FR3139393A1 - Autofocusing process in a telescope - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de mise au point automatique dans un télescope, lequel télescope comporte un système optique configuré pour former une image d’une scène d’observation céleste et un capteur matriciel configuré pour générer une image numérique de l’image formée par ledit système optique, le procédé comprenant les étapes consistant à : - déplacer le système optique et/ou le capteur matriciel dans différentes positions de mise au point,- dans chaque position de mise au point, générer une image numérique et reconnaître au moins une image d’étoile dans ladite image numérique,- déterminer, dans chaque image numérique, une valeur de taille d’image de l’étoile,- mettre en œuvre une méthode de déplacement pour déplacer le système optique et/ou le capteur matriciel, dans une meilleure position de mise au point correspondant à la valeur minimale de taille,- définir plusieurs plages de valeurs de taille d’image d’étoile et pour chaque plage, mettre en œuvre une méthode de déplacement distincte. .A method of autofocusing in a telescope includes an optical system configured to form an image of a celestial viewing scene and a matrix sensor configured to generate a digital image of the image formed by said optical system, the method comprising the steps consisting of: - moving the optical system and/or the matrix sensor into different focusing positions, - in each focusing position, generating a digital image and recognizing at least one image star in said digital image, - determine, in each digital image, an image size value of the star, - implement a movement method to move the optical system and/or the matrix sensor, in a best focus position corresponding to the minimum size value, - define multiple ranges of star image size values and for each range, implement a separate moving method. .
Description
L’invention a pour objets un procédé de mise au point automatique dans un télescope. L’invention a également pour objets un programme informatique permettant la mise en œuvre du procédé et un télescope comportant un dispositif de mise au point automatique.The invention relates to a method of automatic focusing in a telescope. The invention also relates to a computer program allowing the implementation of the method and a telescope comprising an automatic focusing device.
L'invention se rapporte notamment au domaine des techniques de mise au point automatique.The invention relates in particular to the field of automatic focusing techniques.
Dans les télescopes astronomiques, les systèmes optiques sont généralement composés de lentilles et/ou de miroirs configurés pour former une image d’une scène d’observation céleste. Dans les télescopes numériques, un capteur matriciel génère alors une image numérique de l’image formée par le système optique, laquelle image numérique est affichée sur un écran pour être visualisée par l’observateur. Un tel télescope est par exemple décrit dans le document brevet WO2021048503.In astronomical telescopes, optical systems are generally composed of lenses and/or mirrors configured to form an image of a celestial viewing scene. In digital telescopes, an array sensor then generates a digital image of the image formed by the optical system, which digital image is displayed on a screen for viewing by the observer. Such a telescope is for example described in patent document WO2021048503.
Ces systèmes optiques génèrent différents types d’aberrations, et notamment : des aberrations chromatiques, les aberrations géométriques et les aberrations dues aux défauts de fabrication. Ces aberrations se traduisent par des images floues.These optical systems generate different types of aberrations, including: chromatic aberrations, geometric aberrations and aberrations due to manufacturing defects. These aberrations result in blurry images.
Dans le cas d’un télescope astronomique, les objets célestes observés (étoiles, planètes, nébuleuses, …) sont situés à l’infini, de sorte que leurs rayons captés arrivent tous parallèles. Les miroirs paraboliques permettent de faire converger ces rayons parallèles en un point unique appelé point focal, raison pour laquelle ce type de miroir est habituellement utilisé dans les systèmes optiques des télescopes.In the case of an astronomical telescope, the celestial objects observed (stars, planets, nebulae, etc.) are located at infinity, so that their captured rays all arrive parallel. Parabolic mirrors allow these parallel rays to converge at a single point called a focal point, which is why this type of mirror is usually used in the optical systems of telescopes.
La mise au point consiste à placer le point ou plan focal Fbestau niveau du capteur 3 pour que l’image soit la plus nette possible. Les objets célestes étant situés à l’infini, la position du point focal Fbestne varie pratiquement jamais. Toutefois, en se rapportant à la
Le réglage de la mise au point est relativement délicat et complexe, car une variation de la distance ∆F entre le capteur 3 et le point focal Fbestde quelques dizaines micromètres permet de passer d’une image nette à une image dégradée. Cette variation de distance représente environ 0,01% de la longueur du tube de télescope et peut se produire (par dilatation) pour une variation de température d’environ 10°C.Adjusting the focus is relatively delicate and complex, because a variation of the distance ∆F between the sensor 3 and the focal point F best of a few tens of micrometers makes it possible to go from a sharp image to a degraded image. This variation in distance represents approximately 0.01% of the length of the telescope tube and can occur (by expansion) for a temperature variation of approximately 10°C.
Les méthodes de mise au point automatique sont généralement basées sur des algorithmes de mise au point (algorithme d’autofocus) qui commandent automatiquement, selon divers paramètres, le déplacement du système optique et/ou du capteur pour ramener le point focal au niveau dudit capteur.Autofocus methods are generally based on focusing algorithms (autofocus algorithm) which automatically control, according to various parameters, the movement of the optical system and/or the sensor to return the focal point to the level of said sensor .
De nombreux algorithmes d’autofocus existent. Le document brevet US10302901 décrit par exemple une méthode basée sur une analyse du niveau de luminosité de l’image d’objets célestes présents dans la scène d’observation céleste. La meilleure position de mise au point retenue est celle correspondant à l’image ayant la plus forte luminosité. Le document brevet JP6398250 décrit une autre méthode basée non seulement sur une analyse du niveau de luminosité, mais également sur la taille de l’objet céleste. La meilleure position de mise au point correspond à la position où la taille est la plus petite et où la luminosité est maximale.Many autofocus algorithms exist. Patent document US10302901 describes, for example, a method based on an analysis of the brightness level of the image of celestial objects present in the celestial observation scene. The best focusing position retained is that corresponding to the image with the highest brightness. Patent document JP6398250 describes another method based not only on an analysis of the brightness level, but also on the size of the celestial object. The best focus position is the position where the size is smallest and the brightness is maximum.
Ces techniques d’autofocus sont relativement complexes, et nécessitent d’acquérir un nombre relativement important d’images numériques, ce qui augmente non seulement la charge de calcul, mais également le temps nécessaire pour atteindre la meilleure position de mise au point. En outre, les résultats obtenus ne sont pas toujours très fiables et robustes lorsque les conditions d’observations changent (pollution lumineuse notamment).These autofocus techniques are relatively complex, and require acquiring a relatively large number of digital images, which increases not only the computational load, but also the time required to reach the best focusing position. In addition, the results obtained are not always very reliable and robust when observation conditions change (light pollution in particular).
L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients précités. En particulier, un objectif de l’invention est de proposer une technique de mise au point automatique qui soit plus simple que celles de l’art antérieur, et qui soit fiable et robuste dans des conditions d’utilisation variées. Un autre objectif de l’invention est de réduire la charge de calcul et d’atteindre plus rapidement la meilleure position de mise au point.The invention aims to remedy all or part of the aforementioned drawbacks. In particular, an objective of the invention is to propose an automatic focusing technique which is simpler than those of the prior art, and which is reliable and robust under varied conditions of use. Another objective of the invention is to reduce the computational load and to reach the best focusing position more quickly.
La solution proposée par l’invention est un procédé de mise au point automatique dans un télescope, lequel télescope comporte un système optique configuré pour former une image d’une scène d’observation céleste et un capteur matriciel configuré pour générer une image numérique de l’image formée par ledit système optique, le procédé comprenant les étapes consistant à :
- déplacer le système optique et/ou le capteur matriciel dans différentes positions de mise au point,
- dans chaque position de mise au point, générer une image numérique et reconnaître au moins une image d’étoile dans ladite image numérique,
- déterminer, dans chaque image numérique, une valeur de taille d’image de l’étoile,
- mettre en œuvre une méthode de déplacement pour déplacer le système optique et/ou le capteur matriciel, dans une meilleure position de mise au point correspondant à la valeur minimale de taille,
- définir plusieurs plages de valeurs de taille d’image d’étoile et pour chaque plage, mettre en œuvre une méthode de déplacement distincte.The solution proposed by the invention is a method of automatic focusing in a telescope, which telescope comprises an optical system configured to form an image of a celestial observation scene and a matrix sensor configured to generate a digital image of the the image formed by said optical system, the method comprising the steps consisting of:
- move the optical system and/or the matrix sensor into different focusing positions,
- in each focusing position, generate a digital image and recognize at least one star image in said digital image,
- determine, in each digital image, an image size value of the star,
- implement a movement method to move the optical system and/or the matrix sensor, into a better focusing position corresponding to the minimum size value,
- define multiple ranges of star image size values and for each range implement a separate moving method.
