CH619312A5

CH619312A5 -

Info

Publication number: CH619312A5
Application number: CH504777A
Authority: CH
Inventors: Pierre Paul Andre Bougon
Original assignee: Materiel Telephonique
Priority date: 1976-04-23
Filing date: 1977-04-22
Publication date: 1980-09-15
Also published as: FR2349184A1; IT1076175B; FR2349184B1; GB1536997A; DE2718042A1; ES458108A1; ZA772419B; US4107854A; BE853794A

Description

La présente invention concerne une installation pour combiner l'image d'un premier objet et l'image d'un second objet et simuler de façon visible un déplacement du premier objet par rapport au deuxième objet, l'installation utilissant une image intermédiaire dans laquelle l'image du premier objet est introduite par voie électronique et qui est elle-même rapportée par voie optique dans l'image du deuxième objet.

En associant des moyens optiques à des moyens électriques d'incrustation et de traitement d'images, cette invention se propose d'apporter une solution avantageuse aux problèmes de simulation posés, par exemple, par les systèmes d'entraînement au tir et à la conduite des navires.

L'invention vise de manière particulière une installation pouvant être utilisée pour l'entraînement au tir, une lunette d'observation permettant à des élèves de voir l'image d'un paysage où se déplace un objet-cible (char de combat, véhicule), les élèves devant alors repérer l'objet cible et déclencher sur lui des tirs simulés.

La simulation de scènes animées représentant un arrière-plan, tel qu'un paysage où doit figurer en un point quelconque un objet en mouvement, est un problème difficile lorsque l'image du paysage est de grande taille et doit avoir une bonne définition.

Le problème de l'introduction d'une image d'un objet en mouvement dans une autre image ne peut être résolu que partiellement par des convertisseurs d'images optiques électroniques. En effet, les systèmes de visualisation employés ne permettent d'obtenir actuellement que des images encore trop petites.

Une installation de simulation, dans laquelle l'image d'un objet en mouvement est introduite par voie électronique dans une image intermédiaire, qui est elle-même rapportée par des moyens optiques dans une image de beaucoup plus grande taille, a fait l'objet de la demande de brevet française no 74 26 883.

Un domaine à simuler, tel que celui du tir, dans lequel un observateur recherche ou examine attentivement un objet au milieu d'un paysage, montre que la zone relativement restreinte formant l'entourage de l'objet, et qui correspond en fait à la zone de vision à l'intérieur de laquelle l'œil humain est capable de concentrer son attention, est appelée à jouer un rôle particulier dans la simulation.

L'image de cette zone, qui soit être «travaillée» pour la figuration de l'objet, doit présenter en effet une définition aussi bonne, sinon meilleure, que celle de l'image du paysage.

Cette image peut être obtenue à partir de photographies dont la définition est ajourd'hui excellente.

Par contre, la définition des images fournies par les écrans de visualisation reste encore limitée.

Un procédé qui consiste à introduire dans une image photographique une image fournie par un écran de visualisation conduit donc, à condition que l'image introduite soit vue sous un angle relativement petit, à une image finale animée qui, en raison du pouvoir discriminateur de l'œil, ne peut être que satisfaisante.

L'invention a pour but de fournir une installation du type précédemment défini, qui soit particulièrement avantageuse notamment du fait de l'application du procédé susmentionné. Ce but est atteint par la présence des caractères énoncés dans la première revendication annexée.

Dans le cas de l'entraînement au tir, le premier objet est une cible, le second objet est un paysage et l'image intermédiaire est l'image d'une zone d'animation qui englobe les éléments de paysage au voisinage de l'objet constituant la cible. «L'action» de l'opération simulée se passe exclusivement à l'intérieur de cette zone. En particulier, des effets lumineux peuvent y être introduits, tels que des fumées et des gerbes d'éclatement et,

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dans le cas de tir tendu, des trajectoires visualisées de projectiles.

L'image cadre représente la zone d'environnement, de grande taille qui entoure la zone d'animation.

Elle concerne le reste du paysage qui, à l'instant considéré, s n'est le siège d'aucune activité. Elle apporte le champ de vision étendu indispensable à un exercice de surveillance, et contribue de plus au réalisme de l'opération simulée.

