FR2882159A1 - Systeme de camera pour observer une ou plusieurs zones d'espace - Google Patents

Abstract

« Un système de caméra pour observer une ou plusieurs zones d'espace »Système de caméra pour observer une ou plusieurs zones de l'espace comprenant :a) au moins une caméra (110) avec des moyens (216) pour enregistrer des informations d'images dans une zone d'images à deux dimensions (134),b) au moins un premier système de miroir (116), ayant au moins une première surface de miroir (118) non plane,- le premier système de miroir (116) étant conçu et/ ou installé pour que les rayons lumineux arrivant sur le premier système de miroir (116) à partir d'au moins une première zone d'angle de l'espace (126) donnent une image dans la première zone partielle (138) de la zone d'images bidimensionnelle (134) d'au moins une caméra (110), etc) au moins un second système de miroir (210) ayant au moins une zone de miroir plane (210),- le second système de miroir (210) étant réalisé et/ ou installé pour qu'à partir d'au moins une zone d'angle de l'espace (212) on copie les rayons lumineux produits dans une seconde zone partielle (218) de la zone d'images à deux dimensions (134),- le second système de miroir (210) est en outre conçu pour éviter qu'au moins une fraction d'une quantité (132) de la lumière émise par au moins une caméra (110) soit copiée par le premier système de miroir (116) dans la première zone partielle (138).

Description

Domaine de l'invention

La présente invention concerne un système de caméra pour observer une ou plusieurs zones d'espace.

Etat de la technique A un côté des systèmes de sécurité passive, la technique automobile utilise de plus en plus des systèmes de sécurité ou d'assistance active. De tels systèmes saisissent notamment l'état actuel de l'environnement d'un véhicule (par exemple zone en avant ou en arrière d'un véhicule) ou également l'état actuel dans l'habitacle du véhicule. De tels systèmes peuvent utiliser une ou plusieurs caméras. Il a déjà été proposé un système de caméra destinée à observer une zone importante, par exemple en même temps à la fois l'intérieur et l'extérieur du véhicule et de déterminer de manière précise la position stéréoscopique des différents objets dans cette zone.

Actuellement dans le domaine automobile on connaît différents systèmes de sécurité utilisant des systèmes de caméra. En principe, on peut distinguer entre l'observation du volume intérieur et celle du volume extérieur pour des applications différentes.

Ainsi les documents DE 101 58 415 Al et US 2003/0098909 Al décrivent des procédés et des dispositifs pour des installations de surveillance optique de l'intérieur d'un véhicule. Il s'agit au moins d'une caméra de vision périphérique utilisée pour fournir des images en coordonnées circulaires. Ensuite ces images sont transformées par une installation de correction en coordonnées cylindriques ou planes. Ces images transformées peuvent alors être exploitées électroniquement. Cela permet de reconnaître par exemple des personnes à l'intérieur du véhicule et de déterminer la position assise des personnes. Cette information peut servir par exemple pour commande un système de coussin gonflable. Une observation partielle du volume extérieur est également possible avec le système décrit dans ce document.

Le document EP 1 375 253 A2 concerne un procédé de surveillance de l'intérieur et de l'extérieur d'un véhicule ainsi qu'une installation ayant au moins une caméra de vision périphérique. Les données d'images saisies sont exploitées et à l'aide de cette exploitation, on sélectionne au moins une zone. Cette zone est saisie à l'aide d'un second capteur que l'on peut diriger avec une zone de saisie spatiale limitée et soumettre les données saisies par le second capteur à une exploitation.

Le document US 2001/0048816 Al décrit un système de caméra composé d'une caméra et d'un miroir convexe. Le système per-met la prise d'images dans une plage angulaire étendue. Par exemple, on peut utiliser le système pour observer l'arrière d'un véhicule. Le document US 2001/0048816 Al décrit en outre un procédé permettant d'obtenir des informations d'images à l'aide du miroir convexe, de les corriger et de générer une image en coordonnées rectilignes.

Le document EP 1 197 937 Al décrit un système de surveillance de l'environnement d'un objet mobile, par exemple pour la surveillance de l'extérieur d'un véhicule. Ce document décrit entre autre un dispositif comportant le système de surveillance périphérique avec un miroir de forme hyperboloïdale ainsi qu'un système de caméra observant ce miroir de forme hyperboloïdale et générant de cette manière des informations d'images dans une plage d'images prédéfinie.

Le document US 2003/0156187 décrit un système de capteur à captage dioptrique (caméra unique) utilisant un ou plusieurs miroirs pour générer des images stéréoscopiques. Entre autre, ce document décrit également un système générant des images stéréoscopiques en utilisant deux miroirs convexes disposés l'un par rapport à l'autre.