L’innovation proposée consiste maintenant à mettre en œuvre des méthodes distinctes de déplacement pour atteindre la meilleure position de mise au point. L’invention permet ainsi de mettre en œuvre la méthode de déplacement la plus adaptée en fonction de la valeur de taille d’image d’étoile détectée. En d’autres termes, selon la plage dans laquelle est située la valeur de taille d’image détectée, la méthode de déplacement ne sera pas la même. Par exemple, pour des valeurs de taille d’image relativement élevées, c’est-à-dire pour des images acquises dans des positions éloignées de la meilleure position de mise au point, une première méthode relativement simple, pourra être mise en œuvre pour approcher rapidement, et avec un nombre réduit d’occurrences, la zone de la meilleure position. Dans cette zone où les valeurs de taille d’image sont plus faibles, une autre méthode basée sur une analyse plus fine et plus précise des images pourra être mise en œuvre pour atteindre rapidement la meilleure position de mise au point. Il en résulte que la technique est globalement plus simple que celles de l’art antérieur, notamment du fait qu’il n’est pas nécessaire de mettre en œuvre une méthode unique complexe pour approcher rapidement la meilleure position de mise au point. La charge de calcul est essentiellement concentrée dans la zone de la meilleure position de mise au point où les valeurs de taille d’image sont les plus faibles, de sorte que cette meilleure position peut être atteinte très rapidement et de manière très fiable.The proposed innovation now consists of implementing distinct methods of movement to reach the best focusing position. The invention thus makes it possible to implement the most suitable movement method depending on the detected star image size value. In other words, depending on the range in which the detected image size value is located, the moving method will not be the same. For example, for relatively high image size values, that is to say for images acquired in positions far from the best focusing position, a first relatively simple method could be implemented to quickly approach, and with a reduced number of occurrences, the area of the best position. In this area where the image size values are lower, another method based on a finer and more precise analysis of the images can be implemented to quickly reach the best focusing position. As a result, the technique is generally simpler than those of the prior art, in particular due to the fact that it is not necessary to implement a single complex method to quickly approach the best focusing position. The computational load is mainly concentrated in the area of the best focusing position where the image size values are lowest, so that this best position can be reached very quickly and very reliably.
D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention sont listées ci-dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Chacune de ces caractéristiques contribue, le cas échéant, à la résolution de problèmes techniques spécifiques définis plus avant dans la description et auxquels ne participent pas nécessairement les autres caractéristiques définies ci-dessus. Les caractéristiques suivantes peuvent ainsi faire l’objet, le cas échéant, d’une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires :Other advantageous features of the invention are listed below. Each of these characteristics can be considered alone or in combination with the notable characteristics defined above. Each of these characteristics contributes, where appropriate, to the resolution of specific technical problems defined further in the description and to which the other characteristics defined above do not necessarily contribute. The following characteristics may thus be the subject, where applicable, of one or more divisional patent applications:
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes : - définir une première zone de positions de mise au point associée à une première plage de valeurs de taille et définir une deuxième zone de positions de mise au point associée à une deuxième plage de valeurs de taille, les valeurs de la première plage étant supérieures aux valeurs de la deuxième plage, la meilleure position de mise au point étant incluse dans ladite deuxième zone ; - pour la première plage, définir une première méthode de déplacement conçue pour atteindre la deuxième zone, et pour la deuxième plage, définir une deuxième méthode de déplacement conçue pour atteindre la meilleure position de mise au point, la deuxième méthode étant différente de la première méthode.According to one embodiment, the method comprises the following steps: - define a first zone of focus positions associated with a first range of size values and define a second zone of focus positions associated with a second range of size values, the values of the first range being greater than the values of the second range, the best focus position being included in said second zone; - for the first range, define a first movement method designed to reach the second area, and for the second range, define a second movement method designed to reach the best focus position, the second method being different from the first method.
Selon un mode de réalisation, les différentes zones de positions de mise au point et plages de valeurs de taille sont définies durant une phase préalable de calibration du télescope au cours de laquelle des valeurs de taille d’images d’étoiles sont déterminées dans plusieurs positions de mise au point.According to one embodiment, the different zones of focusing positions and ranges of size values are defined during a preliminary calibration phase of the telescope during which size values of star images are determined in several positions focus.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes durant une phase d’observation d’une scène d’observation céleste : - déterminer une valeur de taille d’image d’étoile dans une position de mise au point ; - comparer la valeur de taille d’image aux plages de valeurs de taille, et si la valeur de taille d’image est située dans la première plage, alors mettre en œuvre la première méthode, et si la valeur de taille d’image est située dans la deuxième plage, alors mettre en œuvre la deuxième méthode.According to one embodiment, the method comprises the following steps during an observation phase of a celestial observation scene: - determine a star image size value in a focusing position; - compare the image size value to the ranges of size values, and if the image size value is located in the first range, then implement the first method, and if the image size value is located in the second range, then implement the second method.
Selon un mode de réalisation, si dans une première position de mise au point, la valeur de taille d’image est située dans la première plage, alors la première méthode est mise en œuvre selon les étapes suivantes : - déplacer le système optique et/ou le capteur dans une autre position de mise au point, située dans la première zone et déterminer une deuxième valeur de taille d’image d’étoile ; - déduire des deux valeurs de taille d’image, une fonction mathématique du premier degré h telle que Z=h(F) où Z représente les valeurs de taille d’image et F les positions de mise au point ; - à partir de la fonction h, calculer une position de mise au point F2située dans la deuxième zone et telle que h(F2)=0 et déplacer le système optique et/ou le capteur dans ladite position ; - mettre en œuvre la deuxième méthode depuis la position de mise au point F2.According to one embodiment, if in a first focusing position, the image size value is located in the first range, then the first method is implemented according to the following steps: - move the optical system and/or or the sensor in another focus position, located in the first area and determine a second star image size value; - deduce from the two image size values, a first degree mathematical function h such that Z=h(F) where Z represents the image size values and F the focus positions; - from the function h, calculate a focusing position F 2 located in the second zone and such that h(F 2 )=0 and move the optical system and/or the sensor into said position; - implement the second method from the focus position F 2 .
Selon un mode de réalisation, si dans une position de mise au point, la valeur de taille d’image est située dans la deuxième plage, alors la deuxième méthode est mise en œuvre selon les étapes suivantes : - déplacer le système optique et/ou le capteur dans n positions de mise au point, situées dans la deuxième zone, avec n tel que 2 ≤ n < ≤ 10, et dans chaque dites positions déterminer des valeurs de taille d’image d’étoiles ; - calculer une valeur minimale de taille parmi lesdites valeurs de taille d’image d’étoiles ; - entraîner le déplacement du système optique et/ou du capteur, dans la position de mise au point correspondant à ladite valeur minimale de taille.According to one embodiment, if in a focusing position, the image size value is located in the second range, then the second method is implemented according to the following steps: - move the optical system and/or the sensor in n focusing positions, located in the second zone, with n such that 2 ≤ n < ≤ 10, and in each said position determining star image size values; - calculate a minimum size value among said star image size values; - cause the optical system and/or the sensor to move into the focusing position corresponding to said minimum size value.
