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DISPOSITIF D'ACQUISITION D'IMAGES BIMODE A PHOTOCATHODE.
DESCRI PTI ON
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'acquisition
d'images à vision nocturne, comprenant une photocathode adaptée à convertir
un flux de photons en un flux d'électrons. Le domaine de l'invention est plus
particulièrement celui de tels dispositifs, utilisant des filtres matriciels
de
couleurs.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
On connaît dans l'art antérieur différents dispositifs d'acquisition d'images
à vision nocturne, comprenant une photocathode.
Un tel dispositif est par exemple un tube intensificateur d'images,
comprenant une photocathode, adaptée à convertir un flux incident de photons
en un flux initial d'électrons. Ce flux initial d'électrons se propage à
l'intérieur du
tube intensificateur, où il est accéléré par un premier champ électrostatique
en
direction de moyens de multiplication.
Ces moyens de multiplication reçoivent ledit flux initial d'électrons, et
fournissent en réponse un flux secondaire d'électrons. Chaque électron initial
incident sur une face d'entrée des moyens de multiplication, provoque
l'émission
de plusieurs électrons secondaires du côté de la face de sortie de ces mêmes
moyens. On génère ainsi un flux secondaire d'électrons intense, à partir d'un
faible flux initial d'électrons, donc in fine à partir d'un rayonnement
lumineux de
très faible intensité.
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Le flux secondaire d'électrons est accéléré par un troisième champ
électrostatique en direction d'un écran phosphore, qui convertit le flux
secondaire d'électrons en un flux de photons. Grâce aux moyens de
multiplication, le flux de photons fourni par l'écran phosphore correspond au
flux
de photons incident sur la photocathode, mais en plus intense. En d'autres
termes, à chaque photon du flux de photons incident sur la photocathode
correspondent plusieurs photons du flux de photons fourni par l'écran
phosphore.
La photocathode et les moyens de multiplication sont placés dans un tube à
vide présentant une fenêtre d'entrée pour laisser entrer le flux de photons
incident sur la photocathode. Le tube à vide peut être fermé par l'écran
phosphore.
Lorsque le flux de photons incident sur la photocathode est converti en un
flux initial d'électrons, l'information relative à la longueur d'onde des
photons est
perdue. Ainsi, le flux de photons fourni par l'écran phosphore correspond à
une
image monochrome.
Le document GB 2 302 444 propose un tube intensificateur d'images
permettant de restituer une image poly-chromatique.
Une première matrice de filtres de couleur primaire est disposée en amont
de la photocathode, pour filtrer un flux incident de photons avant qu'il
n'atteigne
la photocathode.
Un filtre de couleur primaire est un filtre spectral, qui ne transmet pas une
partie du spectre visible complémentaire de cette couleur primaire. Ainsi, un
filtre de couleur primaire est un filtre spectral qui transmet une partie du
spectre
visible correspondant à cette couleur primaire, et éventuellement une partie
du
spectre infrarouge, et même une partie du spectre proche-UV (200 à 400 nm)
voire même UV (10 à 200 nm).
La première matrice de filtres de couleur primaire est constituée de filtres
rouge, vert et bleu, qui dessinent des pixels de couleur primaire sur la
3
photocathode. Ainsi, un flux de photons incident sur un pixel donné de la
photocathode correspond à une couleur primaire donnée. Le flux d'électrons
fourni en réponse par la photocathode ne contient pas directement
d'information
chromatique, mais correspond à cette couleur primaire donnée.
En sortie du tube intensificateur, le flux de photons fourni par l'écran
phosphore correspond à une lumière blanche, combinaison de plusieurs
longueurs d'onde correspondant notamment au rouge, au vert et au bleu. Ce flux
est filtré par une deuxième matrice de filtres de couleur primaire. Cette
deuxième
matrice dessine des pixels de couleur primaire sur l'écran phosphore. Ainsi,
un
flux de photons émis par un pixel donné de l'écran phosphore est filtré par un
filtre de couleur primaire. En sortie de ce filtre de couleur primaire, on
obtient un
flux de photons correspondant à une couleur primaire donnée. La deuxième
matrice est identique à la première matrice, et alignée avec celle-ci. Les
pixels de
l'écran phosphore sont donc alignés avec les pixels de la photocathode.
L'image
fournie en sortie de la deuxième matrice est donc composée de pixels de trois
couleurs primaires, correspondant à une image intensifiée de l'image
pixellisée
en sortie de la première matrice.
On réalise ainsi un tube intensificateur à vision nocturne offrant une image
couleurs. Cependant, du fait de la présence des deux matrices de filtres de
couleur primaire, ce tube intensificateur présente de fortes pertes
énergétiques,
préjudiciables dans un domaine caractérisé par le besoin d'une forte
intensification d'un flux de photons.
Un objectif de la présente invention est de fournir un dispositif
d'acquisition
d'images permettant l'acquisition d'images couleurs tout en minimisant le
préjudice causé par des pertes énergétiques.
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EXPOSÉ DE L'INVENTION
Cet objectif est atteint avec un dispositif d'acquisition d'images
comprenant :
- une photocathode, adaptée à convertir un flux incident de photons en un
flux d'électrons ;
- un capteur constitué d'une matrice d'éléments, dits pixels ; et
- des moyens de traitement.
Selon l'invention :
- le dispositif comprend une matrice de filtres élémentaires, chacun
associé
à au moins un pixel du capteur, ladite matrice étant disposée en amont de
la photocathode, de sorte qu'un flux initial de photons traverse ladite
matrice avant d'atteindre la photocathode ;
- la matrice comprend des filtres de couleur primaire, un filtre de couleur
primaire ne transmettant pas une partie du spectre visible
complémentaire de ladite couleur primaire, et des filtres transmettant
l'intégralité du spectre visible, dits filtres panchromatiques ; et
- les moyens de traitement sont adaptés à :
- calculer une grandeur, dite grandeur utile, pour déterminer si
au moins une zone du capteur est dans des conditions de faible
ou de fort éclairement, la grandeur utile étant représentative
d'un flux surfacique moyen de photons ou d'électrons détecté
sur un ensemble de pixels dits panchromatiques du capteur,
chaque pixel panchromatique étant associé à un filtre
panchromatique ;
- uniquement si ladite zone est dans des conditions de fort
éclairement, former une image couleur de ladite zone à partir
des pixels de cette zone associés à des filtres de couleur
primaire.
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Selon un mode de réalisation avantageux, la photocathode est disposée à
l'intérieur d'une chambre à vide, et la matrice de filtres élémentaires est
située
sur une fenêtre d'entrée de ladite chambre à vide.
5 En variante, la photocathode est disposée à l'intérieur d'une chambre
à
vide fermée par un faisceau de fibres optiques, et chaque filtre élémentaire
de la
matrice de filtres élémentaires est déposé sur une extrémité d'une fibre
optique
dudit faisceau.
