à 15 l'enveloppe visuelle de l'objet filmé. Les résultats issus de la modélisation 3D peuvent être : soit directement utilisables par des applications externes à l'invention soit être utilisables par des applications externes à l'invention par le biais de plugins 20 logiciels spécifiques. Dans le cadre de la reconstruction 3D de scènes dynamiques en temps réel, l'étape d'acquisition se déroule de manière quasi similaire à celle du mode �temps différé � décrite ci-dessus. La différence se situe au niveau des caméras utilisées. En effet, pour 25 assurer le calcul de la reconstruction en temps-réel, il faut que les différents flux vidéos provenant des caméras 1 soient traités à la volée. A cet effet, il faut utiliser les caméras 1 avec les spécificités supplémentaires suivantes : - Les caméras sont de type numérique ou analogique avec un convertisseur de signal analogique vers numérique. 30 - Chaque caméra est connectée à une unité de calcul (ordinateur) 3. Il peut y avoir plusieurs caméras connectées à une même unité de calcul selon la puissance de calcul de celle-ci. Ces unités de calcul telles que des ordinateurs, appelées unités de calcul5 d'acquisition 3, sont connectées à un même réseau informatique, ils forment alors une grille d'unités de calcul (cf. la figure 4). Pour l'étape de modélisation, la phase de calibrage est mise en oeuvre comme décrit ci- dessus. Toutefois, il est nécessaire de faire intervenir un certain nombre d'unités de calcul (ordinateurs 4) afin d'exécuter les modules logiciels de reconstruction 3D en temps-réel. Ainsi, le nombre d'unités de calcul de modélisation 4 varie selon le nombre de caméras 1. Ces unités de calcul 4 son: reliées au même réseau informatique que les unités de calcul d'acquisition 3, ils font donc partie de la même grille d'unités de calcul. Selon la puissance de ces unités de calcul et le nombre de caméras 1, les unités de calcul d'acquisition 3 peuvent jouer le rôle d'unité de calcul de modélisation 4. Les unités de calcul d'acquisition 3 et de modélisation 4 peuvent utiliser plusieurs réseaux informatiques entre eux lorsque la quantité de données à partager est trop importante pour circuler sur un seul. Les liaisons entre unités de calcul peuvent être du type éthernet. A la grille d'unité de calcul composée par les étapes d'acquisition et de modélisation, il est possible d'ajouter une unité de calcul 5 supplémentaire dédiée au contrôle du système et pouvant assurer une transmission des résultats vers une tierce application. Une unité de calcul d'acquisition 3 ou de modélisation 4 peut jouer le rôle de cette unité de calcul de contrôle 5. L'invention est un système modulable, pouvant s'adapter à différentes configurations matérielles. C'est pour cela que plusieurs mises en oeuvre technique sont possibles. Afin d'assurer un résultat en temps-réel, les différents modules sont répartis sur différentes unités de calcul. Il s'agit de la raison principale de la présence d'au moins une unité de calcul pour chaque étape. 30 Il est possible de construire la même architecture logicielle sur une seule unité de calcul qui offrirait les performances suffisantes pour un résultat temps-réel. La reconstruction 3D est exécutée au niveau des unités de calcul de modélisation. Si les 18 caméras capturent la scène à 30 images par seconde, alors ces unités de calcul calculent au maximum 30 modèles 3D par seconde. Plusieurs scénarios de visualisation sont alors possibles. • Le rendu des données calculées est réalisé par l'unité de calcul de contrôle. C'est-à-dire qu'il utilise le maillage 3D calculé ainsi que les images provenant des caméras pour générer un angle de vue virtuel sur la scène et générer les images correspondantes. Ce rendu est alors affiché sur un dispositif d'affichage 2D (écrans, tv,...), envoyé vers des systèmes externes (régie vidéo de montage tv, ...). Ce rendu est obtenu à l'aide de l'unité de calcul de contrôle qui possède une unité de calcul graphique 3D optimisée (carte accélératrice 3D), par une connexion vers un dispositif d'affichage 2D, par une connexion vers un système externe qui exploitera le rendu. • Le rendu n'est pas calculé. Seuls les résultats bruts sont communiqués vers une application externe (maillage 3D, images des caméras). L'unité de calcul de contrôle communique avec l'application tierce par réseau informatique, ou par échange de fichiers, ou autres moyens de communication entre deux processus logiciels. L'unité de calcul a une connexion vers un système externe qui exploitera les résultats bruts (maillage 3D + images). • Les résultats bruts sont utilisés afin d'être affichés sur des dispositifs d'affichage 3D (écran stéréoscopique, autostéréoscopique). Les résultats sont alors exportés vers les formats correspondant aux dispositifs d'affichage. L'unité de calcul de contrôle, doté d'une unité de calcul graphique 3D optimisée (carte graphique par ex) exporte les résultats bruts vers ces formats. REVENDICATIONS1. Procédé de modélisation en 3D de scènes réelles et dynamiques, comprenant au moins une étape d'acquisition d'images consistant à filmer une même scène réelle et dynamique à l'aide de caméras positionnées selon des angles de vue différents, une étape de modélisation en 3D de ladite scène à partir des images acquises, caractérisé en ce que, lors de l'étape d'acquisition des images, on utilise au moins trois caméras (1), dédiées à l'acquisition des informations nécessaires au calcul de la géométrie des objets et des personnes de la scène réelle et dynamique, et on réalise une synchronisation des images acquises par l'ensemble des caméras (1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la synchronisation consiste à identifier les images acquises par l'ensemble des caméras (1) à un même instant t pour constituer une trame. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la synchronisation est mise en oeuvre par la datation des images et/ou l'apposition d'un identifiant/compteur, puis la constitution d'une trame des images portant la même date et/ou le même identifiant. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des moyens de commande du déclenchement synchronisé des caméras (1) tel qu'un générateur électronique d'impulsions (2) participent à la synchronisation. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape d'acquisition comprend, outre la synchronisation de la 30 capture des images, une phase d'acquisition des flux vidéo et une phase de soustraction du fond d'image. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, 19caractérisé en ce que les flux d'images acquises sont mémorisés soit directement sur une caméra (1), soit sur des unités de calcul telles qu'ordinateurs, soit sur un appareil tiers (enregistreur, magnétoscope) avant l'étape de modélisation 3D. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape de modélisation en 3D comporte une étape de calibrage et une étape de reconstruction 3D. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de calibrage vies caméras consiste à filmer dans la scène, un objet dont la forme est connue et ainsi calculer les paramètres des caméras. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'étape de reconstruction en 3D consiste à calculer la géométrie/la forme des objets ou personnes présentes dans la scène à partir de la fusion des informations issues des caméras (1) à chaque instant de ladite scène filmée selon une méthode choisie parmi celles basées sur les silhouettes telles que les méthodes dites voxeliques, les méthodes dites surfaciques, celles basées sur l'information couleur telles que les méthodes dites photométriques ou stéréo multi-vues . 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de reconstruction 3D est un procédé de modélisation baptisé EPVH consistant à obtenir la surface, sous la forme d'un maillage 3D, des objets ou personnes présents dans la scène, en utilisant les silhouettes obtenues de l'étape d'acquisition et des données de calibrage des caméras (1), l'intersection des cônes de projection des silhouettes en direction des caméras résultant en un maillage géométrique correspondant à l'enveloppe visuelle de l'objet ou personne filmé. 11. Système pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de caméras (1) disposées pour filmer un sujet dans une scène, ainsi que des moyens de traitement et d'analyse des informations acquises par lesdites caméras en vue de calculer un modèle en 3D dudit sujet.