FR3143118A1 - Procédé de mesure de qualité optique - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé (100) de contrôle d’un système optronique, le procédé comprenant les étapes consistant à : (a) afficher (102), dans un plan objet, une séquence de mires (S) par une pluralité de pixels, chaque pixel émettant une séquence de valeurs de signal de ladite séquence de mires, (b) acquérir (104) une séquence d’images (S’) de ladite séquence de mire, dans un plan image d’un capteur du système optronique, (c) associer (108) pour chaque pixel du plan image, un pixel correspondant du plan objet, ledit pixel du plan objet émettant un signal capté par ledit pixel du plan image, (d) déterminer un paramètre de qualité du système optronique à partir de l’association des pixels du plan image (206) et des pixels du plan objet (202). Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 1]
Description
L’invention concerne un procédé de mesure et de quantification de la qualité optique, par exemple, d’un système optronique
Dans le cadre du contrôle de de la qualité optique d’un instrument optique et de l’évaluation de la performance d’imagerie d’un système opto-électronique, on connaît la mesure de la fonction de transfert de modulation (FTM) pour quantifier les performances optiques. En effet, la FTM représente pour chacune des fréquences spatiales et de l’espace de Fourier, l’atténuation du contraste de l’intensité de l’image capturée par le système à caractériser par rapport à l’objet visualisé.
Dans un système optronique, il existe plusieurs contributeurs qui influent sur la qualité finale de l’image en plus du système optique en lui-même, comme le détecteur également appelé capteur, l’électronique le cas échéant, les vibrations, etc
La FTM du système, désignée par est le produit de ces différentes contributions, qui peut être calculée comme suit :
où est la FTM des composants optiques du système tel que les lentilles, est la FTM du capteur du système, est la FTM induite par les vibrations que subit le système, est la FTM due à l’électronique embarqué dans le système tel qu’un circuit de traitement.
En général, la mesure de la FTM est restreinte à la considération de la FTM de l’optique et du capteur, qui sont les principaux contributeurs aux performances intrinsèque d’un instrument, en dehors du traitement de l’image.
Dans l’état de l’art de la mesure de la FTM, on peut citer les méthodes consistant à une mesure via la réponse impulsionnelle spatiale . Par définition la FTM optique est la transformée de Fourier du module au carré de la réponse impulsionnelle :
La mesure de réponse impulsionnelle spatiale, également appelée la fonction d’étalement du point (Point Spread Function en anglais abrégé en PSF) est obtenue expérimentalement en plaçant dans un plan objet du système une mire représentant un trou source. Cependant en raison de problèmes tels que le phasage de l’image du trou source sur la matrice du capteur, et le rapport signal à bruit dégradé, des méthodes dérivées sont utilisées pour la mesure de la réponse impulsionnelle spatiale. Parmi ces méthodes dérivées, on peut citer le calcul de la fonction LSF (pour line spread function en anglais) et de la fonction ESF (pour Edge spread function en anglais) qui consiste respectivement en l’utilisation d’une mire fente source et d’une mire en forme de demi-lune. Ces méthodes présentent le désavantage de recourir à une moyenne de la mesure sur toute la zone de calcul, et de nécessiter un positionnement précis des mires.
Il existe une autre famille de type de mire, à savoir les mires aléatoires (« Random Target » ou « Noiselike Target » en anglais). L’avantage de ces mires est d’être invariant par translation et d’échantillonner par nature et avec une grande précision le spectre fréquentiel. Une mire aléatoire contient dans sa densité spectrale de puissance, désignée par DSP ou PSD en anglais pour « Power Spectral Density », toutes les fréquences spatiales uniformément réparties, à la manière d’un bruit blanc. En utilisant de telles mires aléatoires, la FTM issue de l’équation (1) peut être déduite par la relation suivante :
où est la DSP de la mire aléatoire et est la DSP de l’image capturée par le système de la mire aléatoire.
Les mires aléatoires peuvent être générées par des techniques de speckle laser, avec des mires gravées semi transparentes ou avec des écrans LCD.
