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CA 02506256 2005-05-13
WO 2004/046783 PCT/FR2003/003397
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DISPOSITIF DE SURVEILLANCE PANORAMIQUE
La présente invention concerne le domaine des
équipements de prise de vue panoramique, notamment destinés
à la vidéosurveillance.
On connaît dans l'état de la technique différentes
solutions pour la prise de vue à très grand angle.
Les solutions utilisant des lentilles asphériques ne
sont pas satisfaisantes car le coût de fabrication est très
élevé et les aberrations difficiles à corriger avec des
retraitements logiciels.
On connaît également l'utilisation de miroirs
déformant avec un traitement anamorphique optique ou
logiciel.
A titre d'exemple, le brevet PCT W09506303 décrit un
système de surveillance, pour contrôler un espace,
comprenant une seule caméra et un miroir convexe de type
dôme. La caméra est fixée par rapport au miroir de sorte
qu' au moins la majorité de la surface du miroir se situe
dans le champ de vision de la caméra. Le miroir présente un
profil tel que les rayonnements provenant de la majorité de
l'espace sont réfléchis par le miroir de type dôme sur le
plan image de la caméra. De préférence, le miroir de type
dôme est symétrique de manière circulaire, son axe de
symétrie étant aligné par rapport à l'axe optique de la
caméra. En général, la caméra est une caméra électronique
comportant un capteur à dispositif à couplage de charge au
niveau de son plan image. L'image traitée de l'espace
produite par la caméra est affichée sur un écran de
contrôle sous forme d'image en cercle ou à plat. Le systëme
de traitement d'images de la caméra électronique peut
comprendre un algorithme de détection de mouvement destiné
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à générer une alarme en cas de détection d'un mouvement
dans toute zone prédéterminée de l'espace.
Un autre brevet publié sous le numéro W09750252A1
concerne un appareil de prise de vues panoramique qui
capture instantanément une image panoramique â 360 degrés.
Selon un des modes de réalisation, l'appareil de prise de
vues comprend un miroir convexe qui capture la lumière du
panorama environnant, une lentille d'astigmatisme qui
corrige l'astigmatisme, une lentille d'objectif qui fait
converger la lumière en un point unique, une lentille
d'aplatissement de champ qui fait converger des images de
format polaire en images planaires bidimensionnelles, et un
mécanisme de capture d'images qui capture des images
annulaires bidimensionnelles, optimisées, du panorama
environnant. Cet appareil de prise de vues panoramique
comprend également divers systèmes d'affichage et de
répartition des images panoramiques. Spécifiquement, ces
systèmes comprennent un dispositif et un procédé permettant
de réaliser numériquement une transformation géométrique de
l'image annulaire bidimensionnelle en projections
rectangulaires de sorte que l'image panoramique puisse étre
affichée selon des procédés traditionnels tels que des
images imprimées et des images télévisées.
Cette solution est destinée à la prise de vue sur
360° mais elle produit des images peu exploitables pour la
vidéosurveillance.
En effet, les images panoramiques ne permettent pas
d'appréhender correctement des détails du champ couvert et
ne permettent donc pas de réaliser une vidéosurveillance
efficace.
On connaît également des solutions de
vidéosurveillance utilisant une caméra à champ normal,
balayant le volume à surveiller. Cette solution permet
certes d'obtenir des images satisfaisantes, mais présente
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l'inconvénient de laisser des zones non visualisées pendant
le balayage. Chaque zone à surveiller n'est visualisée que
pendant une durée très limitée, inférieure à la durée
d' ombre .
La présente invention vise à réaliser un équipement
de vidéosurveillance panoramique compact évitant les
inconvénients des différentes solutions de l'art antérieur.
A cet effet, l'invention concerne selon son
acception la plus générale un équipement pour la
surveillance vidéo comportant des moyens optiques pour la
formation d'une image panoramique et l'acquisition de
ladite image panoramique par une caméra transmettant une
information vidéo à un poste de visualisation distant,
caractérisé en ce que ledit équipement comporte en outre un
moyen d'acquisition d'une image avec une ouverture
angulaire non panoramique inscrite dans le champ de prise
de vue panoramique, l'orientation dudit moyen d'acquisition
étant commandé par rapport au champ des moyens optiques
panoramiques en fonction d'une zone d'intérêt détectée dans
ladite image panoramique.
Avantageusement, le moyen d'acquisition est
constitué par une caméra additionnelle mobile selon au
moins un axe de rotation.