Le premier objet peut changer de configuration mais, par j 0 principe, n'effectue dans la zone d'animation que des mouvements limités. Ses déplacements, par contre, dans tout le paysage, sont obtenus par déplacement de la zone d'animation elle-même, les positions de la zone et de l'objet étant liées l'une à l'autre. 15

Au cours du déplacement, les éléments de paysage de la zone d'environnement en bordure du contour de la zone intermédiaire, traversent ce dernier et passent d'une manière continue de la zone d'environnement à la zone d'animation, ou inversément. 2H

Le sens dans lequel sont utilisés dans ce texte les termes «animé» ainsi que «animation» correspond à la notion de vie et de mouvement par opposition à ce qui est inerte, et non à celle de déplacement ou de changement de lieu.

Ainsi, une image animée est une image mobile ou non, sur js laquelle apparaît principalement un objet «doué de vie» et susceptible de changer d'attitude ou de configuration.

Le principe qui était décrit dans la demande de brevet antérieure citée consiste à obtenir:

- une image intermédiaire de zone d'animation à partir 30 d'une photographie de paysage du type diapositive et au moyen d'une caméra de télévision,

- une image d'environnement par un moyen optique, à partir de la photographie, semblable à l'image de paysage représentée par cette dernière, mais comportant une zone de 35 luminance nulle due à un écran opaque de contour et d'emplacement correspondant à ceux de la zone d'animation,

- une image d'objet,

- une image animée de zone d'animation, au moyen d'un dispositif de traitement électronique et d'un moniteur de télévi- 40 sion, par incrustation de l'image de l'objet dans l'image de la zone d'animation,

- une image finale de paysage animé par addition optique de l'image animée de la zone d'animation et de l'image d'environnement, cette addition étant faite en correspondance avec la 45 zone de luminance nulle.

Le déplacement de l'objet dans le paysage était obtenu par déplacement de la caméra, de l'écran et du moniteur par rapport à la photographie.

On remarque que l'objet de la présente invention reprend 50 en partie seulement le principe de l'installation antérieure citée.

La description de l'installation selon l'invention est illustrée au dessin annexé dans lequel:

la fig. 1 représente le schéma d'une installation du type en question et 55

la fig. 2 représente une vue complémentaire d'un dispositif de compensation optique.

L'installation proposée comprend les moyens suivants:

- un générateur d'images du paysage (ou de second objet) GIP «

- un convertisseur d'images optique/électronique CAI

- un écran E opaque

- une lame semi-réfléchissante LSR

- un convertisseur d'images électronique/optique MO

- un dispositif de traitement électronique DT m

- un générateur d'image de premier objet/d'objet GIO (dénommée par la suite «image d'objet», celle du second objet étant dénommée «image de paysage»)

- un système de compensation optique SO

- un ensemble de commande EC

- une lunette L fixe mais orientable dans le champ d'observation.

Il va de soi que différents systèmes optiques classiques de mise au point ou de renversement, éventuellement nécessaires, peuvent ne pas être représentés.

Le générateur d'images de paysage GIP comprend:

- deux photographies PHI et PH2, indentiques, du type diapositive, représentant un paysage dont les éléments sont repérables sur ces photographies, au moyen par exemple de deux axes rectangulaires de référence,

- un banc de déplacement B, capable de guider chacune des photographies suivant deux axes de translation rectangulaires, de les rendre solidaires mécaniquement et de les orienter de manière que les axes de référence soient respectivement parallèles aux axes de translation.

Sur la figure 1, l'exemple de réalisation est disposé de telle façon que les axes de translation en site et en gisement soient respectivement disposés verticalement et horizontalement, les photographies étant vues de profil et de dessus:

- un mécanisme actionneur E3 qui communique, sur ordre d'un ensemble de commande EC, à chacune des photographies deux composantes de déplacement respectivement suivant les axes de translation de façon que chaque photographie effectue un déplacement semblable mais opposé au déplacement réel de l'objet dans le paysage, le déplacement de chaque photographie pouvant être repéré à partir d'un axe (XX' ou YY') fixe, perpendiculaire au plan de translation et passant par l'emplacement moyen du centre de cette photographie ;

- un dispositif d'éclairage S permettant d'obtenir, par transparence, respectivement à partir des deux photographies, une première image de paysage PI ainsi qu'une seconde image de paysage P2, d'intensité lumineuse voulu.

