FR2859857A1 - Procedes de traitement et d'affichage d'images et appareil d 'affichage utilisant les procedes - Google Patents

Abstract

L'invention propose des procédés de traitement et d'affichage d'images comprenant les étapes de :- modification de la couleur (Ci) en au moins un pixel d'une image source ;- calcul de la couleur du pixel dans les images traitées (C3, C4), de telle sorte que la moyenne des couleurs dudit pixel dans les images traitées (C3, C4) est égale à la moyenne des couleurs dudit pixel dans la ou les images sources (Ci).La couleur résultant de l'affichage des images traitées pour l'oeil humain est donc la couleur souhaitée dans la ou les images sources, alors qu'un caméscope enregistrera un mélange non satisfaisant des couleurs modifiées.

Description

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L'invention concerne un appareil et un procédé d'affichage d'images.

Les contenus visuels, qu'il s'agisse d'images fixes ou animées, sont en général des créations qui bénéficient des garanties d'exclusivité liées au droit d'auteur. Leur reproduction n'est en général autorisée que dans un cadre strictement défini qui permet la rémunération des auteurs et de leurs ayants-droit.

Afin de s'assurer que ces règles juridiques sont correctement respectées, de nombreux systèmes ont été développés pour empêcher les copies illégales ou détériorer suffisamment leur qualité pour les rendre inutilisables.

Dans ce cadre, la demande de brevet EP 1 237 369 vise à lutter contre la copie d'images par prise de vue lors de leur affichage, par exemple par un caméscope dans une salle de cinéma. Dans ce but, il est proposé de moduler l'intensité des pixels d'un motif autour de la valeur à afficher à une fréquence élevée qui rende le motif invisible à l'oeil humain mais qui génère des artefacts sur la séquence filmée par le caméscope.

Une telle solution nécessite une modulation à une fréquence supérieure à la fréquence de fusion du papillotement, qui est de l'ordre de 60 Hz, et ne s'applique donc qu'à des systèmes ayant une fréquence de renouvellement des images élevée, au moins de l'ordre de 100 Hz. Appliquée à des systèmes d'affichage de fréquence inférieure (50 Hz ou 60 Hz par exemple), la modulation pourrait apparaître à l'oeil humain et détériorerait passablement le rendu de l'image affichée.

Afin d'éviter ces problèmes et notamment de proposer une solution qui s'applique à une plus large gamme de dispositifs d'affichage, l'invention propose un procédé de traitement d'une image source générant une pluralité d'images traitées, dans lequel la couleur d'au moins un pixel dans chaque image traitée est différente de la couleur du 2859857 2 pixel dans l'image source, et dans lequel la couleur résultante du pixel sur les images traitées est la couleur du pixel dans l'image source.

Les images sont ainsi altérées sans que cela ne soit préjudiciable au rendu pour l'oeil humain, même à des fréquences relativement faibles par rapport à l'art antérieur.

De préférence, la luminance dudit pixel dans chaque image traitée est égale à de la luminance du pixel dans l'image source.

Selon le même concept, l'invention propose un procédé de traitement d'un premier ensemble d'images générant un second ensemble d'images, dans lequel la couleur d'au moins un pixel dans la première image du second ensemble est différente de la couleur du pixel dans la première image du premier ensemble, et dans lequel la couleur résultante du pixel sur les images du second ensemble est la couleur résultante du pixel sur les images du premier ensemble.

De préférence, la luminance dudit pixel dans la première image du second ensemble est égale à la luminance du pixel dans la première image du premier ensemble En général, la couleur d'un pixel est définie par la chrominance dudit pixel.

L'invention propose ainsi un procédé de traitement d'au moins une image source en une pluralité d'images traitées, comprenant les étapes de.

- modification de la chrominance en au moins un pixel de l'image source; calcul de la chrominance dudit pixel dans les images traitées, de telle sorte que la moyenne des chrominances dudit pixel dans les images traitées est égale à la moyenne des chrominances dudit pixel dans la ou lesdites images sources.

La luminance dudit pixel est de préférence inchangée.

Mise en oeuvre pour l'affichage, l'invention propose donc un procédé d'affichage d'images à partir d'au moins une image source dans 2859857 3 lequel une pluralité d'images sont affichées successivement et dans lequel en au moins un pixel la couleur des images affichées est différente de la couleur dans l'image source et la résultante des couleurs des images affichées est la résultante de couleur dans l'image source.