Le document WO 00/41024 décrit un système de saisie d'images panoramiques en grand angle. Le système comporte deux réflecteurs courbes dont les défauts optiques sont corrigés l'un par rapport à l'autre. Les rayons incidents sont tout d'abord saisis par un premier réflecteur pour être dirigés vers le second réflecteur qui de nouveau les réfléchit et les dirige vers un système de caméra.

Le document S.K. Nayar et al Folded Catadioptric Cameras , Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Fort Collins, Juin 1999, décrit un procédé permettant de corriger des informations d'images obtenues par réflexion sur une surface de miroir de courbure quelconque. Entre autre ce document dé- crit également un système de caméra à deux miroirs dont les faisceaux incidents sont tout d'abord réfléchis à la surface d'un miroir courbe pour ensuite être dirigés par un second miroir vers la caméra. Ce document décrit également des systèmes de miroirs hyperboliques et paraboliques.

Les systèmes d'observation périphériques connus sur l'état de la technique ont toutefois une série d'inconvénients pour leur application pratique, notamment au domaine automobile. C'est ainsi que de simples systèmes d'observation périphérique tel que celui décrit dans les documents WO 00/41024, EP 1 197 937 Al, US 2001/0048816 Al, US 2003/0098909 Al ne peuvent que difficilement être utilisés pour déterminer la position d'objets isolés dans la plage de visée. Les systèmes catadioptriques classiques pour la saisie d'images stéréoscopiques nécessitent en général un volume important car la détermination de la position à l'aide de tels systèmes dépend fortement de la distance des points d'observation virtuelle du système stéréoscopique (distance de base). En outre, la plage d'images saisies par de tels systèmes classiques est en général très faible et ne permet pas d'observation périphérique. Combiner plusieurs systèmes à miroir courbe, comme cela est décrit par exemple dans le document US 2003/0156187 Al, présente notamment l'inconvénient que la plage d'images d'un miroir courbe utilisé dans de tels systèmes saisit également l'image de la caméra, ce qui génère une plage d'images qui ne peut servir utilement (zone morte).

Exposé et avantages de l'invention L'invention propose ainsi un système de caméra d'observation d'une ou plusieurs zones d'espace remédiant aux inconvénients de l'état de la technique et convenant notamment pour des applications d'observation à l'intérieur et/à l'extérieur d'un véhicule.

A cet effet le système de caméra pour observer une ou plusieurs zones de l'espace comprenant: a) au moins une caméra avec des moyens pour enregistrer des infor- mations d'images dans une zone d'images à deux dimensions, b) au moins un premier système de miroir, ayant au moins une pre- mière surface de miroir non plane, - le premier système de miroir étant conçu et/ou installé pour que les rayons lumineux arrivant sur le premier système de miroir à partir d'au moins une première zone d'angle de l'espace donnent une image dans la première zone partielle de la zone d'images bi- dimensionnelle d'au moins une caméra, et c) au moins un second système de miroir ayant au moins une zone de miroir plane, - le second système de miroir étant réalisé et/ou installé pour qu'à partir d'au moins une zone d'angle de l'espace on copie les rayons lumineux produits dans une seconde zone partielle de la zone d'images à deux dimensions, - le second système de miroir est en outre conçu pour éviter qu'au moins une fraction d'une quantité de la lumière émise par au moins une caméra soit copiée par le premier système L'idée de base de la présente invention consiste à utiliser les zones mortes dans la zone d'images d'un système de caméra d'observation périphérique pour un second système de miroirs. A cet effet on développe un système de caméra d'observation d'une ou plu-sieurs zones d'espace comportant au moins une caméra avec des moyens d'enregistrement en mémoire des informations d'images, dans des zones d'images à deux dimensions et un premier système de miroir ne comportant pas de surface de miroir plane. Ce premier système de miroir est conçu et/ou installé pour former au moins à partir des faisceaux lumineux arrivant sur au moins une première plage dans l'espace d'un premier système de miroir, dans une première zone partielle de la zone d'images à deux dimensions d'au moins une caméra. En principe le premier système de miroir peut avoir un tracé à courbure quelconque et le cas échéant, il faut des systèmes d'auxiliaires (par exemple sous la forme de programmes et/ou de circuits fermés) pour corriger l'image réfléchie par ce premier système de miroir; de tels moyens sont par exemple décrits dans le document S.K. Nayar et al Folded Catadioptric Cameras , Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Fort Collins, Juin 1999.

