La présente invention concerne une technique d'alignement d'un second moyen de projection sur un premier moyen de projection.

On peut rechercher l'alignement de deux projecteurs (ou plus) de salle de cinématographie, de façon à obtenir la meilleure superposition de projection sur l'écran. Un tel alignement est mis en œuvre pour augmenter le niveau de lumière sur des écrans de grande dimension, ou encore pour une projection stéréoscopique simultanée « œil gauche-œil droit » dans laquelle les images destinées à chaque œil sont affectées à des projecteurs différents.

L'alignement peut être utilisé aussi pour une superposition correcte des images rouges, vertes et bleues pour un projecteur donné. Les projecteurs électroniques haut de gamme à trois composantes permettent un réglage de la superposition des trois primaires (ou convergence) par ajustement de l'orientation des trois systèmes d'imagerie. La collimation des trois primaires requiert aussi l'alignement des trois images primaires projetées. Cet ajustement n'est pas motorisé dans l'état actuel de la technique.

L'alignement de deux projecteurs est habituellement une tâche fastidieuse qui nécessite le concours de deux personnes : le projectionniste et une personne dans la salle près de l'écran. Ce réglage se fait actuellement manuellement, de la façon suivante : le projectionniste projette la même mire sur les deux projecteurs, tandis que la personne dans la salle observe l'écart sur l'écran entre les deux images projetées, et communique par signes la correction à apporter. Le projectionniste utilise cette information pour modifier la position du deuxième projecteur (le premier servant de référence de position), jusqu'à obtention d'un alignement qui paraît satisfaisant pour la personne qui observe. Si le projecteur dispose d'une télécommande incluant le déplacement en horizontal et en vertical de l'image projetée, le projectionniste peut alors se placer près de l'écran et commander manuellement l'opération. Le réglage de la convergence est encore plus fastidieux car l'opérateur agit sur des vis qui font bouger les plans des systèmes d'imagerie dans les trois dimensions (rotation et inclinaison sur deux axes). Il doit sans cesse porter son regard alternativement sur les vis d'alignement des systèmes, fortement éclairées par une lanterne, puis sur l'écran, dont la luminosité est beaucoup plus faible. La présente invention vient améliorer la situation. Elle propose à cet effet un procédé mis en œuvre par des moyens informatiques, d'alignement, sur un premier moyen de projection, d'au moins un deuxième moyen de projection, le procédé comprenant les étapes :

Activer les premier et deuxième moyens de projection pour projeter chacun sur un écran un motif d'image comprenant un cercle sur fond contrasté uniforme,

Effectuer une prise de vue des projections par un capteur, et transmettre les données d'images projetées à un dispositif d'analyse,

Auprès du dispositif d'analyse, identifier des centres de cercles respectifs des projections et transmettre des commandes de réglage du deuxième moyen de projection pour faire coïncider le centre du cercle de l'image projetée par le deuxième moyen avec le centre du cercle de l'image projetée par le premier moyen.

En particulier, le procédé comporte une détermination de positions respectives desdits centres de cercles, comprenant, pour chaque cercle, les étapes mises en œuvre par le dispositif d'analyse :

Identifier au moins une première et une deuxième paire de zones d'image projetée, chaque zone d'une paire incluant un arc de cercle, et les zones, par paires, étant espacées d'une distance maximale,

Déterminer, pour chaque zone, un profil de répartition spatiale d'intensité lumineuse dans une direction radiale au cercle, pour identifier dans ledit profil un extremum d'intensité lumineuse, et en déduire des coordonnées spatiales d'un point précis correspondant audit extremum d'intensité,

Définir des coordonnées spatiales du milieu entre les deux points précis de la première paire et du milieu entre les deux points précis de la deuxième paire, pour en déduire des coordonnées spatiales du centre du cercle. Grâce à ces dispositions, il est possible d'obtenir les coordonnées du centre du cercle de façon beaucoup plus précise (comme on le verra plus loin) que par une simple reconnaissance de cercle, comme par exemple une reconnaissance par transformée de Hough. Ainsi, l'alignement du deuxième moyen de projection sur le premier moyen de projection est beaucoup plus fin et précis. Dans une forme de réalisation, le cercle des images projetées est spécifiquement de couleur noire (ou sombre tout au moins) sur fond coloré uniforme, et un minimum en intensité lumineuse est recherché dans chacun des profils précités. Une telle disposition permet d'être moins tributaire notamment du bruit dans l'image acquise par un capteur si un cercle clair sur fond sombre était choisi. Par exemple, le fond coloré uniforme précité peut être de couleur primaire verte, car cette couleur, qui a la plus grande brillance, sert de référence géométrique dans les systèmes trichromes . Dans une réalisation, les deux images des deux moyens de projection peuvent être projetées simultanément, notamment si les deux cercles des projections respectives peuvent être identifiés grâce par exemple à des couleurs distinctes. Néanmoins, dans une option préférée dans laquelle une même mire spécifique est projetée (cercle noir sur fond vert par exemple), le procédé, en variante, comporte plutôt les étapes :

