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DISPOSITxF.L'ACQUTSITION D'IMAGE PANOR.AMIøUE
ha présente invention se rapporte au domaine de
~.' âcquis~ition , d' ,mages panoramiques of in de permettre de
visuâliser un environnement sur 3~0°.
La prësente invezztion se rapporte plus
particuliérement â un. dispositif d~acquisition d'image,
panoramique, du type comportant au moins un mayen
1ü réflecteur muni d'une surface extérieure: au moins
-partiellement =éf3.ëchissante,~ afin de permettre de
rëflëchir~ladite image vers un appareil capteur~d'image du
type appareil photo ou camëra.
Une -image panoramique est une image en deux
dxniensîons qui permet de visualiser l'environnement situé
dans e~n périmétre complet autQUr d'un point précis avec un
effet en trois dimensions. Ce genre d'image est três utile
peur visualiser un paysage d~ùn paiat partiGU~.ier, ou pour
visualiser l'sspacé intérieur d'une piëce. I;or9que l'image
2p est acquise â lraide d'une~caméra, le dispositif permet
égalemez~t de rëaliser des vidëos surveillances.
L'art antérieur. conna3t déjâ des dispositifs
d'acquisïtü~n d'image panoramique, et notamment la demande
~5 de brevet internationale tnip-A-99130.97 qui porte sur un
dispositif omnidirectionnel servant â capter l',image d'une
scën~ depuis un point de grue unique. Ge dispositif comprend
un moyen réfJ.ecteur sensiblement parabolique placé de façon
r
â réflëchir orthographiqûement des rayons principaux de
30 rayonnement ëlectromagnëtique émis par ladite'scëne. L.édit
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moyen réflecteur pôssëdé uri point focal qui coinci:de avéc
ledit paxnt de vue unique dudit disp.c~s~.fi.if
omnidirectionnel, y coiapris ledit moyen réf lecteur
sr~nsibleFnent pàrabol~.que. Ce dispositif comporte ëgalement
un ou plusieurs capteuxs d'image glacés de maniêre à
recevoir lesdits rayons principaux du rayonnez~cent
êlectromagnëtique réfhêchis orthographiquement depuis Ledit
rêflecteur parabolique, ce qui permet' de capter l'image de
làdite scéne.
zQ ' ~ Z' ait antérieur tonnait. également un di.sQc~sitif
d~ acquisition d' ~,~mage panoramique de la' demande de brevet
internationale ~lp-A-97!54252. . . ,..
h ~ in~v~7vëz».ent majeur de ces dzspasitifs r~si.de
dans le fait que .
- une partie du champ de vision de la 'f4rme
paraboloïde est occultêa par 1~appareil capteur d'image ;
- le moyen rêflecteur '~voit" une partie de l'appareil
capteur d' image, ce qui . ~appara~.tra ob~.igatoirement sur
~0 1 ~ .mage finale et~ donc aura un impact eux la qual.itê et le
x'éa~.ïsxne de la vue ,;
- le.champ de vision est essentiellement centré vers
1e bas, alors que la vision humaine est essentiellement
centre sur 1~horizontale ;
- il est difficile de protëge= la surface
réflëchissante centre les coups et~~.es rayures sans cacher
tout Qu partie de son champ de vision ; La seule solution
êtant d'opter pour un ,matêriau ds fabrication trés dur et
donc trés cher ;
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- le dispositif ne permet pas .de visualiser la
totalité de i ~ errvirannement car ie champ de vision n' est
que trés partiel.. . '
g La prèsente invention entend remédier aux
~.nconvénients de. l'art antërieur en proposant un disposit~.f
d'acquisition d's.mage panoramique slui permette : .
- d'occulter l'appareil capteur d'image
d'-scquërir ~ une intâ.ge racentr~a sur.
?p l' hor3zdntale trës 'pruChe de la vision ht~xnaine ; ' ' .
- . d'inclure Ze d3spasiti~ dans un boiti~r de
protectz~an occultë sur 1 ~ image acqu~.se ; . ~ - ' .