Selon un mode de réalisation, si dans une position de mise au point, la valeur de taille d’image est située dans la deuxième plage, alors la deuxième méthode est mise en œuvre selon les étapes suivantes : - déplacer le système optique et/ou le capteur dans n positions de mise au point, situées dans la deuxième zone, avec n tel que 2 ≤ n < ≤ 10 ; - dans chaque position de mise au point F21-F2n: --- calculer une valeur de taille d’image d’étoiles et détecter un niveau de luminosité de ladite image ; -- utiliser ce niveau de luminosité pour affecter un niveau d’incertitude à la valeur de taille d’image calculée ; - définir une courbe d’ajustement définissant le meilleur ajustement par rapport aux valeurs de taille d’image calculées affectées des niveaux d’incertitude ; - calculer une valeur minimale de taille correspondante au point bas de la courbe d’ajustement ; - entraîner le déplacement du système optique et/ou du capteur, dans la position de mise au point correspondant à ladite valeur minimale de taille.According to one embodiment, if in a focusing position, the image size value is located in the second range, then the second method is implemented according to the following steps: - move the optical system and/or the sensor in n focusing positions, located in the second zone, with n such that 2 ≤ n < ≤ 10; - in each focusing position F 21 -F 2n : --- calculate a star image size value and detect a brightness level of said image; -- use this brightness level to assign a level of uncertainty to the calculated image size value; - define an adjustment curve defining the best fit in relation to the calculated image size values assigned uncertainty levels; - calculate a minimum size value corresponding to the low point of the adjustment curve; - cause the optical system and/or the sensor to move into the focusing position corresponding to said minimum size value.
Selon un mode de réalisation, les niveaux d’incertitude affectés aux valeurs de taille d’images sont tels que plus une valeur de taille est petite, moins le niveau d’incertitude y affecté est élevé ; et inversement, plus la valeur de taille est grande, plus le niveau d’incertitude y affecté est élevé.According to one embodiment, the levels of uncertainty assigned to the image size values are such that the smaller a size value is, the lower the level of uncertainty assigned to it; and conversely, the larger the size value, the higher the level of uncertainty assigned to it.
Selon un mode de réalisation, pour chaque position de mise au point, les luminosités de plusieurs images d’étoiles reconnues dans l’image numérique sont calculées, le niveau de luminosité utilisé pour affecter le niveau d’incertitude correspondant à la moyenne desdites luminosités calculées.According to one embodiment, for each focus position, the luminosities of several star images recognized in the digital image are calculated, the brightness level used to affect the level of uncertainty corresponding to the average of said calculated luminosities .
Selon un mode de réalisation, pour chaque position de mise au point, les valeurs de taille de plusieurs images d’étoile reconnues dans l’image numérique sont calculées, la valeur de taille retenue correspondant à la moyenne desdites valeurs tailles.According to one embodiment, for each focusing position, the size values of several star images recognized in the digital image are calculated, the size value retained corresponding to the average of said size values.
Selon un mode de réalisation, dans chaque position de mise au point, on reconnaît et on sélectionne plusieurs images d’étoile dans l’image numérique, le niveau de luminosité desdites images étant le critère de sélection.According to one embodiment, in each focusing position, several star images are recognized and selected in the digital image, the brightness level of said images being the selection criterion.
Selon un mode de réalisation, les images d’étoiles ayant un niveau de luminosité supérieur ou égal à un niveau de luminosité seuil maximum ne sont pas sélectionnées, et/ou les images d’étoiles ayant un niveau de luminosité inférieur ou égal à un niveau de luminosité seuil minimum ne sont pas sélectionnées.According to one embodiment, images of stars having a brightness level greater than or equal to a maximum threshold brightness level are not selected, and/or images of stars having a brightness level less than or equal to a level minimum threshold brightness are not selected.
L’invention concerne également un programme informatique comprenant des instructions de code pour l'exécution des étapes du procédé selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, lorsque lesdites instructions sont exécutées par une unité de traitement.The invention also relates to a computer program comprising code instructions for executing the steps of the method according to any of the preceding characteristics, when said instructions are executed by a processing unit.
L’invention concerne également un télescope comprenant un dispositif de mise au point automatique, lequel télescope comporte :
- un système optique configuré pour former une image d’une scène d’observation céleste,
- un capteur matriciel configuré pour générer une image numérique de l’image formée par ledit système optique,
- une unité de déplacement configurée pour déplacer le système optique et/ou le capteur dans différentes positions de mise au point,
- une unité de génération d’images configurée pour générer, dans chaque position de mise au point, une image numérique,
- une unité de reconnaissance configurée pour reconnaître au moins une image d’étoile dans ladite image numérique,
- un calculateur configuré pour déterminer, dans chaque image numérique, une valeur de taille d’image de l’étoile,
- une zone mémoire dans laquelle est enregistré un programme informatique comprenant des instructions de code qui, lorsqu’elles sont exécutées par une unité de traitement, permettent de mettre en œuvre le procédé de mise au point automatique, lequel programme informatique est conforme aux caractéristiques précédentes.
Br è ve description des figures
The invention also relates to a telescope comprising an automatic focusing device, which telescope comprises:
- an optical system configured to form an image of a celestial observation scene,
- a matrix sensor configured to generate a digital image of the image formed by said optical system,
- a movement unit configured to move the optical system and/or the sensor into different focusing positions,
- an image generation unit configured to generate, in each focusing position, a digital image,
- a recognition unit configured to recognize at least one star image in said digital image,
- a calculator configured to determine, in each digital image, an image size value of the star,
- a memory area in which a computer program is recorded comprising code instructions which, when executed by a processing unit, make it possible to implement the automatic focusing method, which computer program conforms to the preceding characteristics .
Brief description of the figures
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description des modes de réalisation qui vont suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels :
L’invention peut mettre en œuvre un ou plusieurs programmes informatiques exécutés par des équipements. Par souci de clarté, il faut comprendre au sens de l’invention que «une étape consiste à faire quelque chose», «un équipement fait quelque chose» ou que «le programme informatique fait quelque chose», signifient «le programme informatique exécuté par une unité de traitement fait quelque chose».The invention can implement one or more computer programs executed by equipment. For the sake of clarity, it must be understood in the sense of the invention that “ a step consists of doing something ”, “ a piece of equipment does something ” or that “ the computer program does something ”, mean “ the computer program executed by a processing unit does something .”
Le cas échéant et pour éventuellement compléter leur définition courante, les précisions suivantes sont apportées à certains termes utilisés dans les revendications et la description :
Where applicable and to possibly complete their current definition, the following clarifications are made to certain terms used in the claims and the description:
- « Ressource informatique » peut être compris de façon non limitative comme : composant, matériel, logiciel, fichier, connexion à un réseau informatique, quantité de mémoire RAM, espace de disque dur, bande passante, vitesse de processeur, nombre de CPU, etc.
- “Computer resource” can be understood in a non-limiting manner as: component, hardware, software, file, connection to a computer network, quantity of RAM memory, hard disk space, bandwidth, processor speed, number of CPUs, etc. .
- « Unité de traitement » peut être compris de façon non limitative comme : processeur, microprocesseurs, CPU (pour Central Processing Unit).
- “Processing unit” can be understood in a non-limiting manner as: processor, microprocessors, CPU (for Central Processing Unit).
- « Programme informatique » peut être comprise comme : logiciel, application informatique, ou software, dont les instructions de code sont notamment exécutées par une unité de traitement.
- “Computer program” can be understood as: software, computer application, or software, the code instructions of which are notably executed by a processing unit.
- Tel qu’utilisé ici, sauf indication contraire, l’éventuelle utilisation des adjectifs ordinaux « premier », « deuxième », etc., pour décrire un objet ou une étape indique simplement que différentes occurrences d’objets ou d’étapes similaires sont mentionnées et n’implique pas que les objets ou étapes ainsi décrits doivent être dans une séquence donnée, que ce soit dans le temps, dans l'espace, dans un classement ou de toute autre manière.
- As used herein, unless otherwise noted, the possible use of the ordinal adjectives "first", "second", etc., to describe an object or step simply indicates that different occurrences of similar objects or steps are mentioned and does not imply that the objects or steps so described must be in any given sequence, whether in time, space, classification or otherwise.
- « X et/ou Y » signifie : X seul ou Y seul ou X+Y.
- “X and/or Y” means: X alone or Y alone or X+Y.
- D'une manière générale, on appréciera que sur les différents dessins annexés, les objets sont arbitrairement dessinés pour faciliter leur lecture.- Generally speaking, we will appreciate that in the various attached drawings, the objects are arbitrarily drawn to facilitate their reading.
Le télescope objet de l’invention est principalement utilisé pour l’observation d’objets célestes (planètes, étoiles, constellations, nébuleuses, galaxies, « deep sky object »…), mais peut également être utilisé pour l’observation d’objets non célestes tels que des satellites.The telescope which is the subject of the invention is mainly used for the observation of celestial objects (planets, stars, constellations, nebulae, galaxies, "deep sky objects", etc.), but can also be used for the observation of non-existent objects. celestial objects such as satellites.
