Metodo para la reconexión de cables incoherentes de fibras opticas para transmisión de imagenes.

La invención asocia a un cable incoherente de fibras ópticas pre-procesado,

por algún método de calibración existente del estado de la técnica, una imagen de salida del cable incoherente de fibras ópticas en la posición exacta de la calibración cuando se ilumina la entrada con una fuente de luz cuya intensidad sea suficiente para que en salida del cable, se obtenga una señal que permita el procesamiento del método (esta imagen de salida, a continuación llamada imagen de referencia, permite conservar la posición relativa del plano de salida del cable con el sensor de imagen de la cámara). Se asegura así, por el patrón único que ofrece cada cable incoherente de fibras ópticas debido a la repartición de las fibras ópticas, de los espacios intersticiales entre ellas así como las tasas de transmisión propia a cada fibra óptica, la portabilidad del sistema de transmisión de imágenes ya que, con esa imagen de referencia, la salida del cable puede ser nuevamente presentada a una cámara y reprocesar automáticamente la tabla de reconstrucción asociada a este cable.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201031238.

Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MENENDEZ GARCIA,JOSE MANUEL, DEMUYNCK,OLIVIER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G02B6/06 FISICA.G02 OPTICA.G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › G02B 6/00 Guías de luz; Detalles de estructura de las disposiciones que comprenden guías de luz y otros elementos ópticos, p. ej. medios de acoplamiento. › siendo la posición relativa de las fibras la misma en los dos extremos, p. ej. para transportar imágenes.
Metodo para la reconexión de cables incoherentes de fibras opticas para transmisión de imagenes.

Fragmento de la descripción:

aetodo para la weconexión de /ables Lncoherentes de Cibras jpticas para Ãransmisión de Lmagenes

{ector de la tecnica

[a invención se encuadra en el sector de la inspección asistida por camaras y/o sistemas de transmisión de imagenes.

9stado de la tecnica

[as camaras convencionales, con índice de protección a polvo y humedad alto, o blindadas, no superan todas las condiciones de inmersión en situación de procesos industriales o, cuando lo permiten, lo hacen a un coste muy elevado.

9l uso de cables coherentes de fibras ópticas, o mazo de fibras ópticas, es una solución para la transmisión de imagenes en dichos entornos, ya que un material compuesto de vidrio, cuarzo o zafiro permite su empleo en condiciones extremas (hasta 1600Q/ sin sufrir ninguna degradación en el caso del zafiro) . [a transmisión de imagenes en este caso es directa, ya que estos cables conservan las relaciones espaciales entre cada fibra, y su uso es ya muy extendido en medicina para endoscopia o en industria a cortas distancias, con los denominados fibroscopios.

/on intención de rebajar el precio de dichos sistemas, se propuso una solución alternativa con el uso de un cable incoherente de fibras ópticas (analogo al cable coherente, pero sin conservar, en este caso, las relaciones espaciales entre fibras del mazo) , asociado a un paso previo de calibración. [as patentes Ã?{ 6, 524, 237 .1 y Ã?{ 6, 587, 189 .1 y la solicitud internacional íh 91/06881 así como los artfculos publicados Ãsai, et al. Iaulti-Cibre /alibration of Lncoherent hptical Cibre .undles for Lmage Ãransmission" (Ãrans. Lnst. a/ ëol. 15 bo 5, 1993) , 5emuynck et 01. IÃransmisión de imagen por medio de un mazo de fibra óptica incoherente" (troc. htÃh9['05, 2005) , h. 5emuynck, W.a. aenendez, ILmage Ãransmission through Lncoherent hptical Ciber .undle: aethods for hptimization and Lmage vuality Lmprovement", í{9! Ãransactions on {ignal trocessing, 2008, proponen metodos para resolver esta calibración.