- d' acquëri.x une .mage . permettant de
visualiser la totalïtë de 3'environnement â 1~'aide d'un
I5 disposïtif~co~nportant un champ de vision aompiét ; et
- de permettre de rêaliser des recouvrements
d'image.
Four ce faire, Ia prësente invention est du
20 type dëcrit ci-dessus et aile est remarquable, dans son
acception la plus large, en ce qu'elle propose de dëparter
. le point de dêpart de l'angle de vï.sion, ~de l'extrérnïté
proxima7.e du moyen réf Lecteur vers son extrémité. distale ,
' en rëalisant la surface dudit moyen xêflecteûr primaire
ayant une forme de cône et prësentant un axe A, ladite
surface primaire présentant une courbure. concave en
direction de l'axe A dudit cône.
Un eôrze est une suxface réglée dont la
gënératrice passe par un point fixe, le sommet_
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lj
Un cônè concave est un cône dont la g~néxatrice
présente une courbure cri direction de l'axd du cbrre.
Selon les variantes de l'invention, .laàite
surface conique primaire est engendrée par-une gënëratrice
~ sensiblement . parai~o7.:tque ou par une génératrice
sensiblement en arc de cercle ou encore par une génératrice
sensiblemexit elliptique.
L'image obtenue, qu'elle soit gxxse avec un
appareil photo ou une caméra, est une'image d'anamorphose
IO en deux d3.mensions qui. permet de recrèer un panorama
complet 'sur 360 ° avec v,n effet en trpis dimensions. .
Grâce au dispositif selon l'invention,.le champ
de v~.sion mayen est plus proche de l'horizontale et-permet
. d'obtenir des images très rapprvchëes de la._vi.sion humaine
naturelle.
Dans une verszon de l' invention, tedi.t .moyen
rëflecteur présénte.une forme de cône qui co~mpaxte-une base
prêsentant une ligne d'inflexion circulaire formant un
retour, afin dè permettre de réaliser un recouvrement du
champ dé vision~situè derriére .l'appareil capteur d'image.
Ledit mayen rëflecteur peut, de plus, prësenter
une forme de cône qui. comporte un sommet tronqué, afin de
permettre de positionner ~ un êlément de fixation au ni~reau
dudit sommet. .
t
bans-une ~rersion préférée de l'invention, ledit
mayen réflecteur est primaire et prêsente une forme de cSne
qui comporte un sommet èvidé et le dispositif dlacquisition
3D d' image comporte au moins une surface de renvoi, au moins
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partiellement réflëchissante, permettant de- renrroyer
1~~.mage vers l'appareil capteur d'image-, par exemple â
travers le sommet ëvid~. _ '
Cette version prësente en outre une vaxi.ante
dans laquelle, le~dzspositi~ d'acquisitïon d'image comporte
un moyen réflQCteur secondaire muni d'une surface
seGOndaire, extërieure, prësentant une forme de cône, au
moins partiellement xéfléchissante et concave;-coaxial avec
le moyer~ réflecteur primaire.
p . , ~ De préférence,. ledit moyen réf lecteur
. secondaire pre'senta.nt une forme de-aône dont le sommet
. . . .. secondaïre est tronqnë et éventue~.lezrnex~t évidé pour
permettre le passage de l'3mage_
pzfféren~es dëxsions peuvent' ainsi ëtre
déclinées â partir de ces~versions de bases en for~ctian des
champs de vision souhaités, et plus prëcisément en fonction
de l'orientation généxaJ.~ de l'image soûhai,tée.
2p Avantageusement, le dispositif selon
~1'invention ne refléte.pas l'appareil capteur d'image et il
pexznet d'obtenir un champ de vision total.
Avantageusement, le d~.spt~sit~.f selon
l' ,ïnvention permet d' obtenir une qualitë d' image maximale
25 dans la zone de l'environnement qui contient le plus
d'xn~ormation, c~est à dire dans la zone proche de
l'horiaantale.
I~e dïspositif selon l'invent.ion permet en outre
de placer la ou les surfaces réfléchissantes dans un
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6'
dispositif de protection situé en dehors. du ohamp de vision
de dispositif d'acquisition d'image.