Le capteur peut être un capteur photosensible, les moyens de traitement
peuvent être adaptés à calculer une grandeur représentative d'un flux
surfacique
moyen de photons, et le dispositif peut comprend en outre :
- des moyens de multiplication, adaptés à recevoir le flux d'électrons émis
par la photocathode, et à fournir en réponse un flux secondaire
d'électrons ; et
- un écran phosphore, adapté à recevoir le flux secondaire d'électrons et à
fournir en réponse un flux de photons, dit flux utile de photons, le capteur
étant agencé pour recevoir ledit flux utile de photons.
En variante, le capteur peut être un capteur sensible aux électrons, adapté
à recevoir le flux d'électrons émis par la photocathode, et les moyens de
traitement peuvent être adaptés à calculer une grandeur représentative d'un
flux
surfacique moyen d'électrons.
De préférence, les filtres panchromatiques représentent 75% des filtres
élémentaires.
La matrice de filtres élémentaires est avantageusement générée par la
répétition périodique bidimensionnelle du motif suivant :
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{ R WG
WWWW
M=
GWBW
WWWW
où R, G, B représentent respectivement des filtres de couleur primaire rouge,
vert, bleu, et W représente un filtre panchromatique, le motif étant défini à
une
permutation près de R, G, B.
En variante, la matrice de filtres élémentaires peut être générée par la
répétition périodique bidimensionnelle du motif suivant :
{ Ye W Ma W1
WWW W
M=
MaWCyW
W WWW
où Ye, Ma, Cy représentent respectivement des filtres de couleur primaire
jaune,
magenta et cyan, et W représente un filtre panchromatique, le motif étant
défini
à une permutation près de Ye, Ma, Cy.
De préférence, les moyens de traitement sont adaptés à :
- déterminer que ladite zone est à faible éclairement, si la grandeur
utile est
inférieure à un premier seuil ; et
- déterminer que ladite zone est à fort éclairement, si la grandeur utile est
supérieure à un second seuil, le second seuil étant supérieur au premier
seuil.
Si la grandeur utile est comprise entre les premier et second seuils, les
moyens de traitement sont avantageusement adaptés à combiner une image
monochrome et l'image couleur de ladite zone, l'image monochrome de ladite
zone étant obtenue à partir des pixels panchromatiques de cette zone.
De préférence, les moyens de traitement sont adaptés à :
- former une image monochrome à partir de l'ensemble des pixels
panchromatiques du capteur ;
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- segmenter cette image monochrome en régions homogènes ; et
- pour chaque zone du capteur associée à une région homogène, calculer
indépendamment la grandeur utile correspondante pour déterminer si
ladite zone est dans des conditions de faible ou de fort éclairement.
La matrice de filtres élémentaires peut comprendre en outre des filtres
infrarouges ne transmettant pas la partie visible du spectre, à chaque filtre
infrarouge étant associé au moins un pixel du capteur dit pixel infrarouge.
Lorsqu'une zone est dans des conditions de faible éclairement, les moyens
de traitement sont avantageusement adaptés à :
- comparer un seuil infrarouge prédéterminé et une grandeur, dite
grandeur secondaire, représentative d'un flux surfacique moyen de
photons ou d'électrons détecté par les pixels infrarouges de cette zone ;
- lorsque ladite grandeur secondaire est supérieure au seuil infrarouge
prédéterminé, superposer une image monochrome obtenue à partir des
pixels panchromatiques de cette zone et une image en fausse couleur
obtenue à partir des pixels infrarouges de cette zone.
En variante, lorsqu'une zone est dans des conditions de faible éclairement,
les moyens de traitement sont avantageusement adaptés à :
- à partir des pixels infrarouges de cette zone, identifier des sous-zones
de
cette zone, détectant un flux surfacique moyen de photons ou d'électrons
homogène dans le spectre infrarouge ;
- pour chaque sous-zone ainsi identifiée, comparer un seuil infrarouge
prédéterminé et une grandeur, dite grandeur secondaire, représentative
d'un flux surfacique moyen de photons ou d'électrons détecté par les
pixels infrarouges de cette sous-zone ;
- lorsque ladite grandeur secondaire est supérieure au seuil infrarouge
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prédéterminé, superposer une image monochrome obtenue à partir des
pixels panchromatiques de cette sous-zone et une image en fausse couleur
obtenue à partir des pixels infrarouges de cette sous-zone.
La matrice de filtres élémentaires peut consister en une image projetée par
un système optique de projection.
L'invention concerne également un procédé de formation d'une image, mis
en oeuvre dans un dispositif comprenant une photocathode adaptée à convertir
un flux incident de photons en un flux d'électrons, et un capteur, le procédé
comprenant les étapes suivantes :
- filtrage d'un flux initial de photons, pour fournir ledit flux incident
de
photons, ce filtrage mettant en uvre une matrice de filtres
élémentaires comprenant des filtres de couleur primaire, un filtre de
couleur primaire ne transmettant pas une partie du spectre visible
complémentaire de ladite couleur primaire, et des filtres
transmettant l'intégralité du spectre visible, dits filtres
panchromatiques ;
- calcul d'une grandeur, dite grandeur utile, pour déterminer si au
moins une zone du capteur est dans des conditions de faible ou de
fort éclairement, la grandeur utile étant représentative d'un flux
surfacique moyen de photons ou d'électrons détecté sur un ensemble
de pixels dits panchromatiques du capteur, chaque pixel
panchromatique étant associé à un filtre panchromatique ;
- uniquement si ladite zone est dans des conditions de fort éclairement,
formation d'une image couleur de ladite zone à partir des pixels de
cette zone associés à des filtres de couleur primaire.
8a
La présente description concerne un dispositif d'acquisition d'images
comprenant :
- une photocathode, adaptée à convertir un flux incident de photons en un
flux d'électrons ;
- un capteur constitué d'une matrice d'éléments, dits pixels ;
- des moyens de traitement; et
- une matrice de filtres élémentaires, chacun associé à au moins un des
pixels
du capteur, ladite matrice de filtres élémentaires étant disposée en amont
de la photocathode, de sorte qu'un flux initial de photons traverse ladite
matrice de filtres élémentaires avant d'atteindre la photocathode ;
dans lequel la matrice de filtres élémentaires comprend des filtres de couleur
primaire, chacun des filtres de couleur primaire ne transmettant pas une
partie du spectre visible complémentaire de ladite couleur primaire, et des
filtres panchromatiques transmettant l'intégralité du spectre visible; et
dans lequel les moyens de traitement sont adaptés à:
- calculer une grandeur, dite grandeur utile, pour déterminer si au
moins une zone du capteur est dans des conditions de faible ou
de fort éclairement, la grandeur utile étant représentative d'un
flux surfacique moyen de photons ou d'électrons détecté sur un
ensemble de pixels dits panchromatiques du capteur, chaque
pixel panchromatique étant associé à un des filtres
panchromatiques; et
- uniquement si ladite zone est dans des conditions de fort
éclairement, former une image couleur de ladite zone à partir des
pixels de cette zone associés aux filtres de couleur primaire.