En terme de dispositif, l'invention propose un dispositif d'affichage d'images à partir d'au moins une image source, dans lequel une pluralité d'images sont affichées successivement et dans lequel en au moins un pixel la couleur des images affichées est différente de la couleur dans l'image source et la résultante des couleurs des images affichées est la résultante de couleur dans l'image source.

La luminance des images affichées est de préférence égale à la luminance dans l'image source. La couleur d'un pixel est en général définie par la chrominance dudit pixel.

Selon un mode de réalisation, la fréquence d'affichage est supérieure à la fréquence de fusion des couleurs de l'oeil humain, par exemple supérieure à 20 Hz.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée qui suit faite en référence aux 20 figures annexées, dans lesquelles: - la figure 1 représente un schéma de principe illustrant un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une représentation dans un diagramme de couleur du traitement effectué dans le premier mode de réalisation; - la figure 3 représente un schéma de principe illustrant un second mode de réalisation de l'invention - la figure 4 est une représentation dans un diagramme de couleur du traitement effectué dans le second mode de réalisation.

La description ci-dessous sera faite dans le cadre d'images codées sous forme numérique, mais l'invention n'est naturellement pas limitée à ce type de codage. Dans ce cadre, l'image ou les images à afficher 2859857 4 sont décrites par des données stockées un support d'information 2, tel un disque optique, un disque dur ou une bande magnétique. Ces données peuvent également provenir d'un canal de diffusion (hertzien, satellite, câble ou ADSL par exemple). Le système d'affichage 4 reçoit ces données sous forme d'un flux source, qui représente ainsi l'image ou la séquence d'images à afficher.

Selon un premier mode de réalisation représenté en figure 1, chaque image I1 du flux source donne lieu à l'affichage de deux images I3 et I4 sur le dispositif d'affichage (par exemple un projecteur 8 avec un écran 10). Dans le cas d'images animées, la fréquence d'affichage est donc double de la fréquence des images dans le flux source. Par ailleurs, on peut remarquer que ce mode de réalisation qui pourrait n'utiliser qu'une seule image source I1 s'applique naturellement au cas d'une image fixe.

L'image source I1 est convertie en deux images affichées successivement I3, I4 par un circuit de traitement 6 dont le fonctionnement va à présent être décrit en détail.

Globalement, le circuit de traitement 6 permet de moduler la couleur des pixels d'un motif tout en conservant leur luminance, c'est-à- dire l'intensité lumineuse de chaque pixel, au niveau défini dans l'image source. Le circuit de traitement laisse donc inchangées les valeurs des pixels situés en dehors du motif.

En théorie, le motif est un ensemble quelconque de pixels. En pratique, il peut définir un message que la modulation ferait apparaître s'il était filmé par un caméscope. On pourrait même prévoir que le motif comprenne la totalité des pixels de l'image, ce qui dégraderait considérablement l'image en cas de prise de vue illégale; cette solution peut toutefois être gênante dans le cas d'écrans de taille importante à cause de la sensibilité au papillotement plus forte dans la région périphérique de l'oeil.

2859857 5 On va à présent décrire le traitement réalisé sur chaque pixel P du motif, défini dans l'image source par le triplet R1, G1, B1 selon la norme RGB couramment utilisée, chaque valeur étant par exemple codée sur 8 bits (entre 0 et 255).

Afin de réaliser de manière précise la modulation en couleur à luminance constante, on se situe dans un espace colorimétrique du type luminance/chrominance, par exemple l'espace YUV. Dans ce nouveau repère, les coordonnées colorimétriques du pixel P sont ici: Y1 = 0.3 *R1 + 0.59 *G1 + 0.11 *B1 U1=-0.17*R1-0.34*G1+0.51*B1+128 V1 = 0.51 *R1 - 0.43 *G1 0.082 *B1+128 De préférence, on applique une fonction inverse de la fonction gamma classique afin de travailler dans un espace numérique linéaire par rapport à l'espace de visualisation.

Comme on l'a déjà indiqué, le circuit de traitement 6 conserve la luminance des images affichées au niveau de la luminance du signal source I. Pour le pixel P, la luminance Y3 dans l'image I3 et la luminance Y4 dans l'image I4 seront donc simplement définies par: Y3 = Y1 et Y4=Y1.

