Un nouvel algorithme pour obtenir des images en HDR en moins de temps

Des chercheurs du département d'Optique de l'Université de Grenade dessinent un nouvel algorithme de capture d'images à grande gamme dynamique, ou HDR (High Dynamic Range) adaptable à n'importe quelle caméra, n'importe quelle scène et n'importe quelle application de façon optimale et simple. 

Cette avancée scientifique a non seulement des applications dans le domaine de la photographie, mais aussi dans les systèmes de vision artificielle, images médicales, systèmes de surveillance ou systèmes de conduite assistée de véhicules.


Des chercheurs du département d'Optique del'Université de Grenade dessinent unnouvel algorithme de capture d'images à grande gamme dynamique, ou HDR (HighDynamic Range) qui permet de réduire le temps de capture ou bien le niveau debruit de l'image résultante. Cette avancée scientifique dans les images en HDR a non seulement des applications dans le domaine de la photographie, mais aussi dans les systèmes de vision artificielle, images médicales, systèmes de surveillance, systèmes de contrôle de qualité de chaînes de montage, images par satellite, systèmes de conduite assistée ou automatique de véhicules, etc.

La recherche, publiée dans la revue Applied Optics, a permis de générer unalgorithme qui, se basant sur la façon dont chaque caméra répond à la lumière, adapte les temps de capture des différentes images de façon automatique et instantanée pour réduire le temps total de capture en fonction des besoins de chaque scène capturée.

Même si l'application la plus voyante detechniques HDR est la photographie, ces techniques sont très importantes dans les systèmes de vision robotique. "De même que le système visuel humain possède une grande gamme dynamique, les systèmes de vision artificielle requièrent ce genre de techniques afin de se comporter de façon similaire ou même supérieure à notre système visuel", explique l'auteur principal de ce travail, Miguel Ángel Martínez Domingo, du département d'Optique de l'Universitéde Grenade.

Le temps d'exposition est celui auquel le capteurd'une caméra est exposé à la lumière pendant la capture d'une image. Dans uneexposition courte, les zones obscures de la scène apparaissent sous-exposées(noires) sur l'image finale. Dans une exposition longue, au contraire, leszones les plus lumineuses de la scène apparaissent saturées ou brûlées(blanches).

Zones sous-exposées ou saturées

"En général, dans n'importe quelle scène capturée, même si notre caméra ajuste automatiquement le temps d'exposition, il y aura toujours des zones sous-exposées ou saturées. Ceci se doit à ce que la gamme de luminosités (ou gamme dynamique) que le capteur d'une caméra conventionnelle peut retenir correctement dans chaque photo est moindre que la gamme dynamique présente sur la scène. C'est là où les techniques de capture HDR prennent leur sens",explique Martínez Domingo.

L'important n'est plus seulement que l'image finale soit jolie ou réaliste pour un observateur humain; il peut également être important, par exemple, de détacher avec un très bas niveau de bruit les détails entre un composant très brillant et un autre très obscur dans un circuit intégré. Par conséquent, les niveaux de bruit de l'image résultante ne sont pas conformes au temps total de capture des différentes images.

L'algorithme développé par les scientifiques de l'UGR permet à l'usager d'optimiser le bilan entre un temps réduit de capture et un niveau moindre de bruit sur l'image résultante. Pour un niveau de bruit moindre ont augmente le temps de capture d'expositions pour former l'image HDR, mais utiliser de nombreuses expositions différentes augmenterait trop le temps de capture. "De cette façon, le nouvel algorithme ne s'adapte pas seulement à la caméra que nous utilisons et à la scène que nous capturons, mais aussi aux besoins de l'application que nous sommes en train de développer", signale le chercheur.

Ainsi, "pour la première fois un algorithme de capture d'image HDR s'adapte à n'importe quelle caméra, à n'importe quelle scène et à n'importe quelle application de façon optimale et simple, sans avoir besoin d'utiliser des systèmes optiques complexes ou des architectures de capteurs non conventionnelles."

Référence bibliographique: Adaptive exposureestimation for high dynamic range imaging applied to natural scenes anddaylight skies. Miguel A.Martínez, Eva M. Valero, and Javier Hernández-Andrés. 1 February 2015 / Vol. 54, No. 4 / APPLIEDOPTICS

Contact: Miguel Ángel Martínez Domingo.Département d'Optique de l'Université de Grenade.Portable: 0034 615457947Courriel: [email protected]