Sur la
Le corps 1 a préférentiellement la forme d’un tube creux de section circulaire, mais pourrait être un tube de section ovale, carrée, octogonale, ou autre. Il est précisé que le corps 1 n’est pas nécessairement de forme tubulaire, mais peut être de forme conique, ou formé de portions de tubes ou de cônes par exemple. Le corps 1 peut être réalisé en métal, en matériau plastique, en matériau composite, etc. À titre d’exemple, sa longueur est comprise entre 200 mm et 1000 mm, son diamètre compris entre 50 mm et 500 mm et son épaisseur comprise entre 1 mm et 10 mm.Body 1 preferably has the shape of a hollow tube of circular section, but could be a tube of oval, square, octagonal section, or other. It is specified that the body 1 is not necessarily tubular in shape, but can be conical in shape, or formed of portions of tubes or cones for example. The body 1 can be made of metal, plastic material, composite material, etc. For example, its length is between 200 mm and 1000 mm, its diameter between 50 mm and 500 mm and its thickness between 1 mm and 10 mm.
Le miroir 2 est préférentiellement un miroir parabolique concave dont le diamètre correspond sensiblement à celui du corps 1. Sur la
Le capteur 3 est disposé dans le plan focal pour acquérir l’image de l’objet observé O. Sur la
Le capteur 3 est un composant photosensible servant à convertir les rayons lumineux R en signaux électriques. L’image de l’objet observé étant acquise par le capteur 3, on réalise donc une observation indirecte de l’objet, l’utilisateur n’observant pas directement l’image au travers d’un oculaire. Le capteur 3 peut être préférentiellement un capteur CCD (pour l’acronyme anglais Charged Coupled Device – pouvant être traduit en français par « dispositif à transfert de charges ») ou CMOS (pour l’acronyme anglais Complementary Metal Oxide Semiconductor - pouvant être traduit en français par « semiconducteur d'oxyde de métal complémentaire ») comportant un agencement de pixels (préférentiellement en générant des images couleur). Ce type de capteur 3 a des dimensions réduites, ce qui permet de l’installer aisément dans le corps creux 1, sans interférer avec les rayons R, tout en conservant une luminosité optimale. Le diamètre du capteur 3 est par exemple compris entre 15 mm et 30 mm.Sensor 3 is a photosensitive component used to convert light rays R into electrical signals. The image of the observed object being acquired by the sensor 3, an indirect observation of the object is therefore carried out, the user not directly observing the image through an eyepiece. The sensor 3 can preferably be a CCD sensor (for the English acronym Charged Coupled Device – which can be translated into French as “charge transfer device”) or CMOS (for the English acronym Complementary Metal Oxide Semiconductor – which can be translated into French by “complementary metal oxide semiconductor”) comprising an arrangement of pixels (preferably by generating color images). This type of sensor 3 has reduced dimensions, which allows it to be easily installed in the hollow body 1, without interfering with the R rays, while maintaining optimal brightness. The diameter of sensor 3 is for example between 15 mm and 30 mm.
Les signaux électriques générés par le capteur 3 peuvent être transmis à une unité de génération d’image qui peut être l’unité de traitement 4 du télescope ou une unité électronique distincte. Les images de l’objet O peuvent alors être visionnées sur un écran, qui peut intégrer dans le télescope et/ou être distant dudit télescope, par exemple sur l’écran d’un Smartphone (téléphone intelligent).The electrical signals generated by the sensor 3 can be transmitted to an image generation unit which can be the processing unit 4 of the telescope or a separate electronic unit. The images of the object O can then be viewed on a screen, which can be integrated into the telescope and/or be remote from said telescope, for example on the screen of a Smartphone (smart phone).
Une unité de déplacement est configurée pour déplacer le capteur 3 dans différentes positions de mise au point. Sur la
Le procédé selon l’invention repose sur des étapes classiques de mise au point automatique : un déplacement du système optique et/ou du capteur dans différentes positions de mise au point ; la génération, dans chaque position de mise au point, d’une image numérique ; la reconnaissance d’au moins une image d’étoile dans ladite image numérique ; la détermination, dans chaque image numérique, d’une valeur de taille d’image de l’étoile ; la mise en œuvre d’une méthode de déplacement pour déplacer le système optique et/ou le capteur, dans une meilleure position de mise au point correspondant à la valeur minimale de taille.The method according to the invention is based on classic automatic focusing steps: moving the optical system and/or the sensor into different focusing positions; the generation, in each focusing position, of a digital image; recognizing at least one star image in said digital image; determining, in each digital image, an image size value of the star; the implementation of a movement method to move the optical system and/or the sensor, into a better focusing position corresponding to the minimum size value.
Selon un mode de réalisation, on définit plusieurs plages de valeurs de taille d’image, et pour chaque plage ainsi définie, on met en œuvre une méthode de déplacement distincte.According to one embodiment, several ranges of image size values are defined, and for each range thus defined, a distinct movement method is implemented.
Les figures 3a et 3b illustrent deux images numériques d’une scène d’observation céleste dans deux positions distinctes de mise au point. Les points clairs représentent des images d’étoiles E. Les valeurs de taille d’image d’étoiles sur la
Lors de l’observation d’une scène céleste, l’image numérique acquise par le capteur 3 contient habituellement systématiquement des images d’étoiles. L’image numérique est analysée par une unité de reconnaissance d’image qui peut être l’unité de traitement 4 ou une unité électronique distincte. Cette analyse est réalisée en exécutant un processus informatique de reconnaissance configuré pour détecter au moins un élément caractéristique d’une ou plusieurs étoiles dans l’image, par exemple la luminosité, la symétrie, etc. En cas de besoin, l’homme du métier pourra notamment se référer aux documents brevets FR3054897 et/ou US2019196173 pour davantage de détails sur un tel processus informatique de reconnaissance.When observing a celestial scene, the digital image acquired by sensor 3 usually systematically contains images of stars. The digital image is analyzed by an image recognition unit which may be processing unit 4 or a separate electronic unit. This analysis is carried out by running a computer recognition process configured to detect at least one characteristic element of one or more stars in the image, for example brightness, symmetry, etc. If necessary, those skilled in the art may in particular refer to patent documents FR3054897 and/or US2019196173 for more details on such a computer recognition process.
La mise en œuvre du procédé objet de l’invention peut être réalisée en se basant sur l’analyse d’une seule image d’étoile. Toutefois, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque plusieurs images d’étoiles sont analysées simultanément dans une même image numérique. Cette analyse multiple permet de réduire les incertitudes de mesure et confère davantage de robustesse au procédé.The implementation of the method which is the subject of the invention can be carried out based on the analysis of a single star image. However, the best results are obtained when several star images are analyzed simultaneously in the same digital image. This multiple analysis makes it possible to reduce measurement uncertainties and gives greater robustness to the process.
