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Dispositif d'identification et de classification et
procédé mis en oeuvre par ledit dispositif
La présente invention concerne le domaine de la
reconnaissance de formes, spatiales ou planes, et a pour
objet un dispositif d'identification et de classifica-
tion de sujets présentant des formes variables non stan-
dardisées, ainsi qu'un procédé mis en oeuvre par ledit
dispositif.
Actuellement, les systèmes de reconnaissances de
formes peuvent en général reconnaître automatiquement
des formes géométriques ou encore des associations de
formes géométriques. Néanmoins, aucun de ces systèmes
existants ne permet, dans le cas de sujets présentant
des conformations quelconques, rarement reproduites à
l'identique, d'opérer, de manière satisfaisante, une
identification et une classification rapides et automa-
tiques desdits sujets sur la base de leur forme exté-
rieure.
En outre, il existe divers dispositifs pouvant
générer des représentations tridimensionnelles de sujets
à étudier, basés sur une prise en compte d'un nombre
élevé de données, effectuée de manière tridimensionnel-
le, ces données devant toutes être stockées en vue d'une'
reproduction ultérieure desdites représentations.
Ainsi; ces dispositifs se doivent de posséder
une mémoire de très grande taille ainsi des unités de
traitement présentant une puissance de calcul élevée. I1
en résulte un coût en matériel important et-des frais de
mise en oeuvre tels qu'ils font obstacle à une applica-
tion industrielle rentable desdits dispositifs.
Or, il est intéressant, notamment dans le domai-
ne de l'habillement, de pouvoir réaliser une classifica-
tion rapide d'un grand nombre de sujets, présentant des
formes variables non standardisées, dans un nombre de
classes restreint définies par exemple au moyen de don-
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nées statistiques établies préalablement, ladite classi-
fication s'affinant au cours de sa mise en oeuvre répé-
tée.
De plus, il est également avantageux de pouvoir
réaliser des représentations virtuelles en trois dimen-
sions des sujets à étudier, et notamment à habiller,
tout en ne mettant en oeuvre qu'une mémoire limitée et
en ne traitant qu'un nombre restreint de données.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispo-
sitif d'identification et de classification de sujets
présentant des formes variables non standardisées, en
particulier des sujets humains, caractérisé en ce qu'il
est automatique et en ce qu'il est principalement cons-
titué, d'une part, par un dispositif de prise de vues,
d'autre part, par un module d'acquisition et de traite-
ment de la ou des vues et d'extraction d'au moins un
paramètre dimensionnel caractéristique donné et, enfin,
par un module d'identification et de classification des
sujets étudiés, au moyen du ou des paramètres caracté-
ristiques extraits.
L'invention sera mieux comprise grâce à la des-
cription ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisa-
tion préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et
expliqué avec référence aux dessins schématiques anne-
xés, dans lesquels . - ~ .
La figure 1 est une représentation schématique
d'un mode de réalisation du dispositif conforme à l'in-
vention ;
La figure 2 montre, par des vues de face et de
profil, le contour d'un sujet humain ainsi que les mesu-
res prises en compte pour l'identification et la classi-
fication dudit sujet ;
les figures 3A et 3B montrent les différentes
mesures relevées sur un modèle de référence, représenté
par son contour suivant une vue de face et une vue de
profil ;
les figures 4A et 4B sont des vues similaires
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aux figures 3A et 3B montrant les différentes mesures
relevées sur un sujet à étudier correspondant aux mesu-
res relevées sur le modèle de référence, et,
la figure 5 est une vue schématique représentant
les contours d'une même section de coupe d'un modèle de
référence et d'un sujet à étudier.
Conformément à l'invention, et comme le montre
la figure 1 des dessins annexés, le dispositif d'identi-
fication et de classification est principalement consti-
tué, d'une part, par un dispositif 1 de prise de vues,
d'autre part, par un module 2 d'acquisition et de trai-
tement de la ou des vues et d'extraction d'au moins un
paramètre dimensionnel caractéristique donné et, enfin,
par un module 3 d'identification et de classification
des sujets étudiés, au moyen du ou des paramètres carac-
téristiques extraits.