Au contraire, les composantes de chrominance U1, V1 sont modifiées par le circuit de traitement afin de dégrader l'image telle qu'elle pourrait être captée par un appareil de prise de vue. Toutefois, on fait en sorte que les images I3 et I4 se succèdent avec une fréquence supérieure à la fréquence de fusion des couleurs et que les couleurs modifiées se compensent pour obtenir la couleur désirée (définie dans l'image source).

Ces contraintes se traduisent par les équations générales suivantes où U31 V3 sont les composantes de chrominance du pixel P dans l'image I3 et U4, V4 les composantes de chrominance du pixel P dans l'image I4: U3 = g(U1, V1) et V3 = h(U1, V1) (U3 + U4)/2 = U1 2859857 6 (V3 + V4)/2 = V1.

Représentées sur un diagramme classique de chromaticité comme en figure 2, les deux dernières équations indiquent que la couleur C1 (de coordonnées U1r V1) que le dispositif d'affichage doit faire apparaître à l'oeil au point P est obtenue par la fusion par l'oeil des couleurs C3 (coordonnées U3, V3) et C4 (U4, V4) effectivement affichées.

Plus précisément, la figure 2 représente les différentes couleurs considérées dans le plan (O, U, V). Dans la représentation sur 8 bits donnée ici à titre d'exemple, le point de coordonnées (128, 128) correspond au gris. Dans ce diagramme, la saturation augmente donc avec la distance au point de coordonnées (128, 128).

Du fait des équations précédentes, le point C1 est le milieu du segment C3C4, de telle sorte que la résultante pour l'oeil des couleurs C3 et C4 effectivement affichées est la couleur C1. On parle ici de milieu du fait que les couleurs C3 et C4 sont affichées pendant la même durée (par exemple de l'ordre de 20 ms). Naturellement, on pourrait également prévoir un système dans lequel la durée d'affichage est variable d'une image à l'autre; dans ce cas, la couleur résultante pour l'oeil serait le barycentre des couleurs réellement affichées, pondéré par la durée d'affichage de chaque couleur.

Pour une réalisation particulièrement simple, on peut utiliser la fonction f définie par: si0< x63 f(x)=2.x si 63 < x < 192 f(x) = 128 si 192 x 255 f(x) = 2.x 255 et déterminer les coordonnées colorimétriques du point P dans l'image I3 par U3 = f(U1) et V3 = f(V1), en limitant toutefois les valeurs de U3 et V3 selon les inéquations suivantes afin qu'aucun des triplets (Y3, U3, V3) et (Y4, U4, V4) ne sortent de l'espace adressable en RGB sur 8 bits: V1- 255 - R1 5. V3 5. V1+ R1 1.36 1.36 U - 255 - Bi 5.0 5.0 + B1 1 1.73 3 1 1.73 Y 255 - 1 5.-V 5.128+ 128 - Y1 1.36 3 1.36 128-Y1 5._U 5.128+255-Y1 1.73 3 1.73 V1 0.69 [G1- 0.33 * (U1- U3)i S V3 5.V1+ 0.69 [255 - [G1- 0. 33 * (U1- U3)l Une fois calculées les coordonnées colorimétriques U3, V3 du pixel P dans l'image I3, les coordonnées colorimétriques dans l'image I4 sont facilement obtenues par les équations générales ci-dessus qui donnent: U4 = 2. U1-U3 et V4=2.V1-V3.

On a ainsi entièrement déterminé les coordonnées colorimétriques 10 du pixel P des images I3 et I4r ce calcul devant être fait pour l'ensemble des pixels du motif.

Naturellement, avant de procéder à l'affichage, on exprime ces valeurs dans le repère utilisé par le dispositif d'affichage 8, ici par l'application de la fonction gamma classique puis le retour au repère RGB grâce aux équations suivantes: = Y+ 1.36 * (V- 128) G = Y - 0.33 * (U128) - 0.69 * (V- 128) B = Y+ 1. 73 * (U- 128) Les images I3 et I4 sont alors affichées successivement grâce au dispositif d'affichage, par exemple pendant une durée identique de l'ordre de 20 ms. Comme on l'a vu précédemment, la durée d'affichage pourrait être différente pour chaque image.

Naturellement, dans le cas de l'affichage d'une image fixe, on renouvellera périodiquement l'affichage successif des images I3 et I4.