Selon un mode de réalisation, les images d’étoiles retenues pour l’analyse sont préalablement sélectionnées, le niveau de luminosité desdites images étant le critère de sélection. Le niveau de luminosité est calculé selon une méthode connue de l’homme du métier, par exemple celle décrite dans le document brevet précité US10302901 auquel l’homme du métier pourra se référer. Le niveau de luminosité calculé est celui correspondant à la luminosité des pixels formant l’image de l’étoile. Les images d’étoiles ayant un niveau de luminosité trop important (supérieur ou égal à un niveau de luminosité seuil maximum Lseuil_max) sont écartées de l’analyse, car elles risquent de saturer le capteur 3 et fausser le calcul de taille. Également, les images d’étoiles ayant un niveau de luminosité trop faible (inférieur ou égal à un niveau de luminosité seuil minimum Lseuil_min) sont écartées de l’analyse, car elles sont trop proches du bruit de mesure et risquent également de fausser le calcul de taille. La
La taille de l’image d’étoile est calculée par un calculateur selon une méthode connue de l’homme du métier, par exemple celle décrite dans le document brevet JP6398250 précité et auquel l’homme du métier pourra se référer. Le calculateur peut être l’unité de traitement 4 ou un calculateur dédié distinct. Pour chaque position de mise au point, les valeurs de taille d’une ou préférentiellement plusieurs images d’étoiles reconnues dans l’image numérique acquise dans ladite position sont calculées. Selon un mode de réalisation, dans une position de mise au point donnée, la valeur de taille retenue pour l’analyse correspond à la moyenne des valeurs de tailles calculées de chaque image d’étoiles. Aussi, le nombre d’images d’étoiles reconnues dans une image numérique peut varier d’une position de mise au point à une autre et/ou ce ne sont pas nécessairement les mêmes étoiles qui sont reconnues et suivies d’une position de mise au point à une autre. Par exemple, dans une première position de mise au point, les valeurs de taille de dix images d’étoile peuvent être moyennées, alors que dans une deuxième position de mise au point, les valeurs de taille de six images d’autres étoiles sont moyennées. Cette méthode de calcul permet d’obtenir des résultats fiables, mais également extrêmement robustes dans des conditions d’observations très variées.The size of the star image is calculated by a calculator according to a method known to those skilled in the art, for example that described in the aforementioned patent document JP6398250 and to which those skilled in the art may refer. The calculator can be processing unit 4 or a separate dedicated calculator. For each focusing position, the size values of one or preferably several star images recognized in the digital image acquired in said position are calculated. According to one embodiment, in a given focus position, the size value retained for the analysis corresponds to the average of the calculated size values of each star image. Also, the number of star images recognized in a digital image may vary from one focus position to another and/or it is not necessarily the same stars that are recognized and followed by a focus position. to the point at another. For example, in a first focus position, the size values of ten star images may be averaged, while in a second focus position, the size values of six other star images are averaged. . This calculation method makes it possible to obtain reliable results, which are also extremely robust under very varied observation conditions.
La
De ces courbes, on peut définir différentes plages de valeurs de taille d’image d’étoiles :
- Une première plage ∆Z1 où les valeurs de taille varient de façon linéaire ou quasi linéaire avec la position de mise au point. Cette première plage ∆Z1 est associée à une première zone de positions de mise au point ∆F1.
- Une deuxième plage ∆Z2 proche du point focal Fbestet où les valeurs de taille varient selon une courbe du deuxième degré (courbe du type parabolique), la valeur de taille minimale étant située au niveau du point focal Fbest. La position du point focal est incluse dans la deuxième plage ∆Z2. Cette deuxième plage ∆Z2 est associée à une deuxième zone de positions de mise au point ∆F2. Les valeurs de taille de la première plage ∆Z1 sont supérieures aux valeurs de taille de la deuxième plage ∆Z2. Dans cette deuxième plage ∆Z2, les tailles moyennes Z calculées sont les plus précises dans la mesure où le nombre d’étoiles détectées est maximal (
- Une troisième plage ∆Z3 où les valeurs de taille sont nulles car aucune étoile n’est détectée. Cette troisième plage ∆Z3 est associée à une troisième zone de positions de mise au point ∆F3.From these curves, we can define different ranges of star image size values:
- A first range ∆Z1 where the size values vary linearly or almost linearly with the focus position. This first range ∆Z1 is associated with a first zone of focusing positions ∆F1.
- A second range ∆Z2 close to the focal point F best and where the size values vary according to a second degree curve (parabolic type curve), the minimum size value being located at the focal point F best . The position of the focal point is included in the second range ∆Z2. This second range ∆Z2 is associated with a second zone of focusing positions ∆F2. The size values of the first range ∆Z1 are greater than the size values of the second range ∆Z2. In this second range ∆Z2, the average sizes Z calculated are the most precise insofar as the number of stars detected is maximum (
- A third range ∆Z3 where the size values are zero because no star is detected. This third range ∆Z3 is associated with a third zone of focusing positions ∆F3.
Selon un mode préféré de réalisation, ces différentes plages de valeurs de taille et différentes zones de positions de mise au point sont définies durant une phase préalable de calibration du télescope au cours de laquelle des valeurs de taille d’images d’étoiles sont déterminées dans plusieurs positions de mise au point. Selon un autre mode de réalisation, ces différentes plages et zones sont directement enregistrées dans une zone mémoire de l’unité de traitement 4.According to a preferred embodiment, these different ranges of size values and different zones of focusing positions are defined during a preliminary calibration phase of the telescope during which size values of star images are determined in multiple focus positions. According to another embodiment, these different ranges and zones are directly recorded in a memory zone of the processing unit 4.
Sur chacune de ces plages ∆Z1, ∆Z2, ∆Z3, est mise en œuvre une méthode de déplacement distincte. Pour la première plage ∆Z1, on définit une première méthode de déplacement conçue pour atteindre la deuxième zone ∆F2, et pour la deuxième plage ∆Z2, on définit une deuxième méthode de déplacement (différente de la première) conçue pour atteindre point focal Fbest, la deuxième méthode étant différente de la première méthode. Pour la troisième plage ∆Z3, on peut définir une troisième méthode de déplacement (différente de la première et de la deuxième) conçue pour atteindre la première zone ∆F1 ou la deuxième zone ∆F2.On each of these ranges ∆Z1, ∆Z2, ∆Z3, a distinct movement method is implemented. For the first range ∆Z1, we define a first movement method designed to reach the second zone ∆F2, and for the second range ∆Z2, we define a second movement method (different from the first) designed to reach focal point F best , the second method being different from the first method. For the third range ∆Z3, we can define a third movement method (different from the first and the second) designed to reach the first zone ∆F1 or the second zone ∆F2.
La suite de la description décrit un mode préféré de mise en œuvre du procédé selon l’invention durant une phase de mise au point pendant l’observation d’une scène céleste.The remainder of the description describes a preferred mode of implementing the method according to the invention during a focusing phase during the observation of a celestial scene.
En se rapportant à la
Si aucune taille d’image ne peut être déterminée dans la position F1 1, c’est-à-dire que F1 1est située dans la troisième zone ∆F3, alors le capteur 3 est déplacé dans différentes positions jusqu’à ce qu’une taille d’image puisse être déterminée. Cette méthode de déplacement est par exemple une méthode de dichotomie relativement grossière, où le capteur 3 est déplacé de plusieurs millimètres, par exemple entre 4 mm et 5 mm entre chaque position.If no image size can be determined in the position F 1 1 , i.e. F 1 1 is located in the third zone ∆F3, then the sensor 3 is moved to different positions until so that an image size can be determined. This method of movement is for example a relatively crude dichotomy method, where the sensor 3 is moved by several millimeters, for example between 4 mm and 5 mm between each position.
La première méthode est mise en œuvre lorsque la valeur de taille d’image Z1 1est située dans la première plage ∆Z1 et donc que la position F1 1dans laquelle a été acquise l’image est située dans la première zone ∆F1 (
Le capteur 3 est déplacé dans une autre position de mise au point F1 2, située dans la première zone ∆F1 et une deuxième valeur de taille d’image d’étoile Z1 2est déterminée dans cette autre position. Selon un mode de réalisation, entre les positions F11et F12, le capteur 3 est déplacé de 80 µm à 150 µm, préférentiellement de 100 µm. Comme indiqués précédemment, dans la première zone ∆F1, les valeurs de taille varient de façon linéaire ou quasi linéaire avec la position de mise au point. Aussi, il est déduit des deux valeurs, une fonction mathématique du premier degré (ou droite) h telle que Z=h(F) où Z représente les valeurs de taille d’image d’étoile et F les positions de mise au point. À partir de cette fonction h, l’unité de traitement 4 calcule alors une position de mise au point F3située dans la deuxième zone ∆F2 et telle que h(F2)=0. Le capteur 3 est ensuite déplacé dans cette position F2. Cette première méthode permet donc de s’approcher très rapidement du point focal Fbest, avec un nombre réduit d’acquisitions (celles en F1 1et en F1 2).The sensor 3 is moved to another focusing position F 1 2 , located in the first zone ∆F1 and a second star image size value Z 1 2 is determined in this other position. According to one embodiment, between positions F 11 and F 12 , the sensor 3 is moved from 80 µm to 150 µm, preferably 100 µm. As indicated previously, in the first zone ∆F1, the size values vary linearly or almost linearly with the focus position. Also, it is deduced from the two values, a mathematical function of the first degree (or straight line) h such that Z=h(F) where Z represents the star image size values and F the focus positions. From this function h, the processing unit 4 then calculates a focusing position F 3 located in the second zone ∆F2 and such that h(F 2 )=0. The sensor 3 is then moved to this position F 2 . This first method therefore makes it possible to approach the focal point F best very quickly, with a reduced number of acquisitions (those at F 1 1 and at F 1 2 ).