- Activation du premier moyen de projection, avec mémorisation des coordonnées du centre du cercle identifié dans l'image projetée par le premier moyen,

- Puis activation du deuxième moyen de projection (le premier moyen de projection étant éteint), et comparaison des coordonnées du centre du cercle identifié dans l'image projetée par le deuxième moyen avec les coordonnées mémorisées du centre du cercle de l'image projetée par le premier moyen, pour définir les commandes de réglage du deuxième moyen.

Pour identifier les arcs de cercle des zones précitées, il est préférentiellement procédé à une étape préalable de reconnaissance grossière de cercle, pour l'identification des paires de zones. Par exemple, une reconnaissance grossière par transformée de Hough a donné de bons résultats préliminaires.

Néanmoins, la détermination d'extremums dans chaque zone a donné des résultats beaucoup plus précis. Une réalisation possible à cet effet consiste à obtenir les profils d'intensité lumineuse respectivement par projections de Radon, suivies par exemple d'interpolations de Lagrange pour obtenir un point extremum pour chaque profil (comme détaillé plus loin en référence à la figure 5).

Dans une mise en œuvre pratique :

- les zones de la première paire sont situées aux extrémités gauche et droite du cercle et la somme divisée par deux des abscisses des points précis respectifs des zones de la première paire donne l'abscisse du centre du cercle dans un repère choisi, et

- les zones de la deuxième paire sont situées aux extrémités inférieure et supérieure du cercle et la somme divisée par deux des ordonnées des points précis respectifs des zones de la deuxième paire donne l'ordonnée du centre du cercle dans le repère choisi. Bien entendu, le repère choisi est le même pour les deux images projetées respectivement par le premier et le deuxième moyen de projection (par exemple un pixel (0,0) de bord inférieur gauche de l'image captée qui englobe tout le motif projeté, le moyen de prise de vue restant fixe entre les deux acquisitions d'images projetées). Dans une réalisation particulière de la projection de Radon précitée, les intensités lumineuses de pixels de chaque zone, ces pixels étant pris dans une direction perpendiculaire à la direction radiale du cercle, sont moyennées pour construire le profil associé à la zone. Par exemple, si les zones sont rectangulaires, les intensités lumineuses de pixels de chaque zone, pris dans la grande dimension du rectangle formant la zone, sont sommées pour construire le profil associé à la zone (sans nécessairement avoir besoin de calculer une moyenne de ces intensités, dans le cas de zones rectangulaires).

Dans une application, les premier et deuxième moyens de projection peuvent être deux projecteurs en cinématographie stéréoscopique. Dans une variante où le deuxième moyen de projection est agencé pour projeter une image coïncidant et se superposant avec une image projetée par le premier projecteur notamment pour un renforcement de luminosité (ou pour tout autre effet artistique ou technique), le procédé de l'invention peut être mis en œuvre pour une collimation des projections par lesdits premier et deuxième moyens de projection. De manière générale, il est possible, par la mise en œuvre du procédé selon l'invention, de piloter l'alignement d'une pluralité de moyens de projection (typiquement, plus de deux projecteurs). Ainsi, le procédé peut comporter l'alignement d'au moins un troisième moyen de projection (ou plus encore) sur le premier et/ou le deuxième moyen de projection, avec une réitération des étapes du procédé pour ce faire.

Par exemple, dans le cadre à nouveau de la cinématographie stéréoscopique, on peut considérer par exemple quatre moyens de projection utilisés pour la cinématographie stéréoscopique, avec deux moyens de projection alignés entre eux pour chaque œil, et les paires de moyens de projection pour chaque œil étant en outre alignées entre elles pour la vision stéréoscopique.

La présente invention vise aussi un système de réglage d'un deuxième moyen de projection pour être aligné sur un premier moyen de projection, comportant, pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention:

un dispositif de commande au moins du deuxième moyen de projection pour projeter sur un écran un motif d'image comportant un cercle,

un capteur pour acquérir une image numérique de l'image projetée, et

un dispositif d'analyse relié au capteur pour déterminer la position du centre du cercle dans l'image projetée et comparer cette position à une position de cercle déterminée sur une image projetée par le premier moyen de projection, pour délivrer des commandes de réglage en alignement du deuxième moyen en fonction de ladite comparaison. Bien entendu, la présente invention vise aussi le dispositif d'analyse exécutant la détermination précise du centre du cercle en fonction de l'invention.