{in embargo, los sistemas antes descritos aun carecen de portabilidad, ya que una vez realizada la calibración del cable en laboratorio, ningun metodo ofrece la posibilidad de reconectarlo frente a una nueva camara (o despues de un cambio de óptica de la camara) y permitir su recalibración automatica. 9ste inconveniente esta abordado en 6, 587, 189 .1 , donde el cambio de ópticas y empleo de filtros infrarrojos, posteriormente al paso de calibración, hace necesario un nuevo ajuste de enfoque, lo cual implica un tratamiento sobre la calibración, ya que resulta obsoleta tras cualquier movimiento entre el cable incoherente de fibras ópticas y el sensor de imagen de la camara. 5e forma que el metodo allf propuesto es manual y sólo considera variaciones de posición mfnimas, ya que para su funcionamiento necesita que un usuario indique varias marcas fiduciarias (que identifican unas fibras ópticas concretas del cable) para permitir reprocesar la tabla de reconstrucción. tor tanto, si se reconecta el cable (una vez calibrado) a otra camara, es necesario que, obligatoriamente, se produzca una variación de posición muy reducida frente a la posición original de calibración para simplificar el proceso de reconocimiento por pantalla del usuario.

.reve descripción de la invención [a presente invención supera los problemas antes senalados a traves de las caracterfsticas enumeradas en las reivindicaciones.

9n particular, permite reprocesar automaticamente y tantas veces como sea necesario una tabla de reconstrucción de imagenes transmitidas por medio de cables incoherentes de fibras ópticas para cumplir con la función de transmisión de imagenes.

/omparadamente con otras propuestas del estado de la tecnica, esta propuesta tiene mayor tolerancia soportando amplias variaciones en la posición relativa entre cable y camara.

[a invención asocia a un cable incoherente de fibras ópticas pre-procesado, por algun metodo de calibración existente del estado de la tecnica, una imagen de salida del cable incoherente de fibras ópticas en la posición exacta de la calibración cuando se utiliza una imagen uniforme de luz blanca proyectada a la entrada. 9sta imagen de salida, a continuación llamada imagen de referencia, permite conservar la posición relativa del plano de salida del cable con el sensor de imagen de la camara.

{e asegura así la portabilidad del sistema de transmisión de imagenes ya que, con esos datos, la salida del cable puede ser nuevamente presentada a una camara y reprocesar automaticamente la tabla de reconstrucción asociada a este cable.

bo es objeto de la presente invención el proceso de calibración de /ables Lncoherente de fibras ópticas.

.reve descripción de los dibujos [a figura 1 representa el dispositivo de calibración y de reconexión de cables incoherentes de fibras ópticas. 9l dibujo esta compuesto por los siguientes elementos:

Ã?na camara alta resolución (1) capaz de observar precisamente las fibras ópticas proyectadas sobre los pfxeles del sensor, apta para capturar las imagenes del plano de salida (8) del cable incoherente de fibras ópticas que a posteriori se reconstruyen.

Ã?na lente (2) (para el espectro infrarrojo o el espectro visible) .

Ã?n ordenador (3) en el cual corre la aplicación de reconexión.

Ã?nos soportes (4) , con un sistema de sujeción para fijar un cable incoherente de fibras ópticas.

Ã?n cable incoherente de fibras ópticas (5) .

Ã?n conjunto óptico (6) para enfocar la imagen proyectada por la pantalla sobre el plano de entrada del cable incoherente de fibras ópticas.

Ã?na pantalla [/5 plana (7) en la cual se observa la interface de la aplicación de reconexión así como las imagenes reconstruidas tras la reconexión. {e representa en frente del plano de entrada del cable incoherente de fibras ópticas ya que tambien puede ser utilizado para emitir la imagen homogenea blanca necesaria al proceso de reconexión.

ò se presenta adicionalmente un ejemplo de transmisión de imagen por cable incoherente de fibras ópticas (5) con los siguientes elementos:

(8) Lmagen del plano de salida del cable incoherente de fibras ópticas (imagen en el plano de entrada (9) transmitida y desordenada por la repartición incoherente de las fibras ópticas dentro del mazo) .

(9) Lmagen del plano de entrada del cable incoherente de fibras ópticas.

(10) Lmagen emitida por la pantalla y proyectada sobre el plano de entrada del cable

incoherente de fibras ópticas (9) a traves del sistema óptico de entrada (6) . [a figura 2 muestra un diagrama de flujo de acuerdo con las etapas que se deben anadir a cualquier proceso de calibración de un cable incoherente de fibras ópticas para la transmisión de imagenes para el correcto funcionamiento de la invención. 5ichas etapas son la propia de calibración del cable incoherente (21) , la de captura de imagen de referencia (22) , la de copiado de los resultados de la calibración y la de asociación con la imagen de referencia (23) .