La deuxième méthode est mise en œuvre lorsque la valeur de taille d’image d’étoile Z2est située dans la deuxième plage ∆Z2 et donc que la position F2dans laquelle a été acquise l’image est située dans la deuxième zone ∆F2.The second method is implemented when the star image size value Z 2 is located in the second range ∆Z2 and therefore the position F 2 in which the image was acquired is located in the second zone ∆ F2.
Le capteur 3 est déplacé dans n positions de mise au point F21-F2n, situées dans la deuxième zone ∆F2, avec n tel que 2 ≤ n < ≤ 10, préférentiellement tel que 3 ≤ n < ≤ 5. Entre deux positions F21-F2n, le capteur 3 est avantageusement déplacé de 10 µm à 100 µm, préférentiellement de 50 µm. Selon un mode de réalisation, les positions F21-F2nsont réparties de part et d’autre de la position F2atteinte à l’issue de la première méthode. Selon un autre mode de réalisation, les positions F21-F2nsont choisies arbitrairement dans la deuxième zone ∆F2.The sensor 3 is moved into n focusing positions F 21 -F 2n , located in the second zone ∆F2, with n such that 2 ≤ n < ≤ 10, preferably such that 3 ≤ n < ≤ 5. Between two positions F 21 -F 2n , the sensor 3 is advantageously moved from 10 µm to 100 µm, preferably by 50 µm. According to one embodiment, the positions F 21 -F 2n are distributed on either side of the position F 2 reached at the end of the first method. According to another embodiment, the positions F 21 -F 2n are chosen arbitrarily in the second zone ∆F2.
Dans chaque position F21-F2n, des valeurs de taille d’image d’étoiles Z2 1-Z2 n, sont déterminées. Le nombre d’étoile détectées étant maximal dans la deuxième plage ∆Z2 (
Cette deuxième méthode permet d’atteindre de manière fiable le point focal Fbest, avec un nombre réduit d’acquisitions (correspondant au nombre n). La demanderesse a constaté qu’en appliquant la première méthode et la deuxième méthode, le point focal pouvait être atteint en quelques centaines de millisecondes et avec moins de dix acquisitions, ce qui est particulièrement appréciable en termes de charge de calcul et de rapidité de mise au point du télescope.This second method makes it possible to reliably reach the focal point F best , with a reduced number of acquisitions (corresponding to the number n). The applicant noted that by applying the first method and the second method, the focal point could be reached in a few hundred milliseconds and with less than ten acquisitions, which is particularly appreciable in terms of calculation load and speed of implementation. at the point of the telescope.
La
Dans chaque position F21-F2n, en plus de calculer les valeurs Z21-Z2n, on détecte un niveau de luminosité Bi21-Bi2nde l’image d’étoile. La luminosité est calculée selon une méthode connue de l’homme du métier, par exemple celle décrite dans les documents brevets US10302901 et JP6398250 précités et auquel l’homme du métier pourra se référer. Pour chaque position F21-F2n, les luminosités d’une ou préférentiellement plusieurs images d’étoiles sont calculées. Selon un mode de réalisation, dans une position de mise au point donnée, le niveau de luminosité utilisé correspond à la moyenne des luminosités calculées pour chaque image d’étoile reconnue dans l’image numérique acquise dans ladite position. Par exemple, dans une position de mise au point, les luminosités de dix images d’étoile peuvent être moyennées, alors que dans une autre position de mise au point, les luminosités de six images d’autres étoiles sont moyennées. Cette méthode de calcul permet d’obtenir des résultats fiables, mais également extrêmement robustes dans des conditions d’observations très variées.In each position F 21 -F 2n , in addition to calculating the values Z 21 -Z 2n , we detect a brightness level Bi 21 -Bi 2n of the star image. The brightness is calculated according to a method known to those skilled in the art, for example that described in the aforementioned patent documents US10302901 and JP6398250 and to which those skilled in the art may refer. For each position F 21 -F 2n , the luminosities of one or preferably several star images are calculated. According to one embodiment, in a given focusing position, the brightness level used corresponds to the average of the brightnesses calculated for each star image recognized in the digital image acquired in said position. For example, in one focus position, the luminosities of ten star images may be averaged, while in another focus position, the luminosities of six images of other stars are averaged. This calculation method makes it possible to obtain reliable results, which are also extremely robust under very varied observation conditions.
Ce niveau de luminosité Bi21-Bi2nest ensuite utilisé pour affecter un niveau d’incertitude à la valeur de taille d’image Z21-Z2ncalculée. L’affectation de ces niveaux d’incertitude permet d’atténuer les conséquences de petites variations de paramètres (pollution lumineuse ou obscurcissement temporaire de la voûte céleste par des nuages, etc) dans le calcul de la taille d’étoile. Sur la
Selon un mode de réalisation, les niveaux d’incertitude Bi21-Bi2naffectés aux valeurs de taille d’images Z21-Z2nsont tels que plus une valeur de taille est petite, moins le niveau d’incertitude y affecté est élevé ; et inversement, plus la valeur de taille est grande, plus le niveau d’incertitude y affecté est élevé. Cela s’explique par le fait que plus la valeur de taille d’image d’étoile est petite, plus le capteur 3 est proche du point focal Fbest, et donc plus l’image est précise et/ou nette.According to one embodiment, the levels of uncertainty Bi 21 -Bi 2n assigned to the image size values Z 21 -Z 2n are such that the smaller a size value, the lower the level of uncertainty assigned to it. ; and conversely, the larger the size value, the higher the level of uncertainty assigned to it. This is explained by the fact that the smaller the star image size value, the closer the sensor 3 is to the focal point F best , and therefore the more precise and/or sharp the image is.
L’unité de traitement 4 définit ensuite une courbe d’ajustement (curve fitting en anglais) C définissant le meilleur ajustement par rapport aux valeurs Z21-Z2naffectées des niveaux d’incertitude Bi21-Bi2n. L’ajustement peut par exemple être réalisé en appliquant une méthode des moindres carrés. La valeur minimale de taille Zmincorrespond au point bas de cette courbe d’ajustement C. Le capteur 3 est alors déplacé dans la position de mise au point Fbestcorrespondant à la valeur minimale Zmin.The processing unit 4 then defines a curve fitting (curve fitting in English) C defining the best fit with respect to the values Z 21 -Z 2n assigned the uncertainty levels Bi 21 -Bi 2n . The adjustment can for example be carried out by applying a least squares method. The minimum size value Z min corresponds to the low point of this adjustment curve C. The sensor 3 is then moved into the focusing position F best corresponding to the minimum value Z min .
Selon un mode de réalisation, on vérifie que dans la position Fbest, la valeur de taille d’image est bien inférieure à toutes les valeurs de tailles précédemment calculées. Si c’est le cas, la position Fbestest retenue. Si ce n’est pas le cas, la deuxième méthode (selon l’une ou l’autre des variantes) est réitérée – jusqu’à atteindre la condition précitée - dans d’autres positions de mise au point situées de part et d’autre de la position Fbestet proche de ladite position (dans la deuxième zone ∆F2).According to one embodiment, it is verified that in the position F best , the image size value is much lower than all the size values previously calculated. If this is the case, the F best position is retained. If this is not the case, the second method (according to one or other of the variants) is repeated - until the aforementioned condition is reached - in other focusing positions located on either side. other from position F best and close to said position (in the second zone ∆F2).
