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

Publié par Isabelle le 17/04/2015 à 00:00
Source: Université de Grenade
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 (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) 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.


Sur les coins supérieurs de gauche et de droite, des photographies capturées avec un temps d'exposition long (gauche) et un temps d'exposition court (droite). La grande image est l'image HDR résultant de la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée...) des deux.

Des chercheurs du département d'Optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) del'Université de Grenade (L'université de Grenade apparut en 1349 lorsque Yusuf Ier créa la Madrasah («école» en arabe) de Grenade. Ce sultan construisit également le palais de Comarès...) dessinent unnouvel algorithme de capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La...) d'images à grande gamme dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :), 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 (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de qualité de chaînes de montage, images par satellite (Satellite peut faire référence à :), systèmes de conduite assistée ou automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a pour fondements...) de véhicules, etc.

La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...), publiée dans la revue Applied Optics, a permis de générer unalgorithme qui, se basant sur la façon dont chaque caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) répond à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...), adapte les temps de capture des différentes images de façon automatique et instantanée pour réduire le temps total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En...) 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 (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de...) 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 (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution...)",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 (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.) les détails entre un composant très brillant et un autre très obscur dans un circuit intégré (Le circuit intégré (CI), aussi appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques plus ou moins complexes, intégrant souvent plusieurs types de composants...). 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 (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons...) de développer", signale le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...).

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 (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois...) d'utiliser des systèmes optiques complexes ou des architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.) 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 (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Grenade.Portable: 0034 615457947Courriel: martinezm@ugr.es
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