2859857 8 L'utilisation de la fonction f comme indiqué ci-dessus conduira à une forte désaturation des pixels du motif sur l'image I3 et à une sursaturation correspondante des pixels du motif sur l'image I4. Comme indiqué précédemment, les images I3 et I4 étant affichées successivement avec une fréquence (par exemple 50 Hz) supérieure à la fréquence de fusion des couleurs pour l'oeil humain, la couleur résultante pour l'oeil humain au niveau du motif est la couleur C1 contenue dans l'image source 1 3 et le motif est donc invisible à l'oeil humain.

Par contre, le rendu sera dégradé de manière notable pour un appareil de prise de vue non synchronisé avec l'affichage puisque les couleurs dans l'image filmée (I3 ou I4) seront fausses (désaturées ou sursaturées) au niveau du motif.

Un second mode de réalisation de l'invention propose de traiter les images du flux source deux par deux et, pour chaque paire d'images ainsi considérée, de générer en sortie deux images modifiées en vue de leur affichage. Ce mode de réalisation est donc adapté pour le cas où la fréquence du flux source est égale à la fréquence de l'affichage.

Ainsi que représenté en figure 3, les images du flux source issu du support d'information 2 sont regroupées par paires d'images successives I1, I2. Chaque paire Ilr I2 est traitée par le circuit de traitement 6 comme indiqué en détail ci-dessous afin d'obtenir une paire d'image I3, I4 pour l'affichage (système d'affichage 8, 10 comme précédemment). L'affichage successif des images I1 et I2 e st réalisé avec une fréquence supérieure à la fréquence de fusion des couleurs pour l'oeil humain (sans être nécessairement supérieure à la fréquence de fusion du papillotement). On prendra par exemple une fréquence d'affichage de 50 Hz.

Le circuit de traitement 6 effectue une modification de la 30 chrominance des pixels d'un motif prédéterminé comme expliqué en 2859857 9 détail cidessous mais laisse inchangé les valeurs (par exemple RGB) relatives aux pixels situés en dehors du motif.

Pour chaque pixel P du motif dont les valeurs colorimétriques RGB (codées sur 8 bits) dans le flux source sont respectivement R1r G1, B1 pour la première image I1 et R2, G2, B2 pour la seconde image I2, on procède aux traitement suivants: - passage dans un espace colorimétrique du type luminance/chrominance selon des formules du type Y=0.3 *R+0.59 *G+0.11 *B U = - 0.17 * R - 0.34 * G + 0.51 * B +128 V =0.51 *R-0.43 *G-0.082 *B+128 afin d'obtenir les coordonnées colorimétriques Y1, U1, V1 et Y2, U2, V2 du pixel P respectivement dans les images I1 et I2; - application d'une fonction inverse de fonction gamma; - conservation de la luminance et modification des composantes de chrominance, tout en gardant une chrominance moyenne égale à la chrominance moyenne dans l'image source (moyennes effectuées sur le nombre d'images prises en compte, ici sur les paires d'images I1r I2 et I3, I4). Cette étape peut être décrite par les formules générales suivantes: Y3 = Y1 et Y4 = Y2 U3 = g(U1, V1, U2, V2) et V3 = h(U1, V1, U2, V2) U3 + U4 = U1+ U2 V3+V4=V1+V2; - application de la fonction gamma aux coordonnées colorimétriques ainsi déterminées Y3, U3, V3 et Y4, U4, V4 du pixel P 25 respectivement dans les images I3 et I4; retour à l'espace colorimétrique du type RGB (utilisé pour l'affichage) avec la formule générale: 2859857 10 {R = Y+ 1.36 * (V- 128 G = Y - 0.33 * (U- 128) - 0.69 * (V- 128) . B = Y+ 1.73 * (U- 128) Comme pour le premier mode de réalisation, on peut utiliser en pratique l'approche simplifiée consistant à utiliser la fonction f définie plus haut (en tant que fonction g et h particulière) et prendre U3 = f(U1) et V3 = f(V1).