[a figura 3 muestra un diagrama de flujo de acuerdo con la presente invención a nivel operativo con las etapas siguientes: 9tapa de conexión del cable incoherente precalibrado (31) en un soporte generico y una camara de resolución mfnima definida por las caracterfsticas del cable.

9tapa de reprocesado (32) de la calibración del cable incoherente.

9tapa de posible reajuste (33) de la reconexión con parametros insertados manualmente 9tapa de copia de los resultados del reproceso (34) de la calibración. 9tapa de reconstrucción de las imagenes transmitidas (35) por el cable incoherente de fibras ópticas.

[a figura 4 muestra un diagrama de flujo de acuerdo con la presente invención a nivel del procesamiento con las siguientes etapas: [ocalización de la imagen de salida del cable incoherente de referencia (41) . [ocalización precisa de la imagen de salida del cable incoherente de fibras ópticas reconectada (42) . hbtención de la translación y factor de interpolación entre las dos imagenes (43) . Ãransformación de las dos imagenes de coordenadas cartesianas a polares (44) . hbtención de la rotación sufrida por la puesta en correspondencia de las imagenes (45) .

tresentación de los resultados y reproceso de los datos de calibración (46) .

tosible modificación manual de los resultados y reproceso de los datos de calibración (47) .

weconstrucción...

 


Reivindicaciones:

1. Método para la reconexión de un cable incoherente de fibras ópticas calibrado para transmisión de imágenes, donde el cable calibrado está asociado a una tabla de reconstrucción original y a una imagen de referencia, caracterizado por que comprende los siguientes pasos:

- capturar una imagen de reconexión, estando dicha imagen generada mediante la iluminación con luz a la entrada de un cable incoherente de fibras ópticas reconectado,

- comparar la imagen de reconexión y la imagen de referencia para calcular los factores

de translación, rotación y escalado entre ambas imágenes y generar una segunda tabla 10 de reconstrucción para permitir la portabilidad de dicho cable incoherente.

2. Método según reivindicación 1, caracterizado por que la tabla de reconstrucción contiene correspondencias entre las coordenadas de entrada y salida de las fibras del cable.

3. Método según reivindicación 2, caracterizado por que las imágenes transmitidas por 15 el cable se reordenan espacialmente de acuerdo con la tabla de reconstrucción.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la imagen de referencia y la imagen de reconexión se generan mediante la iluminación con una fuente de luz a la entrada del cable incoherente de fibras ópticas previamente calibrado.

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado por que la imagen de referencia y la imagen de reconexión se obtienen ajustando paralelamente los planos del sensor de la cámara y de salida del cable.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para calcular el factor de rotación se realiza una conversión a coordenadas polares.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 201031238

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 10.08.2010

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : G02B6/06 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría Documentos citados Reivindicaciones afectadas A US 6587189 B1 (ROBERTS HILARY E ET AL.) 01/07/2003, 1-6 X columna 3, líne.

30. columna 5, línea 12; figuras. 7-10 A GB 2128839 A (DAINICHI NIPPON CABLES LTD ) 02/05/1984, 1-6 X página 1, líne.

5. página 5, línea 5; figuras 6-9. 7-10 A JP 60217306 A (MITSUBISHI HEAVY IND LTD ) 30/10/1985, 1-6 X Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE; figuras. A WO 0077555 A1 (INTEL CORP ET AL.) 21/12/2000, página 7-10 4, líne.

25. página 10, línea 3; página 15, línea 1 -página 20, línea 16; figuras 1-6. 1-10 A WO 9106881 A1 (SECR DEFENCE BRIT ) 16/05/1991, todo el documento. 1-6 A GB 2092859 A (AMERICAN OPTICAL CORP ) 18/08/1982, todo el documento. 1-6 Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº : Fecha de realización del informe 22.07.2011 Examinador J. Calvo Herrando Página 1/5

