FR3055997A1 - Systeme pour la determination d'au moins une caracteristique relative au contour d'un sujet contenu dans au moins une image numerique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système pour la détermination d'au moins une caractéristique relative au contour d'un sujet (S) contenu dans au moins une image numérique d'intérêt. Ce système de détermination comprend : a) au moins une structure d'arrière-plan (1) comportant au moins une partie rétro-réfléchissante (12), b) un ensemble photographique comprenant des moyens de prise d'images et des moyens lumineux adaptés à fournir un éclairage artificiel de la scène, et c) des moyens de traitement d'image conçus pour déterminer au moins une caractéristique relative au contour dudit sujet à partir d'au moins une image numérique d'intérêt correspondant à une scène avec exposition audit éclairage artificiel et dans laquelle ledit sujet (S) est positionné devant ladite partie rétroréfléchissante (12).
Description
Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne le domaine du traitement des images numériques.
Elle concerne plus précisément un système pour la détermination d’au moins une caractéristique relative au contour d’un sujet, par exemple un animal (notamment un poisson), contenu dans au moins une image numérique d’intérêt.
Arrière-plan technologique
Dans différents domaines, il peut être intéressant de pouvoir déterminer, de manière simple et rapide, au moins une caractéristique relative au contour d’un sujet (par exemple une caractéristique dimensionnelle de ce dernier).
C’est par exemple le cas dans le domaine de la pêche, dans lequel il convient de disposer d’outils permettant d’enregistrer et de recenser les prises des pêcheurs d’une manière entièrement automatisée.
Une solution possible consiste en une prise d’image numérique de ce sujet, suivie d’un traitement d’image automatique de cette image numérique.
Mais cette solution est en pratique particulièrement complexe et délicate à mettre en œuvre, en particulier lorsque la prise de vue est effectuée dans un environnement dont l’éclairage ambiant, voire la perspective, ne sont pas contrôlables.
Le traitement d’image automatique doit en effet pouvoir déterminer le contour du sujet, malgré les ombres portées qui sont générées par l’éclairage ambiant de la scène et qui sont susceptibles d’en compliquer l’interprétation.
Ce traitement d’image automatique doit également être apte à corriger la déformation de perspective de l’image numérique, de manière à pouvoir déterminer des données fiables quant aux caractéristiques recherchées.
Il existe par conséquent un besoin d’une solution technique adaptée à déterminer au moins une caractéristique relative au contour d’un sujet contenu dans au moins une image numérique, indifféremment de l’éclairage ambiant de la scène, voire même de la perspective de cette image numérique.
Objet de l’invention
Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose un système pour la détermination d’au moins une caractéristique relative au contour d’un sujet contenu dans au moins une image numérique d’intérêt.
Ce système de détermination comprend :
a) au moins une structure d’arrière-plan comportant une face frontale présentant au moins une partie rétro-réfléchissante devant laquelle ledit sujet est destiné à être positionné,
b) un ensemble photographique comprenant :
- des moyens de prise d’images comprenant un objectif photographique, pour la prise d’images numériques contenant chacune une scène située en regard dudit objectif photographique,
- des moyens lumineux, adaptés à fournir un éclairage artificiel de ladite scène et agencés de sorte que des rayons lumineux émis par lesdits moyens lumineux soient aptes à être réfléchis vers ledit objectif photographique par la partie rétro-réfléchissante située en regard dudit objectif photographique, et
- des moyens pour coordonner le fonctionnement desdits moyens de prise d’images et desdits moyens lumineux, conçus pour la capture d’images numériques contenant ladite scène capturée avec, ou sans, exposition audit éclairage artificiel, et
c) des moyens de traitement d’image conçus pour déterminer au moins une caractéristique relative au contour dudit sujet à partir d’au moins une image numérique d’intérêt correspondant à une scène avec exposition audit éclairage artificiel et dans laquelle ledit sujet est positionné devant ladite partie rétroréfléchissante.
En pratique, pour la prise d’images numériques d’intérêt, le sujet est déposé sur la partie rétro-réfléchissante de la structure d’arrière-plan.
Lors de la prise d’image, les rayons lumineux émis par les moyens lumineux sont réfléchis vers l’objectif photographique par la partie rétroréfléchissante située en regard.
Ce mécanisme permet alors l’obtention d’images numériques dont les éventuelles ombres portées autour du sujet sont réduites (voire supprimées).