De tels écrans LCD sont utilisés pour afficher une mire aléatoire dans le plan objet et d’utiliser l’équation (2) pour calculer la FTM. D’autres méthodes proposent de segmenter les zones de calcul de la FTM sur plusieurs régions d’intérêt afin d’avoir la valeur de la FTM sur différentes parties du champ de vue du système.
Une limite de ces méthodes est d’avoir recours à une moyenne spatiale sur la zone imagée. En effet la mire aléatoire n’est pas en réalité la transformée de Fourier d’une impulsion ou Dirac parfait. Il existe donc dans la PSD des fréquences non représentées. Une telle moyenne sur l’image permet d’uniformiser la répartition spectrale du motif aléatoire. En outre, le rapport signal à bruit de ces méthodes est souvent une limite lorsque l’étalement de la PSF est sur un nombre limité de pixel.
L’invention vise à améliorer les méthodes de détermination de la qualité d’un système optronique.
A cet effet, l’invention propose un procédé de contrôle d’un système optronique, le procédé comprenant les étapes consistant à :
(a) afficher, dans un plan objet, une séquence de mires par une pluralité de pixels, chaque pixel émettant une séquence de valeurs de signal de ladite séquence de mires,
(b) acquérir une séquence d’images de ladite séquence de mire, dans un plan image d’un capteur du système optronique,
(c) associer pour chaque pixel du plan image, un pixel correspondant du plan objet, ledit pixel du plan objet émettant un signal capté par ledit pixel du plan image,
(d) déterminer un paramètre de qualité du système optronique à partir de l’association des pixels du plan image et des pixels du plan objet.
L’utilisation d’une séquence de mires, notamment, pour l’association ou l’appariement des pixels du plan objet et du plan image permet d’évaluer la qualité du système optronique de façon locale et sans nécessiter de moyenner les mesures sur l’image.
La séquence de mires peut être une séquence générée aléatoirement.
Les pixels dans le plan objet peuvent être tout type de source de signal lumineux, par exemple agencés en grille pour former une matrice de pixels.
Les valeurs de signal de la séquence de mires peuvent être les valeurs de l’intensité lumineuse émise par les pixels.
Le système optronique peut comprendre, en plus du capteur, des composants optiques comme des lentilles, des objectifs, etc., et un circuit électronique configuré par exemple pour commander le capteur et/ou traiter les images acquises par le capteur.
L’étape (a) peut comprendre l’affichage de la séquence de mires par un écran comprenant la pluralité de pixels du plan objet et disposé dans le plan objet. Un tel écran peut être tout type de modulateur spatial de lumière, par exemple un écran à cristaux liquides rétroéclairé (abrégé en LCD pour liquid crystal display en anglais). Le plan objet peut être le plan de dudit écran. L’écran peut être agencé en regard du capteur du système optronique. L’écran permet d’allumer et d’éteindre indépendamment les uns des autres chacun des pixels élémentaires du plan objet.
Les pixels du plan image peuvent être les pixels du capteur du système optronique.
L’étape (c) peut comprendre une mesure de similarité entre les valeurs de signal des pixels du plan image et les valeurs de signal des pixels du plan objet. Ainsi, pour chaque pixel du plan image une mesure de similarité est effectuée avec chacun des pixels du plan objet. Un pixel du plan objet peut être apparié à un pixel du plan image lorsque la mesure de similarité pour ces pixels est supérieure à un seuil déterminé.
L’étape (c) peut consister à apparier des pixels du capteur i.e. du plan image et des pixels de l’écran i.e. du plan objet, les pixels du plan image ayant reçu la même séquence lumineuse émise par les pixels du plan objet. L’étape (c) peut se baser sur la détermination de vecteurs de valeurs de signal similaires entre le plan objet et le plan image.
Cette étape permet de faire correspondre au pixel près, des lignes ou des colonnes de pixels du plan objet à des lignes ou des colonnes de pixels du plan image.
Par exemple, la mesure de similarité peut se baser sur un calcul de corrélation. Alternativement, la mesure de similarité peut se baser sur un calcul de la différence des intensités au carré (ou « squared intensity differences » en anglais), ou sur un calcul de la différence des intensités absolues (ou « absolute intensity differences » en anglais), ou sur le calcul de l’écart moyen (ou « mean absolute difference » en anglais).