Le générateur d'image d'objet GIO comprend:

- une caméra de télévision CA2, équipée d'un dispositif G de grandissement optique variable,

- une maquette M, simulant l'objet, dont les mouvements sont déterminés par l'ensemble de commande EC.

Ce générateur pourrait être aussi bien constitué, soit par un magnétoscope, soit par un système numérique à bandes magné- , tiques stockant l'image d'objet sous forme numérique, soit encore par un sysrème de télécinéma.

Le système de compensation optique SO comprend principalement quatre dispositifs de renvoi optique ROI, R02, R03 et R04. La figure 2 représente ces quatre dispositifs suivant un plan vertical passant par l'axe ZZ'.

Ces dispositifs sont montés suivant une combinaison classique permettant, à partir d'un image 16, mobile, provenant de la lame semi-réfléchissante SR, de renvoyer dans la lunette L, une image 17, semblable à l'image 16 mais fixe.

Les dispositifs ROI et R02 sont solidaires mécaniquement et respectivement des véhicules VI et V2.

Deux dispositifs actionneurs El et E2 imposent au véhicule VI deux déplacements respectivement identiques aux déplacements en site et en gisement des photographies, de manière que l'axe optique d'entrée du système de compensation passe constamment par le centre de l'image 16.

Le dispositif actionneur El impose, par ailleurs, au véhicule V2 un déplacement en site identique à celui qui est communiqué au véhicule VI, de manière que le dispositif de renvoi R02 réfléchisse constamment, vers le dispositif de renvoi R03 fixe, l'image qui lui est transmise par le dispositif ROI.

Ces différents moyens sont associés dans un fonctionnement commun propre à la composition proposée:

- l'axe optique du convertisseur d'images CAI, ou caméra de télévision, est confondu avec l'axe moyen XX' de la photo

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graphie PHI. Ce convertisseur analyse, sur la première image du paysage, les éléments photographiés situés dans la zone d'animation.

La lentille d'entrée du convertisseur détermine, par exemple, le contour de cette zone.

Le déplacement de la photographie PHI entraîne le déplacement relatif de la zone d'animation dans cette première image de paysage. Le convertisseur fournit à vidéo fréquence et au dispositif de traitement DT, une image de zone d'animation II :

- le générateur d'image d'objet GIO fournit, par ailleurs, à vidéo fréquence et au dispositif de traitement DT, une image d'objet 13 sur fond noir,

- le dispositif de traitement DT incruste, par des moyens électroniques classiques, l'image d'objet à un emplacement déterminé par l'ensemble de contrôle EC dans l'image de zone d'animation; les éléments de paysage normalement cachés par l'objet à l'observateur étant élinimés, le contour de la zone d'animation pouvant être déterminé également par ce dispositif.

Il fournit ainsi au convertisseur d'images électronique/optique, constitué, par exemple, par un moniteur de télévision, une image animée de zone d'animation 14 sous forme électronique. Le convertisseur fournit ensuite une image animée de zone d'animation 15:

- l'écran E, de contour semblable à celui de la zone d'animation, est disposé en regard de la seconde image de paysage en correspondance avec l'axe moyen de cette seconde image, de manière à intercepter une partie des rayons lunineux et à former une image d'environnement 12, semblable à la seconde image de paysage mais comportant une zone de luminance nulle, de contour semblable en forme et en position dans cette image d'environnement, au contour de la zone d'animation dans la s première image de paysage.

L'image animée de la zone d'animation 15 est additionnée optiquement à l'image d'environnement 12 au moyen de la lame semi-réfléchissante LSR, de manière à venir coïncider avec la zone de luminance nulle et à former une image mobile de m paysage animé 16 semblable à l'image de paysage animé cherchée, mais effectuant des déplacements dans son plan identiques à ceux de la seconde image de paysage.