La présente description concerne aussi un procédé de formation d'une
image, mis en oeuvre dans un dispositif comprenant une photocathode adaptée à
Date Reçue/Date Received 2022-02-24
8b
convertir un flux incident de photons en un flux d'électrons, et un capteur.
Le
procédé comprend les étapes suivantes :
- filtrage d'un flux initial de photons, pour fournir ledit
flux incident de
photons, ce filtrage mettant en oeuvre une matrice de filtres
élémentaires comprenant des filtres de couleur primaire, chacun des
filtres de couleur primaire ne transmettant pas une partie du spectre
visible complémentaire de ladite couleur primaire, et des filtres
panchromatiques transmettant l'intégralité du spectre visible;
- calcul d'une grandeur, dite grandeur utile, pour déterminer
si au moins
une zone du capteur est dans des conditions de faible ou de fort
éclairement, la grandeur utile étant représentative d'un flux surfacique
moyen de photons ou d'électrons détecté sur un ensemble de pixels
dits panchromatiques du capteur, chaque pixel panchromatique étant
associé à un des filtres panchromatiques;
- uniquement si ladite zone est dans des conditions de fort éclairement,
formation d'une image couleur de ladite zone à partir des pixels de
cette zone associés aux filtres de couleur primaire.
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BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description
d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement
limitatif,
en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
¨ la figure 1 illustre
de manière schématique le principe d'un dispositif
selon l'invention ;
¨ la figure 2 illustre de manière schématique un premier mode de
réalisation d'un traitement mis en uvre par les moyens de traitement selon
l'invention ;
¨ les figures 3A et 3B
illustrent de manière schématique deux variantes
d'un premier mode de réalisation d'une matrice de filtres élémentaires selon
l'invention ;
¨ la figure 4 illustre de manière schématique un premier mode de
réalisation d'un dispositif selon l'invention ;
¨ les figures 5A et 5B
illustrent de manière schématique deux variantes
d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention ;
¨ la figure 6
illustre de manière schématique un deuxième mode de
réalisation d'une matrice de filtres élémentaires selon l'invention ; et
¨ la figure 7 illustre de manière schématique un deuxième mode de
réalisation d'un traitement mis en oeuvre par les moyens de traitement selon
l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La figure 1 illustre de manière schématique le principe d'un dispositif
d'acquisition d'images 100 selon l'invention.
Le dispositif 100 comprend une photocathode 120, fonctionnant comme
décrit en introduction, ainsi qu'une matrice 110 de filtres élémentaires 111
située
en amont de la photocathode. On utilise par exemple une photocathode GaAs
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(arséniure de gallium). On pourra utiliser tout autre type de photocathode, en
particulier des photocathodes sensibles dans un spectre de longueurs d'onde le
plus large possible, incluant le visible (environ 400 à 800 nm), et le cas
échéant le
proche infra-rouge voire même l'infra-rouge, et/ou le proche UV (ultra-
violet),
5 voire même l'UV.
Chaque filtre élémentaire 111 filtre la lumière incidente sur un
emplacement de la photocathode 120. Chaque filtre élémentaire 111 définit
ainsi
un pixel sur la photocathode 120.
Les filtres élémentaires 111 sont des filtres de transmission d'au moins deux
10 catégories différentes : des filtres de couleur primaire, et des filtres
transparents
(ou panchromatiques).
Un filtre élémentaire de couleur primaire est défini en introduction. Les
filtres élémentaires de la matrice 110 comprennent trois types de filtres de
couleur primaire, c'est-à-dire des filtres de trois couleurs primaires. Cela
permet
une synthèse additive ou soustractive de toutes les couleurs du spectre
visible. En
particulier, chaque type de filtre de couleur primaire transmet une partie
seulement du spectre visible, c'est-à-dire une bande de l'intervalle de
longueur
d'onde 400-700 nm, et les différents types de pixels de couleur primaire
couvrent
ensemble tout cet intervalle. En plus d'une partie du spectre visible, chaque
filtre
de couleur primaire peut transmettre une partie du spectre proche infra-rouge
voire infra-rouge et/ou une partie du spectre proche UV voire UV. Les filtres
de
couleur peuvent être des filtres rouge, vert, bleu, dans le cas d'une synthèse
additive, ou des filtres jaune, magenta, cyan, dans le cas d'une synthèse
soustractive. D'autres ensembles de couleurs primaires peuvent être envisagés
par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention.
Les filtres élémentaires panchromatiques laissent passer l'ensemble du
spectre visible. Le cas échéant, ils peuvent également transmettre au moins
une
partie du spectre proche infrarouge et même infrarouge et/ou au moins une
partie du spectre proche UV et même UV. Les filtres élémentaires
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panchromatiques peuvent être des éléments transparents dans le visible, ou des
ouvertures (ou épargnes) dans la matrice 110. Dans ce deuxième cas, les pixels
de
la photocathode situés sous ces filtres élémentaires panchromatiques reçoivent
une lumière non filtrée.
Les différents types de filtres de couleur primaire, et les filtres
panchromatiques, sont répartis de façon éparse sur la matrice de filtres
élémentaires.
Les filtres élémentaires sont avantageusement arrangés sous la forme d'un
motif se répétant de manière périodique, selon deux directions distinctes,
généralement orthogonales, dans le plan de la photocathode 120. Chaque motif
comprend de préférence au moins un filtre de couleur primaire de chaque type,
et des filtres panchromatiques.
Bien que l'on ait illustré des filtres élémentaires de forme carré, ceux-ci
peuvent présenter toute autre forme géométrique, par exemple un hexagone, un
disque, ou une surface définie en fonction de contraintes relatives à la
fonction
de transfert du dispositif 100 selon l'invention.
La matrice de filtres élémentaires selon l'invention peut être réelle, ou
virtuelle.
La matrice de filtres élémentaires est dite réelle lorsqu'elle comprend des
filtres élémentaires présentant une certaine épaisseur, par exemple des
filtres
élémentaires réalisés en matériau polymère ou des filtres interférentiels.
La matrice de filtres élémentaires est dite virtuelle lorsqu'elle consiste en
une image d'une deuxième matrice de filtres élémentaires, projetée en amont de
la photocathode. Dans ce cas, la deuxième matrice de filtres élémentaires,
consiste en une matrice réelle de filtres élémentaires. Elle est située dans
le plan
objet d'un système optique de projection. L'image formée dans le plan image de
ce système optique de projection correspond à ladite matrice de filtres
élémentaires virtuelle. Un avantage de cette variante est que l'on
s'affranchit
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d'éventuelles difficultés de positionnement d'une matrice réelle, à
l'emplacement
souhaité.