Gràce â la pert~.nence du- champ de vision offert
avec le dispositïf selon l'invention, il est possi3~le de
3.'utiLiser pour des applications trâs spécifiques, çomme
par exemple pour la mesùre qualitative et~ quantitat3:ve de
certaines ondes dans,des appareils de mesure de spectres,
notamment pcaur l~analyse de la composition des matériaux.
La°présente invention se rapporte ëgalement à
un apparexl.w capteur d~image muni ~d~un dispositif
d~ acquisition d' image selon. 1' inveritic~x~, ~ ~ izw procédé de
construction d'une image numërique par acquisiti.an Brune
ïmage d' anamorphose panorsmique . â 1.' aide d'un disp~sit.if
Z5 d~acquisitian d'image selon l'invention, ainsi. qu'â une
image numérique obtenue par la mise en ouvre du ~d~.spositii
d' acqezisition d' imagre selon l' invention.
Do çomprendra mieux ~.' invention à l' aide de 3.a
20 deseript~.on, faitë ci-aprés â titxe purement explicatif, de
plusieurs modes de ràalisation de l'invention, en réfërence
aux figures annexëes .
- la figure I illustre un dispositif
d' acquis~.t~.on d' image de l' axt antérieur ;
Zg - la figuxe 2 ïl.lustre Ie champ de vision du
dispositif de Ia figure ~. ;
les f~.gures 3 et 4 xlZustrent respectivement
une vue de face et ung vue de dessous du moyen réflecteur
primaire du dispositif seJ.on l'inventïan ;
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la figure 5 illustre le champ de vssion du
dispos.~tif des figures ~ et 4 ;
1.a figure 6 illustre le champ de vision du
dispositif selon l'invention lorsque le moyen réflecteur
5, primaire comporte ùne base prêsentant un retour
la ïigure 7 illustre. une vue en coupe d'un
boitier de fixation du dispositif selon l'xnvention_ sur un
systéms~optique d'un appareil capteur d'image ;
- lia t~.gure 8 illustre une version de
20 l'invention â moyen~xéflecteur primâire et moyen réflecteur
secondaire disposés dos à dos
- ~ la figure ~ . illustre carie version de
l'invention â moyen r~flecteur'primaire et moyen rêf lecteur
secondaire disposés face â: face ;
15 , ~ ~ la figure 1Q , illustre une version de
l'inventioix â moyen rêflecteur primaire et moyen réflecteur
secondaire disposês dos â dos avec l'appareil capteur
d'image positionnê entre eux ; _ ' .
la figure 11 illustre une version de
~Zp lii.nvention ~. moyen rêflecteur primaire et moyen réflecteur
secondaire disposés face â face avec l'appareil capteur
d'image positionné entre eux ; et ~ .
- la figure 12 illustre le principe de
détermination des principaux paramêtres de la version de
25 base du dispos~.t.if selon l' invention.
les figures 3. et 2 illustrent un dispositif
d'acquisition d'image panoramique de l'art antêrieur
comportant un moyen rëfZecteur primaire t2) munïs~ d'une
30 ~ surface primaire ~3y, extérieure, ,rëflêchissante, afin, de
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permettre de rëflëchir ladite image vers un appareil
capteur d'image .(4) du type appareil photo ou caméra.
Le mv~en rëflecteur primaire (2) est positionné
dans L'axe optique de 1"appareil capteur d~zmage (4) et de
S' son systême optique (4').
La sûrface primaire {3) est convexe et présente
une forme parabolique ou semi-circulaire.
clne partie du champ de vision ( 5 ) de la forme
parabo~.nïde est ocaultëe par le système optique ~(4') de
.~,0 . l'appareil captenx d'image (4). ~ .. .
Le moyen rëf lecteur primaïre ( 2 ) 'woit~' . une
' . partie' de l'appareil capteur d'imago (4). et du systême
'optique (4'), ae qui apparaitra obligatoirement sur l'image
finale et donc aura un.impaet sur la quali~ë et he réalzsme
15 de la vue.