Il est particulièrement avantageux que le premier système de miroir présente une surface de miroir courbe qui suit au moins dans une dimension, le tracé d'une fonction hyperbolique. En particulier le premier système de miroir peut avoir une surface de miroir courbe qui suit le tracé d'une première demi-enveloppe d'un hyperboloïde à deux enveloppes. De tels hyperboloïdes ont deux foyers: un premier foyer associé à la première demi-enveloppe sur un côté concave de la première demi-enveloppe et un second foyer associé à la seconde demi-enveloppe située du côté convexe de la première demi- enveloppe.

De façon avantageuse, le système de caméras est conçu pour qu'au moins une caméra (ou l'optique d'image associée à la caméra) présente un axe optique et un point principal et qu'au moins une caméra soit installée pour que son axe optique se situe sur la droite reliant les deux foyers de l'hyperbole et que le point principal coïncide avec le second foyer de l'hyperbole. Un tel système est par exemple décrit à la figure 6 du document EP 1 197 937 Al. Exprimée de manière très simplifiée, la caméra de ce développement avantageux fonctionne comme une chambre noire dont l'ouverture se situe au foyer de l'hyperbole du côté convexe de l'hyperboloïde. De cette manière, les faisceaux lumineux tombant sur l'hyperboloïde sont projetés de manière appropriée dans la zone d'images de la caméra.

En variante, le premier système de miroir peut également avoir une surface réfléchissante courbe qui suit la forme d'un paraboloïde elliptique. Le paraboloïde elliptique doit avoir un axe de rotation et au moins une caméra a un axe optique situé sur l'axe de rotation du paraboloïde elliptique. Il est avantageux dans ce cas d'utiliser une ca- méra (le cas échéant avec une optique de projection) et/ou un système de traitement d'image permettant une projection orthographique. Dans une telle projection, la caméra observe un volume correspondant à un cube parallèle à l'axe optique de la caméra. Les objets de même dimension dans le volume d'observation apparaissent dans la zone d'images à deux dimensions de la caméra avec la même dimension. Les projections orthographiques et les caméras appropriées sont des solutions connues du spécialiste et elles sont par exemple décrites dans le document suivant:Gluckman J., Nayar S.K., Thoresz K.J. : Real-Time Omnidirectional and Panoramic Stereo , in Proceedings of the DARPA Image Understanding Workshop , 1998 P. 299-303.

En outre le système de caméras comporte au moins un second système de miroir ayant au moins une zone de miroir plane. Ce second système de miroir est conçu et/ou installé pour que les faisceaux lumineux arrivant au moins d'une seconde zone d'angle de l'espace sur le second système de miroir donne une image dans la seconde zone partielle de la zone d'images à deux dimensions. Le second système de miroir est en outre conçu pour éviter qu'au moins une fraction de l'ensemble des faisceaux lumineux partant de la caméra soit copiée par le premier système de miroir dans la première zone partielle. Ce second système de miroir utilise la plage d'images morte décrite ci-dessus à l'intérieur de laquelle n'apparaîtrait que sa propre image, la caméra si l'on n'utilisait que le premier système de miroir. C'est pour-quoi le second système de miroir permet d'utiliser cette plage d'images morte en partie ou complètement, ou encore le second système de miroir peut même pénétrer dans la zone d'images du premier système de miroir.

Il est particulièrement avantageux que le second système de miroir comporte une unique surface réfléchissante. Dans ce contexte il est avantageux que la seconde plage d'angle de l'espace saisie par le second système de miroir soit inférieure à la première plage d'angle de l'espace saisie par le premier système de miroir. Les deux plages d'angle d'espace ou angle géométrique se chevauchent ainsi en partie de manière avantageuse.

Il est particulièrement avantageux que le système de ca- méra comporte en outre un dispositif de positionnement qui aligne le second système de miroir et/ ou installe pour régler la seconde plage de l'angle d'espace. En particulier, ce développement est avantageux si le système de caméra comporte en outre un système de traitement d'images équipé de moyens pour corriger totalement ou partiellement les informations d'images en mémoire dans la plage d'images à deux dimensions et en plus ou en variante un système de traitement de l'image muni de moyens pour effectuer un procédé de triangulation permettant de déterminer la position d'un objet dont l'image a été formée dans la première zone partielle et dans la seconde zone partielle de la plage d'images à deux dimensions.

A titre d'exemple, on peut utiliser des systèmes de caméra tels que décrits pour former tout d'abord l'image d'une première plage d'angle d'espace dans une première plage partielle d'une zone d'images à deux dimensions. Ensuite ou en parallèle, on forme une se- conde zone d'angle de l'espace qui chevauche au moins en partie la première zone d'angle de l'espace dans une seconde zone partielle de la zone d'images à deux dimensions. Ainsi à la fois les dernières images générées par le premier système de miroir et celles générées par le second système de miroir sont enregistrées dans la même zone d'images à deux dimensions de la caméra. A l'aide d'un procédé de reconnaissance d'images connu des spécialistes (celles qui se font par exemple sur une reconnaissance de bord ou d'arête) , on reconnaît un objet copié dans les deux zones partielles de la zone d'images à deux dimensions, par exemple une personne à l'intérieur du véhicule ou un piéton à l'extérieur du véhicule. Par un procédé de triangulation, on calcule la position et/ou la distance de l'objet par rapport au système de caméra. Cette position peut par exemple être fournie à l'ordinateur embarqué ou directement au conducteur du véhicule. En variante ou en plus, lorsqu'on décèle un risque, par exemple un piéton qui se situe dans la trajectoire, on peut également lancer directement des contre-mesures.