Selon une variante, 1e moyen d'acquisition est
constitué par une caméra additionnelle mobile selon deux
axes de rotation perpendiculaires.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de
formation de l'image panoramique comportent au moins un
miroir à symétrie axiale, et de section courbe et le moyen
d'acquisition est constitué par une caméra additionnelle
mobile selon l'axe de symétrie dudit miroir.
De préférence, le moyen de formation de l'image
panoramique comporte un miroir principal de forme annulaire
de section concave percé en son centre, réfléchissant une
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image primaire sur un miroir secondaire rond concave et à
profil elliptique coaxial à l'axe optique, le dispositif
comprenant un capteur d'images numérique disposé sur l'axe
optique, pour recevoir l'image secondaire réfléchie par le
miroir secondaire.
Selon des modes de réalisation particuliers .
- le moyen de formation de l'image panoramique
comporte un diaphragme interposé entre le miroir secondaire
et le capteur d'images ;
- le moyen de formation de l'image panoramique
comporte un miroir primaire de forme circulaire de section
hyperboloïque ;
- le moyen de formation de l'image panoramique
comporte un miroir secondaire concave elliptique ;
- le capteur d'images du moyen de formation de
l'image panoramique disposé en arrière jusque dans un plan
transversal intersectant le miroir primaire ;
- le miroir secondaire du moyen de formation de
l'image panoramique est un miroir à section elliptique ;
- le moyen de formation de l'image panoramique
comporte un miroir secondaire formé par une calotte concave
â profil de coupe elliptique assurant la focalisation du
miroir primaire selon un tore sur un capteur.
Avantageusement, le moyen de formation de l'image
panoramique comporte au moins un repère d'indexation placé
dans le champ balayé par 1e moyen d'acquisition non
panoramique.
Selon une variante, il comporte un repère
d'indexation disposé sur une couronne annulaire coaxiale
avec le dispositif d'acquisition de l'image panoramique, et
un second repère d'indexation placé dans un plan contenant
l'axe du dispositif d'acquisition d'image panoramique.
Selon un mode de réalisation particulier,
l'équipement comporte en outre un poste de visualisation
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comportant un moyen de pointage d'une zone d'intérêt de
l'image panoramique, et un circuit de commande de la
position angulaire de la caméra non panoramique en fonction
des informations fournies par le moyen de pointage.
5 Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, le moyen
de pointage comprend un écran tactile pour la visualisation
de l'image panoramique.
Selon une autre variante, l'équipement comporte en
outre un poste de visualisation comportant un moyen
d'analyse de l'image panoramique délivrant une information
représentative de la position d'une zone d'intérêt de
l'image panoramique, et un circuit de commande de la
position angulaire de la caméra non panoramique en fonction
des informations fournies par le moyen d'analyse.
Selon un mode de mise en oeuvre particulier, ledit
moyen d'analyse est un moyen de détection des modifications
locales de l'image panoramique.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description qui suit, se référant aux dessins annexés
correspondant à un exemple non limitatif, où .
- la figure 1 représente une vue selon un plan de
coupe axial d'un exemple de réalisation d'un dispositif
selon l'invention ;
- la figure 2 représente une vue en perspective
d' un dispositif conforme à l' invention
- les figures 3 et 4 représentent des vues en
coupe partielle selon un plan radial
- la figure 5 représente une vue d'une image
obtenue avec un dispositif conforme à l'invention.
La figure 1 représente un exemple de réalisation
d'un dispositif de prise de vues panoramiques présentant un
axe de symétrie médian (10). Le champ de prise de vue est
cylindrique avec une ouverture d'environ 70° dans les plans
radiaux.
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Le dispositif comprend un miroir primaire (1) de
forme annulaire et de section concave. Ce miroir présente
un perçage central. Le miroir primaire (1) réfléchit les
rayons lumineux vers un miroir secondaire (2) disposé
coaxialement au miroir primaire (1), en amont du champ de
prise de vue. Le miroir secondaire (2) est formé par une
calotte concave à profil de coupe elliptique assurant la
focalisation du miroir primaire selon un tore sur un
capteur (4).
Le miroir secondaire (2) réfléchit les rayons
lumineux vers un oculaire (3) composé de une ou plusieurs
lentilles et intégrant un diaphragme. Un capteur d'image
(4), par exemple une caméra numérique, reçoit l'image
torique ajustée par l'oculaire et délivre un signal
numérique. Ce signal est ensuite traité par un logiciel de
traitement d'image assurant la correction des déformations.