Le contour du sujet est ainsi particulièrement net et facile à déterminer dans les images numériques d’intérêt par un procédé de traitement automatique d’image.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du système conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- les moyens de traitement comprennent un module pour la transformation de ladite au moins une image numérique d’intérêt en une image binaire composée de premiers pixels issus de pixels de ladite au moins une image numérique d’intérêt, formée par la portion visible de la partie rétro-réfléchissante qui se situe en dehors de l’encombrement dudit sujet, et de seconds pixels issus de pixels de ladite au moins une image numérique d’intérêt, autres que ladite portion visible de la partie rétro-réfléchissante ; dans ce cadre, le module de transformation coopère avantageusement avec, d’une part, un module d’échantillonnage pour collecter des échantillons de valeurs de luminosité sur la face frontale contenue dans ladite au moins une image numérique d’intérêt : au moins un premier échantillon collecté sur une portion visible de la partie rétroréfléchissante de ladite face frontale, et au moins un second échantillon collecté sur une partie non rétro-réfléchissante de ladite face frontale et, d’autre part, un module de calcul de seuil, pour déterminer, à partir desdits échantillons, au moins une valeur de seuil de luminosité utilisée par le module de transformation pour distinguer lesdits premiers et seconds pixels de l’image binaire ; toujours dans ce cadre, les moyens de traitement comprennent avantageusement un module pour détecter ledit sujet dans l’image binaire, lequel module de détection consiste avantageusement en un module conçu pour détecter le groupe de seconds pixels dans ladite image binaire dont le nombre est le plus élevé ;
- les moyens de traitement comprennent : un module pour déterminer le contour dudit sujet contenu dans ladite au moins une image numérique d’intérêt, un module pour déterminer l’une au moins des dimensions du contour dudit sujet, de préférence sa plus grande longueur, et éventuellement un module pour identifier ledit sujet, par exemple son espèce dans le cas d’un sujet animal ;
- les moyens de traitement comprennent un module de correction de la déformation de perspective de ladite au moins une image numérique d’intérêt ; de préférence, la face frontale de la structure d’arrière-plan comporte au moins un repère géométrique, et le module de correction est conçu pour tenir compte dudit au moins un repère géométrique ; de préférence encore, ledit au moins un repère géométrique comprend au moins quatre repères géométriques correspondant aux quatre coins d’un quadrilatère ; toujours de préférence, les moyens de traitement comportent un module de détection en temps réel dudit au moins un repère géométrique au sein de la scène, et un module pour autoriser une prise d’image numérique par les moyens de prise d’image lorsque ledit au moins un repère géométrique est détecté ;
- les moyens de traitement comprennent au moins un programme d’ordinateur comportant des moyens de code de programme et destiné à être exécuté ;
- le système comporte encore un organe porteur muni de moyens support de l’ensemble photographique et de moyens support de la structure d’arrière-plan, pour fixer la position de l’ensemble photographique en regard de ladite structure d’arrière-plan ;
- l’ensemble photographique et les moyens de traitement sont regroupés dans un dispositif électronique portatif, par exemple tablette électronique ou téléphone intelligent ;
- les moyens lumineux émettent des rayons lumineux dans le domaine du visible et/ou de l’infrarouge (de préférence infrarouge proche) ;
- la structure d’arrière-plan est imperméable aux liquides, en particulier à l’eau et aux lipides.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de traitement comportent au moins un mode d’analyse conçu pour déterminer au moins une caractéristique relative au contour dudit sujet, choisi parmi :
- un premier mode d’analyse, partant d’une unique image numérique d’intérêt capturée avec exposition audit éclairage artificiel,
- un second mode d’analyse, partant d’une comparaison d’au moins deux images numériques d’intérêt, capturées l’une avec exposition audit éclairage artificiel et l’autre sans exposition audit éclairage artificiel.
Dans ce cas, ledit système comprend avantageusement des moyens pour déterminer la luminosité ambiante ; et les moyens de traitement comportent des moyens pour sélectionner le premier, ou le second, mode d’analyse tenant compte de ladite luminosité ambiante.
La présente invention concerne également une structure d’arrière-plan pour la prise d’images, laquelle structure d’arrière-plan comporte une face frontale comprenant au moins une partie rétro-réfléchissante devant laquelle un sujet est destiné à être positionné, laquelle face frontale comporte au moins un repère géométrique adapté à une opération de correction d’une déformation de perspective.
L’invention propose encore un procédé pour la détermination d’au moins une caractéristique relative au contour d’un sujet à partir d’au moins une image numérique d’intérêt, par la mise en œuvre d’un système selon l’invention.
Le procédé comprend les étapes suivantes :
- préparation de la scène d’intérêt par le positionnement dudit sujet devant la partie rétro-réfléchissante de la face frontale de ladite structure d’arrièreplan,
- capture d’au moins une image numérique d’intérêt, avec exposition à l’éclairage artificiel, et
- traitement de ladite au moins une image numérique d’intérêt, pour déterminer au moins une caractéristique relative au contour dudit sujet.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- l’étape de traitement comprend une opération de correction de la déformation de perspective de ladite au moins une image numérique, une opération de transformation de ladite au moins une image numérique en une image binaire, et une opération de détermination du contour du sujet contenu dans ladite image binaire ;
- l’étape de traitement comprend une opération de détermination de la taille et/ou de l’espèce d’un sujet d’intérêt appartenant à la famille des poissons.
Description détaillée d’un exemple de réalisation
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 représente, vue de face, une structure d’arrière-plan appartenant au système selon l’invention ;
- les figures 2 et 3 représentent un dispositif électronique portatif, formant un ensemble photographique et des moyens de traitement d’image, appartenant également au système selon l’invention ;
- la figure 4 est un schéma bloc illustrant les principales opérations lors de la mise en œuvre du système selon l’invention ;
- la figure 5 représente une image numérique d’intérêt, correspondant à une scène dans laquelle le sujet est positionné devant la partie rétroréfléchissante de la structure d’arrière-plan selon la figure 1 ;
- la figure 6 représente l’image numérique d’intérêt selon la figure 5, suite à une opération de rognage et une opération de correction de la déformation de perspective ;
- la figure 7 représente l’image numérique de la figure 6, après une opération de transformation en une image binaire.
De manière générale, la présente invention concerne un système pour la détermination d’au moins une caractéristique relative au contour d’un sujet contenu dans au moins une image numérique d’intérêt.
Sujet
Le système selon l’invention peut être mis en œuvre dans différents domaines, pour l’étude de sujets qui consistent par exemple en des objets ou des animaux.
Par « animal », on entend en particulier les animaux de petite taille (par exemple inférieure à 200 cm, voire à 150 cm, voire encore à 120 cm), notamment les poissons.
Image numérique
L'appellation « image numérique » désigne une photographie qui est acquise, traitée et stockée sous forme binaire.
En l’espèce, une telle image numérique est :
- acquise par des convertisseurs analogique-numérique situés dans un ensemble photographique (appareil photo ou caméscope numérique) ;
- traitée grâce à des outils graphiques, notamment de façon à en extraire des caractéristiques relatives au contour du sujet contenu dans cette image ;
- stockée sur un support informatique (clé USB, SSD, disque dur, CDROM, etc.).