Selon une première caractéristique de l'inven-
tion, le dispositif 1 de prise de vues est composé d'au
moins une caméra 4, 4' coopérant avec un écran de fond
5, 5' fortement constrasté par rapport au sujet 6 à
identifier et à classer. Le ou les écrans de fond S, 5'
peuvent avantageusement se présenter sous la forme de
réglettes fluorescentes devant lesquelles sont disposées
des parois diffusantes.
Conformément à un mode de réalisation préféren-
tiel de l'invention, représenté à la figure 1 des des-
sins annexés, le dispositif 1 de prise de vues comporte
avantageusement deux caméras 4 et 4', dont les axes de
prise de vue forment un angle droit entre eux, chacune
coopérant avec un écran de fond 5 et 5' correspondant.
Ainsi, dans le cas de sujets 6 humains, il est
possible de réaliser simultanément une vue de face et
une vue de profil, les deux vues pouvant être réalisées
à des distances et dans des plans différents, en fonc-
tion des paramètres dimensionnels à extraire (figures 2,
3A, 3B, 4A et 4B).
Selon un autre mode de réalisation, non repré-
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semé aux dessins annexés, le dispositif 1 de prise de
vues est constitué par une caméra 4, 4' mobile autour du
sujet 6 à identifier et à classifier, l'écran de fond 5,
5' pouvant être déplacé en accord avec ladite caméra 4,
4' .
Le sujet 6 pourra ainsi faire l'objet de plu-
sieurs prises de vues consécutives sous différents an-
gles et selon différents plans permettant de relever au-
tant de vues planes qu'il est nécessaire pour pouvoir
déterminer les paramètres caractéristiques suffisants à
l'identification et à la classification du sujet 6. Bien
entendu, la caméra 4, 4' mobile peut également être rem-
placée par n caméras fixes disposées aux endroits appro-
priés.
L'unique caméra 4, 4' au moins présente pourra
également être fixe, les vues de face et de profil du
sujet à étudier étant effectuées consécutivement, après
une rotation adéquate dudit sujet. Le module 2 d'acqui-
sition et de traitement de la ou des vues et d'extrac-
tion se présente avantageusement sous la forme d'un cir-
cuit d'interface vidéo, et d'une unité de traitement
d'images, du type numérique, connus par l'homme de l'art.
Comme le montre également la figure 1 des des-
sins annexés, le module 3 d'identification et de classi-
fication est constitué par une unité centrale 7 reliée à
une base de données 8, ledit module 3 intégrant, en
outre, un programme de simulation de réseau neuronal
auto-organisateur, ainsi qu'un programme de génération
de représentations tridimensionnelles et un programme
permettant d'effectuer de la métrologie sur le sujet,
sur la base des vues acquises.
Le simulateur de réseau neuronal précité permet,
au moyen de procédures d'apprentissage, d'affiner la
classification et d'augmenter l'efficacité du module 3
en réduisant considérablement le temps de travail de
l'unité centrale 7.
La constitution et le mode de fonctionnement
d'un tel simulateur de réseau neuronal sont notamment
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décrits dans le brevet US-A-4 326 259, délivré le
20 avril 1982, au nom de Nestor Associates et le pro-
gramme de génération de représentations tridimensionnel-
les peut être du type connu par l'homme de l'art sous
5 l'appellation "modèleur" ou encore "générateur de facet-
tes".
Le module 3 peut également comporter un disposi-
tif de visualisation de la représentation tridimension-
nelle, un dispositif de manipulation de cette dernière
et un dispositif de lecture et d'enregistrement de
mémoires optiques sous forme de cartes individuelles de
faibles dimensions (non représentés).
I1 est ainsi possible de stocker l'ensemble des
caractéristiques dimensionnelles du sujet et de sa re-
présentation tridimensionnelle, sur un support, du type
"pièce d'identité", pouvant être directement exploité
par un commerçant, par exemple, équipé d'un appareil de
lecture et de visualisation adapté. Ce dernier pourra
alors réaliser des essais d'habillage virtuels, sous le
contrôle du sujet à habiller et sans prise de mesures
réelle. La lecture et l'écriture des supports optiques
peuvent être avantageusement réalisées par l'intermé-
diaire d'une technique laser.