L’étape (a) peut comprendre une étape consistant à générer une pluralité de signaux aléatoires , chaque signal présentant lignes et colonnes. Ladite séquence peut avoir une taille La taille de la séquence de mires peut être supérieure ou égale à 30, en particulier supérieure ou égale à 50.
Ladite pluralité de signaux aléatoires peut former la séquence de mires. Le nombre de lignes et le nombre de colonnes peuvent correspondre respectivement aux nombres de lignes et de colonnes de l’écran.
L’étape (a) peut comprendre l’affichage successif desdits signaux aléatoires.
Chaque signal peut être codé en valeurs binaires ou être codé en niveau de gris. Les valeurs de signal peuvent être donc une suite de 0 et de 1, ou des entiers compris entre 0 et 255.
La suite de valeurs de signal associée à un pixel du plan objet ou du plan image peut être unique et indépendante de la suite de valeurs de signal d’un autre pixel du plan objet ou du plan image respectivement, pour garantir que l’appariement entre les pixels du plan image et les pixels du plan objet soit unitaire de sorte à réaliser une bijection.
Selon un exemple, la taille d’un pixel dans le plan image peut être supérieure à la taille d’un pixel dans le plan objet. Ceci permet d’éviter un effet de crénelage et de repliement de spectre. En particulier, la taille d’un pixel dans le plan image peut être choisie supérieure à la taille d’un pixel dans le plan objet en prenant en compte le grandissement des composants optiques du système optronique.
Selon un mode de réalisation, l’étape (d) peut être configurée pour déterminer la fonction de transfert de modulation comme paramètre de qualité du système optronique.
L’étape (d) peut ainsi comprendre les étapes consistant à :
(d1) choisir une première ligne de pixels dans le plan objet et déterminer une seconde ligne correspondante des pixels dans le plan image appariés aux pixels de ladite première ligne,
(d2) pour chacune de la première ligne et de la seconde ligne, calculer la densité spectrale de puissance,
(d3) déterminer la fonction de transfert de modulation comme étant le rapport entre la densité spectrale de puissance de la seconde ligne et la densité spectrale de puissance de la première ligne.
L’étape (a) permet d’associer un pixel objet à un pixel image. Il est possible donc d’associer une ligne de pixels du plan objet à une ligne de pixel du plan image quel que soit le champ imagé ou le grandissement. Ainsi, on peut obtenir la FTM de façon locale de n’importe quelle zone de l’image, sans avoir recours à des moyennages de pixels dans des zones du plan image, ou de répartition spectrale homogène de la séquence de mires, ce qui est nécessaire dans le cas où on n’a pas l’appariement entre les pixels.
Ainsi il est également possible de mesurer la FTM par zone, sagittale, tangentielle, du centre champ, du bord champ, etc.
Selon un mode de réalisation, l’étape (d) peut être configurée pour déterminer la fonction d’étalement du point comme paramètre de qualité du système optronique.
L’étape (d) peut ainsi comprendre les étapes consistant à :
(d4) choisir un premier pixel dans le plan objet et déterminer une zone image autour d’un second pixel apparié au premier pixel,
(d5) déterminer une similarité entre les valeurs de signal du premier pixel et les valeurs de signal de chaque pixel de la zone image,
(d6) déterminer une fonction d’étalement du point en fonction de la similarité déterminée à l’étape (d5).
A titre d’exemple, le premier pixel peut avoir comme coordonnées dans le plan objet, ; avec et des entiers. Le premier pixel peut présenter la séquence de valeurs de signal suivante : , , … , ].
Le second pixel peut être la position théorique de l’image géométrique de . La zone image autour du second pixel peut comprendre des pixels de coordonnées ( ), avec et des entiers. Par exemple, et peuvent être compris entre 20 et 80, en particulier égaux à 50.
Les pixels de la zone image peuvent présenter la séquence de valeurs de signal suivante : , , … , ].