Dans l'ensemble des exemples développés en référence aux figures, on a
développé l'exemple d'une matrice de filtres élémentaires réelle. On pourra
envisager de nombreuses variantes, en remplaçant la matrice de filtres
élémentaires réelle, par une matrice de filtres élémentaires virtuelle. De
préférence, le dispositif selon l'invention comprendra alors la deuxième
matrice
de filtres élémentaires et le système optique de projection, tels que
mentionnés
ci-dessus.
De préférence mais de manière non limitative, la proportion de filtres
élémentaires panchromatiques dans la matrice 110 est supérieure ou égale à
50%. Avantageusement, la proportion de filtres élémentaires panchromatiques
est égale à 75%. Les filtres élémentaires de couleur primaire peuvent être
répartis
en proportions égales. En variante, les filtres élémentaires de couleur
primaire
sont répartis en proportions inégales. De préférence, la proportion d'un
premier
type de filtre de couleur primaire n'excède pas deux fois la proportion des
autres
types de filtres de couleur primaire. Par exemple, la proportion de filtres
élémentaires panchromatiques est égale à 75%, la proportion de filtres d'une
première couleur primaire est égale à 12,5%, et la proportion de filtres d'une
deuxième et une troisième couleurs primaires est respectivement égale à 6,25%
et 6,25%.
La matrice 120 reçoit un flux initial de photons. A des fins illustratives, on
représente des flux élémentaires initiaux de photons 101, associés chacun à un
filtre élémentaire 111. Les flux élémentaires initiaux de photons 101 forment
ensemble une image poly-chromatique, et peuvent comprendre des photons
situés dans le spectre visible, proche infrarouge et même infrarouge.
Un filtre élémentaire 111 transmet un flux élémentaire filtré 102, les flux
élémentaires filtrés formant ensemble un flux de photons incident sur la
photocathode. En réponse à ce flux incident de photons, la photocathode 120
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émet un flux d'électrons. A chaque flux élémentaire filtré 102 correspond un
flux
élémentaire d'électrons 103. Un flux élémentaire d'électrons 103 est d'autant
plus important que le flux élémentaire filtré 102 correspondant comporte de
photons. Les flux élémentaires d'électrons 103 ne véhiculent pas directement
d'information chromatique, mais dépendent directement d'un nombre de
photons transmis par un filtre élémentaire 111 correspondant. Les flux
élémentaires d'électrons 103 forment ensemble un flux d'électrons émis par la
photocathode 120.
Le dispositif 100 selon l'invention comprend en outre un capteur
numérique 130. Comme détaillé dans la suite, le capteur 130 peut recevoir
directement le flux d'électrons émis par la photocathode 120. En variante, ce
flux
d'électrons émis par la photocathode 120 peut être converti en un flux de
photons de sorte que le capteur 130 reçoit finalement un flux de photons. La
figure 1 étant une simple illustration de principe, on a représenté le capteur
130
directement à la suite de la photocathode 120. Le capteur 130 peut être un
capteur sensible aux photons ou sensible aux électrons, et d'autres éléments
peuvent être intercalés entre la photocathode 120 et le capteur 130.
Le capteur est sensible aux électrons tels qu'émis par la photocathode, ou
aux photons obtenus à partir de ces électrons.
De préférence, le capteur est sensible :
¨ aux photons situés dans la bande 400-900 nm, voire 400-1100 nm,
voire une bande spectrale allant de l'UV au proche infrarouge, par exemple 200-
1100 nm ; ou
¨ aux électrons provenant de photons situés dans cette bande. Le
capteur est formé par une matrice d'éléments, dits pixels 131, sensibles aux
photons ou aux électrons.
Chaque filtre élémentaire 111 est associé à au moins un pixel 131 du
capteur. En d'autres termes, chaque filtre élémentaire 111 est aligné avec au
14
moins un pixel 131 du capteur, de sorte qu'une majeure partie d'un flux
d'électrons ou de photons, résultant des photons transmis par ce filtre
élémentaire 111, atteigne cet au moins un pixel 131. De préférence, chaque
filtre
élémentaire 111 est associé à exactement un pixel 131 du capteur. De
préférence, la surface d'un filtre élémentaire 111 correspond à la surface
d'un
pixel 131 du capteur ou à une surface correspondant à la juxtaposition d'un
nombre entier de pixels 131 du capteur.
Puisque chaque filtre élémentaire 111 est associé à au moins un pixel 131
du capteur, on peut nommer pixel panchromatique un pixel du capteur
associé à un filtre élémentaire panchromatique, et pixel de couleur primaire
un pixel du capteur associé à un filtre élémentaire de couleur primaire. Les
pixels
panchromatiques détectent des électrons ou des photons associés à la bande
spectrale transmise par les filtres panchromatiques. Chaque type de pixel de
couleur primaire détecte des électrons ou des photons associés à la bande
spectrale transmise par le type de filtre de couleur primaire correspondant.
Le capteur 130 est relié à des moyens de traitement 140, c'est-à-dire des
moyens de calcul comprenant notamment un processeur ou un microprocesseur.
Les moyens de traitement 140 reçoivent en entrée des signaux électriques
fournis
par le capteur 130, et correspondant, pour chaque pixel 131, au flux de
photons
reçu et détecté par ce pixel lorsque le capteur est sensible aux photons, ou
au
flux d'électrons reçu et détecté par ce pixel lorsque le capteur est sensible
aux
électrons. Les moyens de traitement 140 fournissent en sortie une image,
correspondant aux flux initial de photons incident sur la matrice de filtres
élémentaires, ce flux ayant été intensifié.
Les moyens de traitement 140 sont adaptés à attribuer, à chaque pixel du
capteur, une information sur un type de filtre élémentaire associé à ce pixel.
Pour
cela, ils stockent des informations permettant de relier chaque pixel du
capteur
et un type de filtre élémentaire. Ces informations peuvent se présenter sous
la
forme d'une matrice de déconvolution. Ainsi, l'information spectrale qui
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est perdue lors du passage par la photocathode, est restituée par les moyens
de
traitement 140.
Les moyens de traitement 140 sont adaptés à mettre en uvre un
traitement, tel qu'illustré en figure 2.
5 Selon le premier mode de réalisation tel que détaillé dans la suite,
les
moyens de traitement réalisent une image monochrome par interpolation de
l'ensemble des pixels panchromatiques du capteur. On nomme cette image
image monochrome du capteur . Ils mettent ensuite en uvre une
segmentation du capteur en plusieurs zones, chaque zone étant homogène en
10 termes de flux de photons ou d'électrons détecté par les pixels
panchromatiques
correspondants.