L'invention a également pour objet un procédé
automatique d'identification, de classification et de
représentation de sujets présentant des formes variables
non standardisées, consistant, essentiellement, à réali-
ser au moins une prise de vue plane, préférentiellement
contrastée, du sujet à étudier, à prendre en compte et à
traiter la ou les vues réalisées, puis à en extraire un
ou plusieurs paramètres dimensionnels caractéristiques
donnés, puis à lancer une procédure d'identification et
de classification du sujet à étudier, sur la base du ou
des paramètres caractéristiques extraits, ensuite, en
fonction du résultat de ladite procédure, soit à indi-
quer les coordonnées de la classe à laquelle le sujet
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appartient, soit à générer une nouvelle classe définie
par les paramètres dudit sujet ou à intégrer ledit sujet
à une classe existante en mémorisant ses paramètres
caractéristiques et à réorganiser la structure de clas-
sification en conséquence, et, enfin, le cas échéant, à
réaliser une représentation tridimensionnelle approchan-
te, sous forme d'enveloppe, du sujet à étudier à partir,
d'une part, de paramètres dimensionnels extraits de la
ou des vues précitées et, d'autre part, de paramètres
dimensionnels correspondants et d'une représentation
tridimensionnelle d'un modèle de référence représentatif
de la classe à laquelle le sujet à étudier appartient.
Les classes initiales, caractérisées par les va-
leurs particulièrement de leurs paramètres d'entrée,
notamment les paramètres dimensionnels caractéristiques
de leurs modèles de référence, pourront, par exemple,
être établies en fonction de données statistiques résul-
tant d'une étude préalable sur une population donnée de
sujets 6 ou encore en mémorisant les valeurs des paramè-
tres d'un nombre donné de modèles types de sujets 6.
Bien entendu, la détermination des paramètres
caractéristiques devra, lors de la phase d'initialisa-
tion et lors de la mise en oeuvre du procédé, être réa-
lisée nécessairement dans des conditions identiques.
Selon une caractéristique de l'invention, la
prise en compte et le traitement de la ou des vues réa-
lisées consistent à regrouper les différentes vues éven-
tuelles et à définir, sur chaque vue, le contour du su-
jet à étudier.
L'extraction des paramètres caractéristiques
consiste ensuite à effectuer une série ordonnée de
mesures de distances dl, d2, d3, d4, d5, d6, d7, d8, d9,
d10 entre des points déterminés du ou des contours obte-
nus (figure 2).
Conformément à une caractéristique supplémentai-
res de l'invention, les paramètres extraits sont répar-
21~~14~'~
tis en au moins deux groupes, chaque groupe de paramè-
tres étant soumis à une procédure d'identification et de
classification distincte, permettant d'obtenir plusieurs
classifications partielles correspondant aux différentes
parties constitutives du sujet à étudier.
Dans le cas de sujets humains et, notamment,
dans le cadre d'une application de l'invention dans le
domaine de l'industrie et du commerce de l'habillement,
les mesures de distance prises en compte pour la classi-
fication, sont avantageusement réalisées au niveau du
thorax dl, d4, de la taille d2, d5 et du bassin d3, d6,
la taille ou hauteur d7 du sujet étant également prise
en compte.
En outre, il est également possible d'opérer
deux classifications partielles du sujet, à savoir, une
première classification pour la partie supérieure du su-
jet, au dessus de la taille par exemple, et une seconde
classification partielle pour la partie inférieure, au
dessous de la taille, permettant de définir une taille
de veston et une taille de pantalon, éventuellement
différentes, pour le même sujet.
Dans le cas où une représentation tridimension-
nelle virtuelle du sujet à étudier est envisagée, la
phase d'initialisation consiste également, à acquérir et
à mémoriser, au préalable, d'une part, les représenta-
tions tridimensionnelles d'une pluralité de modèles de
référence pour une population donnée de sujets et,
d'autre part, des valeurs de mesures de distance ml, m2
effectuées sur lesdits modèles de référence, grâce aux
prises de vue planes réalisées, au niveau de sections de
coupe S transversales prédéterminées, ainsi que les
hauteurs ou tailles d7 desdits modèles de référence.
Lors de la création d'une nouvelle classe, la
représentation tridimensionnelle et les différents para-
mètres dimensionnels~du sujet, constituant le modèle de
référence de cette nouvelle classe, doivent également
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être mémorisés.