Comme précédemment, on limite toutefois l'excursion des valeurs U3 et V3 grâce aux inéquations suivantes de telle sorte R3, G3, B3 et R4, G4, B4 restent dans les limites adressables sur 8 bits, i.e. entre 0 et 255: 128Y1 <V3128+255-Y1 1.36 1.36 128- Y1 U3128+255-Y1 1.73 1.73 1 _ 510-(R1+R2+Y2-Yl) R1+R2+Y2-Yl 2 V1+ V2 1.36 V3 < Vl+ V2+ 1.36 510 - (B1+ B2+ Y2- Y1) 1 B1+ B2+ Y2- Y1 2 U1 U2 1.73 Ç u3 <_ 2 Ul+ U2+ 1.73 2 V+ V21 [G1+ G2+ Y2- Y 1 - 0.33 * (U1+ U2- 2.U3)] <- V3 0.69 V3 2 Vl+ V2+ 1 0.69 [510 - [G1+ G2+ Y2- Y1- 0.33 * (U1+ U2- 2.U3)f Grâce au traitement décrit ci-dessus, le motif apparaîtra à l'oeil humain avec une couleur identique à la couleur qui serait apparu à l'oeil par l'utilisation directe du flux source (i.e. la couleur résultant de la fusion en couleur des images I1 et I2).

Par contre, un caméscope filmant les images de manière aléatoire enregistrera des couleurs modifiées pour les points du motif, ce qui rendra inacceptable la copie ainsi réalisée par mélange non satisfaisant des couleurs modifiées.

2859857 11 Illustré en figure 4 sur un diagramme similaire à celui de la figure 2, ce mode de réalisation propose que la résultante des couleurs effectivement affichées (C3 et C4) corresponde à la résultante des couleurs (C1 et C2) désirée dans l'image source, c'est-à-dire que le milieu du segment C3C4 coïncide avec le milieu du segment C1C2.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée au modes de réalisation décrits ci-dessus. Notamment, on peut choisir d'autres fonctions g et h que la fonction f utilisée ci-dessus. Par exemple, on peut choisir des fonctions qui désature une seule des composantes de l'image I3 et l'autre composante dans l'image I4 (par exemple en utilisant des formules du type U3 = f(U1) et V4 = f(V1)).

De même, comme décrit par l'utilisation des fonctions générales g et h, les deux compsantes U et V ne sont pas nécessairement traitées d'une manière analogue. Par exemple, on peut limiter les variations effectuées sur la composante U afin de limiter le papillotement du bleu auquel l'oeil est relativement plus sensible.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Procédé de traitement d'une image source (I1) générant au moins deux images traitées (13, 14), dans lequel la couleur (C3; C4) d'au moins un pixel dans chaque image traitée (13; 14) est différente de la couleur (C1) du pixel dans l'image source (11), et dans lequel les couleurs modifiées du pixel sur chaque image traitée (13, 14) se compensent pour obtenir une couleur correspondant à la couleur (C1) du pixel dans l'image source (I1).

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la luminance dudit pixel 15 dans chaque image traitée est égale à de la luminance du pixel dans l'image source.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'image est constituée par un premier ensemble d'images (I1, I2),ce premier 20 ensemble générant un second ensemble d'images traitées (13, 14) .

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couleur (C3) d'au moins un pixel dans la première image (13) du second ensemble est différente de la couleur (C1) du pixel dans la première image (I1) du premier ensemble, et dans lequel les couleurs modifiées du pixel sur chaque image (13, 14) du second ensemble se compensent pour obtenir une couleur correspondant à la couleur résultante du pixel sur les images (11, 12) du premier ensemble.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la couleur d'un pixel est définie par la chrominance dudit pixel.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant les étapes de: - modification de la chrominance (CI) en au moins un pixel de l'image source (II) ; - calcul de la chrominance (C3, C4) dudit pixel dans les images traitées (13, 14), de telle sorte que la moyenne des chrominances (C3, C4) dudit pixel dans les images traitées (13, 14) est égale à la moyenne des chrominances (CI; CI, C2) dudit pixel dans la ou lesdites images sources (Il; Il, 12).

7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la luminance dudit pixel est inchangée.

8. Procédé d'affichage d'images à partir d'au moins une image source (II) dans lequel une pluralité d'images (13, 14) sont affichées successivement et dans lequel les images affichées sont traitées en utilisant le procédé des revendications là 7.

9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la luminance des images affichées est égale à la luminance dans l'image source.

10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la couleur d'un pixel est définie par la chrominance dudit pixel.

11. Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel la fréquence 25 d'affichage est supérieure à la fréquence de fusion des couleurs de l'oeil humain.

12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la fréquence d'affichage est supérieure à 20 Hz.

13. Dispositif d'affichage d'images à partir d'au moins une image source (II), dans lequel une pluralité d'images (13, 14) sont affichées successivement et le dispositif d'affichage comportant un circuit de traitement mettant en oeuvre le procédé d'affichage selon l'une des revendications 8 à 12.