La présente invention vise aussi un programme informatique (et/ou un support mémoire lisible comportant les données d'instructions d'un tel programme), ce programme comportant en particulier des instructions pour la mise en œuvre du procédé, lorsque ce programme est exécuté par un processeur (par exemple du dispositif d'analyse précité). Un exemple d'algorithme général d'un tel programme est décrit plus loin, en référence à la figure 2.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :

la figure 1 illustre un exemple de système selon l'invention apte à aligner deux projecteurs PI et P2 ;

la figure 2 illustre les principales étapes d'un exemple de procédé au sens de l'invention ;

la figure 3 illustre un exemple de mire projetée comportant un cercle ;

la figure 4 illustre les zones précitées incluant chacune un arc de cercle ; la figure 5 illustre les profils d'intensité lumineuse associés aux zones et présentant chacun un extremum.

On utilise au sens de l'invention une mire de projection spécifique associée à une procédure élaborée pour repérer de façon très précise l'alignement géométrique de l'image projetée. L'élément de repérage (un cercle selon une option préférée), constitutif de l'image projetée, est associé à une position déterminée dans une image numérique prise par un capteur, avec une précision meilleure que le dixième de pixel de ce capteur, et ce grâce à la procédure élaborée précitée.

Dans le cas de l'alignement de multiples projecteurs, l'obtention de positions précises de la projection permet de piloter automatiquement chaque projecteur additionnel pour faire coïncider du mieux possible les images projetées.

Dans une première étape générale illustrée par des traits pointillés sur la figure 1 , un dispositif MIR de commande de projection de la mire pilote les projecteurs, et en particulier le premier projecteur PI pour projeter sur un écran ECR une mire spécifique de référence, par exemple un cercle noir sur fond vert. Ainsi, le dispositif MIR active le projecteur de référence, ou « premier projecteur » PI, les autres projecteurs étant éteints. Le capteur CAP fait l'acquisition d'une image correspondant à celle de la figure 3 et transmet les données numériques de l'image projetée (flèche DAT) à un processeur PROC d'un dispositif DIS au sens de l'invention qui calcule la position précise du centre du cercle. Cette position est ensuite mémorisée dans la mémoire MEM du dispositif. Le capteur CAP est par exemple un appareil photo-numérique, une caméra digitale ou autre.

Ensuite, le projecteur PI (illustré en traits pointillés) est éteint, et le dispositif de commande MIR pilote le projecteur additionnel P2 à aligner (« deuxième projecteur » précité représenté en traits pleins) pour projeter sur l'écran ECR la même image (cercle noir sur fond vert).

L'acquisition de cette deuxième image est effectuée par le capteur CAP et le même calcul de détermination du centre du cercle est exécuté.

Les projecteurs n'étant pas alignés au départ, la nouvelle position du centre du cercle est différente. Ces différences sont reçues et interprétées par le processeur PROC du dispositif d'analyse DIS pour délivrer, par exemple sous la forme de signaux adressés à une unité de traitement du projecteur P2, des consignes de commande en déplacement du projecteur P2 (flèche COM).

Pas à pas, il est refait l'acquisition d'une image translatée ainsi que le calcul géométrique de position du centre du cercle jusque qu'à ce que la distance entre la position obtenue et la position de référence du centre du cercle de l'image projetée par le projecteur de référence PI coïncident à un seuil de tolérance près (un pixel typiquement).

Pour la convergence des primaires qui concerne un seul projecteur à la fois, on projette un cercle noir sur fond blanc. On a donc la superposition d'un cercle noir sur fond vert, d'un cercle noir sur fond rouge et d'un cercle noir sur fond bleu. Lorsque les convergences ne sont pas bonnes, on a typiquement un cercle avec des franges colorées ou même trois cercles colorés proches sur un fond blanc.

Dans ce cas, on peut acquérir en une image les trois composantes de l'image : rouge, vert et bleu.