Comme le montrent les figures 3A et 3B des des-
sins annexés, les mesures de distance ml', m2' sont
effectuées, sur les prises de vues planes réalisées, au
niveau de sections de coupe S' transversales du sujet à
étudier, distribuées sur toute la hauteur dudit sujet ou
dans une zone de ce dernier servant à sa classification,
la répartition des sections de coupe S' étant similaire
à celle des sections de coupe S définies sur le modèle
de référence correspndant audit sujet, mais néanmoins
fonction du rapport des tailles ou des hauteurs d7 entre
ledit sujet et ledit modèle de référence.
Ainsi, les sections de coupe S, S' peuvent, par
exemple, être uniformément réparties au niveau d'une
zone déterminée du modèle de référence et du sujet à
étudier, la distance entre deux sections de coupe S'
successives données, définies sur les vues planes dudit
sujet, étant déterminée par la distance séparant les
deux sections de coupe S correspondantes définies sur
les vues planes du modèle de référence et par le rapport
entre les tailles d7 du sujet et du modèle.
En outre, lesdites sections de coupe S, S' pour-
ront être effectuées soit dans plans horizontaux, soit
dans des plans inclinés par rapport à l'horizontale.
Conformément à une caractéristique supplémentai-
re de l'invention, représentée en partie à la figure 5
des dessins annexés, la réalisation tridimensionnelle
approchante du sujet à étudier consiste à calculer, pour
chaque paire de sections de coupe S et 5' correspondan-
tes, les écarts el, e2 entre les valeurs des mesures de
distance ml, m2 et ml', m2', effectuées sur les diffé-
rentes vues planes, respectivement du modèle de référen-
ce considéré et du sujet à étudier, puis à construire,
par interpolations, à partir des contours C des sections
de coupe S mémorisées du modèle de référence et des
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écarts el, e2 calculés précédemment, les contours C' des
sections de coupe S' de la représentation approchante du
sujet à étudier et, enfin, à regrouper, en les superpo-
sant de manière ordonnée et en tenant compte du rapport
des tailles d7 entre modèle de référence et sujet à étu-
dier, les différents contours C' obtenus précédemment en
vue de constituer, après application d'un second traite-
ment par interpolations, une enveloppe maillée tridimen-
sionnelle représentant ledit sujet à étudier.
Les contours C, correspondant aux contours exté-
rieurs des coupes transversales à travers les manequins
ou les modèles de référence, sont stockés dans la mé-
moire du dispositif conforme à l'invention, et leurs
formes, leurs longueurs (circonférences) et leurs di-
mensions ml, m2 au niveau des prises de vue planes or-
thogonales de face et de profil sont également emmaga-
sinées dans ladite mémoire.
Les écarts el, e2, de type algébrique, se défi-
nissent, dans le cadre de l'exemple décrit, de la maniè-
re suivante . el = ml' - ml et e2 = m2' - m2.
Par conséquent, les seules données à stocker
pour un sujet considéré sont constituées par la taille
d7, l'identité de la classe à laquelle le sujet appar-
tient ou du modèle de référence approchant le plus ce
dernier et, enfin, les différents écarts el, e2 définis
ci-dessus, la représentation tridimensionnelle du sujet
à étudier étant générée en fonction des besoins.
Le procédé conforme à l'invention peut également
consister, dans le cas d'un sujet humain, à générer, à
partir de patrons de couture adaptés à sa représentation
tridimensionnelle, pouvant être stockés dans une mémoire
optique contenant l'ensemble des caractéristiques dimen-
sionnelles du sujet et de ladite représentation tridi-
mensionnelle, des opérations d'essais d'habillage vir-
tuels de cette dernière sur un écran de visualisation,
après lecture, le cas échéant, de ladite mémoire
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optique.
En outre, en vue de déterminer les mensurations
de sujets, le procédé peut également consister à réali-
ser, au moyen d'une prise de vue de face et d'une prise
5 de vue de profil, à l'échelle, du sujet dans une posi-
tion prédéfinie, des mesures automatiques de longueurs
et/ou de circonférences caractéristiques des mensura-
tions du sujet, ce à partir des données dimensionnelles
et/ou de l'enveloppe relatives à un modèle ou à un mane-
10 quin de référence représentant la classe ou le groupe
auquel appartient le sujet et enregistrées suite à des
prises de vue planes et/ou tridimensionnelles établies
préalablement dans des conditions identiques.