Une telle segmentation est par exemple décrite dans l'article de S. Tripathi
et al. intitulé Image Segmentation : a review publié dans International
Journal
of Computer Science and Management Research, vol. 1, N 4, nov. 2012, pp. 838-
15 843.
Les moyens de traitement mettent ensuite en oeuvre les étapes suivantes.
Dans une première étape 280, on estime une grandeur É, représentative
d'un flux surfacique moyen de photons ou d'électrons reçu et détecté par les
pixels panchromatiques d'une zone du capteur, sensible respectivement aux
photons ou aux électrons.
Cette grandeur est nommée grandeur utile . La grandeur utile peut être
égale audit flux surfacique moyen de photons ou d'électrons. Si le capteur 130
est
sensible aux photons, la grandeur utile peut être une luminance moyenne sur
les
pixels panchromatiques de la zone du capteur. Ainsi, la grandeur utile peut
être
un flux surfacique moyen de photons ou d'électrons détecté sur un ensemble de
pixels dits panchromatiques du capteur.
On peut donc considérer que la grandeur utile fournit une mesure de
l'éclairement sur ladite zone du capteur.
Des conditions de faible éclairement sont associées à une faible valeur de la
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grandeur utile (en valeur absolue). Des conditions de fort éclairement sont
associées à une valeur élevée de la grandeur utile (en valeur absolue).
Des conditions de fort éclairement sont associées par exemple à un
éclairement lumineux supérieur à un premier seuil compris entre 450 et 550
Lux. Des conditions de faible éclairement sont associées par exemple à un
éclairement lumineux inférieur à un second seuil compris entre 400 et 550
Lux,
le premier et le second seuil pouvant être égaux. Si le premier et le second
seuil
ne sont pas égaux, le premier seuil est strictement supérieur au second seuil.
Dans une deuxième étape 281, on compare la grandeur utile F et une
valeur de seuil Fth. Si la grandeur utile P est supérieure à la valeur de
seuil Fth, la
zone du capteur se trouve dans des conditions de fort éclairement. Si la
grandeur
utile F' est inférieure à la valeur de seuil Fth, la zone du capteur se trouve
dans
des conditions de faible éclairement.
Les étapes 280 et 281 forment ensemble une étape pour déterminer si la
zone du capteur 130 est dans des conditions de faible ou de fort éclairement.
Un fort éclairement correspond par exemple à l'acquisition d'une image
d'une scène de nuit, éclairée par la lune (niveau de nuit 1 à 3). Un faible
éclairement correspond par exemple à l'acquisition d'une image d'une scène de
nuit, non éclairée par la lune (niveau de nuit 4 à 5, soit un éclairement
lumineux
inférieur à 500 Lux).
Si la zone se trouve dans des conditions de fort éclairement, on forme une
image couleur de cette zone en utilisant les pixels de couleur primaire de
cette
zone (étape 282A). On dit que le dispositif fonctionne en mode de fort
éclairement.
En particulier, on forme une image de chaque couleur primaire, et on
combine entre elles les images de chaque couleur primaire. On forme une image
d'une couleur primaire, par interpolation des pixels de cette zone associés à
ladite couleur primaire. L'interpolation permet de palier à la faible
proportion de
pixels du capteur d'une couleur primaire donnée. L'interpolation des pixels
d'une
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couleur primaire consiste à utiliser les valeurs prises par ces pixels pour
estimer
les valeurs qui seraient prises par les pixels voisins si ceux-ci étaient
également
des pixels de cette couleur primaire.
Les images de couleur primaire peuvent faire l'objet d'un traitement
optionnel pour améliorer leur netteté (image sharpening). Par exemple, on peut
obtenir une image monochrome de la zone en interpolant les pixels
panchromatiques de cette zone, et combiner cette image monochrome, le cas
échéant après filtrage passe-haut, avec chaque image de couleur primaire de la
même zone. La proportion de pixels panchromatiques dans la matrice étant plus
élevée que celle des pixels de couleur primaire, la résolution des images de
couleur primaire s'en trouve ainsi améliorée.
Si la zone se trouve dans des conditions de faible éclairement, on forme une
image monochrome de ladite zone à partir des pixels panchromatiques de cette
zone. En particulier, on forme une image monochrome en utilisant les pixels
panchromatiques de cette zone (étape 282B), et sans utiliser les pixels de
couleur
primaire de cette zone. Là encore, l'image monochrome peut être obtenue par
interpolation des pixels panchromatiques de cette zone. On dit que le
dispositif
fonctionne en mode de faible éclairement.
Il est important de noter que la distinction entre faible éclairement et fort
éclairement repose sur une mesure obtenue à partir des pixels panchromatiques
du capteur, donc pour la totalité du spectre détecté par un tel capteur c'est-
à-
dire pour au moins la totalité du spectre visible.
On réalise ces étapes pour chaque zone du capteur précédemment
identifiée.
Ensuite, les images couleur ou monochrome des différentes zones du
capteur sont combinées pour obtenir une image de la totalité du capteur.
L'image
de la totalité du capteur peut être affichée, ou stockée dans une mémoire pour
un traitement ultérieur.
En variante, on forme une image couleur de chaque zone de fort
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'B
éclairement, puis, dans l'image monochrome du capteur utilisée pour la
segmentation, on remplace les zones correspondant à ces zones de fort
éclairement par les images couleur de ces zones.
Selon une autre variante, on effectue une combinaison linéaire de l'image
monochrome du capteur et de ces images couleur. Ainsi, dans les régions à fort
éclairement, on superpose l'image couleur et l'image monochrome.
Dans l'exemple qui vient d'être décrit, on traite séparément des zones du
capteur. En variante, on détermine si la totalité du capteur est dans des
conditions de faible ou de fort éclairement, et on traite de la même façon la
totalité du capteur. Dans ce cas, il n'y a pas de segmentation de l'image
monochrome du capteur, ni de combinaison des images obtenues. On met en
uvre les étapes 280, 281 et 282A ou 2828 sur la totalité de la surface du
capteur. En d'autres termes, la zone du capteur telle que mentionnée
précédemment correspond à la totalité du capteur.
Ainsi, les moyens de traitement 140 reçoivent en entrée des signaux
provenant du capteur, stockent des informations permettant d'associer chaque
pixel du capteur avec un type de filtre élémentaire, et fournissent en sortie
une
image couleur, ou une image monochrome ou une combinaison d'une image
couleur et une image monochrome.