Le procédé peut notamment s'élargir en sélectionnant une zone d'angle de l'espace particulièrement intéressante (par exemple automatiquement sous la forme d'un objet particulièrement marquant ou manuellement par le conducteur). Et à l'aide du dispositif de posi-tionnement, on règle ensuite le second système de miroir de façon que la seconde zone d'angle de l'espace contienne totalement ou partielle-ment la zone d'angle d'espace intéressante. En particulier, on peut exécuter le procédé de façon que le second système de miroir assure le tramage ou le balayage de la première zone d'angle d'espace du premier système de miroir avec sa seconde plage d'angle de l'espace (par exemple en assurant la commande à l'aide d'un moteur pas à pas) pour dé-terminer de cette manière, pas à pas, par un procédé de triangulation, la position de tous les objets principaux situés dans la zone d'images du premier système de miroir ou celle de quelques objets sélectionnés ou du moins de tous les objets principaux dans cette zone d'images.

Le système de caméra proposé présente par rapport aux dispositifs connus selon l'état de la technique, l'avantage d'utiliser de façon optimale la zone d'images morte du système de miroir courbe. En outre, le système de caméra permet de déterminer la position d'objets dans la zone d'images et la précision des informations de localisation définie dépasse de loin la précision des systèmes de vision périphérique connus. De plus, l'encombrement du système de caméra tel que décrit est suffisamment faible pour que le système de caméra décrit puisse être utilisé pour l'observation de l'intérieur et/ou de l'environnement d'un véhicule automobile, situation à laquelle le faible encombrement constitue un avantage décisif. Le système peut égale-ment s'utiliser comme équipement en option à la place de systèmes de caméra déjà connus, par exemple pour être logé dans le boîtier des projecteurs d'un véhicule.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un système de caméra à vision périphérique selon l'état de la technique ayant une zone d'images morte , - la figure la montre l'information d'images du système de caméra de la figure 1 enregistrée dans une zone d'images à deux dimensions, - la figure 2 montre un système de caméra selon l'invention utilisant la zone d'images morte et d'un second système de miroir, - la figure 2a montre une information d'images enregistrées dans une zone d'images à deux dimensions à un système de caméra selon la figure 2, - la figure 3 est une vue schématique d'une réalisation du cintrage du premier système de miroir en forme d'hyperboloïde, - la figure 4 est une vue schématique du cintrage du second système de miroir sous la forme d'un paraboloïde, et - la figure 5 montre un schéma d'un développement possible du pro-cédé de l'invention pour la surveillance optique de l'environnement à l'aide d'un système de caméra selon l'invention.

Description de modes de réalisation de l'invention

La figure 1 montre un système de caméra panoramique correspondant à l'état de la technique. Le système de caméra se compose d'une caméra 110 munie d'un boîtier 112 et une optique d'image 114. Le système de caméra possède également un miroir courbe 116 dont la surface 118 de cet exemple de réalisation est cintrée suivant une demi-coquille en forme d'hyperboloïde à deux enveloppes. Ainsi le miroir cintré 116 présente un foyer 120 associé à la surface 118 et situé du côté concave de la surface 118 de l'hyperboloïde. Le tracé précis des rayons sera expliqué ultérieurement (voir figure 3). Le miroir courbe 116 est tenu par une suspension 122.

Le miroir courbe 116 réfléchit les rayons lumineux 124 de la surface de miroir 118 vers la caméra 110. La caméra 110 voit ainsi la même image qu'un observateur virtuel placé au foyer 120 du miroir courbe 116. La plage d'angle de l'espace, maximale, à l'intérieur de laquelle les faisceaux lumineux 124 sont réfléchis vers la caméra 110 est représentée schématiquement à la figure 1 sous la référence 126 et limitée par les rayons limites 128. La position précise des rayons limites 128 dépend de la réalisation du miroir courbe 116 et/ou de la suspen- Sion 122.