Le dïspositif selon l'invention, illustré
figures 3 et 4, est un dispositif {1) dracqu~.s~.tzox~ d'image
panoramique, du type comportant au moins un moyen
20 rêflecteur primaire (2) muni d'une surface primairt> (3),
extërieure, au moins partiellement réfléchissante, afin'de
permettre de rëflëchir .ladite image vers au mvzns un
appareil capteur d'~.mage (4) du type appareil photo au.
caméra. '
25 La surface pximaire {3) constitue de prëfërence
un miroir renvoyant toutes les ondes, mats elle peut
ëventuellement comporter un filtre afin de s'opposer â la
réflexion de certaines ondes.
Le dispositif se7.on l' ïnventi.on est caractërisé
3Q . en ce que ledit moyen rëf7.ecteur primaire (2) est constitué
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d'une surface ~rimaxxe (3) coniqûe, concave, c'est â dire
inCUrvée-vers l'axe central.
Selon les var~.antes de l'invention, ladite
surface conique est engendrêe par une génératrice
sensiblement parabolique ou, par une génêratrice
sensiblement en arc de cercle ou encoze par une génératrice
sensiblement elliptique, suivant les caraGtëri5t.iques de
l'image recherches. .
La section vue du bas est donc un cercle ou une
2 t1 ellïpse .
Par- exemple, la surï'aCe primaire ( 3 ) peut âtre
une surface coniqu~a exi arc de cercla ~p.résentant un rayon R
d'environ 60 millimètres,. pour uri angle P. d'envirori S6_,5'
et le diamètre extérieur I peut âtre d'environ 120
15~ millimétres.
La fïgure 5 illustre Ze c-hamp de visiow (5)
d'un observateur fictif O grâce, au dispasxt~.f selon
l'invention.
20 ~ Grâce à la surface- primaire (~j conique et
concave, le point de dëpart de l'angle de vision de
.1'extrémitê proximale du moyen rêflectsur est dêportê vers
svn extrémité distale.
Ainsi, la sux~ace primaire (3) ne refléte ni
25 l'observateur o, ni un appareil capteur d~image positionnê
â sa place. Le système optique d2 l'appareil capteur
d ~ imâge est alors en dehors ~ du champ de vision ( 5 ) et la
'surface primaire (3) peut être placêe dans un dïspositif de
protection situé êgaiement hors du champ de vision (5).
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vans une version de l'invention, le'tüt moyen
rëtlécteur primaire (2) présente nne fdrm~ pie c$ne qui
comporte une base ( 9 ) p~rêsentant un retour t 14 ) , eamine .
illustré figure 6, afin de permettre un recouvrement du~
g champ de vision v situë en arriére de l'appareil capteur
d'image (4).
Ledit moyen réf~.ecteur primaire (2) peut
prësenter une forme de c8ne dont le sommet (6~ est tronqué'
zp et le disposit~.f (I) peut comporter un élêment de fixation. .
positi~rnnd au ,moins au wi.,veau , dudit sommet ( 6 ) , afin ~ ds
. . .permettre de le fixer â T'appareil capteur d'image (4)_
Cet élëment ~de Wixati.an peut être Constitué,
par exemple, d'une tige positionnëe dans T axe A du s~stéme
15 'optique du dispositif (1).et fixée contre le sommet (6).
let élément de fixation peut également étre
çon.s'~ltuê, par exemple, d'un boïtier (7) comportant un pas
de vis destiné à venir coopérer avec le pas de vis
habituellement niënagë à 1~~extrëmitë du systéme..optique (4')
2û de L'appareil capteur d'image (4), ce boïtier ëtant
également fixé contre le sommet (6), comme illustré figure
7.
Dans cette vexsivn de hase, ledit moyen
réflecteur primaire t2)~ est positionné dans l'axe du
25 . système optique de l'appareil capteur d'image (4), soit
verticalement, soit hoxizvntalement, so~.t~êventuellement
incliné.
Dans une version prêfêrëe de l'ïnvention, le
30 dispositif (1) d'acquisition d'image comporte au moins une
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surface de renvoi (11, 21}, au moins partiellement
rëflêvhissante, coa~siale avec le. mayen réflecteur
primaire (2), afin de permettre d'inverser la position de
~~apparei7. capteur d~image (4) sur 1~axe optique A.