Par « image numérique », on entend en particulier une image deux dimensions ou « image 2D », qui est constituée de points appelés pixels.
Caractéristique relative au contour du sujet
Le système selon l’invention permet la détermination d’au moins une caractéristique relative au contour du sujet.
Le « contour » du sujet correspond, dans l’image numérique d’intérêt, à une succession de pixels juxtaposés qui délimitent le pourtour du sujet par rapport à l’arrière-plan.
En l’espèce, ce contour correspond à la ligne de démarcation entre le sujet S et la partie rétro-réfléchissante sous-jacente décrite par la suite.
Par « caractéristique relative au contour », on englobe avantageusement :
- le contour proprement dit du sujet,
- l’une au moins des caractéristiques dimensionnelles du contour du sujet, de préférence sa plus grande longueur, et
- l’identification du sujet, par exemple son espèce dans le cas d’un sujet animal.
Système de détermination
Pour déterminer ces caractéristiques relatives au contour, le système de détermination selon l’invention comprend :
- au moins une structure d’arrière-plan 1 (représentée schématiquement sur la figure 1), et
- au moins un dispositif électronique portatif 2 (représenté schématiquement sur les figures 2 et 3), qui comprend un ensemble photographique 3 (figure 3) et des moyens de traitement d’image 4 (figure 3).
Structure d’arrière-plan
La structure d’arrière-plan 1 est destinée à être placée en arrière-plan du sujet S lors des prises d’images numériques.
Cette structure d’arrière-plan 1 consiste avantageusement en un panneau, ici rectangulaire.
La structure d’arrière-plan 1 est réalisée avantageusement dans un matériau souple ; elle peut également être réalisée dans un matériau rigide pliable, ou non-pliable.
La face frontale 11 de cette structure d’arrière-plan 1, également rectangulaire, comporte plusieurs éléments :
- une partie rétro-réfléchissante 12 devant/sur laquelle le sujet S est destiné à être positionné, et
- un ensemble de repères géométriques 13, utiles notamment pour une correction de la déformation de perspective et pour déterminer les caractéristiques dimensionnelles du sujet S capturé.
La partie rétro-réfléchissante 12 consiste avantageusement en un revêtement recouvrant partiellement la face frontale 11.
Cette partie rétro-réfléchissante 12, lorsqu’elle est éclairée par un faisceau lumineux, renvoie les rayons lumineux dans la direction de la source lumineuse, quel que soit l’angle initial d’incidence.
La notion de « rétro-réfléchissante » qualifie encore une surface qui est apte à réfléchir un rayonnement lumineux sans changement de direction (le rayon lumineux réfléchi présente la même direction que le rayonnement lumineux incident).
Une telle partie rétro-réfléchissante 12 est par exemple constituée par un réflecteur prismatique ou par des microbilles de verre.
La partie rétro-réfléchissante 12 occupe une surface qui est supérieure à l’encombrement du sujet S destiné à être étudié. De cette manière, cette partie rétro-réfléchissante 12 entoure l’ensemble du contour du sujet S rapporté.
La partie rétro-réfléchissante 12 a ici une forme générale rectangulaire, dont les coins sont coupés.
Les repères géométriques 13 sont choisis parmi les repères géométriques identifiables dans une image numérique par un programme d’ordinateur.
Ces repères géométriques 13 entourent la partie rétro-réfléchissante 12. Ils sont avantageusement réalisés dans un matériau non rétro-réfléchissant.
Ces repères géométriques 13 sont formés ici par les quatre coins 131 d’un cadre périphérique 132 (quadrilatère) entourant la partie rétro-réfléchissante 12.
L’agencement des repères géométriques 13, notamment la distance séparant les coins 131, est connue par les moyens de traitement d’image 4 en vue de la correction de perspective.
De manière générale, cette structure d’arrière-plan 1 est avantageusement réalisée par un assemblage de matériaux qui sont imperméables et résistants aux liquides, en particulier à l’eau et aux lipides.
Par exemple :
- la structure d’arrière-plan 1 comporte les dimensions suivantes : 400 à 450 mm x 250 à 300 mm ;
- la partie rétro-réfléchissante 12 comporte les dimensions suivantes : 300 à 350 mm x 200 à 250 mm ;
- le cadre périphérique 132 comporte les dimensions suivantes : 350 à 400 mm x 250 à 300 mm.
Dispositif électronique portatif
Le dispositif électronique portatif 2, représenté sur les figures 2 et 3, consiste par exemple en une tablette électronique ou en un téléphone intelligent (désigné encore couramment « smartphone »).
Cet équipement électronique portatif 2 est apte à capturer des images numériques contenant le sujet S, et à analyser ces dernières de sorte à déterminer au moins une caractéristique relative au contour de ce sujet S dans ces images numériques.
A cet effet, le dispositif électronique portatif 2 comprend :
- un ensemble photographique 3, pour assurer une fonction du type appareil photographique numérique (ou APN),
- des moyens de traitement d’image 4, pour le traitement des images capturées par l’ensemble photographique 3,
- une interface homme/machine 5 (figure 2), avantageusement un écran tactile sur lequel peuvent être affichées les images numériques capturées par l’ensemble photographique 3 et les données collectées par les moyens de traitement d’image 4,
- des moyens de télécommunication (non représentés), pour l’accès à un réseau étendu (par exemple le réseau Internet),
- des moyens mémoires (non représentés), contenant notamment des programmes d’ordinateur appartenant aux moyens de traitement d’image 4,
- des moyens de calcul (non représentés), du type microprocesseur par exemple, qui exécutent les instructions et traitent les données des programmes d’ordinateur.
Ensemble photographique
L’ensemble photographique 3 comprend :
- des moyens de prise d’image 31, pour la prise d’images numériques d’une scène,
- des moyens lumineux 32, adaptés à fournir un éclairage artificiel de ladite scène, et
- des moyens de coordination 33, pour coordonner le fonctionnement des moyens de prise d’image 31 et des moyens lumineux 32.