Comme le montre également la figure 1, l'image de la caméra 110 apparaît également dans le miroir courbe 116. Dans cet exemple de réalisation, la zone d'angle de l'espace prise par la caméra 110 est délimitée par les rayons marginaux 130 partant du bord le plus à l'extérieur du boîtier de l'optique d'image 114 de la caméra. Ces rayons marginaux 130 sont réfléchis en retour par la surface 118 du miroir courbe 116 vers la caméra 110 et constituent ainsi une zone d'angle de l'espace 132 mort qui n'offre pour l'essentiel aucune in-formation d'image utilisable.

La caméra 110 comporte des moyens 216 pour enregistrer des informations d'images dans une zone d'images à deux dimensions, par exemple une puce LCD 216. La figure la est une vue des informations d'images obtenues par un dispositif correspondant à l'état de la technique selon la figure la dans une zone d'images dimension- nelle 134 d'une telle plaquette CCD 216. Comme exemple, on a repré- senté l'utilisation d'un système de caméra dans l'habitacle d'un véhicule. Le nombre limite 128 à la figure 1, utilisé pour la plage d'angle de l'espace maximale 126 du système de caméra, forme des images dans la zone d'images bidimensionnelle 134 à la figure la suivant la réalisation du miroir courbe 116 de l'optique de formation d'image 114 et de la plaquette de CCD 216 comme limite de zone de ronde ou elliptique 136. Tous les rayons réfléchis dans la zone d'angle d'espace 126 sont copiés en images dans la zone d'images bidirectionnelle 134, à l'intérieur de cette zone de plage de visibilité 136, dans une première partie de zone 138. Du fait de la courbure de la surface 118 du miroir courbe 116, les informations d'images sont déformées par rapport à la réalité. Comme cela paraît également à la figure la, les rayons marginaux 130 de la zone d'images 134 à deux dimensions donnent des images sous la forme d'une limite de zone morte ronde ou elliptique 140. Dans la zone morte 142, à l'intérieur de la limite 140 de cette zone morte, dans la zone d'images 134 on a le montage sur la figure 1 avec les informations d'images transmises par la caméra 110. Cette zone morte 142 contient ainsi aucune information utilisable et elle est représentée hachurée à la figure la.

La figure 2 montre un système de caméra selon l'invention équipée de deux systèmes de miroirs. Le système d'une caméra 110 munie d'une optique d'images 114 et d'un miroir courbe 113 par exemple d'un miroir courbe 116 dont la surface supérieure 118 suit le tracé d'une demi-coquille d'un hyperboloïde à deux enveloppes. Ainsi ce miroir 116 comporte un foyer 120. Dans cet exemple de réalisation, en principe la caméra 110 donnerait une image d'elle-même à cause des rayons marginaux partant de la caméra 130 du boîtier de l'optique d'images 114; on aurait ainsi de nouveau une zone d'angle de l'espace 132, morte . Dans cet exemple de réalisation selon la figure 2, on a toutefois placé un second système de miroir 210 dans la zone d'angle espace 132, morte ; dans cet exemple de réalisation, ce second système de miroir comporte un miroir plan. Ce système de miroir 210 bloque au moins une partie du faisceau de rayons partant de la caméra 110 et qui est limité par les rayons marginaux 130; on élimine ainsi une partie de la zone d'angle de l'espace 132, morte . Et ainsi le second système de miroir 210 réfléchit les rayons émis par la seconde zone d'angle de l'espace 212 sur le second système de miroir 210, de façon limitée par les rayons marginaux 214 vers la caméra 110.

La figure 2a montre de façon analogue à la figure la, les informations d'images enregistrées dans une zone d'images à deux dimensions 134 d'une plaquette CCD 216 de la caméra 110; ces informations d'images représentées schématiquement ont été obtenues à l'aide du montage de la figure 2. Les informations d'images de la zone d'angle de l'espace maximal 126 sont enregistrées dans la première zone partielle 138 à l'intérieur de la limite de la plage de vision 136. Dans cet exemple de réalisation, la zone morte 142 délimitée par la limite de zone morte 140 est représentée par l'image des rayons marginaux 130 de la caméra. A l'intérieur de cette zone morte 142, on a également enregistré selon l'invention des informations d'images qui résultent des rayons de la seconde zone d'angle de l'espace 212 et de son image sur la plaquette CCD 216. Les rayons limites 214 qui délimitent la seconde zone d'angle de l'espace 212 de cet exemple de réalisation utilisant un second système de miroir 214 pratiquement carré, sont formés en images dans la limite d'images à deux dimensions 216 de forme rectangulaire. Dans la seconde zone partielle 218 de la zone d'images à deux dimensions 134 qui se trouve à l'intérieur de la limite de la seconde image 216, on a en- registré des informations d'images provenant de la seconde zone d'angle de l'espace 212. Ainsi la zone morte 142 de la zone d'images à deux dimensions 134 est utilisée par le second système de miroir 210.