L’étape (d5) peut comprendre le calcul, pour chaque pixel de la zone image autour du second pixel, de la corrélation croisée entre et de tous les pixels de la zone image, selon la formule suivante :
avec et des entiers. La corrélation croisée des vecteurs et peut quantifier leur similarité. Si les vecteurs sont identiques alors la corrélation peut être égale ou proche de 1. La corrélation peut décroitre à mesure de la différence des vecteurs et .
Par exemple, un seuil peut être fixé au-dessous duquel les vecteurs et peuvent être considérés comme étant indépendants. La valeur dudit seuil peut être exprimée expérimentalement et varier en fonction de la longueur de la séquence de mire. La sensibilité de détection de la similarité variant en racine de , il est ainsi possible d’obtenir le profil de l’étalement de la fonction d’étalement du point avec un rapport signal sur bruit très grand et discerner géométriquement les différentes tâches d’aberration du système optronique.
Selon un mode de réalisation, L’étape (d) peut être configurée pour déterminer la distorsion engendrée par le système optronique comme paramètre de qualité du système optronique.
L’étape (d) peut comprendre les étapes consistant à :
(d6) choisir au moins deux premiers pixels dans le plan objet et déterminer des seconds pixels dans le plan image appariés audits deux premiers pixels du plan objet, respectivement,
(d7) déterminer le rapport de la distance entre les deux seconds pixels et de la distance entre les deux premiers pixels,
(d8) évaluer la distorsion en fonction dudit rapport déterminé.
L’étape (d6) peut comprendre la sélection de plusieurs premiers pixels dans le plan objet, par exemple entre 6 et 20 premiers pixels. Lesdits premiers pixels peuvent agencés en quadrillage dans le plan objet. Par exemple, les distances entre deux premiers pixels d’une même ligne horizontale, respectivement d’une même colonne verticale, du plan objet, peuvent être égales.
A l’étape (d6), pour chaque premier pixel du plan objet, l’appariement des pixels réalisé à l’étape (c) peut être utilisé pour chercher dans le plan image le second pixel correspondant avec par exemple un maximum de corrélation.
Le paramètre de distorsion peut être la différence de métrique entre deux premiers pixels du plan objet et deux seconds pixels du plan image associés.
Ainsi, il est possible de mesurer la distorsion du système optronique, même en présence d’aberration ou de flou dans la capture d’images par le capteur.
Le paramètre de qualité du système optronique peut être tout type de facteur de qualité autre que ceux déjà mentionnés.
Le procédé peut comprendre préalablement à l’étape (a), les étapes consistant à :
- afficher une séquence en codage binaire dans le plan objet,
- effectuer une association entre une zone de pixels du plan objet et une zone de pixels du plan image sur la base de la séquence en codage binaire.
Ces étapes préliminaires permettent de connaitre de manière plus grossière la zone de correspondance des pixels du plan objet vers les pixels du plan image, avant de faire le calcul précis des similarités à l’étape (c). Ceci permet de réduire les ressources de calcul nécessaire pour l’exécution du procédé.
La séquence en codage binaire peut être un code de Gray ou un code binaire prédéfini pour simplifier l’association entre des zones du plan objet et du plan image.
L’invention concerne encore un dispositif de contrôle d’un système optronique comprenant un écran d’affichage et un circuit de traitement configuré pour mettre en œuvre le procédé tel que précité.
L’écran d’affichage peut être agencé en regard du capteur du système optronique
En référence à la , le procédé 100 est configuré pour évaluer la qualité d’un système optronique comprenant par exemple un capteur, des composants optiques comme des lentilles, des objectifs, etc., et un circuit électronique configuré par exemple pour commander le capteur et/ou traiter les images acquises par le capteur. A cet effet, un écran d’affichage est agencé en regard du capteur, de sorte que le capteur reçoit le signal émis par l’écran. L’écran d’affichage comprend une pluralité de pixels agencés dans un plan objet. L’écran d’affichage peut être un écran à cristaux liquides rétroéclairé (abrégé en LCD pour liquid crystal display en anglais). En outre, l’écran d’affichage peut être tout type de modulateur spatial de lumière comprenant une pluralité de sources lumineuses.