Le calcul des centres de cercle donne alors les positions géométriques des centres respectifs des trois cercles. Le vert servant de référence, car il possède la plus grande luminosité, on affiche pour l'opérateur un carré représentant le centre du cercle vert et des carrés rouge et bleu figurant les positions respectives des centres des cercles rouge et bleu sur une échelle considérablement agrandie. L'opérateur effectue les réglages nécessaires pour faire coïncider les trois images primaires. On peut proposer des réglages de systèmes d'imagerie plus sophistiqués et permettant d'approcher la bonne convergence en plusieurs endroits de l'image. On peut prévoir ainsi par exemple de projeter des cercles au centre et aux quatre coins de l'écran, ainsi éventuellement qu'à l'endroit des sous-titres, c'est-à-dire au milieu du bas de l'écran. Le procédé au sens de l'invention propose alors un calcul et un affichage des meilleures conditions pour chacune des cinq positions.

D'ailleurs, si le pilotage n'est pas réalisable du fait de problèmes d'interface du projecteur, on peut afficher une image agrandie de la position du projecteur additionnel par rapport au projecteur de référence et afficher également, à la fin de l'opération d'alignement, la précision de pointage obtenue. Les systèmes de positionnement ne permettent pas en effet d'obtenir généralement des alignements aussi précis que les mesures fournies au sens de l'invention. On décrit maintenant en référence à la figure 2, un procédé pour l'alignement optimum de plusieurs projecteurs. On peut n'utiliser que le canal vert de l'image, c'est-à-dire que l'on obtient un cercle noir sur fond vert comme illustré sur la figure 3. Ceci permet d'éviter les franges colorées dans le cas où la convergence des projecteurs n'est pas optimum. Par ailleurs, on obtient ainsi un calcul plus précis selon les tests effectués. En outre, le vert est la couleur la plus lumineuse selon la perception visuelle, ce qui facilite aussi pour un opérateur l'acquisition de l'image.

Contrairement à l'alignement visuel, on n'utilise pas, avec un tel motif, des traits clairs sur fond sombre, mais plutôt des traits sombres sur fond clair. Si le premier cas permet une interprétation visuelle facile et immédiate pour la perception visuelle humaine, il ne donne pas assez de luminosité pour un traitement d'image numérique. Le repérage de points sombre sur un fond clair est plus facile et plus précis en traitement d'image, compte tenu du bruit électronique notamment.

Des tests ont été menés avec diverses formes et en particulier un carré noir sur fond clair. Le repérage des bords du carré est plus simple et donne des résultats immédiats. Cependant, ces résultats peuvent être faussés de nombreuses façons :

le capteur CAP peut être en rotation peu perceptible, auquel cas une horizontale et une verticale de l'image ne traduisent pas des obliques détectées sur le capteur,

l'image projetée n'est jamais parfaite géométriquement et on observe des effets de trapèze, de coussin ou de tonneau qui déforment les lignes verticales et horizontales,

- une parfaite uniformité de lumière est rarement atteinte : des parties tout autour du carré sont de luminosité différente, ce qui vient fausser la mesure de position des bords.

La forme du cercle a été retenue car elle peut être détectée de façon très robuste, notamment en traitement d'image par une transformée de Hough.

Ainsi, dans une première étape du procédé de la figure 2, après acquisition de l'image par le capteur CAP à l'étape SI, un traitement grossier d'identification du cercle est mis en œuvre à l'étape S2. Des points manquants, car de valeur trop proche du fond clair, ne perturbent pas la détection de la forme. La connaissance approximative du rayon du cercle facilite encore sa détection. On obtient alors à l'étape S2 après transformée de Hough une première position (xa, ya) du centre du cercle dont la précision dépend des paramètres de l'algorithme mais en premier lieu de la dimension du pixel du capteur. Cette position est retenue comme une adresse en valeur entière d'un pixel sur le capteur. On améliore ensuite la précision de la détection comme suit.

En référence en particulier à la figure 4, à partir de la connaissance du rayon et de la position du centre du cercle déduits de l'image stockée en mémoire MEM, on déduit quatre zones ZI , Z2, Z3 et Z4, à l'étape S3, correspondant aux zones (quasi) verticales de gauche et de droite du cercle, ainsi qu'aux zones (quasi) horizontales du haut et du bas, comme représenté sur la figure 4.

Les valeurs d'intensité lumineuse dans chaque zone sont accumulées, par projection verticale pour ZI et Z2, ou horizontale pour Z3 et Z4 (transformée de Radon), à l'étape S4. On obtient un profil modélisé par une courbe (en traits pointillés sur la figure 5) obtenue par interpolation de Lagrange en particulier aux valeurs des pixels ayant les sommes d'intensités les plus basses (courbes en traits pointillés de la figure 5).