Les moyens de prise d’image 31 comprennent en particulier un objectif photographique 311 associé notamment à un capteur photographique (capteur CCD ou CMOS, par exemple) et à un convertisseur analogique-numérique (non représenté).
Un objectif photographique 311 est un système optique convergent formé d’au moins une lentille, et éventuellement d’au moins un miroir, donnant des images réelles sur le capteur photographique.
Ces moyens de prise d’image 31 sont ainsi aptes à capter la scène située en regard de l’objectif photographique 311.
Les moyens lumineux 32 sont adaptés à fournir un éclairage artificiel de la scène capturée.
Ces moyens lumineux 32 émettent avantageusement des rayons lumineux dans le domaine du spectre visible (avantageusement une longueur d’onde comprise entre 380 nm et 780 nm) et/ou de l’infrarouge (de préférence infrarouge proche, à savoir une longueur d’onde comprise entre 780 nm et 3 pm).
Ces moyens lumineux 32 sont avantageusement agencés à proximité de l’objectif photographique 311.
Ces moyens lumineux 32 sont en plus orientés avec un axe d’émission parallèle à l’axe de l’objectif photographique 311, de sorte que ses rayons lumineux émis soient réfléchis vers l’objectif photographique 311 par la partie rétro-réfléchissante 12 située en regard.
Les moyens de coordination 33 sont quant à eux conçus pour piloter le fonctionnement des moyens lumineux 32 parallèlement aux moyens de prise d’image 31.
Ces moyens de coordination 33 sont ainsi conçus pour la capture d’images numériques selon deux modes d’exposition :
- avec exposition audit éclairage artificiel pour l’obtention d’une image numérique dite « exposée », lorsque les moyens lumineux 32 sont actifs lors de la prise de vue par les moyens de prise d’image 31, ou
- sans exposition à l’éclairage artificiel pour l’obtention d’une image numérique dite « non-exposée >>, lorsque les moyens lumineux 32 sont inactifs au moment de la prise d’image par les moyens de prise d’image 31.
L’ensemble photographique 3 comporte encore avantageusement des moyens 34 pour déterminer la luminosité ambiante (dit encore détecteur/capteur de lumière ambiante).
Moyens de traitement
Les moyens de traitement 4 comprennent au moins un programme d’ordinateur qui est enregistré sur les moyens mémoires du dispositif électronique portatif 2.
Ledit au moins un programme d’ordinateur comprend plusieurs modules. Chaque module consiste avantageusement en des instructions de code de programme (algorithme) conçues pour effectuer une étape/opération d’un processus, lorsqu’il est exécuté par un ordinateur.
Le programme d’ordinateur consiste avantageusement en un programme d’ordinateur qui est téléchargé depuis une boutique en ligne (application mobile) ou qui est accessible à partir d’un serveur Web (site Web mobile).
Selon l’invention, les différents modules sont conçus pour la détermination d’au moins une caractéristique relative au contour du sujet S à partir d’au moins une image numérique d’intérêt exposée.
Par « image numérique d’intérêt exposée >>, on entend une scène dans laquelle le sujet S est positionné devant la partie rétro-réfléchissante 12 de la structure d’arrière-plan 1 et dont la prise d’image est réalisée avec exposition à l’éclairage artificiel.
A cet effet, les moyens de traitement 4 comportent avantageusement la combinaison suivante de modules :
- un module de détection de repères, adapté à détecter, en temps réel, les repères géométriques 13 au sein de la scène à capturer,
- un module d’autorisation, pour autoriser une prise d’image numérique par les moyens de prise d’image 31 lorsque les repères géométriques 13 sont détectés en temps réel par le module de détection,
- un module de capture, pour capturer deux images numériques d’intérêt d’une même scène par le biais des moyens de prise d’image 31, l’une avec exposition à l’éclairage artificiel et l’autre sans exposition à l’éclairage artificiel,
- un module de récupération, pour récupérer la position des repères géométriques 13 dans les images numériques d’intérêt capturées,
- un module de correction de la perspective des images numériques d’intérêt, tenant compte des données provenant du module de récupération,
- un module de rognage, pour éliminer les pixels entourant la face frontale 11 de la structure d’arrière-plan 1,
- un module d’échantillonnage, pour collecter des échantillons de valeurs de luminosité sur des zones témoins dans les images numériques d’intérêt,
- un module de calcul de seuil, pour calculer au moins une valeur de seuil à partir desdits échantillons de zones témoins, ladite au moins une valeur de seuil étant adaptée à identifier une portion visible 121 de la partie rétroréfléchissante 12,
- un module de transformation, pour transformer une image numérique d’intérêt en une image binaire en tenant compte de ladite au moins une valeur de seuil déterminée par le module de calcul de seuil,
- un module de détection de sujet, pour détecter le sujet dans ladite image binaire,
- un module de contour, pour déterminer le contour du sujet dans ladite image binaire,
- un module de calcul d’orientation, pour calculer l’orientation du sujet dans ladite image binaire,
- un module de détourage, pour créer une image détourée du sujet à partir des images numériques d’intérêt,
- un module de rotation, pour pivoter ladite image détourée tenant compte du module de calcul d’orientation,
- un module pour déterminer l’une au moins des dimensions du contour dudit sujet, de préférence sa plus grande longueur, et
- éventuellement un module pour identifier ledit sujet, par exemple son espèce dans le cas d’un sujet animal, lorsque lesdits modules sont exécutés par ledit dispositif électronique portatif 2.