La taille d’un pixel dans le plan image peut être supérieure à la taille d’un pixel dans le plan objet. Ceci permet d’éviter un effet de crénelage et de repliement de spectre. En particulier, la taille d’un pixel dans le plan image est choisie supérieure pour satisfaire la relation suivante :
avec étant la taille du pixel élémentaire du capteur et étant la taille du pixel élémentaire de l’écran, et étant le grandissement du système optique défini par .
Avec une taille unitaire dans le plan image et une taille unitaire dans le plan objet.
Dans le cas d’un système optronique à focale longue avec une hyperfocale de plusieurs centaines de mètres, il est possible d’avoir recours à l’utilisation d’un système optique de type collimateur et de placer l’écran au foyer du collimateur qui est un outil pour mettre l’écran d’affichage à l’infini, dans ce cas le grandissement est défini comme .
Avec la focale de l’objectif du capteur et la focale du collimateur.
Le procédé 100 comprend une étape 102 d’affichage sur l’écran d’une séquence de mires aléatoires où chaque signal présente lignes et colonnes. Un exemple de séquence de mires aléatoires est représenté à gauche à la figure 2. Chaque signal est généré aléatoirement. Ladite séquence présente une taille supérieure ou égale à 30, en particulier supérieure ou égale à 50.
Le nombre de lignes et le nombre de colonnes correspondent respectivement aux nombres de lignes et de colonnes de l’écran.
A droite de la figure 2, le vecteur intensité d'un pixel est représenté en ordonnée en fonction de l'image de la séquence de mires aléatoires , en abscisse.
Chaque signal peut être codé en valeurs binaires ou être codé en niveau de gris. Les valeurs de signal peuvent être donc une suite de 0 et de 1, ou des entiers compris entre 0 et 255.
Le procédé 100 comprend une étape 104 d’acquisition par le capteur des images
Le procédé 100 comprend une étape 106 pour déterminer une similarité entre les séquences de valeurs de signal suivante : , , … , ] émise par les pixels de l’écran d’affichage et les séquences de valeurs de signal , , … , ] reçu par les pixels du capteur. Les coordonnées sont relatives aux pixels dans le plan objet, i.e. de l’écran d’affichage. Les coordonnées sont relatives aux pixels dans le plan image, i.e. du capteur.
L’étape 106 vise à apparier des pixels du capteur i.e. du plan image et des pixels de l’écran i.e. du plan objet. On cherche les pixels du plan image ayant reçu la même séquence lumineuse émise par les pixels du plan objet.
La suite de valeurs de signal associée à un pixel du plan objet (plan image) est avantageusement unique et indépendante de la suite de valeurs de signal d’un autre pixel du plan objet (plan image) respectivement pour garantir que l’appariement entre les pixels du plan image et les pixels du plan objet soit unitaire (bijection).
Par exemple, il est possible de générer séquences binaires différentes, et par exemple lorsque est supérieur à 50, il existe combinaisons différentes, ce qui est très supérieur au nombre de pixel d’un écran d’affichage, qui peut être par exemple de pixels pour un écran de taille 1920x1080 pixels. Sur la base d’un signal aléatoire, il est donc très peu probable d’afficher une séquence identique entre pixels sur un tel écran d’affichage. L’écran affiche successivement les signaux aléatoires.
Cette étape 106 permet de faire correspondre au pixel près des lignes, ou des colonnes, de pixels du plan objet à des lignes, ou des colonnes, du plan image. Ceci permet le calcul de la fonction de transfert de modulation (FTM) sans avoir recours à une moyenne sur les lignes ou les colonnes des images.
Par exemple, la mesure de similarité peut se baser sur un calcul de corrélation .
Le procédé comprend une étape 108 dans laquelle les pixels sont considérés comme appariés, si cette mesure est supérieure à un certain seuil. Plusieurs méthodes de similarité peuvent être utilisées telle que le calcul de la différence des intensités au carré (ou « squared intensity differences » en anglais), ou sur le calcul de la différence des intensités absolues (ou « absolute intensity differences » en anglais), ou sur le calcul de l’écart moyen (ou « mean absolute difference » en anglais).