L'invention offre ainsi un dispositif d'acquisition d'images permettant
d'acquérir une image couleur d'une zone du capteur, lorsque l'éclairement de
la
scène détectée sur cette zone le permet. Lorsque cet éclairement devient
insuffisant, le dispositif fournit une image de la zone obtenue à partir des
filtres
élémentaires panchromatiques, donc avec une perte énergétique minimale. Le
dispositif sélectionne automatiquement l'un ou l'autre mode de fonctionnement.
On remarque qu'aucune deuxième matrice de filtres élémentaires n'est
présente sur le capteur 130, puisqu'il suffit de prendre en compte, lors du
traitement, le fait que tel ou tel pixel du capteur est associé à tel ou tel
filtre
élémentaire situé en amont de la photocathode. On réalise ainsi un dispositif
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d'acquisition d'images présentant une grande efficacité énergétique.
Selon une première variante de ce premier mode de réalisation, le
basculement d'un mode à l'autre opère avec hystérésis de manière à éviter tout
bruit de commutation (chattering). Pour ce faire, un premier seuil pour la
grandeur utile est prévu pour la transition du mode fort éclairement vers le
mode
faible éclairement et un second seuil pour la grandeur utile est prévu pour la
transition inverse, le premier seuil étant choisi inférieur au second seuil.
Selon une seconde variante du premier mode de réalisation, le basculement
d'un mode à l'autre se fait progressivement en passant par une phase de
transition. Ainsi, le dispositif d'acquisition d'images fonctionne en mode
faible
éclairement lorsque la grandeur utile est inférieure à un premier seuil et en
mode
fort éclairement lorsqu'elle est supérieure à un second seuil, le second seuil
étant
choisi supérieur au premier seuil. Lorsque la grandeur utile est comprise
entre les
premier et second seuils, le dispositif d'acquisition d'images effectue une
combinaison linéaire de l'image obtenue par le traitement en mode fort
éclairement et de celle obtenue par le traitement en mode faible éclairement,
les
coefficients de pondération étant donnés par les écarts de la grandeur utile
avec
les premier et second seuils respectivement.
Idéalement, chaque filtre élémentaire 111 est aligné avec au moins un pixel
131 du capteur, de sorte que chaque pixel du capteur associé à un filtre
élémentaire ne reçoit que des photons ou électrons correspondant à ce filtre
élémentaire. Il peut cependant se produire un étalement spatial à la traversée
du
dispositif selon l'invention, notamment un étalement spatial du flux
d'électrons
émis par la photocathode. On peut parer à cet inconvénient par une étape
initiale
de calibration permettant de compenser ensuite les défauts d'alignement entre
un filtre élémentaire et un pixel du capteur. Cette calibration vise à
compenser la
dégradation légère due à la fonction de transfert des éléments optiques du
dispositif selon l'invention (photocathode et le cas échéant moyens de
multiplication et écran phosphore). Au cours de cette calibration, on éclaire
la
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matrice de filtres élémentaires tour à tour avec différents faisceaux lumineux
monochromatiques (correspondant chacun à l'une des couleurs primaires des
filtres de couleur primaire), et on mesure le signal reçu par le capteur 130.
On en
déduit une matrice de déconvolution, qui est stockée par les moyens de
5 traitement 140. En fonctionnement, les moyens de traitement 140
multiplient les
signaux transmis par le capteur par cette matrice de déconvolution. Ainsi,
après
multiplication par la matrice de déconvolution, on a reconstruit les signaux
tels
qu'ils seraient transmis par le capteur dans des conditions idéales, sans
étalement
spatial. Chaque filtre de couleur primaire (et le cas échéant chaque filtre
infra-
10 rouge, voir plus loin) est de préférence entièrement entouré par des
filtres
panchromatiques. Ainsi, en cas d'étalement spatial du flux d'électrons émis
par la
photocathode, la calibration est simplifiée.
En variante ou en complément, on calibre la forme géométrique des filtres
composant la matrice de filtres élémentaires de façon à compenser l'effet
dudit
15 étalement spatial. Après déformation par les éléments optiques du
dispositif
selon l'invention (photocathode et le cas échéant moyens de multiplication et
écran phosphore), l'image d'un filtre élémentaire se superpose alors
parfaitement sur un ou plusieurs pixels du capteur.
Des interstices entre des filtres élémentaires voisins sont avantageusement
20 opaques, afin de bloquer tout rayonnement susceptible sinon d'atteindre
la
photocathode sans avoir traversé un filtre élémentaire.
Les figures 34 et 3B illustrent de manière schématique deux variantes d'un
premier mode de réalisation d'une matrice 110 de filtres élémentaires selon
l'invention.
Sur la figure 34, les filtres élémentaires de couleur primaire sont des
filtres
rouges (R), verts (G) ou bleus (B). La matrice présente 75% de filtres
panchromatiques (W).
La matrice 110 est générée par une répétition périodique bidimensionnelle
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du motif de base 4x4:
{ RW G W}
WWWW (1)
G WBW
WWWW
Des variantes de cette matrice peuvent être obtenues par permutation des
filtres R, G, B dans le motif (1). Les pixels verts sont deux fois plus
nombreux que
les pixels rouges, respectivement bleus. Ce déséquilibre peut être corrigé par
des
coefficients de pondération adaptés lors de la combinaison de trois images de
couleur primaire pour former une image couleur.
La matrice de la figure 3B correspond à la matrice de la figure 3A, dans
laquelle les filtres élémentaires de couleur primaire R, G, B sont remplacés
respectivement par des filtres élémentaires de couleur primaire jaunes (Ye),
magentas (Ma), cyans (Cy). Là-encore, les filtres Ye, Ma, Cy peuvent être
permutés.
Selon une variante non représentée de la matrice représentée en figure 34,
les filtres panchromatiques représentant 50% des filtres élémentaires, et le
motif
élémentaire est le suivant :
{ W RW G}
RWXW (2)
W GW B
Y WB W
avec X=R, G ou B, Y=R, G ou B, et Y#X.
Là-encore, les filtres R, G, B peuvent être permutés.
En variante, les filtres R, G, B du motif (2) sont remplacés par des filtres
Ye,
Ma, Cy.
La figure 4 illustre de manière schématique un premier mode de réalisation
d'un dispositif 400 selon l'invention. La figure 4 ne sera décrite que pour
ses
différences relativement à la figure 1. Le recours à une étape de calibration
telle
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que détaillée ci-avant, est particulièrement avantageux dans ce mode de
réalisation.
Le dispositif 400 est basé sur la technologie dite CMOS intensifié ou CCD
intensifié (ICMOS ou ICCD, pour l'anglais Intensified CMOS >) ou
Intensified
CCD ).
La photocathode 420 est disposée à l'intérieur d'un tube à vide 450, du type
du tube à vide d'un tube intensificateur d'image selon l'art antérieur et tel
que
décrit en introduction. Un tube à vide désigne une chambre à vide présentant
plus particulièrement une forme de tube.