De manière générale, les modules des moyens de traitement 4 sont conçus pour extraire les caractéristiques relatives au contour du sujet S via au moins un mode d’analyse choisi parmi :
- un premier mode d’analyse, dans lequel les caractéristiques sont obtenues à partir uniquement de l’image numérique d’intérêt exposée (avec exposition à l’éclairage artificiel), et
- un second mode d’analyse, dans lequel les caractéristiques sont obtenues par comparaison des deux images numériques d’intérêt d’une même scène, l’une exposée et l’autre non-exposée.
Le second mode d’analyse a l’intérêt de permettre une détermination du contour du sujet dans les images numériques d’intérêt, par un procédé de traitement automatique d’image, indépendamment de la luminosité ambiante.
Dans le cas de moyens de traitement 4 intégrant les deux modes d’analyse, ces moyens de traitement 4 comportent alors avantageusement des moyens pour sélectionner le premier ou le second mode d’analyse, tenant compte de la luminosité ambiante.
En pratique, dans le cas d’une faible luminosité ambiante, les moyens de traitement 4 exécutent avantageusement le premier mode d’analyse ; de manière alternative, dans le cas d’une forte luminosité ambiante, les moyens de traitement 4 exécutent avantageusement le second mode d’analyse.
Dans les différents modes d’analyse, pour faciliter le traitement d’image, le programme d’ordinateur transforme avantageusement l’image numérique d’intérêt en une image binaire (représentée schématiquement sur la figure 7).
En l’espèce, une telle « image binaire » est composée de deux types de pixels :
- des premiers pixels P1 qui sont issus des pixels L1 de l’image numérique d’intérêt correspondant à la portion visible 121 de la partie rétroréfléchissante 12 (située en dehors de l’encombrement du sujet S), et
- des seconds pixels P2 qui sont issus des pixels L2 de l’image numérique d’intérêt autres que la portion visible 121 de la partie rétroréfléchissante 12.
Les seconds pixels P2 de l’image binaire (figure 7) comprennent ici au moins deux groupes :
- un premier groupe P21, correspondant au sujet S, et
- un second groupe P22, correspondant au cadre périphérique 132.
Pour effectuer cette transformation, le module d’échantillonnage collecte des échantillons de valeur de luminosité dans deux zones distinctes de la face frontale 11 contenue dans ladite au moins image numérique d’intérêt :
- au moins un premier échantillon est collecté sur la portion visible 121 de la partie rétro-réfléchissante 12 de la face frontale 11, et
- au moins un second échantillon est collecté sur une partie non rétroréfléchissante de la face frontale 11, par exemple au sein du cadre périphérique 132.
Par « valeur de luminosité >>, on entend avantageusement une valeur de position de la couleur entre le blanc et le noir, codée sur une échelle allant de 0 à 255 respectivement.
Le module de calcul de seuil détermine alors ladite au moins une valeur de seuil adaptée à distinguer les premiers et seconds pixels P1, P2 précités de l’image numérique d’intérêt.
La valeur de seuil d’un pixel est avantageusement fonction de la valeur de luminosité d’origine dudit pixel (c’est-à-dire sans exposition à l’éclairage artificiel) ; et cette valeur de seuil correspond avantageusement à un écart minimal de luminosité depuis ladite valeur de luminosité d’origine. De manière générale et non limitative, la valeur de seuil d’un pixel diminue avec l’augmentation de la valeur de luminosité d’origine dudit pixel.
Dans une forme de réalisation particulière, ladite au moins une valeur de seuil est avantageusement obtenue par le biais d’une fonction affine y = a.x + b, dans laquelle :
- x est la valeur de luminosité d’origine d’un pixel, et
- y est la valeur de seuil, correspondant à l’augmentation de la valeur de luminosité dudit pixel avec et sans exposition à l’éclairage artificiel.
Dans le cadre du premier mode d’analyse, le module de calcul détermine ladite au moins une valeur de seuil à partir de :
- une valeur de luminosité pour le premier échantillon collecté (partie rétro-réfléchissante) avec exposition à l’éclairage artificiel, et
- une valeur de luminosité pour le second échantillon collecté (partie non rétro-réfléchissante) avec exposition à l’éclairage artificiel.
Dans le cadre du second mode d’analyse, le module de calcul détermine ladite au moins une valeur de seuil à partir de :
- une valeur RefIDelta, correspondant à la différence de luminosité pour le premier échantillon collecté (partie rétro-réfléchissante) avec et sans exposition à l’éclairage artificiel (respectivement RefILight et RefIDark), et
- une valeur BlackDelta, correspondant à la différence de luminosité pour le second échantillon (partie non rétro-réfléchissante), avec et sans exposition à l’éclairage artificiel (respectivement BlackLight et BlackDark).
Le module de calcul applique ensuite une formule F1 pour la partie non rétro-réfléchissante :
y = a1 . x + b1 dans laquelle a1 = (0 - BlackDelta) / (255 - BlackDark), b1 = BlackDelta - (a1 x BlackDark)
Le module de calcul exécute également une formule F2 pour la partie rétro-réfléchissante 12 :
y = a2 . x + b2 dans laquelle a2 = (0 - RefIDelta) / (255 - RefIDark), b1 = RefIDelta - (a2 x RefIDark)
Dans ce second mode d’analyse, la fonction affine des valeurs de seuil est comprise entre ces deux droites de formules F1 et F2.
Par exemple, la valeur de seuil pour un pixel est obtenue à partir de la formule F3 suivante :
y = a3 . x + b3 dans laquelle a3 = (a1 + a2) / 2 b3 = 0 - (a3 x 255)
La luminosité ambiante peut également être utilisée par les moyens de traitement 4 pour ajuster une marge d’erreur desdites valeurs de seuil (par exemple, en cas d’une luminosité ambiante forte, la marge d’erreur est augmentée).