A titre optionnel, afin d’optimiser le calcul à l’étape 106, le procédé 100, dans le mode de réalisation représenté à la figure 8, comprend une étape 110 d’affichage par l’écran d’affichage d’une séquence en code binaire qui peut être un code de Gray ou un code binaire prédéfini pour simplifier l’association entre des zones du plan objet et du plan image. Le procédé 100 comprend ensuite :
- une étape 110 d’affichage de la séquence d’image en code binaire ou code de gray
- une étape 112 d’acquisition par le capteur de la séquence de code binaire , et
- une étape 114 de lecture du code C’ pour un pixel dans le plan image pour déterminer une zone de calcul réduite de pixels dans le plan objet
- une étape 106 de détermination de la similarité entre les séquences de valeurs S’ du plan image et les séquences des valeurs S du plan objet pour chaque séquence de valeurs du signal P’ sur chaque séquence de valeurs du signal P de la zone réduite de calcul dans le plan objet.
Ceci permet d’effectuer une association entre une zone de pixels du plan objet et une zone de pixels du plan image sur la base de la séquence en codage binaire.
Ces étapes préliminaires permettent de connaitre de manière plus grossière la correspondance des pixels du plan objet vers les pixels du plan image, avant de faire le calcul précis des similarités à l’étape 106 sur une zone réduite de pixels dans le plan objet. Ceci permet de réduire les ressources de calcul nécessaire pour l’exécution du procédé car, pour chaque pixel du plan image on effectue une mesure de similarité avec chacun des pixels d’une zone réduite du plan objet obtenue par un codage binaire ou de gray.
Le procédé 100 comprend une étape 103 de détermination d’un facteur de qualité du système optronique.
Le facteur de qualité peut être la fonction de transfert de modulation, la fonction d’étalement du point ou la distorsion engendrée par le système optronique.
Ainsi, l’étape 103 comprend une étape 116 de détermination de la fonction de transfert de modulation par détermination de la densité spectrale de puissance. En référence à la , l’étape 116 comprend la sélection d’une première ligne 204 de pixels dans une image 202 du plan objet et la détermination d’une seconde ligne 208 correspondante des pixels dans une image 206 du plan image appariés aux pixels de ladite première ligne 204.
Ensuite, pour chacune de la première ligne 204 et de la seconde ligne 208, la densité spectrale de puissance est calculée.
La fonction de transfert de modulation (FTM) est déterminée par le rapport entre la densité spectrale de puissance 212 de la seconde ligne 208 et la densité spectrale de puissance 210 de la première ligne 204.
La montre une comparaison par simulation du calcul de la FTM d’après un modèle théorique d’une optique (trait plein) et d’après le rapport de densité de puissance spectrale du plan image et du plan objet (trait --o) sur des vecteurs du plan image tel que déterminé à l’étape 116.
On voit bien que la détermination de la FTM selon le procédé 100 correspond au calcul de la FTM selon le modèle théorique.
Ainsi, on peut obtenir la FTM de façon locale de n’importe quelle zone de l’image, sans avoir recours à un calcul de la DSP sur une zone moyennée des pixels du plan image ce qui revient à homogénéiser spectralement la séquence de mires objet.
Il est également possible ainsi de mesurer la FTM par zone, sagittale, tangentielle, du centre champ, du bord champ, etc.
Alternativement ou en plus, l’étape 103 comprend une étape 118 de détermination de la fonction d’étalement du point. Des exemples de réalisation de l’étape 118 sont représentés aux figures 4, 5 et 6. L’étape 118 comprend la sélection d’un premier pixel 304 ayant pour coordonnées dans le plan objet, avec et des entiers. Le premier pixel 304 présente par exemple la séquence de valeurs de signal suivante : , , … , ].
Ensuite, un second pixel 308 dans le plan image 206 correspondant au premier pixel 304 est déterminé en utilisant l’association ou appariement effectuée à l’étape 108.