Selon un autre mode de réalisation non couvert par les revendications, le procédé de mise au point automatique est basé sur le nombre d’étoiles détectées dans l’image numérique. Comme mentionné précédemment en référence à la
L’invention concerne également un programme informatique comportant des instructions de codes pour l’exécution des différentes étapes du procédé décrit dans les divers modes de réalisation, lorsque lesdites instructions sont exécutées par au moins une unité de traitement. Selon un mode préféré de réalisation, cette unité de traitement 4, et la zone mémoire 40 dans laquelle sont enregistrées les instructions de codes sont celles du télescope. Elles peuvent toutefois être déportées du télescope, et être par exemple installées dans un serveur informatique distant auquel est connecté ledit télescope. Il peut également s’agir de l’unité de traitement et de la zone mémoire intégrées dans un téléphone intelligent (smartphone) de l’utilisateur auquel est connecté le télescope.The invention also relates to a computer program comprising code instructions for the execution of the different steps of the method described in the various embodiments, when said instructions are executed by at least one processing unit. According to a preferred embodiment, this processing unit 4, and the memory area 40 in which the code instructions are recorded are those of the telescope. They can, however, be deported from the telescope, and for example be installed in a remote computer server to which said telescope is connected. It can also be the processing unit and memory area integrated into a smartphone of the user to which the telescope is connected.
L’agencement des différents éléments et/ou moyens et/ou étapes de l’invention, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, ne doit pas être compris comme exigeant un tel agencement dans toutes les implémentations. En tout état de cause, on comprendra que diverses modifications peuvent être apportées à ces éléments et/ou moyens et/ou étapes, sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l’invention. Notamment :
- La deuxième méthode de déplacement (selon l’une ou l’autre des variantes décrites) peut être mise en œuvre à la place de la première méthode, c’est-à-dire lorsque dans une position de mise au point, la valeur de taille d’image est située dans la première plage ∆Z1. Il n’y a alors qu’une seule méthode de déplacement qui est mise en œuvre, quelle que soit la plage de valeurs de taille d’image d’étoile (le système optique 2, 20 et/ou le capteur 3 sont déplacés dans n positions de mise au point, avec n tel que 2 ≤ n < ≤ 10, sans qu’il soit nécessaire de distinguer si ces positions sont dans telle ou telle zone). Les étapes pour définir les différentes plages de valeur ne sont dans ce cas plus nécessaires.
- L’affectation de niveaux d’incertitude aux valeurs de taille d’image d’étoile peut être utilisée pour la première méthode. La fonction mathématique du premier degré h peut alors être définie en déterminant le meilleur ajustement par rapport aux valeurs de taille affectées des niveaux d’incertitude. L’ajustement peut par exemple être réalisé en appliquant une méthode des moindres carrés.The arrangement of the different elements and/or means and/or steps of the invention, in the embodiments described above, should not be understood as requiring such an arrangement in all implementations. In any case, it will be understood that various modifications can be made to these elements and/or means and/or steps, without departing from the spirit and scope of the invention. Notably :
- The second method of movement (according to one or other of the variants described) can be implemented instead of the first method, that is to say when in a focusing position, the value image size is located in the first range ∆Z1. There is then only one movement method which is implemented, whatever the range of star image size values (the optical system 2, 20 and/or the sensor 3 are moved in n focus positions, with n such that 2 ≤ n < ≤ 10, without it being necessary to distinguish whether these positions are in this or that zone). The steps to define the different value ranges are in this case no longer necessary.
- Assigning uncertainty levels to star image size values can be used for the first method. The first degree mathematical function h can then be defined by determining the best fit with respect to the size values assigned uncertainty levels. The adjustment can for example be carried out by applying a least squares method.
En outre, une ou plusieurs caractéristiques exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être combinées avec une ou plusieurs autres caractéristiques exposées seulement dans un autre mode de réalisation. De même, une ou plusieurs caractéristiques exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être généralisées aux autres modes de réalisation, même si ce ou ces caractéristiques sont décrites seulement en combinaison avec d’autres caractéristiques.Additionally, one or more features set forth only in one embodiment may be combined with one or more other features set forth only in another embodiment. Likewise, one or more characteristics presented only in one embodiment can be generalized to other embodiments, even if this or these characteristics are described only in combination with other characteristics.
Claims (14)
- déplacer le système optique et/ou le capteur matriciel dans différentes positions de mise au point,
- dans chaque position de mise au point, générer une image numérique et reconnaître au moins une image d’étoile dans ladite image numérique,
- déterminer, dans chaque image numérique, une valeur de taille d’image de l’étoile,
- mettre en œuvre une méthode de déplacement pour déplacer le système optique et/ou le capteur matriciel, dans une meilleure position de mise au point (Fbest) correspondant à la valeur minimale de taille,
- définir plusieurs plages (∆Z1, ∆Z2, ∆Z3) de valeurs de taille d’image d’étoile,
- pour chaque plage, mettre en œuvre une méthode de déplacement distincte.
- move the optical system and/or the matrix sensor into different focusing positions,
- in each focus position, generate a digital image and recognize at least one star image in said digital image,
- determine, in each digital image, an image size value of the star,
- implement a movement method to move the optical system and/or the matrix sensor, into a best focusing position (F best ) corresponding to the minimum size value,
- set multiple ranges (∆Z1, ∆Z2, ∆Z3) of star image size values,
- for each range, implement a separate movement method.
- définir une première zone (∆F1) de positions de mise au point associée à une première plage (∆Z1) de valeurs de taille et définir une deuxième zone (∆F2) de positions de mise au point associée à une deuxième plage (∆Z2) de valeurs de taille, les valeurs de la première plage étant supérieures aux valeurs de la deuxième plage, la meilleure position de mise au point (Fbest) étant incluse dans ladite deuxième zone,
- pour la première plage (∆Z1), définir une première méthode de déplacement conçue pour atteindre la deuxième zone (∆F2), et pour la deuxième plage (∆Z2), définir une deuxième méthode de déplacement conçue pour atteindre la meilleure position de mise au point (Fbest), la deuxième méthode étant différente de la première méthode.
- define a first zone (∆F1) of focus positions associated with a first range (∆Z1) of size values and define a second zone (∆F2) of focus positions associated with a second range (∆Z2 ) of size values, the values of the first range being greater than the values of the second range, the best focusing position (F best ) being included in said second zone,
- for the first range (∆Z1), define a first movement method designed to reach the second zone (∆F2), and for the second range (∆Z2), define a second movement method designed to reach the best focusing position at the point (F best ), the second method being different from the first method.
- déterminer une valeur de taille d’image d’étoile (Z1 1) dans une position de mise au point (F1 1),
- comparer la valeur de taille d’image (Z1 1) aux plages de valeurs de taille,
- si la valeur de taille d’image (Z11) est située dans la première plage (∆Z1), alors mettre en œuvre la première méthode,
- si la valeur de taille d’image (Z11) est située dans la deuxième plage (∆Z2), alors mettre en œuvre la deuxième méthode.
- determine a star image size value (Z 1 1 ) in a focus position (F 1 1 ),
- compare the image size value (Z1 1) to the ranges of size values,
- if the image size value (Z 11 ) is located in the first range (∆Z1), then implement the first method,
- if the image size value (Z 11 ) is located in the second range (∆Z2), then implement the second method.
- déplacer le système optique (2, 20) et/ou le capteur (3) dans une autre position de mise au point (F1 2), située dans la première zone (∆F1) et déterminer une deuxième valeur de taille d’image d’étoile (Z1 2),
- déduire des deux valeurs de taille d’image (Z1 1, Z1 2), une fonction mathématique du premier degré h telle que Z=h(F) où Z représente les valeurs de taille d’image et F les positions de mise au point,
- à partir de la fonction h, calculer une position de mise au point (F2) située dans la deuxième zone (∆F2) et telle que h(F2)=0 et déplacer le système optique (2, 20) et/ou le capteur (3) dans ladite position (F2),
- mettre en œuvre la deuxième méthode depuis la position de mise au point (F2).
- move the optical system (2, 20) and/or the sensor (3) to another focusing position (F 1 2 ), located in the first zone (∆F1) and determine a second image size value star (Z 1 2 ),
- deduce from the two image size values (Z 1 1 , Z 1 2 ), a first degree mathematical function h such that Z=h(F) where Z represents the image size values and F the focus positions on point,
- from the function h, calculate a focusing position (F 2 ) located in the second zone (∆F2) and such that h(F 2 )=0 and move the optical system (2, 20) and/or the sensor (3) in said position (F 2 ),
- implement the second method from the focus position (F 2 ).