.5 Dans cette version, ~.e dispositif ( l y comporte
un moyen réflecteur. secondaire.tl2) muni d'une surf ace
secondaire (I3}, extérieure, présentant une forme de cane
au moins taartxellement réfléchissante at cancave_
sensiblem~r~t Coaxiale avec Ie moyen rë~lec.teur primaire (2}
et dont le sommet secondaire (16} est tronqué et évidé.-
Ledit moyen réflecteur primaire~:(2) et ledit
moyen réf7.ecteur. secondaire ( I2,} peuvent' .âtre identiques et
peuvent êtxe gositionnës symétriquement par rapport â. un
plan perpendiculaire â 1~axe oQtique A du dispositif (1}_
i5
Les moyens réflecteurs primaire (2) et
secondaire (12} peuvent étxe positionnés face â face,~c~est
dire, base (.9.) contre base (19), comme illustré figure $.
Les moyens réflecteurs primaire (2} et
secondaire (12) peuvent âtre positionnés dos â dos, c'est â
dire, surface primaire (3} face ~ surface secondaire (13),
comme illustrê figure 9 . Ladite surface de renvoi ( 1 ~. } est
alors plane, voire éventuellement concave et le sommet (16)
25 du mayen réflecteur secondaire (12} comporte de préférence
une surface av. moins partiellement transparente (2~}.
Dans ces deux.prëcédentes versions, l~appareil
capteur d~image (4} est positionné dans T axe optique ~L du
30 dispositif (1), mais il peut également âtre imaginé de
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positionner l~àppareil capteur d'image t4y entre les moyens
réflecteurs primaire (2) et secondaire (12), sènsiblement
perpendiculaire â ?j'axe optique A du dispositif (1).
Za figure IU illustre, pax èxemple, une version
.de l'invention dans laquelle les moyens rëflecteurs
primaire {Z) et.secondaire (I2) sont positionnës dos â dos
et l'appareil capteur d~~xtage.(y est pZacë entre eux.
Les moyens rëflec~teurs primaire (2) et
secondaire (12) comportent alors~chacui~~ respectivement une
surfaoe de renvoi ( 1I, 2z ) - d'orrlrs 1, coaxiale
vraspeativement avec les mo~rAns:réflecteurs primaire (Z) et
secondaire (1Z), ainsi qu'une sùrface de renvoi (22, 32)
d'ordre 2, inclîriée par rapport â l'axe optique A, afin de
renvo~rer les images qui sont passées â travers les sommets
respectifs (6 " 16) vers 1~appareil capteur d~image~(~).
Les surfaces de renvoi (11, 21) d'ordre 1-et
les surfaces de renvoi (22, 32) d'ordre 2 ne sent pas
forcëment planes, elles péuvent prësenter une dëformation
~ calculëe.
La figure 1I illustre, quant à elle, une
version de l'invention dans laquelle lés moyens rêflecteurs
primaire (2) et secondaire (12) sont posïtivnnës f ace â
face et l'appareil capteur d'image (4) est placë entre eux.
Lés moyens réflecteurs primaire (2) et
secondaïre {12) comportent alors chacun respectivement une
surface de renvoi {11, 21}, inclinëe par rapport à.i~axe
optique A, afin. de renvoyer les images vers l'appareil
~0 capteur d'image (4).
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Les surfaces de renvoi (llf ~1) ne sont pas
forcëinent planes, elles pëuvent pré$enter une dëfprmation
calculée.
z~edit ou lesdits moyens rëflecteurs (2,_12) est
au'sont, de préférence, disposés) dans un bottier de
protection (7, 17) prêsentant au moins,une fenêtre.(8, 18)
au moins partiellement transparente sur au moins toute la
hauteur respectivement de ladite 'surface (3, Z3) conique,
î:0 Cc~riCave . ..
Ledit boitier de protection (7, 17) comporte en
outre des moyens pour permettre sa f ixativn â 1 ~' apparei l~
capteur d'image (4) d'ume.maniére hermëtique â la lumière.