A la place du montage tel que représenté avec un système de miroir 210 pratiquement carré, on peut également utiliser d'autres formes de réalisation du système de miroir 210, par exemple des miroirs ronds ou des systèmes de miroirs composés de plusieurs miroirs distincts. Le second système de miroir 210 peut par exemple comporter également un système de miroir stéréoscopique indépendant composé d'au moins deux miroirs distincts (par exemple des miroirs plans). En outre, le second système de miroir 210 peut également se réaliser pour que la zone morte 142 soit complètement remplie par la seconde zone partielle 218. On peut également envisager un montage dans lequel le second système de miroir 210 dépasse de la zone d'angle de l'espace mort 132. Dans ce cas, la seconde zone partielle 218 de la figure 2a dé-passe de la limite de la zone morte 140 pour que la seconde zone partielle 218 couvre également des parties de la première zone partielle 138 qui ne font pas partie de la zone morte 142.

Comme le montre la figure 2, la seconde zone d'angle de l'espace 212 vue de la caméra 110 fonctionne comme une zone de vision d'un observateur virtuel situé au point 220. Si la seconde zone d'angle de l'espace 212 saisit une plage de la zone maximale d'angle de l'espace 126 du premier système de miroir 116, alors dans la seconde zone partielle 218 de la zone d'images bidimensionnelle 134 selon la figure 2a, on a des informations d'images concernant des objets qui se trouvent également dans la première zone partielle 138 et contiennent des informations d'images du premier système de miroir 116. Cela est représenté schématiquement à la figure 2a par la tête du conducteur d'un véhicule.

Dans ce cas, les deux systèmes de miroir 116, 210 définissent un système de miroir stéréoscopique. La résolution de ce système de miroir stéréoscopique est principalement définie par la distance D entre le foyer 120 du premier système de miroir 116 et le centre 222 du second système de miroir 210. Si dans la seconde zone partielle 218 on identifie un ou plusieurs objets (par exemple par un traitement d'images approprié), la géométrie connue du système stéréoscopique permet de calculer la position du ou des objets par rapport au système de miroir. On peut utiliser les procédés de triangulation connus, par exemple décrits dans le document US 2003/0156187 Al.

Le second système de miroir 210 de l'exemple de réalisation de la figure 2 est relié par un dispositif de positionnement 222 au premier système de miroir 116. Ce dispositif de positionnement permet par exemple la rotation du second système de miroir 210 autour de l'axe optique 224. Il est également possible de positionner la forme de l'angle a entre le rayon du centre 226 de la seconde zone d'angle de l'espace 212 et de l'axe optique 224 soit changé. En particulier, le dis-positif de positionnement 222 peut également être conçu avec un ou plusieurs moteurs pas à pas permettant de régler exactement la seconde plage d'angle de l'espace 212. Cela permet par exemple de régler manuellement ou automatiquement la seconde zone partielle 218 de la zone d'images à deux dimensions 134 sur un objet quelconque. Cela permet par exemple de déterminer la position d'un objet quelconque.

Les figures 3 et 4 montrent à titre d'exemple et sous forme schématique les courbures possibles de la surface 118 du pre- mier système de miroir 116. Alors que la figure 3 présente une courbure hyperbolique, la figure 4 présente une courbure parabolique.

Selon la figure 3, la surface 118 du premier système de miroir 116 suit le tracé d'une demi-enveloppe 310 d'un hyperboloïde. Cette demi enveloppe 310a un premier foyer 120 sur son côté concave.

D'une façon analogue, cet hyperboloïde présente une seconde demienveloppe 312 avec un second foyer 314 et deux directrices 316. Des rayons lumineux quelconques 318, 320 qui se rejoignent au foyer 120 sont réfléchis aux points Pl, P2 de la surface 118 de la première demienveloppe 310 vers le second foyer 314. Un observateur virtuel au se-coud foyer 314 reçoit ainsi la même image qu'un observateur virtuel placé au premier foyer 120. Le système de caméra selon l'invention utilise cette propriété géométrique en utilisant une caméra 110 dirigée vers le point principal 322 coïncidant avec le second foyer 314. De cette manière, la caméra 110 fonctionne comme une boîte noire avec un trou situé au point principal 322.