L’étape 118 comprend aussi le calcul de la similarité entre les valeurs de signal du premier pixel 304 et les valeurs de signal de chaque pixel d’une zone image 307 autour du second pixel 308.
La zone image 307 autour du second pixel comprend les pixels de coordonnées ( ), avec et des entiers. Par exemple, et sont égaux à 50 (par exemple).
Les pixels de la zone image 307 présentent la séquence de valeurs de signal suivante : , , … , ].
Le calcul de similarité peut consister en le calcul, pour chaque pixel de la zone image 307, de la corrélation croisée entre et de tous les pixels de la zone image, selon la formule suivante :
avec et des entiers. La corrélation croisée des vecteurs et quantifie leur similarité. Si les vecteurs sont identiques alors la corrélation est égale ou proche de 1 (pour une fonction de corrélation C normalisée). La corrélation décroit à mesure de l’incrément de la différence entre vecteurs et .
Par exemple, un seuil est fixé au-dessous duquel les vecteurs et sont considérés comme étant indépendants. La valeur dudit seuil est choisie expérimentalement afin d’éviter d’éventuelles fausses associations et varie en fonction de la longueur de la séquence de mire.
L’affichage de la matrice de corrélation permet de visualiser l’image de la fonction d’étalement du point 300-1, 300-2, 300-3.
Le procédé permet ainsi d’obtenir la forma de l’étalement de la fonction d’étalement du point avec un rapport signal sur bruit très grand et discerner géométriquement les différentes tâches d’aberration du système optronique.
Par exemple, sur la la fonction d’étalement du point 300-1 représente un système optronique ayant une optique à limite de diffraction.
Sur la , la fonction d’étalement du point 300-2 représente un système optronique ayant une optique à une forte aberration de défocus homogène sur le capteur.
Ainsi, dans ce cas du calcul avec aberration, bien que le rapport signal à bruit est inférieur à 1 dans le cas d’un fort défocus, l’estimation de la tâche de la fonction d’étalement du point peut se faire sans ambiguïté.
A la , la fonction d’étalement du point 300-3 représente un système optronique ayant une optique à des aberrations de champ comme de l’astigmatisme et du coma, combiné à un faible défocus. La courbe 310 représente la fonction d’étalement du point en 3D. Le pic 312 correspond à la valeur de la corrélation du second pixel 308.
Alternativement ou en plus, l’étape 103 comprend une étape 120 de détermination de la distorsion. L’étape 120 comprend la sélection d’une pluralité de premiers pixels 404 dans le plan objet 202, par exemple 15 premiers pixels 404 comme dans l’exemple de la . Les premiers pixels 404 sont en quadrillage dans le plan objet 202. Par exemple, les distances entre chaque deux premiers pixels 404 d’une même ligne horizontale, respectivement d’une même colonne verticale, du plan objet, sont sensiblement égales.
A l’étape 120, pour chaque premier pixel 404 du plan objet 202, l’appariement des pixels réalisé à l’étape 108 est utilisé pour chercher dans le plan image 206, le second pixel 408 correspondant audit premier pixel 404, avec par exemple un maximum de corrélation.
Ensuite, la distorsion engendrée par le système optronique est calculée comme la différence de métrique entre deux premiers pixels 404 du plan objet 202 et deux seconds pixels 408 du plan image 206 associés. Par exemple, la distorsion est le rapport de la distance entre les deux seconds pixels 408 et de la distance entre les deux premiers pixels 404.
Ainsi, il est possible de mesurer la distorsion du système optronique, même en présence d’aberration ou de flou dans la capture d’images par le capteur.
Claims (10)
- Procédé (100) de contrôle d’un système optronique, le procédé comprenant les étapes consistant à :
(a) afficher (102), dans un plan objet (202), une séquence de mires (S) par une pluralité de pixels, chaque pixel émettant une séquence de valeurs de signal de ladite séquence de mires,
(b) acquérir (104) une séquence d’images (S’) de ladite séquence de mire, dans un plan image (206) d’un capteur du système optronique,
(c) associer (108) pour chaque pixel du plan image, un pixel correspondant du plan objet, ledit pixel du plan objet émettant un signal capté par ledit pixel du plan image,
(d) déterminer un paramètre de qualité du système optronique à partir de l’association des pixels du plan image (206) et des pixels du plan objet (202). - Procédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’étape (a) comprend l’affichage de la séquence de mires par un écran comprenant la pluralité de pixels du plan objet et disposé dans le plan objet (202).