Le tube à vide 450 présente une fenêtre d'entrée 451, transparente en
particulier dans le visible, et le cas échéant dans le proche infrarouge voire
même
l'infrarouge. La fenêtre d'entrée permet de laisser entrer, à l'intérieur du
tube à
vide, le flux de photons incident sur la photocathode. La fenêtre d'entrée est
notamment en verre. La fenêtre d'entrée est de préférence une simple plaque.
La
matrice de filtres élémentaires 410 est collée sur une face de la fenêtre
d'entrée
451, de préférence du côté intérieur du tube à vide. La photocathode est
plaquée
contre la matrice de filtres élémentaires 410. Une couche métallique (non
représentée) peut être déposée sur la fenêtre d'entrée, autour de la matrice
de
filtres élémentaires 410, afin de former un point de contact électrique pour
l'application d'un champ électrostatique.
En aval de la photocathode 420 se trouvent des moyens de multiplication
461 et un écran phosphore 462 tels que décrits en introduction.
L'écran phosphore émet un flux de photons, dit flux utile, qui est reçu par le
capteur 430. Le capteur 430 est photosensible. Il s'agit en particulier d'un
capteur
CCD (Charge-Coupled Device), ou un capteur CMOS (Compiementary Metal Oxide
Semiconductor). Sur la figure 4, le capteur 430 est représenté à l'intérieur
du tube
à vide, le tube étant traversé par des connexions électriques entre le capteur
430
et les moyens de traitement 440.
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Les moyens de traitement 440 fonctionnement comme décrit en référence
à la figure 2, la grandeur utile étant représentative du flux surfacique de
photons
détecté par les pixels panchromatiques du capteur 430.
Le capteur 430 peut être au contact direct de l'écran phosphore, pour
limiter un éventuel étalement spatial du faisceau de photons émis par l'écran
phosphore. Dans ce cas, le capteur 430 peut être à l'intérieur du tube à vide,
ou à
l'extérieur et contre une face de sortie du tube à vide, formée par l'écran
phosphore.
Le capteur 430 peut être déporté à l'extérieur du tube à vide 450.
En particulier, un faisceau de fibres optiques peut relier l'écran phosphore
et les pixels du capteur 430, le faisceau de fibres optiques formant une
fenêtre de
sortie du tube à vide. Un tel faisceau de fibres optiques est particulièrement
adapté dans le cas où la surface du capteur 430 est inférieure au diamètre
intérieur du tube à vide. Dans ce cas, chaque fibre présente un diamètre du
côté
de l'écran phosphore supérieur à son diamètre du côté du capteur. Le faisceau
de
fibres optiques est dit d'amincissement, et réalise une réduction de l'image
fournie par l'écran phosphore.
Les figures 5A et 5B illustrent de manière schématique deux variantes d'un
deuxième mode de réalisation d'un dispositif 500 selon l'invention.
La figure 5A ne sera décrite que pour ses différences relativement à la
figure 1.
Le dispositif 500 est basé sur la technologie dite CMOS électro-bombardé,
ou EBCMOS pour l'anglais Electron Bombarded CMOS .
La photocathode 520 est disposée à l'intérieur d'un tube à vide 550.
Le tube à vide 550 présente une fenêtre d'entrée 551, transparente en
particulier dans le visible, et le cas échéant dans le proche infrarouge voire
même
l'infrarouge.
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La matrice de filtres élémentaires 510 est collée sur une face de la fenêtre
d'entrée 551, de préférence du côté intérieur du tube à vide.
Le capteur 530 est disposé à l'intérieur du tube à vide 550, et reçoit
directement le flux d'électrons émis par la photocathode.
La photocathode 520 et le capteur 530 se trouvent à quelques millimètres
l'un de l'autre, et soumis à une différence de potentiel pour créer un champ
électrostatique dans l'interstice les séparant. Ce champ électrostatique
permet
d'accélérer les électrons émis par la photocathode 520, en direction du
capteur
530.
Le capteur 530 est sensible aux électrons. Il s'agit typiquement d'un capteur
CMOS, adapté pour le rendre sensible aux électrons.
Selon une première variante, le capteur sensible aux électrons est illuminé
en face arrière ( back side illuminated ). Pour cela, on peut utiliser un
capteur
CMOS dont le substrat est aminci et passivé (en anglais, back-thinned ). Le
capteur peut comprendre une couche de passivation, formant une couche
externe du côté de la photocathode. La couche de passivation est déposée sur
le
substrat aminci. Le substrat reçoit des diodes de détection, associées chacune
à
un pixel du capteur.
Selon une deuxième variante, le capteur sensible aux électrons est illuminé
en face avant. Pour cela, on peut utiliser un capteur CMOS dont la face avant
est
traitée de manière à enlever les couches de protection recouvrant les diodes.
La
face avant d'un capteur CMOS standard est ainsi rendue sensible aux électrons.
Les moyens de traitement 540 fonctionnent comme décrit en référence à la
figure 2, la grandeur utile étant représentative du flux surfacique
d'électrons
détecté par les pixels panchromatiques du capteur 530.
La figure 5B illustre une variante du dispositif 500 de la figure 5A, dans
laquelle le tube à vide 550 est fermé par un faisceau 552 de fibres optiques
recevant la matrice de filtres élémentaires.
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Selon cette variante, le faisceau 552 de fibres optiques est traversé par des
photons provenant de la scène à imager. Une première extrémité du faisceau 552
de fibres optiques ferme le tube à vide. Une deuxième extrémité du faisceau
552
de fibres optiques se trouve en face de la scène à imager. Le tube à vide 550
ne
5 présente
plus la fenêtre d'entrée 551, celle-ci étant remplacée par le faisceau de
fibres optiques qui permet de déporter le tube à vide de la scène à imager.
Chaque filtre élémentaire de la matrice 510 est associé à une fibre optique
du faisceau 552. En particulier, chaque filtre élémentaire est directement
accolé
sur une extrémité de fibre optique, avantageusement du côté opposé au tube à
10 vide. Dans ce cas, la matrice de filtres élémentaires 510 se trouve
à l'extérieur du
tube à vide, ce qui simplifie son montage.
En variante, chaque filtre élémentaire est directement accolé sur une
extrémité de fibre optique, du côté du tube à vide. On peut réaliser de la
même
façon une variante du dispositif décrit en référence à la figure 4.
La figure 6 illustre de manière schématique un deuxième mode de
réalisation d'une matrice de filtres élémentaires selon l'invention. La
matrice de
filtres élémentaires de la figure 6 diffère des matrices précédemment
décrites, en
ce qu'elle comprend des filtres infrarouges (IR), ne transmettant pas la
partie
visible du spectre et laissant passer le proche infrarouge. Les filtres
infrarouges
laissent passer les longueurs d'onde dans le proche infrarouge, voire
également
dans l'infrarouge (longueurs d'onde supérieures à 700 nm). Les filtres
infrarouges
transmettent notamment la bande spectrale comprise entre 700 et 900 nm, voire
entre 700 et 1100 nm, et même entre 700 et 1700 nm.