Le faisceau lumineux de l'image 16 est intercepté par le dispositif de compensation optique qui fournit une image 17, 11 semblable à l'image 16, mais fixe par rapport à la lunette d'observation L. En raison des dispositifs de collimation Cl et C2 cette image est, en fait, renvoyée à l'infini:

— l'ensemble de commande EC coordonne les fonctionnements des différents moyens décrits constituant le système, soit d'une manière automatique, soit en étant lui-même commandé par un instructeur chargé de la séance d'entraînement au tir.

Cet ensemble élabore, entre autres, les signaux électriques définissant l'attitude, les déplacements et la distance de l'objet dans le paysage.

-s II fournit les signaux nécessaires au générateur d'image d'objet, au dispositif de traitement, au système de compensation optique et au générateur d'images de paysage.

C

1 feuille dessins

Claims

619 312 2 REVENDICATIONS

1. Installation pour combiner l'image d'un premier objet et l'image d'un second objet et simuler de façon visible un déplacement du premier objet par rapport au deuxième objet, l'installation utilisant une image intermédiaire dans laquelle l'image du premier objet est introduite par voie électronique et qui est elle-même rapportée par voie optique dans l'image du deuxième objet, caractérisée en ce qu'elle comprend:

— un générateur d'image du deuxième objet (GIP) qui fournit une première image du deuxième objet (PI) ainsi qu'une seconde image du deuxième objet (P2) semblable, ces deux images (PI, P2) subissant, par translation dans leurs plans, des déplacements semblables dont la direction est opposée à celle dans laquelle le déplacement du premier objet (M) par rapport au deuxième objet est simulé dans l'image du deuxième objet vue par un observateur, chacun de ces déplacements par translation étant repérable par rapport à un axe moyen fixe propre (X,X' et Y,Y'), perpendiculaire au plan de translation de l'image correspondante;

- un convertisseur d'images optique/électronique (CAI) dont l'axe optique est confondu avec l'axe moyen de la première image du deuxième objet (PI) et qui fournit une image intermédiaire;

— un écran opaque (E), de contour semblable à celui de l'image intermédiaire, placé en regard de la seconde image du deuxième objet (P2), en correspondance avec l'axe moyen (Y,Y') de cette seconde image de manière à former une image cadre semblable à la seconde image du deuxième objet mais comportant une zone de luminance nulle de contour semblable en forme et en position au contour de l'image intermédiaire dans la première image du deuxième objet (PI) ;

- un générateur d'image du premier objet (GIO) qui fournit, sous forme électronique, une image animée du premier objet,

—un dispositif de traitement (DT) qui incruste l'image du premier objet dans l'image intermédiaire et fournit sous forme électronique une image intermédiaire animée ;

- un convertisseur d'images électronique/optique (MO) qui fournit sous forme optique une image intermédiaire animée;

— une lame de verre semi-réfléchissante (LSR) fournissant, par addition optique de l'image intermédiaire et de l'image cadre et en correspondance avec la zone de luminance nulle, une image mobile de deuxième objet animé, le déplacement de cette image mobile étant semblable à celui de la seconde image du deuxième objet;

M)

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— un dispositif de compensation optique (SO) qui, à partir de l'image mobile du deuxième objet animé, fournit une image de deuxième objet animé, observable dans une lunette (L) et fixe par rapport à l'observateur ; so

— un ensemble de commande (EC) qui coordonne le fonctionnement des différents moyens associés

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le générateur d'images du deuxième objet (GIP) comprend

— une première photographie (PH 1 ), du type diapositive, s 5 représentant le deuxième obj et dont les éléments sont repéra-bles sur celle-ci au moyen de deux axes rectangulaires de référence et qui fournit la première image du deuxième objet;

— une seconde photographie (PH2) semblable à la première photographie (PHI), qui fournit la seconde image du deuxième c>o objet;

— un banc de déplacement (B) capable de guider chacune des photographies suivant deux axes de translation rectangulaires, de les rendre solidaires mécaniquement l'une de l'autre, et de les orienter de manière que les axes de référence soient « respectivement parallèles aux axes de translation.