Ces moyens de fixation sont par exemple constitués d'un pas
15 . de vis . '
Dans la versiôn i~,Iustr~e figure 10, Ies
surfaces~de renvoi (11, Z1) d'ordre 1 sont positionnées au
r fond des boitiérs ( 7, 17 ) et Les surfaces de renvoi ( 22 ,
32) d'ordre 2 sont positionnëes dans un autre boîtier (23)
solidaire des boitiers (7, 17) et qui peut ëtre solidarisé
'avec_l'appareil capteur d'image (4).
Dans la version illustrêe figure 11, les
surf aces de renvoi (11, 21~ sont positïonnëes dans un
boitier (23) solidaire des boitiers (7, 17) et qui peut
25 être solidarisë avec l'appareil capteur d'image (4)_
Comme on peut le Constater, les Champs de
vision (5, 15) respectivement des -moyens réflecteurs
primaire ~(2) et secondaire (12) ne sont_pas identiques
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selon les versions. ï.e choix èntre lés diffêrentes versions
s'effectue donc en fonction des champs de visian soutxai.tës.
w La présente invention se.rapporte également â
- un appareil capteur d'image (~)'~mu~,i d'un dispositïf (1), â
un procédë de construction d'une image numérique par
acquisition d'une~image d'anamorphose panoramique à l'aide
d' un dispositif ( 1 ) et par traitementw numërique de ladite
Z 0 ~,m.age, ainsi qu~ â une image numérique olateaue par - la mise
en rntzvre du dispositif (I).
w four une meilleure compréhension de
l'invention, un exemple de dëte-rmination mathématique des
dimensions de la version de basé du dispositif (1) est
donné ci-aprës ;
Pour simplifier 3.a détermination mathématique
des dimensions de la surface (3) conique, nous allons
p prendre le cas oû la courbure de cette forme conique
cencave eSt un arG de cèrcle.
Les dimensions du s.ystéme vont dépendre de
plusieurs variab~.es énumërée en référence à 7.a figure 12 ;
- n est la distance entre l,'objeatif de l'appareil
g çapteur d'image.(4) et le haut du moyen rëflecteur
primaire (2) ;
- T est l'angle de vue sus le moyen rëflecteur
px~.maire (2) â paxtzr de ~~l'objectïf du capteur
d'image (4) ; .
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est l'angle décrivant l'arc de cercle dans
leqixel s'.inscrit la courbure de la surface
primaire ( 3 ) ~,
' .- R est 7.e rayon du cercle caractërisant 1 ~ arc - de
5 ,cercle ;
- E est L'angle de rëflexion de l'ïmage ;
G est la tangente au cercle ;
- rimai est la valeur de l'angle P peux l'arc de
cercle complet ;..
L0 . - Turin est la valeur de l'angle T~pour P = Pmax ;
. - B est Za valeur ~~da l'angle pour laquelle
l'appaare~.l capteur d'image (4) voit le glus haut.
h est.la hauteur dé la forme_
15 ~ ' La dëterm~.nat~.vn de la distance D se fait en
fonction de la focale de l'objectif, tout en sachant que
cette focale représente un angle (pax exemple 38mm en 4/3
ëquivaut ~ un, angle de 38,degxës sur le plan horizontal)_
Pour que la surface (3) soit entiérement vue
par l'objectif. il f eut que
n = (D1+D2) ! tan(Angle de la focale)
La dêtermination de l'angle Pmax afin qu2
l'extrémitê inférieure de 1a forme ne reflëte pas
~'S l'extrémitê supêrieure est alors telle que
Bmax = 2Pmax - Pi/2 + Turin
Ftant donnê que pour le cas oû ladite
surface t3) conique est engendrée par une génératr~.ce
30 sensiblement en arc de cercle
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Bmax = Pmax/2,
on a
Fmax/2 = ~Pmax - Pi/2 + Turin
ï?max ~ -2 ( ~i.n - Pi/2 ) / 3. ,
Ainsi, le rayon R est
R= ~~ / ( cQS ( Pi/2 - Pmax)),
1p et. la hauteur h
h ,- R( l' - Sin (Pi/2 .-. Pmaxj j
I~e dispositif ( 1 ) ainsi r3~texrnxxxé permet
d'acquërsr des images panoramiques.