- Procédé (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape (c) comprend une mesure de similarité (C) entre les valeurs de signal des pixels du plan image (206) et les valeurs de signal des pixels du plan objet (202), un pixel du plan objet étant apparié à un pixel du plan image lorsque la mesure de similarité pour ces pixels est supérieure à un seuil déterminé.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape (d) comprend les étapes consistant à :
(d1) choisir une première ligne (204) de pixels dans le plan objet (202) et déterminer une seconde ligne (208) correspondante des pixels dans le plan image (206) appariés aux pixels de ladite première ligne,
(d2) pour chacune de la première ligne et de la seconde ligne, calculer la densité spectrale de puissance (210, 212),
(d3) déterminer la fonction de transfert de modulation comme étant le rapport entre la densité spectrale de puissance (212) de la seconde ligne et la densité spectrale de puissance (210) de la première ligne. - Procédé (100) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape (d) comprend les étapes consistant à :
(d4) choisir un premier pixel (304) dans le plan objet (202) et déterminer une zone image (307) autour d’un second pixel (308) apparié au premier pixel,
(d5) déterminer une similarité (C(P,P’)) entre les valeurs de signal du premier pixel et les valeurs de signal de chaque pixel de la zone image,
(d6) déterminer une fonction d’étalement du point (300-1,300-2,300-3) en fonction de la similarité déterminée à l’étape (d5). - Procédé (100) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape (d) comprend les étapes consistant à :
(d6) choisir au moins deux premiers pixels (404) dans le plan objet (202) et déterminer des seconds pixels (408) dans le plan image (206) appariés audits deux premiers pixels du plan objet, respectivement,
(d7) déterminer le rapport de la distance entre les deux seconds pixels et de la distance entre les deux premiers pixels,
(d8) évaluer la distorsion en fonction dudit rapport déterminé. - Procédé (100) selon l’une des revendications précédentes, comprenant préalablement à l’étape (a), les étapes consistant à :
- afficher (110) une séquence en codage binaire (C’) dans le plan objet,
- effectuer (114) une association entre une zone de pixels du plan objet et une zone de pixels du plan image sur la base de la séquence en codage binaire. - Procédé (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape (a) comprend une étape consistant à générer une pluralité de signaux aléatoires
- Procédé (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la taille d’un pixel dans le plan image (206) est supérieure à la taille d’un pixel dans le plan objet (202).
- Dispositif de contrôle d’un système optronique comprenant un écran d’affichage et un circuit de traitement configuré pour mettre en œuvre le procédé (100) selon l’une des revendications précédentes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2212971A FR3143118A1 (fr) | 2022-12-08 | 2022-12-08 | Procédé de mesure de qualité optique |
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|---|---|---|---|
| FR2212971A FR3143118A1 (fr) | 2022-12-08 | 2022-12-08 | Procédé de mesure de qualité optique |
| FR2212971 | 2022-12-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3143118A1 true FR3143118A1 (fr) | 2024-06-14 |
Family
ID=85726481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2212971A Pending FR3143118A1 (fr) | 2022-12-08 | 2022-12-08 | Procédé de mesure de qualité optique |
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| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3143118A1 (fr) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016181099A1 (fr) * | 2015-05-14 | 2016-11-17 | Fenn Night Vision Limited | Essai de dispositif de vision nocturne |
| US20170307469A1 (en) * | 2014-12-08 | 2017-10-26 | Trw Automotive U.S. Llc | Compact modular transfer function evaluation system |
-
2022
- 2022-12-08 FR FR2212971A patent/FR3143118A1/fr active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170307469A1 (en) * | 2014-12-08 | 2017-10-26 | Trw Automotive U.S. Llc | Compact modular transfer function evaluation system |
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