La figure 4 schématise une réalisation de la surface 118 ayant un tracé paraboloïde 410. Contrairement à l'hyperboloïde, un paraboloïde 410 ne possède qu'un foyer 120. Les rayons lumineux 412, 414 qui rejoignent l'observateur virtuel au foyer 120, sont réfléchis à la surface 118 du paraboloïde 410 aux points Pl, P2 et après cette ré-flexion, les rayons sont parallèles à l'axe optique 224. Pour recevoir la totalité des rayons lumineux réfléchis par la surface 118, il faut une caméra 110 dont l'axe optique 224 coïncide avec l'axe 224 du paraboloïde 410. En outre, il faut que la caméra 110 permette de recevoir tous les rayons réfléchis pour la surface 118; en d'autres termes la caméra doit avoir un diamètre libre au moins égal à d. De plus, tous les points P1, P2 situés sur la surface 118 doivent être copiés de la même manière par la caméra 110 (par exemple par son optique d'image 114), ce que l'on réalise à l'aide d'une caméra orthographique (par exemple avec une lentille télé centrée ou un diaphragme). Une telle caméra est par exem- ple décrite dans le document Joshua M. Gluckman, Shree K. Nayar: Planar Catadioptric stereo geometry and calibration , Proc. of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Fort Collins, Juin 1999.

La figure 5 montre le déroulement d'un procédé selon l'invention de surveillance optique de l'environnement à l'aide d'un système de caméra selon l'invention. Les étapes de procédé telles que présentées ne sont pas exécutées nécessairement dans l'ordre présenté et on peut également exécuter des étapes supplémentaires non représentées à la figure 5.

Tout d'abord dans l'étape 310 du procédé, on forme l'image d'une première zone d'angle de l'espace 126 à l'aide d'un premier système de miroir 116 dans une première zone partielle 138 d'une zone d'images à deux dimensions 134. Dans l'étape de procédé 512, on décrit l'algorithme pour l'information d'images enregistrées dans la première zone partielle 138, pour la zone d'angle de l'espace 126 à l'aide d'un algorithme approprié de traitement d'images, par exemple comme celui décrit dans le document S. K. Nayar et al Folded Catadioptric Cameras , Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Fort Collins, Juin 1999. Cette correction 212 facilite notamment la reconnaissance d'images au cours des étapes sui-vantes. Dans une étape de procédé en parallèle 514, on forme l'image d'une zone première zone d'angle de l'espace 126 qui coïncide au moins en partie avec la seconde zone d'angle de l'espace 212, dans une se- conde zone partielle 218 de la zone d'images à deux dimension 134. Par un procédé de reconnaissance d'images approprié connu des spécialistes et en particulier selon le procédé de reconnaissance de bord, on effectue dans les deux zones partielles 138, 218 de la zone d'images bidimensionnelle 134 une reconnaissance d'objets dans l'étape 516. Par exemple, cet objet peut être une personne à l'intérieur d'un véhicule ou un passager ou d'autres véhicules dans la zone extérieure du véhicule. Pour l'objet il s'agit toutefois uniquement de parties d'un tel objet. Par exemple, on peut également prédéfinir des objets déterminés que l'on recherche précisément, par exemple une plaque d'immatriculation d'un véhicule qui précède. Ensuite dans l'étape de procédé 518, dans la mesure où aucune des zones partielles 118, 218 n'a été identifiée, on pro-cède par un procédé de triangulation pour déterminer la position et/ou des distances de l'objet par rapport au système de caméra. Ensuite, parallèlement à cette opération, dans une opération d'essai 320 on règle de nouveau l'angle de l'espace 212 du second miroir 210. Ce nouveau réglage 518 peut se faire par exemple à la main; pour cela l'utilisateur choisit une zone particulièrement intéressante; il peut également faire un réglage automatique 134. Le nouveau réglage se fait également à l'aide d'un dispositif de positionnement 222. Ce nouveau réglage 520 peut également se faire ensuite en détectant la seconde plage d'angle de rotation 212 pour détecter la plage d'angle de réception maximum (voir cidessus). A l'aide de ce procédé de tramage, on détecte peu à peu par exemple toute la plage d'angle de l'espace 126, maximale du premier système de miroir 116 pour reconnaître les objets dans cette zone d'angle de l'espace 126 et déterminer leurs positions. Le procédé peut ensuite être couplé à différentes autres zones étapes de procédés, par exemple avec des fonctions de signalisation correspondantes si un objet correspondant se trouve à proximité immédiate de la chaussée d'un véhicule ou s'il est prévu que cet objet risque de se déplacer au niveau de la chaussée. La poursuite de certains objets, par exemple par intégration dans un système de poursuite au cours duquel on maintient constante la distance par rapport à un véhicule qui précède est envisageable. En outre le procédé peut par exemple s'utiliser sélectivement (avec complément) dans des systèmes de caméra de véhicules automo- biles déjà installés.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1 ) Système de caméra pour observer une ou plusieurs zones de l'espace comprenant: a) au moins une caméra (110) avec des moyens (216) pour enregistrer des informations d'images dans une zone d'images à deux dimensions (134), b) au moins un premier système de miroir (116), ayant au moins une première surface de miroir (118) non plane, - le premier système de miroir (116) étant conçu et/ou installé pour que les rayons lumineux arrivant sur le premier système de miroir (116) à partir d'au moins une première zone d'angle de l'espace (126) donnent une image dans la première zone partielle (138) de la zone d'images bidimensionnelle (134) d'au moins une caméra (110), et c) au moins un second système de miroir (210) ayant au moins une zone de miroir plane (210), - le second système de miroir (210) étant réalisé et/ou installé pour qu'à partir d'au moins une zone d'angle de l'espace (212) on copie les rayons lumineux produits dans une seconde zone partielle (218) de la zone d'images à deux dimensions (134), - le second système de miroir (210) est en outre conçu pour éviter qu'au moins une fraction d'une quantité (132) de la lumière émise par au moins une caméra (110) soit copiée par le premier système de miroir (116) dans la première zone partielle (138).