La matrice de filtre de la figure 6 diffère de la matrice de la figure 3A en
ce
que dans le motif élémentaire, l'un des deux pixels verts (G) est remplacé par
un
pixel infrarouge (IR).
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On peut former de la même façon différentes variantes de la matrice de la
figure 6, à partir par exemple de la matrice de la figure 3B et en remplaçant
par
un pixel infrarouge l'un des deux pixels magenta du motif élémentaire.
Selon d'autres variantes, on reprend le motif élémentaire (2) tel que défini
ci-avant, en définissant X=Y=IR.
La figure 7 illustre de manière schématique un traitement mis en uvre par
les moyens de traitement selon l'invention, lorsque la matrice de filtres
élémentaires comprend des pixels infrarouges.
Les étapes 780, 781 et 782B correspondent respectivement aux étapes 280,
281 et 282B telles que décrites en référence à la figure 2.
Lorsqu'une zone du capteur se trouve dans des conditions de faible
éclairement, les moyens de traitement mesurent une grandeur, dite grandeur
secondaire, représentative du flux surfacique moyen de photons ou d'électrons
FIR détecté par les pixels infrarouges de cette zone (étape 783). En
particulier, ce
flux surfacique moyen est un flux surfacique moyen de photons si le capteur
est
photosensible, ou un flux surfacique moyen d'électrons si le capteur est
sensible
aux électrons.
Les moyens de traitement effectuent ensuite une comparaison entre cette
grandeur secondaire, et un seuil infrarouge FIR th (étape 784).
Si la grandeur secondaire FIR est inférieure au seuil infrarouge FIR th, on
construit une image couleur de la zone, comme décrit en référence à la figure
2 à
propos de l'étape 282A (étape 782A).
Si la grandeur secondaire FIR est supérieure au seuil infrarouge FiR th, on
construit une image en fausse couleur de la zone, c'est-à-dire une image dans
laquelle on attribue une couleur donnée aux pixels infrarouges de cette zone.
L'image en fausse couleur peut être construite par interpolation des pixels
infrarouges de la zone considérée. L'image en fausse couleur est donc une
image
monochrome, d'une couleur différente de l'image monochrome associée aux
pixels panchromatiques. Ensuite, on superpose cette image en fausse couleur à
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l'image monochrome obtenue à l'aide des pixels panchromatiques de la même
zone du capteur.
Ces étapes de construction d'une image en fausse couleur et superposition
avec l'image monochrome forment ensemble une étape 782C.
Ainsi, pour une zone située dans des conditions de faible éclairement, on
obtient soit une image monochrome, soit la superposition d'images telle que
définie ci-dessus.
En résumé, lorsqu'une zone est dans des conditions de faible éclairement,
on teste si les pixels infrarouges appartenant à cette zone ont une intensité
supérieure à un seuil infrarouge prédéterminé et, dans l'affirmative, on
superpose à l'image monochrome de cette zone les pixels infrarouges
représentés en fausse couleur. Ce mode de réalisation est particulièrement
avantageux pour des applications de détection laser.
Selon une première variante, on ne calcule pas une grandeur secondaire
unique pour une même zone, mais on calcule séparément une grandeur
secondaire par pixel infrarouge de la zone. Seuls les pixels infrarouges, pour
lesquels la grandeur secondaire correspondante est supérieure au seuil
infrarouge, sont superposés à l'image monochrome obtenue à partir des pixels
panchromatiques. Ainsi, si une zone du capteur présente une forte intensité
dans
le domaine infrarouge, celle-ci sera aisément identifiable dans l'image
résultante.
Selon une autre variante, on identifie des sous-zones de ladite zone du
capteur, détectant un flux surfacique moyen de pixels ou d'électrons homogène
dans le spectre infrarouge, et on traite ensuite séparément chaque sous-zone
comme détaillé ci-dessus. En d'autres termes, la comparaison avec le seuil
infrarouge se fait par sous-zones homogènes du capteur. Pour chaque sous-zone
du capteur pour laquelle la grandeur secondaire est supérieure au seuil
infrarouge, on obtient une image en fausse couleur par interpolation des
pixels
infrarouge de ladite sous-zone. Ces images en fausses couleurs sont ensuite
superposées aux emplacements correspondants sur l'image monochrome de la
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zone du capteur. Pour identifier de telles sous-zones, une segmentation est
réalisée sur la base d'une image réalisée par interpolation des pixels
infrarouges.
En résumé, lorsqu'une zone est dans des conditions de faible éclairement, on
identifie des sous-zones de cette zone, présentant une intensité homogène dans
le spectre infrarouge, et l'on détermine, pour chaque sous-zone ainsi
identifiée, si
la moyenne de l'intensité infrarouge dans cette sous-zone est supérieure à un
seuil infrarouge prédéterminé et, dans l'affirmative, on représente cette sous-
zone par une image en fausse couleur sur la base des pixels infrarouges de
cette
sous-zone, l'image en fausse couleur de ladite sous-zone étant alors
représentée
en superposition avec l'image monochrome de la zone à laquelle elle
appartient.
Les pixels infrarouges du capteur peuvent également être utilisés pour
améliorer un rapport signal sur bruit sur une image couleur finale. Pour cela,
lorsqu'une zone du capteur se trouve dans des conditions de fort éclairement,
on
réalise une image infrarouge de cette zone, par interpolation des pixels
infrarouges du capteur. On soustrait ensuite cette image infrarouge à l'image
couleur de cette zone, obtenue comme détaillé en référence à la figure 2. La
soustraction de l'image infrarouge permet d'améliorer le rapport signal sur
bruit.
Pour éviter des problèmes de saturation, on peut soustraire une image
infrarouge
pondérée, à chacune des images de couleur primaire. Les coefficients de
pondération attribués à l'image infrarouge peuvent être identiques ou non,
pour
chaque image de couleur primaire. On obtient des images de couleur primaire
débruitées, que l'on combine pour former une image couleur débruitée. Ainsi,
les
moyens de traitement sont adaptés à mettre en oeuvre les étapes suivantes :
- calculer la grandeur utile, pour déterminer si au moins une zone du
capteur est dans des conditions de faible ou de fort éclairement ;
- uniquement si ladite zone est dans des conditions de fort éclairement,
former une image couleur de ladite zone à partir des pixels de cette zone
associés
à des filtres de couleur primaire, et en retrancher une image infrarouge de
ladite
zone obtenue à partir des pixels infrarouges de cette zone (par exemple par
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interpolation desdits pixels infrarouges).