Le module de transformation comprend un algorithme qui transforme chaque pixel de l’image numérique d’intérêt en un premier pixel P1 ou un second pixel P2 précité, cela en tenant compte de la valeur de seuil calculé, à savoir :
- les premiers pixels L1 de l’image numérique d’intérêt, dont la valeur de luminosité est supérieure à ladite au moins valeur de seuil (avantageusement fonction de sa valeur de luminosité d’origine), sont transformés en premiers pixels El, et
- les seconds pixels L2 de l’image numérique d’intérêt, dont la valeur de luminosité est inférieure à ladite au moins valeur de seuil (avantageusement fonction de sa valeur de luminosité d’origine), sont transformés en seconds pixels P2.
Parmi les différents modules des moyens de traitement 4, le module de détection est conçu pour détecter le groupe P21 de seconds pixels P2 dans l’image binaire dont le nombre est le plus élevé.
Ce module de détection exécute par exemple un algorithme consistant à additionner les pixels P2 attenants.
De manière alternative, le module de détection peut également être conçu pour détecter plusieurs sujets S coopérant avec la structure d’arrière-plan 1.
Dans ce cas, le module de détection est conçu pour détecter chaque groupe P21 de seconds pixels P2 dans l’image binaire dont le nombre de pixel est supérieur ou égal à un nombre minimal prédéterminé.
Le module de contour consiste avantageusement en un module de détermination du polygone entourant le groupe P21 de seconds pixels P2.
Un tel module consiste avantageusement en un algorithme du type filtre de Canny (ou détecteur de Canny ou Canny Edge).
Le module de calcul d’orientation consiste par exemple à déterminer l’axe longitudinal du sujet S, par exemple via l’orientation du plus petit rectangle de contour (Minimum bounding box).
Le module pour déterminer l’une au moins des dimensions du contour dudit sujet, de préférence sa plus grande longueur, s’appuie par exemple sur une triangulation de Delaunay.
Le module pour identifier ledit sujet consiste par exemple à s’appuyer sur des ratios dimensionnels de son contour (longueur de sa génératrice, segments perpendiculaires à cette génératrice, etc.).
Mise en œuvre du système selon l’invention
La mise en œuvre du système selon l’invention est détaillée ci-dessous en relation avec les figures 4 à 7.
Le procédé commence par la préparation de la scène en vue de la capture d’au moins une image numérique d’intérêt (étape E1).
Pour cela, le sujet S est positionné devant la partie rétro-réfléchissante 12 de la face frontale 11 de la structure d’arrière-plan 1 (figure 5).
De préférence, la structure d’arrière-plan 1 est posée sur une surface de réception, avantageusement horizontale, avec sa face frontale 11 orientée vers le haut ; le sujet S est lui-même déposé sur la partie rétro-réfléchissante 12 de la face frontale 11, également horizontale.
Plus précisément, le sujet S est positionné de sorte à être entouré par la partie rétro-réfléchissante 12, surtout son pourtour.
La partie rétro-réfléchissante 12 est alors divisée en deux portions :
- une portion dite « masquée », située derrière le sujet S, et
- une portion 121 dite « visible >>, située en dehors de l’encombrement dudit sujet S et accessible visuellement.
L’utilisateur peut ensuite positionner le dispositif électronique portatif 2 devant la structure d’arrière-plan 1, de sorte que les moyens de prise d’image 31 soient aptes à capturer au moins une image numérique d’intérêt de la scène.
En pratique, le dispositif électronique portatif 2 est avantageusement positionné de sorte à capturer une image de la scène en plongée verticale (ou totale), ou au moins quasiment en plongée verticale.
Par « plongée verticale », on entend une prise d’une vue directement audessus de la structure d’arrière-plan 1 avec son sujet S associé.
Les moyens de traitement 4 autorisent une certaine perspective lors de la prise d’image, avec par exemple un angle d’au maximum 45° par rapport à un axe s’étendant perpendiculairement à la face frontale 11.
Pour guider l’utilisateur dans le positionnement du dispositif électronique portatif 2, la scène captée par les moyens de prise d’image 31 est transmise en directe sur l’écran tactile 5. Et le module de détection recherche en temps réel la présence, ou l’absence, des repères géométriques 13 au sein de la scène captée par les moyens de prise d’image 31 ; la détection des repères géométriques 13 est signalée sur l’écran tactile 5.
Dans une forme de réalisation non représentée, le système peut encore comporter un organe porteur muni :
- de moyens support du dispositif électronique portatif 2, et
- de moyens support de la structure d’arrière-plan 1.
Cette forme de réalisation permet une fixation de la position de l’ensemble photographique 3 en regard de la structure d’arrière-plan 1, et ainsi de connaître directement la perspective de la prise d’image en vue de sa correction.
Lorsque les repères géométriques 13 sont détectés, le module d’autorisation autorise alors la capture des images numériques d’intérêt.
L’utilisateur peut alors déclencher la capture des images numériques d’intérêt par le biais du module de capture qui effectue avantageusement les étapes successives suivantes :
- une première prise d’image (étape E2) dans laquelle les moyens lumineux 32 sont inactifs, pour capturer une image numérique d’intérêt nonexposée (sans exposition à l’éclairage artificiel),
- une détermination de la luminosité ambiante par le biais des moyens 34 prévus à cet effet (étape E3),
- une activation des moyens lumineux 32 (étape E4),
- une détermination du temps de mise au point pour une seconde prise d’image (étape E5), tenant compte de la luminosité ambiante déterminée, puis
- une seconde prise d’image (étape E6), après ledit temps de mise au point, dans laquelle les moyens lumineux 32 sont actifs, pour capturer une image numérique d’intérêt exposée (avec exposition à l’éclairage artificiel).
En pratique, la première image numérique d’intérêt (non exposée) est susceptible de contenir des ombres portées B découlant/provenant de l’éclairage ambiant (figures 5 et 6).