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 201031238

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 10.08.2010

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : G02B6/06 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría Documentos citados Reivindicaciones afectadas A "Calibration of Incoherent Optical Fiber Bundles for Image Transmission. Fibers Detection Process, " (Fernandez, P.R. et al) 03/10/2007 Intelligent Signal Processing, 2007. WISP 2007. IEEE International Symposium on , vol., no., pp.1-6, doi: 10.1109/WISP.2007.4447504 URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4447504&isnumber=4447490 1-6 A "Location of Optical Fibers for the Calibration of Incoherent Optical Fiber Bundles for Image Transmission" (Fernandez, P.R. et al) 01/09/2009 Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on , vol.58, no.9, pp.2996-3003, doi: 10.1109/TIM.2009.2016807URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4982623&isnumber=5200743 1-6 A "Non-homogenous illumination correction of calibrated incoherent optical-fiber-bundles for image transmission purposes" (Demuynck, O. et al) 03/07/2006 Mechatronics, 2006 IEEE International Conference on , vol., no., pp.150-153, doi: 10.1109/ICMECH.2006.252513URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4018348&isnumber=4018322 1-6 Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº : Fecha de realización del informe 22.07.2011 Examinador J. Calvo Herrando Página 2/5

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201031238

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G02B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI

Informe del Estado de la Técnica Página 3/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031238

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 22.07.2011

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Reivindicaciones Reivindicaciones 1-10 SI NO Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 7-10 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031238

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento Número Publicación o Identificación Fecha Publicación D01 US 6587189 B1 (ROBERTS HILARY E et al.) 01.07.2003 D02 GB 2128839 A (DAINICHI NIPPON CABLES LTD ) 02.05.1984 D03 JP 60217306 A (MITSUBISHI HEAVY IND LTD ) 30.10.1985 D04 WO 0077555 A1 (INTEL CORP et al.) 21.12.2000 D05 WO 9106881 A1 (SECR DEFENCE BRIT ) 16.05.1991 D06 GB 2092859 A (AMERICAN OPTICAL CORP ) 18.08.1982 D07 "Calibration of Incoherent Optical Fiber Bundles for Image Transmission. Fibers Detection Process, " (Fernandez, P.R. et al) 03/10/2007 D08 "Location of Optical Fibers for the Calibration of Incoherent Optical Fiber Bundles for Image Transmission" (Fernandez, P.R. et al) 01/09/2009 D09 "Non-homogenous illumination correction of calibrated incoherent optical-fiber-bundles for image transmission purposes" (Demuynck, O. et al) 03/07/2006

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración La invención reivindicada presenta un método y sistema para la reconexión de cables incoherentes de fibras ópticas para la transmisión de imágenes. Se considera como el documento del estado de la técnica anterior más próximo al objeto reivindicado el documento D01.

Reivindicación independiente R1

La invención reivindicada difiere principalmente de los documentos citados en que en ninguno de los documentos citados muestra un método para la reconexión de un cable incoherente de fibras ópticas calibrado basado en comparar la imagen de reconexión con la imagen de referencia. Esto permite obtener una correspondencia entre ambas imágenes mediante una segunda tabla de reconexión y de este modo se permite la portabilidad y la recalibración automática de dicho cable incoherente.

En consecuencia, la invención es nueva y se considera que implica actividad inventiva y que tiene aplicación industrial (Art.

6.1 LP) .

Reivindicaciones dependientes R2-R6

Las reivindicaciones R2-R6 son dependientes de la reivindicación R1 y como ella, también cumplen los requisitos de novedad y actividad inventiva, ya que añaden características técnicas adicionales de alcance más limitado, sin modificar la naturaleza esencial de la invención.

Reivindicación independiente R7

A la vista de los documentos citados, todas las características descritas en la reivindicación R7 son medidas consideradas obvias para un experto en la materia. Tanto el soporte para sujetar el cable, la lente acoplada a una cámara fotográfica como los medios de iluminación son material conocido en el campo de la calibración de cables incoherentes de fibras ópticas. Por otro lado, no se aprecia actividad inventiva en que unos medios de procesado determinen una tabla de reconstrucción entre dos imágenes . Por tanto, no se considera que la reivindicación R7 implique actividad inventiva (Art. 8.1. LP)

Reivindicaciones dependientes R8-R10

A la vista de lo que se conoce de los documentos citados, no se considera que requiera ningún esfuerzo inventivo para un experto en la materia desarrollar un sistema como el descrito en las reivindicaciones R8-R10. Por consiguiente, la invención reivindicada en las reivindicaciones R8-R10 no implica actividad inventiva.

Informe del Estado de la Técnica Página 5/5


 

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