La caméra principale est placée dans un plan
transversal coupant le miroir primaire (1).
Ceci permet de réaliser un dispositif de faible
encombrement.
Une caméra additionnelle (11) est disposée sous le
miroir secondaire (2), dans l'angle mort du miroir
principal (1). Cette caméra additionnelle (11) est une
caméra à champs non panoramique. Elle est orientable selon
un axe de rotation confondu avec l'axe de symétrie (10) et
selon un axe de rotation perpendiculaire, pour permettre un
pointage dans une zone quelconque du champ du dispositif de
prise de vue panoramique.
Cette caméra additionnelle (11) fournit une image de
détail permettant une visualisation agrandie d'une zone
d'intérêt sur un écran de surveillance.
Il est ainsi possible de procéder sur un même écran,
ou sur des écrans indépendants, à la surveillance globale
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d'une zone panoramique, et l'analyse d'une zone d'intérêt
particulier apparaissant dans l'image panoramique.
La sélection de la zone d'intérêt est réalisée
manuellement par un opérateur chargé de la surveillance, ou
automatiquement.
Dans le premier cas, l' opérateur dispose d' un moyen
de pointage permettant de désigner sur l'écran de
visualisation de l'image panoramique une zone d'intérêt. Ce
moyen de pointage peut être constitué de façon connu par
une « souris », ou encore par un écran tactile. La
superposition d'un pointeur graphique dont la position est
commandée par l'actionnement du moyen de pointage, avec une
zone de l'image panoramique permet de calculer une
information de pilotage de la caméra additionnelle (11).
Cette information commande l' orientation selon un ou deux
axes de rotation complémentaires. L'image captée par la
caméra (11) correspond alors à une vue agrandie de la zone
d'intérêt désignée sur l'écran de visualisation de l'image
panoramique. Cette image peut être visualisée sur le même
écran ou sur un écran distinct. Son affichage ne supprime
pas l'affichage de l'image panoramique, ce qui permet à
l'opérateur de continuer la surveillance de l'ensemble de
la zone, et la détection d'éventuelles nouvelles zones
d' intérêt.
Le repérage de la position relative de l'image
panoramique et de l'image agrandie peut être amélioré par
une mire apparaissant dans le champ visualisable par la
caméra additionnelle. Cette mire peut être constituée par
un ou plusieurs repères opaques ou semi-opaques
correspondant à des positions déterminées. Ces repères
permettent de recaler périodiquement l'image de détail par
rapport à une zone d'intérêt désignée sur l'image
panoramique.
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Dans la solution automatique, l'orientation de la
caméra additionnelle (11) est commandée par un circuit
d'analyse de l'image panoramique, détectant par un
traitement d'image les zones d'intérêt. Les zones d'intérêt
peuvent être déterminées par une variation locale de
l'intensité ou des caractéristiques de l'image panoramique.
Un calculateur détermine alors le barycentre de la
zone d'intérêt détectée et calcule l'information de
positionnement de la caméra additionnelle (11) en fonction
de la position de ce barycentre.
Un mode semi-automatique consiste à proposer à
l'opérateur des zones d'intérêt, et à commander le
déplacement de la caméra additionnelle (11) seulement en
cas de validation par l'opérateur
Cette proposition de la zone d'intérêt peut se
traduire par l'apparition automatique d'un pointeur
graphique, ou de la mise en surbrillance de la zone
d'intérêt. La sélection se fait par une action sur une
touche de validation, ou par désignation de la zone
d'intérêt sur un écran tactile.
La figure 2 représente une vue en perspective
faisant apparaître le miroir primaire (1) présentant la
forme générale d' un cône inversé tronqué, engendré par le
déplacement d'un ligne concave le long d'un chemin
circulaire. Le miroir primaire (1) est percé par une
ouverture (8). I1 est placé en regard d'un miroir
secondaire concave (2) dont le diamètre, dans l'exemple
représenté est sensiblement identique au diamètre du miroir
primaire (1).
Les figures 3 et 4 représentent les trajets optiques
dans un dispositif conforme à l'exemple représenté en
figure 2. Le champ de prise de vue est formé par une
couronne circulaire présentant une ouverture angulaire
d'environ 75°.
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La figure 5 représente une image enregistrée avec un
dispositif conforme à l'invention.