Les ombres portées B sont notamment générées par le sujet S ; ces ombres portées B s’étendent alors depuis ledit sujet S, sur une partie au moins de la portion visible 121 de la partie rétro-réfléchissante 12, et prolongent son contour Ç.
En revanche, dans la seconde image numérique d’intérêt (exposée), le phénomène d’ombres portées est atténué, voire supprimé, au niveau de la portion visible 121 de la partie rétro-réfléchissante 12. En effet, les rayons lumineux émis par les moyens lumineux 32 sont réfléchis vers l’objectif photographique 311 par la portion visible 121 de la partie rétro-réfléchissante 12 située en regard dudit objectif photographique 311, ce qui corrige les phénomènes d’ombres portées.
De manière automatique, les moyens de traitement 4 transforment ensuite les images numériques d’intérêt et les analysent pour en extraire les caractéristiques relatives au contour Ç du sujet S en présence (voire des sujets en présence).
Pour cela, tout d’abord, les images numériques d’intérêt sont avantageusement soumises à une opération de récupération des repères géométriques (étape E7) puis à une opération de correction de la déformation de perspective (étape E8), par le biais des modules de récupération et de correction prévus à cet effet.
Cette opération est avantageusement mise en œuvre sur chaque image numérique d’intérêt, cela en se basant sur les repères géométriques 13 en présence et détectés par le module de récupération.
La position réelle des repères géométriques 13 étant connue, le module de correction de la déformation de perspective inverse la déformation.
Une fois la déformation corrigée, les moyens de traitement 4 vont pouvoir calculer la distance réelle entre n’importe quel point de l’image résultante. Cette correction de déformation est également utile pour permettre une comparaison des pixels entre au moins deux images numériques d’intérêt.
De préférence, les images numériques d’intérêt sont également rognées par le module de rognage, de sorte à éliminer les pixels entourant la face frontale 11 de la structure d’arrière-plan 1.
Pour cela, le module de rognage s’appuie ici sur la détection du cadre périphérique 132 porté par la face frontale 11.
Une telle image numérique d’intérêt, suite aux opérations de rognage et de correction de la déformation de perspective, est illustrée sur la figure 6.
A partir de ces images numériques d’intérêt, les moyens de traitement 4 déterminent ladite au moins une valeur seuil (par le biais du module d’échantillonnage et du module de calcul de seuil - étape E9) et transforment l’image numérique d’intérêt en une image binaire (par le biais du module de transformation - étape E10).
Tel que développé précédemment, une valeur de seuil pour un pixel, avantageusement déterminée par l’exécution du second mode d’analyse, est avantageusement fonction de la valeur de luminosité d’origine dudit pixel.
Les valeurs de seuil déterminées permettent ensuite une transformation automatique de chaque pixel de l’image numérique d’intérêt en un premier pixel P1 ou en un second pixel P2 précités par le biais du module de transformation.
Tel qu’illustré sur la figure 7, on obtient en particulier une image binaire dans laquelle des premiers pixels P1 (correspondant à la portion visible 121 de la partie rétro-réfléchissante 12) entourent un groupe P21 de seconds pixels P2 (correspondant au sujet S).
Le contour Ç du sujet S est alors très net et aisé à déterminer par traitement d’image. Les ombres portées B, susceptibles de complexifier ce traitement d’image, sont supprimées.
Les moyens de traitement 4 exécutent ensuite successivement :
- le module de détection, pour détecter le sujet S dans l’image binaire (étape E11),
- le module de contour, pour déterminer le contour Ç du sujet S détecté (étape E12),
- le module de calcul d’orientation, pour calculer l’orientation du polygone (étape E13),
- le module de détourage pour créer l’image détourée du sujet S, ainsi que le module de rotation pour pivoter ladite image détourée de manière la plus horizontale possible (étape E14).
Le contour Ç du sujet S étant précisément déterminé, les moyens de traitement 4 peuvent mesurer le sujet S et en analyser la forme.
Les moyens de traitement 4 peuvent pour cela exécuter les modules d’analyse du contour du sujet :
- le module pour déterminer l’une au moins des dimensions du contour dudit sujet, de préférence sa plus grande longueur, et éventuellement
- le module pour identifier ledit sujet, par exemple son espèce dans le cas d’un sujet animal.
Les données issues des moyens de traitement 4 (image détourée, dimensions, identification, etc.) peuvent être affichées sur le dispositif électronique portatif 2 et enregistrées dans une base de données (locale et/ou à distance)
Application du système à un sujet du type poisson
Dans un mode particulier de réalisation, le système selon l’invention est adapté aux pêcheurs, pour enregistrer et recenser les poissons capturés.
Les moyens de traitement 4 permettent alors au moins la collecte de la taille, voire de l’espèce, des poissons capturés.
Par « taille », on entend l’une au moins des longueurs de diverses parties de l’anatomie du poisson, choisies par exemple parmi la longueur standard, la longueur totale ou la longueur à la fourche.
Par longueur « standard >> d’un poisson, on entend la mesure de la distance séparant le bout du museau du poisson à la base de la nageoire caudale.
La longueur « totale >> définit la distance séparant le bout du museau du poisson jusqu’à l’extrémité de la nageoire caudale.
La longueur « à la fourche >> mesure la distance de l’extrémité de la bouche à la fourche de la nageoire caudale.
Le module pour identifier le sujet consiste avantageusement en un module pour déterminer l’espèce du poisson capturé.
Les caractéristiques obtenues (relatives au sujet) sont alors avantageusement affichées sur l’écran du dispositif électronique portatif 2 et enregistrées dans une base de données (locale et/ou à distance).
Dans ce domaine particulier de la pêche, les moyens de traitement 4 associent avantageusement les images numériques capturées avec des données additionnelles relatives aux conditions des prises d’images, par exemple :
- le cours d’eau concerné,
- la météo,
- la commune.
Ces données additionnelles sont avantageusement synchronisées dans 5 une base de données distante.