Grâce à cette disposition, il est possible
d'effectuer automatiquement une pluralité de mesures
virtuelles, sans contact physique, du sujet, le manequin
ou modèle, dont les dimensions exactes sont connues
servant d'étalon de mesure à partir duquel les mesures
réelles du sujet à étudier peuvent être extrapolées.
Pour ce faire, le manequin ou modèle et le sujet
à étudier doivent présenter des positionnements et des
maintiens identiques lors de la réalisation des prises
de vue (avantageusement les jambes et les bras légère-
ment écartés).
Les emplacements de prise de mensurations sur le
sujet à étudier pourront correspondre à ceux couramment
utilisés dans le domaine de la confection et du vête-
ment (tour de cou, tour de poitrine, tour de taille,
longueur de bras, largeur des épaules, distance
entrejambe-sol,...). Toutefois, des emplacements spéci-
fiques, non conformes à l'usage, pourront également être
choisis au moyen de modules de communication interactifs
entre le dispositif et l'utilisateur.
Selon une première variante de réalisation de
l'invention, la détermination des mensurations peut
consister, préalablement à l'obtention de. l'env~.loppc~
~iI042~
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maillée tridimensionnelle représentant le sujet à étu-
dier, à disposer des marqueurs sur l'enveloppe tridi-
mensionnelle du modèle ou du manequin, ces marqueurs
correspondant à des circonférences ou délimitant des
portions dont les dimensions, notamment la longueur,
sont à déterminer pour un sujet donné, ces marqueurs se
retrouvant aux mêmes emplacements sur l'enveloppe tridi-
mensionnelle représentant ledit sujet, enveloppe calcu-
lée à partir de l'enveloppe du manequin ou du modèle
représentant la classe dudit sujet.
Conformément à une deuxième variante de réalisa-
tion, la détermination des mensurations consiste à
effectuer les mesures de longueurs caractéristiques sur
les contours extraits ou déterminés sur les prises de
vue planes emmagasinées du sujet et les mesures de cir-
conférences caractéristiques sur les contours C' des
sections de coupe S' correspondantes, obtenus par inter-
polations à partir des contours C des sections de coupe
S mémorisés du modèle ou manequin de référence corres-
pondant audit sujet et des écarts el, e2 (Fig. 5).
Afin de permettre de relever des formes parti-
culières du corps du sujet, le procédé peut en outre
consister à appliquer la technique graphique connue sous
la désignation de "technique du moiré", au moins aux
portions du corps du sujet présentant une conformation
concave ou convexe, ou une courbure, prononcée, telles
que par exemple les épaules ou la poitrine d'une femme.
La technique précitée consiste à projeter sur la forme à
relever une grille et d'observer la grille projetée à
travers une autre grille. L'image obtenue contient des
familles de courbes alternativement claires et sombres
appelées franges de moiré. Chacune de ces franges maté-
rialise, sous certaines conditions, une ligne de niveau
de la forme considérée.
Grâce à l'invention, il est donc possible de
réaliser une identification et une classification auto-
21~~4~~~
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matiques et rapides de sujets présentant des formes va-
riables non standardisées, ladite classification s'affi-
nant et augmentant en efficacité au cours de mises en
oeuvre répétées. Par ailleurs, une reconstitution en
trois dimensions du sujet étudié à l'aide des données
enregistrées pourra être réalisée ultérieurement, per-
mettant ainsi d'opérer une simulation d'habillage tridi-
mensionnelle dudit sujet. De plus, il est également
possible, grâce au dispositif et au procédé précités,
d'effectuer une détermination automatique approchée des
mensurations du sujet à étudier, ce sans contact physi-
que avec ledit sujet.
La présente invention, bien que décrite essen-
tiellement dans le cadre de la reconnaissance de formes
humaines, peut être appliquée dans des domaines très di-
vers tels que, par exemple, la microbiologie, pour la
reconnaissance de bactéries, les prises de vues étant
alors effectuées par l'intermédiaire d'une caméra montée
sur un microscope.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au
mode de réalisation décrit et représenté aux dessins
annexés. Des modifications restent possibles, notamment
du point de vue de la constitution des divers éléments
ou par substitution d'équivalents techniques, sans sor-
tir pour autant du domaine de protection de l'invention.