2 ) Système de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier système de miroir (116) comporte au moins une surface de miroir (118) courbe dans une dimension en suivant le tracé d'une fonc-tion hyperbolique.

3 ) Système de caméra selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier système de miroir (116) présente une surface de miroir (118) courbée qui suit le tracé d'une première demi-enveloppe (310) d'un hyperboloïde à deux enveloppes et l'hyperboloïde comporte un premier foyer (120) associé à la première demi-enveloppe (310) ainsi qu'un second foyer hyperbolique (314) associé à la seconde demi-enveloppe (312), et au moins une caméra (110) ayant un axe optique (224) et un point principal (322), est installée pour que l'axe optique (114) de la caméra (110) soit tourné vers une droite de liaison (224) passant entre les deux foyers hyperboliques (210, 134) et pour que le point principal (322) coïncide avec le second foyer (314) de l'hyperbole.

4 ) Système de caméra selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier système de miroir (116) a une surface de miroir (118) cintrée suivant le tracé d'un paraboloïde elliptique (410), le paraboloïde elliptique (410) ayant un axe de rotation (224), et au moins une caméra (110) présente un axe optique (224) identique à l'axe de rotation (224).

5 ) Système de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que la caméra (110) comporte une optique d'images (114) pour une projection orthographique.

6 ) Système de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en plus il comporte un système de traitement d'images (228) muni des moyens (228) pour corriger totalement ou partiellement les informations d'images enregistrées dans la zone d'images à deux dimensions (134).

7 ) Système de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte en plus un système de traitement d'images (228) comportant les moyens (228) pour effectuer un procédé de triangulation pour déterminer la position d'un objet copié et situé dans la première zone partielle (118) et dans la seconde zone partielle (218) de la zone d'images à deux dimensions.

8 ) Système de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde zone d'angle de l'espace (212) est inférieure à la première zone d'angle de l'espace (126).

9 ) Système de caméra selon la revendication 1, caractérisé par un dispositif de positionnement (222) pour régler l'alignement et/ou la disposition du second système de miroir (210) pour déterminer la seconde zone d'angle de l'espace (212).

10 ) Procédé de surveillance optique de l'environnement à l'aide d'un système de caméra selon l'une des revendications 1 à 9 ci-dessus, caractérisé en ce que a) on forme l'image d'une première zone d'angle de l'espace (26) dans une première zone partielle (138) d'une zone d'images à deux dimen- sions (134) ; b) on forme l'image d'une seconde zone d'angle de l'espace (212) qui chevauche au moins en partie la première zone d'angle de l'espace (126) dans la seconde zone partielle (218), dans la zone d'images à deux dimensions (134) ; c) à l'aide d'un procédé de reconnaissance d'images, on reconnaît un objet copié dans l'une des zones partielles (138, 218) de la zone d'images à deux dimensions (134) ; d) pour un procédé de triangulation, on calcule une position et/ou une distance entre l'objet et le système de caméra.

11 ) Procédé selon la revendication 10, caractérisé par l'étape complémentaire suivante: à l'aide d'un procédé de traitement d'images, on corrige l'information de l'image dans au moins une zone partielle (138, 218) de la zone d'images à deux dimensions (134).

12 ) Procédé selon l'une des deux revendications précédentes caractérisé en ce que on sélectionne en outre une zone d'angle de l'espace (212) d'intérêt particulier et à l'aide d'un dispositif de positionnement (222), on règle le second système de miroir (210) pour que la seconde zone d'angle de l'espace (212) contienne partiellement ou totalement la zone d'angle de l'espace (212) ayant un intérêt tout particulier.

13 ) Application d'un système de caméra selon l'une des revendications précédentes concernant un système de caméra, pour surveiller le vo-15 lume intérieur et/ou le volume extérieur d'un véhicule.