D’une manière générale, le système selon l’invention permet ainsi l’obtention d’images numériques dont les éventuelles ombres portées autour du sujet sont réduites (voire supprimées), quel que soit l’éclairage ambiant ; le phénomène d’ombres portées n’interfère ainsi pas dans la détermination automatique du contour du sujet.
Le contour du sujet est ainsi particulièrement net et facile à déterminer dans les images numériques d’intérêt par un procédé de traitement automatique d’image, sans nécessiter de paramétrage de la part de l’utilisateur.
Le contour obtenu peut ainsi être analysé pour déterminer différentes 15 caractéristiques du sujet étudié.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Système pour la détermination d’au moins une caractéristique relative au contour d’un sujet (S) contenu dans au moins une image numérique d’intérêt, lequel système de détermination comprend :a) au moins une structure d’arrière-plan (1) comportant une face frontale (11) présentant au moins une partie rétro-réfléchissante (12) devant laquelle ledit sujet est destiné à être positionné,b) un ensemble photographique (3) comprenant :- des moyens de prise d’images (31) comprenant un objectif photographique (311), pour la prise d’images numériques contenant chacune une scène située en regard dudit objectif photographique (311),- des moyens lumineux (32), adaptés à fournir un éclairage artificiel de ladite scène et agencés de sorte que des rayons lumineux émis par lesdits moyens lumineux (32) soient aptes à être réfléchis vers ledit objectif photographique (311) par la partie rétro-réfléchissante (12) située en regard dudit objectif photographique (311), et- des moyens (33) pour coordonner le fonctionnement desdits moyens de prise d’images (31) et desdits moyens lumineux (32), conçus pour la capture d’images numériques contenant ladite scène capturée avec, ou sans, exposition audit éclairage artificiel, etc) des moyens de traitement d’image (4) conçus pour déterminer au moins une caractéristique relative au contour dudit sujet (S) à partir d’au moins une image numérique d’intérêt correspondant à une scène avec exposition audit éclairage artificiel et dans laquelle ledit sujet (S) est positionné devant ladite partie rétro-réfléchissante (12).
- 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement comprennent un module de correction de déformation de la perspective de ladite au moins une image numérique d’intérêt.
- 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face frontale (11) de la structure d’arrière-plan (1) comporte au moins un repère géométrique (13), et en ce que le module de correction est conçu pour tenir compte dudit au moins un repère géométrique (13).
- 4. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de traitement (4) comprennent un module pour la transformation de ladite au moins une image numérique d’intérêt en une image binaire composée :- de premiers pixels (P1) issus de pixels (L1) de ladite au moins une image numérique d’intérêt, correspondant à une portion visible (121) de la partie rétro-réfléchissante (12) qui se situe en dehors de l'encombrement dudit sujet (S), et- de seconds pixels (P2) issus de pixels (L2) de ladite au moins une image numérique d’intérêt, autres que ladite portion visible (121) de la partie rétroréfléchissante (12).
- 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le module de transformation coopère avec :- un module d’échantillonnage pour collecter des échantillons de valeurs de luminosité sur la face frontale (11) contenue dans ladite au moins une image numérique d’intérêt : au moins un premier échantillon collecté sur une portion visible (121) de la partie rétro-réfléchissante (12) de ladite face frontale (11), et au moins un second échantillon collecté sur une partie non rétro-réfléchissante de ladite face frontale (11 ), et- un module de calcul de seuil, pour déterminer, à partir desdits échantillons, au moins une valeur seuil de luminosité utilisée par le module de transformation pour distinguer lesdits premiers et seconds pixels (P1, P2) de l’image binaire.
- 6. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de traitement comprennent :- un module pour déterminer le contour dudit sujet (S) contenu dans ladite au moins une image numérique d’intérêt,- un module pour déterminer l’une au moins des dimensions du contour dudit sujet (S), de préférence sa plus grande longueur, et éventuellement- un module pour identifier ledit sujet (S), par exemple son espèce dans le cas d’un sujet animal.
- 7. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de traitement (4) comportent au moins un mode d’analyse conçu pour déterminer au moins une caractéristique relative au contour dudit sujet (S), choisi parmi :- un premier mode d’analyse partant d’une unique image numérique d’intérêt capturée avec exposition audit éclairage artificiel,- un second mode d’analyse partant d’une comparaison d’au moins deux images numériques d’intérêt, capturées l’une avec exposition audit éclairage artificiel et l’autre sans exposition audit éclairage artificiel.
- 8. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de traitement (4) comprennent au moins un programme d’ordinateur comportant des moyens de code de programme et destiné à être exécuté par ledit système.
- 9. Procédé pour la détermination d’au moins une caractéristique relative au contour (C) d’un sujet (S) à partir d’au moins une image numérique d’intérêt, par la mise en œuvre d’un système selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, lequel procédé comprend les étapes suivantes :- préparation de la scène par le positionnement dudit sujet (S) devant la partie rétro-réfléchissante (12) de la face frontale (11) de ladite structure d’arrièreplan (1), ladite scène étant susceptible de présenter des ombres portées (B) qui sont projetées sur ladite partie rétro-réfléchissante (12),- capture d’au moins une image numérique d’intérêt de ladite scène, avec exposition à l’éclairage artificiel, et- traitement de ladite au moins une image numérique d’intérêt, pour déterminer au moins une caractéristique relative au contour (C) dudit sujet (S).
- 10. Structure d’arrière-plan pour la prise d’images, laquelle structure d’arrière-plan (1) comporte une face frontale (11) comprenant au moins une partie rétro-réfléchissante (12) devant laquelle un sujet est destiné à être positionné, laquelle face frontale (12) comporte au moins un repère géométrique (13) adapté à une correction de déformation de la perspective.1/3
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Effective date: 20180316 |