- déplacer le système optique (2, 20) et/ou le capteur (3) dans n positions de mise au point (F2 1-F2 n), situées dans la deuxième zone (∆F2), avec n tel que 2 ≤ n < ≤ 10, et dans chaque dites positions déterminer des valeurs de taille d’image d’étoiles (Z2 1-Z2 n),
- calculer une valeur minimale de taille (Zmin) parmi lesdites valeurs de taille d’image d’étoiles (Z21-Z2n),
- entraîner le déplacement du système optique (2, 20) et/ou du capteur (3), dans la position de mise au point (Fbest) correspondant à ladite valeur minimale de taille (Zmin).
- move the optical system (2, 20) and/or the sensor (3) into n focusing positions (F 2 1 -F 2 n ), located in the second zone (∆F2), with n such that 2 ≤ n < ≤ 10, and in each said position determine star image size values (Z 2 1 -Z 2 n ),
- calculate a minimum size value (Z min ) among said star image size values (Z 21 -Z 2n ),
- cause the optical system (2, 20) and/or the sensor (3) to move into the focusing position (F best ) corresponding to said minimum size value (Z min ).
- déplacer le système optique (2, 20) et/ou le capteur (3) dans n positions de mise au point (F21-F2n), situées dans la deuxième zone (∆F2), avec n tel que 2 ≤ n < ≤ 10,
- dans chaque position de mise au point (F21-F2n) :
- calculer une valeur de taille d’image d’étoiles (Z2 1-Z2 n) et détecter un niveau de luminosité (Bi2 1-Bi2 n) de ladite image,
- utiliser ce niveau de luminosité pour affecter un niveau d’incertitude à la valeur de taille d’image (Z2 1-Z2 n) calculée,
- définir une courbe d’ajustement (C) définissant le meilleur ajustement par rapport aux valeurs de taille d’image (Z21-Z2n) calculées affectées des niveaux d’incertitude,
- calculer une valeur minimale de taille (Zmin) correspondante au point bas de la courbe d’ajustement (C),
- entraîner le déplacement du système optique (2, 20) et/ou du capteur (3), dans la position de mise au point (Fbest) correspondant à ladite valeur minimale de taille (Zmin).
- move the optical system (2, 20) and/or the sensor (3) into n focusing positions (F 21 -F 2n ), located in the second zone (∆F2), with n such that 2 ≤ n < ≤ 10,
- in each focus position (F21-F2n) :
- calculate a star image size value (Z2 1-Z2 not) and detect a brightness level (Bi2 1-Bi2 not) of said image,
- use this brightness level to assign a level of uncertainty to the calculated image size value (Z 2 1 -Z 2 n ),
- define an adjustment curve (C) defining the best adjustment in relation to the calculated image size values (Z 21 -Z 2n ) affected by uncertainty levels,
- calculate a minimum size value (Z min ) corresponding to the low point of the adjustment curve (C),
- cause the optical system (2, 20) and/or the sensor (3) to move into the focusing position (F best ) corresponding to said minimum size value (Z min ).
- les images d’étoiles ayant un niveau de luminosité supérieur ou égal à un niveau de luminosité seuil maximum ne sont pas sélectionnées, et/ou
- les images d’étoiles ayant un niveau de luminosité inférieur ou égal à un niveau de luminosité seuil minimum ne sont pas sélectionnées.
- images of stars having a brightness level greater than or equal to a maximum threshold brightness level are not selected, and/or
- star images with a brightness level less than or equal to a minimum threshold brightness level are not selected.
- un système optique (2, 20) configuré pour former une image d’une scène d’observation céleste,
- un capteur matriciel (3) configuré pour générer une image numérique de l’image formée par ledit système optique,
- une unité de déplacement (30, 31) configurée pour déplacer le système optique (2, 20) et/ou le capteur (3) dans différentes positions de mise au point,
- une unité de génération d’images (4) configurée pour générer, dans chaque position de mise au point, une image numérique,
- une unité de reconnaissance (4) configurée pour reconnaître au moins une image d’étoile dans ladite image numérique,
- un calculateur (4) configuré pour déterminer, dans chaque image numérique, une valeur de taille d’image de l’étoile,
- une zone mémoire (40) dans laquelle est enregistré un programme informatique comprenant des instructions de code qui, lorsqu’elles sont exécutées par une unité de traitement (4), permettent de mettre en œuvre un procédé de mise au point automatique,
- an optical system (2, 20) configured to form an image of a celestial observation scene,
- a matrix sensor (3) configured to generate a digital image of the image formed by said optical system,
- a movement unit (30, 31) configured to move the optical system (2, 20) and/or the sensor (3) into different focusing positions,
- an image generation unit (4) configured to generate, in each focusing position, a digital image,
- a recognition unit (4) configured to recognize at least one star image in said digital image,
- a calculator (4) configured to determine, in each digital image, an image size value of the star,
- a memory area (40) in which a computer program is recorded comprising code instructions which, when executed by a processing unit (4), make it possible to implement an automatic focusing process,
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9473690B1 (en) * | 2013-08-27 | 2016-10-18 | Gaston Daniel Baudat | Closed-loop system for auto-focusing in photography and a method of use thereof |
| WO2018025001A1 (en) | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Unistellar | Method for producing a digital image, associated computer program product and optical system |
| JP6398250B2 (en) | 2014-03-26 | 2018-10-03 | リコーイメージング株式会社 | Focus detection device |
| US10302901B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-05-28 | Olympus Corporation | Imaging apparatus and focus adjustment method |
| CN110519514A (en) * | 2019-08-28 | 2019-11-29 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | A kind of astronomical telescope automatic focusing algorithm |
| WO2021048503A1 (en) | 2019-09-12 | 2021-03-18 | Unistellar | Device and method for capturing an image of an observed celestial object |
| FR3101443A1 (en) | 2019-09-26 | 2021-04-02 | Unistellar | Telescope equipped with a device for adjusting the tilt and position of a mirror |
| CN113253416A (en) * | 2021-05-13 | 2021-08-13 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | Telescope efficient and accurate focusing method based on star image ellipticity model |
| FR3108180A1 (en) | 2020-03-13 | 2021-09-17 | Unistellar | Method for acquiring an image of a star and apparatus for implementing the method |
-
2022
- 2022-09-01 FR FR2208792A patent/FR3139393A1/en active Pending
-
2023
- 2023-07-26 WO PCT/EP2023/070696 patent/WO2024046662A1/en unknown
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9473690B1 (en) * | 2013-08-27 | 2016-10-18 | Gaston Daniel Baudat | Closed-loop system for auto-focusing in photography and a method of use thereof |
| JP6398250B2 (en) | 2014-03-26 | 2018-10-03 | リコーイメージング株式会社 | Focus detection device |
| WO2018025001A1 (en) | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Unistellar | Method for producing a digital image, associated computer program product and optical system |
| FR3054897A1 (en) | 2016-08-05 | 2018-02-09 | Stereopsys | METHOD FOR PRODUCING DIGITAL IMAGE, COMPUTER PROGRAM PRODUCT AND OPTICAL SYSTEM THEREOF |
| US20190196173A1 (en) | 2016-08-05 | 2019-06-27 | Unistellar | Method for producing a digital image, associated computer program product and optical system |
| US10302901B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-05-28 | Olympus Corporation | Imaging apparatus and focus adjustment method |
| CN110519514A (en) * | 2019-08-28 | 2019-11-29 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | A kind of astronomical telescope automatic focusing algorithm |
| WO2021048503A1 (en) | 2019-09-12 | 2021-03-18 | Unistellar | Device and method for capturing an image of an observed celestial object |
| FR3100896A1 (en) | 2019-09-12 | 2021-03-19 | Unistellar | Apparatus and method for capturing an image of an observed object |
| FR3101443A1 (en) | 2019-09-26 | 2021-04-02 | Unistellar | Telescope equipped with a device for adjusting the tilt and position of a mirror |
| FR3108180A1 (en) | 2020-03-13 | 2021-09-17 | Unistellar | Method for acquiring an image of a star and apparatus for implementing the method |
| CN113253416A (en) * | 2021-05-13 | 2021-08-13 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | Telescope efficient and accurate focusing method based on star image ellipticity model |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HELMY ISLAM ET AL: "Reduced Tenegrad Focus Measure for Performance Improvement of Astronomical Images", 2022 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRONICS, INFORMATION, AND COMMUNICATION (ICEIC), IEEE, 6 February 2022 (2022-02-06), pages 1 - 4, XP034110179, DOI: 10.1109/ICEIC54506.2022.9748216 * |
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