Plus particulièrement, on calcule la somme SL des intensités lumineuses / de pixels le long d'une colonne pour la zone ZI de gauche de longueur L (grande dimension du rectangle que forme la zone ZI), et ce pour chaque colonne jusqu'à atteindre la largeur de la zone ZI (petite dimension du rectangle ZI), le long de l'axe x de la figure 4.

Ainsi, SL x) = correspond à la variation en escaliers illustrée sur la figure 5. Ici, x correspond à une abscisse de pixel et prend une valeur entière (comme les adresses de pixels de façon générale).

On « lisse » ces variations par interpolation de Lagrange pour obtenir les deux courbes en traits pointillés de la figure 5, en la zone ZI et en la zone Z2.

Soit SL {x = ¾i { ') cette interpolation, avec x E ZI et x G Z2. Ici, x prend en revanche des valeurs réelles, non forcément entières. Ensuite, à l'étape S5, la position du point le plus bas de chaque courbe en traits pointillés de la figure 5, arrondie au dixième de pixel près, est recherchée.

Soit : xl = mWx zi { SLm{x)i =∑ _j .i(> \ sur la zone ZI de gauche et

x2 = n.i¾ _€2S ( SLm{x) = J sur la zone 72 de droite.

Le milieu des deux points optimum pour les zones droite et gauche donne une valeur plus précise xc de l'abscisse du centre du cercle. On utilise le milieu car chacun des côtés calculés sur une zone en arc ne donne pas une position précise du bord du cercle.

Ainsi, à l'étape S6 de la figure 2, l'abscisse xc du centre du cercle est donnée par xc =■ (x 1 + x2)f2

On répète la même opération avec les zones haut et bas en calculant une projection horizontale de Radon. On obtient une valeur plus précise yc de l'ordonnée du centre du cercle au dixième de pixel près en prenant le milieu des positions optimum trouvées.

Ainsi, yc = yl + y2)/2, avec

yi = mi¾, _£Z g _: ^5Lm{y) =∑|ί (χ>) et yl = |SLm y) = J Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci -avant à titre d'exemple ; elle s'étend à d'autres variantes.

Par exemple, le terme de « cercle » utilisé ci-avant englobe de manière générale toute courbe fermée concave dont on cherche à déterminer le centre. Il peut s'agir d'un carré (comme indiqué ci-avant, même si la précision de mesure du centre est moins performante), ou encore d'une ellipse ou d'une ovale dont on cherche à déterminer le centre.

Par ailleurs, on a décrit ci-avant des zones rectangulaires comme exemple de réalisation possible. Néanmoins, les zones peuvent avoir d'autres formes (par exemple elliptique ou circulaire), auquel cas il convient d'effectuer une moyenne (et non pas une simple somme) des intensités lumineuses de pixels dans des directions perpendiculaires à la direction radiale (car le nombre de pixels varie d'un calcul de moyenne à l'autre). REVENDICATIONS

1. Procédé mis en œuvre par des moyens informatiques, d'alignement, sur un premier moyen de projection, d'au moins un deuxième moyen de projection, le procédé comprenant les étapes :

Activer les premier et deuxième moyens de projection pour projeter chacun sur un écran un motif d'image comprenant un cercle sur fond contrasté uniforme,

Effectuer une prise de vue des projections par un capteur, et transmettre les données d'images projetées à un dispositif d'analyse,

- Auprès du dispositif d'analyse, identifier des centres de cercles respectifs des projections et transmettre des commandes de réglage du deuxième moyen de projection pour faire coïncider le centre du cercle de l'image projetée par le deuxième moyen avec le centre du cercle de l'image projetée par le premier moyen,

le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte une détermination de positions respectives desdits centres de cercles, comprenant, pour chaque cercle, les étapes mises en œuvre par le dispositif d'analyse :

Identifier au moins une première et une deuxième paire de zones d'image projetée, chaque zone d'une paire incluant un arc de cercle, et les zones, par paires, étant espacées d'une distance maximale,

- Déterminer, pour chaque zone, un profil de répartition spatiale d'intensité lumineuse dans une direction radiale au cercle, pour identifier dans ledit profil un extremum d'intensité lumineuse, et en déduire des coordonnées spatiales d'un point précis correspondant audit extremum d'intensité,

Définir des coordonnées spatiales du milieu entre les deux points précis de la première paire et du milieu entre les deux points précis de la deuxième paire, pour en déduire des coordonnées spatiales du centre du cercle.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cercle des images projetées est de couleur noire sur fond coloré uniforme, et en ce qu'un minimum en intensité lumineuse est recherché dans chacun desdits profils.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fond est de couleur primaire verte.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes :