EP0898249A1 - System, especially for timing races, containing a photosensor and method for adjusting the alignment of such a system on a finish line - Google Patents
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- EP0898249A1 EP0898249A1 EP97114547A EP97114547A EP0898249A1 EP 0898249 A1 EP0898249 A1 EP 0898249A1 EP 97114547 A EP97114547 A EP 97114547A EP 97114547 A EP97114547 A EP 97114547A EP 0898249 A1 EP0898249 A1 EP 0898249A1
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- G07C1/22—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people in connection with sports or games
- G07C1/24—Race time-recorders
Definitions
- the present invention relates to a system, in particular for race timing, and more particularly such a system comprising an optical device installed at landline and in line with a crossing line of objects to project an image of this line on a photosensitive sensor.
- the invention also relates to a method of adjusting the alignment of such a system on an object passing line such as a finishing line of a race.
- This system includes a camera, a device storage and image processing, a box of command and a control screen.
- the camera includes a optical unit with which a photosensitive sensor is associated on which the image of the reference line is intended for be trained.
- the optical unit includes an optical objective conventional and the photosensitive sensor is formed of a bar, composed of a plurality of pixels juxtaposed in a single column, generally designated CCD bar (corresponding to the Anglo-Saxon designation "Charged Coupled Device ").
- the camera must be installed at a permanent extension of the reference line and perpendicular to it.
- the reference line must be in perfect alignment with the CCD bar of the camera.
- This alignment is generally carried out in two steps.
- a bench CCD bar optic with the optical device of the camera.
- the CCD bar is moved relative to the optical unit in order to be brought in overlay with a line of a crosshair of an eyepiece mounted on the camera's optical unit using different screw adjustment mechanisms. Once this adjustment made, the CCD bar is fixed in this position using mechanical means such as screws.
- the optical unit further comprises a mirror switching between a first position called operation, in which the plane of the mirror is clear of the optical path connecting the CCD bar to the objective and a second position, called adjustment in which the mirror is placed on said optical path and returns the image perceived by the objective, in this case the image of the reference line, on the eyepiece.
- operation in which the plane of the mirror is clear of the optical path connecting the CCD bar to the objective
- second position called adjustment in which the mirror is placed on said optical path and returns the image perceived by the objective, in this case the image of the reference line, on the eyepiece.
- the settings required by the camera when its assembly at the factory is long and delicate.
- the mechanical parts constituting the optical adjustment device by report to the CCD can distort and misalign the reticle of the eyepiece with respect to the CCD bar.
- the main aim of the invention is therefore to remedy the disadvantages of the aforementioned prior art in providing a system comprising a camera comprising a simple and inexpensive device for adjustment precise alignment of a photosensitive sensor of the type CCD bar on a line of passage of a race.
- the reticle is associated with control means via a comparator circuit receiving the image signal as an input and a reference signal from the control means and outputting a control signal, and the reticle can be moved over the image in response to control signal.
- the system further comprises means for switching the image signal either to the processing means or to the extraction means thus switching the system into one spatial and temporal operating mode respectively.
- switching means presents in particular the advantage of making it easy to check the system positioning at any time by switching simply the system from temporal to spatial mode.
- system alignment can be done by moving, for example using an electronic control, on a video image a reticle to superimpose it on the image of the passage line appearing on the image. So the alignment adjustment operations are simplified especially in that the implementation of mechano-optical mechanism delicate is completely eliminated.
- the alignment method of the invention can be, once the alignment steps have been completed, in a simple way to offer other possibilities operating the process such as timing.
- the invention is not not limited to this application and that it may be advantageously used in the context of any other application in which it is necessary to perform a alignment adjustment of a photosensitive sensor of the type CCD on an object passage line, for example in scanners or the like.
- FIG. 1 shows the principle of system according to the invention designated by the reference general digital 1.
- Runners 2 each evolving on a corridor 4 at a certain speed, pass a line of passage 6 which can be here the finish line of the race.
- a camera 8 is installed which is part of system 1.
- the camera 8 conventionally comprises an optical device 10 formed of a photo or video lens which can if if necessary be equipped with a manually operated zoom or remote control.
- the optical device 10 projects an image of the passage line 6 on a photosensitive sensor 12 behind the lens in a plane perpendicular to that of the figure.
- the photosensitive sensor is a CCD type sensor which is presented as illustrated in Figure 2 as a matrix of pixels 14 juxtaposed in rows L1-Ln and in columns C1-Cn.
- the sensor 12 is capable of supplying electrical signals 16 representative of the image projected by the device optical 10 and received by this sensor. These signals 16 will designated image signal in the following description.
- the sensor 12 comprises 750 lines and 480 columns. These sensors can be easily obtained in commerce, for example at Thomson.
- this sensor can be a color or black and white sensor depending on the application desired.
- the image signal 16 from the sensor 12 is supplied as input to processing means 18 via means of switching 20 when these are in a first position shown in solid lines in the figure, this position corresponding to a first operating mode of the system called spatial mode.
- processing means 18 output a processed image signal 21 to means display 22.
- These are provided to display a representative image signal image and are formed by a standard video screen or monitor such as PAL, NTSC or multimedia standard.
- multimedia standard we will include a digital output for a computer.
- the processing means 18 include an encoder 24, which codes the image signal to make it suitable for display on the monitor, as well as 26 to generate a reticle 28 which is also displayed on the monitor overlaying the video image or overlay in a digital image. These means 28 are able to generate on the image displayed by the monitor a vertical bar of small width, typically one pixel, and crossing the image from top to bottom which forms the reticle 28. Typically, the reticle can be formed by putting the part of the image signal coming from a column of determined pixels of the sensor in a state given by example in a color.
- the generating means 26 are associated, via a comparator circuit 30, with means of control 32 which allow in particular to control the horizontal displacement of the reticle 28 on the image.
- the order can be carried out via a user interface in the form of a keyboard 34 on which he can manually enter parameters of selection of a column of sensor 12 which will allow formation of the reticle at a given location on the monitor 22.
- the keyboard 34 is connected to the control means 32 by a control bus 36.
- the control means 32 are by elsewhere connected to the switching means 20 in order to control, via a switching signal 31, the mode of functioning of the system as will be described more in detail below.
- Comparator circuit 30 receives the signal as input image 16 which comes from the sensor as well as a signal reference 37 which comes from the control means 32, and outputs a control signal 38 which is applied on the one hand to the generating means 26 of the reticle, and on the other hand to extraction means 40 which will described in more detail below.
- the reference signal 37 is a signal representative of the position of the column pixels which corresponds to the desired position of the reticle on monitor 22.
- This signal 37 is supplied to means memory 42 forming part of the comparator circuit 30 and which store a representative numerical value of an ith column of pixels of the matrix 14 forming the sensor 12, this value corresponding to the parameters of the column of pixels entered by the user using of the keyboard 34.
- the storage means 42 are classics and can typically be formed by a registry or RAM or ROM.
- Memory or register 42 includes a default value of system activation, this value can for example be the one that corresponds to the central pixel column of the pixel matrix be the 240th columns in the special case of a matrix with 480 columns.
- Memory 42 outputs a signal 43 to a first input 44 of a comparator 46.
- the comparator circuit 30 further comprises counting means 48 of columns which receive as input the image signal 16 and output a signal of counting 50 to a second input 52 of comparator 46 which in turn provides the control signal 38.
- the column counting means 48 are advantageously formed by a counter by 480 which is resets at the start of a complete image or "frame", that is to say 50 or 60 times per second depending on the standard video used (PAL respectively NTSC).
- Comparator 46 is typically a comparator which provides the control signal when the count 50 is equal to reference signal 36
- the extraction means 40 also receive input the image signal 16 via the switching means 20 when these are in a second position shown in dotted lines in the figure, this position corresponding to a second mode of operation of the system says time mode.
- These means 40 are provided for extract image signal 16 in conjunction with the signal command 38 coming from the comparator circuit 30, electrical signals from a column of pixels of the matrix 12, which corresponds to the position of the reticle on the screen and to output a column signal 54.
- the column signal is then supplied to means operating 56 which can be trained for example with the image acquisition and processing circuit from a pixel column described in the patent EP-A-0 402 749.
- the extraction means 40 may advantageously be formed by a filtering circuit classic which only lets through part of the signal image 16 relating to the pixel column corresponding to the reticle based on control signal 38.
- the system according to the invention further comprises timing means 58 for reading at a frequency determined the signal column 54, or in other words the electrical signals from the pixel column defined by control signal 38, the pixel column forming an image representative of the line image projected on this column at a given time, the image of the line being in perfect superposition with the reticle defined above.
- the timing means 58 provide an extraction timing signal 60 as a programmable frequency binary signal by the control means 32.
- the column reading frequency is chosen by the operator as a function of the running speed of objects whose image it must retain, in this case in depending on the speed of the race.
- the operator has the keyboard on which he can manually enter the value of this frequency, the control means 30 serving as an interface between the keyboard and the timing means 58 and delivering to these last a timing control signal 62.
- the timing means 58 comprise a time base circuit associated with a microcontroller, these commercially available circuit, for example under the name Intel 80186 which combines these two components into a single integrated component.
- timing means 58 provide to sensor 12 of sensor timing signals 64 for manage the different read or acquisition speeds images also via the control signal timing 62 depending on the operating mode of the system. It should be noted in this connection that the speed acquisition is slow and fixed in the operate spatial and fast and variable in the mode of time operation.
- the display speed is standard, PAL, NTSC or multimedia video and when the signal is switched to time mode, the acquisition speed can be between 100 and 5,000 Hz i.e. the content of the column selected is refreshed 100 to 5000 times per second.
- the timing means 58 also manage the exposure time of the image saved.
- the system of the invention may further comprise means programmable amplification (not shown) which would be disposed between the sensor 12 and the means of switching 20 to change the contrast and brightness of the image that is displayed on the monitor and this for each color in the case of a color sensor.
- means programmable amplification (not shown) which would be disposed between the sensor 12 and the means of switching 20 to change the contrast and brightness of the image that is displayed on the monitor and this for each color in the case of a color sensor.
- the pixel matrix forming the sensor 12 is positioned to have the greatest number of pixels in columns than in rows. Similarly we prefer to scan the matrix in the direction of the columns rather than in the direction of the lines.
- the optical axis of camera 8 must be perfectly aligned with the line of passage of objects that we want to film in order, for example, to determine speed or time of passage of objects or competitors in the context of races, with the greatest precision.
- the matrix sensor 12 will also have been adjusted by compared to the camera housing 8 in particular so that the verticality of the pixel columns of sensor 12, i.e. confused with that of the walls of the camera housing. Note in this connection that the optical axis is defined by the direction perpendicular to the plane of the sensor
- Camera 8 equipped with a tripod or support (not shown) adjustable according to all degrees of freedom is firstly placed in the extension of the line of passage 6 so the optical axis of the camera is appreciably directed towards this line.
- the verticality of the pixel columns of the sensor 12 is adjusted by orienting the camera housing 8, for example using a spirit level, by acting on adjustment knobs and / or cranks provided on the tripod.
- the camera is engaged in spatial operation mode in acting on the switching means 20 via the keyboard 34 and the control means 32.
- the camera 8 reads, at a first frequency determined, the image signal 16 from the sensor 12 to form on the monitor or screen 22 an image by example a video image.
- the reading frequency is generated by the timing means 58 in response to the switching of the system to spatial mode via the means of command 32.
- the first frequency varies according to the standard video used and can be for example respectively 50 Hz and 60 Hz depending on whether the standard video is used PAL or NTSC. We can of course also use the multimedia standard.
- the video image of the passage line 6 and the environment of this line appear on the monitor 22. Note that the development and framing of the video image can be made during this surgery.
- the reticle 28 is therefore displayed at a position on the screen, which is determined by the value contained by fault in reference memory 42 when switching on.
- the reference value is the one that corresponds to the 240th column of pixels in the matrix 12 so that the reticle 28 is formed in the middle of the screen.
- the CR column is selected and corresponds to reticle 28.
- the column of pixels CR is the column of pixels that will be used when the the invention will be switched to the operating mode temporal.
- the image signal 16 is supplied in input to the extraction means 40 which receive by elsewhere the control signal 38.
- camera 8 reads, at a second frequency determined, the image signal 16.
- This reading frequency is generated by the timing means 58 in response when switching the system to time mode. This frequency is chosen, and entered by the user via the keyboard 34 and the control means 32, depending on the scrolling speed of objects on the line passage 6. Typically this second reading frequency varies between 100 and 5000 Hz.
- the extraction means 40 do not pass the image signal 16 only when the signal 38 is active to thus output the signal column 54 representative of the intensity profile image of the passage line 6 at a given instant.
- the column signal 54 comes from the column of CR pixels and exactly matches the position of the reticle 28 of the spatial operating mode.
Abstract
Description
La présente invention concerne un système, notamment pour le chronométrage de course, et plus particulièrement un tel système comportant un dispositif optique installé à poste fixe et dans le prolongement d'une ligne de passage d'objets pour projeter une image de cette ligne sur un capteur photosensible. L'invention concerne également un procédé de réglage de l'alignement d'un tel système sur une ligne de passage d'objets telle qu'une ligne d'arrivée d'une course.The present invention relates to a system, in particular for race timing, and more particularly such a system comprising an optical device installed at landline and in line with a crossing line of objects to project an image of this line on a photosensitive sensor. The invention also relates to a method of adjusting the alignment of such a system on an object passing line such as a finishing line of a race.
On connaít déjà du document EP-A-0 207 675 un système pour la détermination des temps séparant les passages de concurrents au droit d'une ligne de passage d'une course ou ligne de référence sensiblement perpendiculaire à leur trajectoire. Ce système comprend une caméra, un dispositif de stockage et de traitement d'images, un boítier de commande et un écran de contrôle. La caméra comprend un bloc optique auquel est associé un capteur photosensible sur lequel l'image de la ligne de référence est destinée à être formée. Le bloc optique comprend un objectif optique classique et le capteur photosensible est formé d'un barreau, composée d'une pluralité de pixels juxtaposés en une seule colonne, désigné généralement barreau CCD (correspondant à l'appellation anglo-saxonne "Charged Coupled Device").We already know from EP-A-0 207 675 a system for determining the times between the passages of competitors at the right of a line of passage of a race or reference line substantially perpendicular to their path. This system includes a camera, a device storage and image processing, a box of command and a control screen. The camera includes a optical unit with which a photosensitive sensor is associated on which the image of the reference line is intended for be trained. The optical unit includes an optical objective conventional and the photosensitive sensor is formed of a bar, composed of a plurality of pixels juxtaposed in a single column, generally designated CCD bar (corresponding to the Anglo-Saxon designation "Charged Coupled Device ").
Pour fonctionner de façon satisfaisante, la caméra doit être installée à un poste fixe dans le prolongement de la ligne de référence et perpendiculairement à celle-ci. Plus particulièrement, la ligne de référence doit être en alignement parfait avec le barreau CCD de la caméra.To function satisfactorily, the camera must be installed at a permanent extension of the reference line and perpendicular to it. In particular, the reference line must be in perfect alignment with the CCD bar of the camera.
Cet alignement est généralement réalisé en deux étapes. This alignment is generally carried out in two steps.
Selon une première étape mise en oeuvre en usine on procède, une fois pour toute, à l'alignement sur un banc optique du barreau CCD avec le dispositif optique de la caméra. Au cours de cette opération, le barreau CCD est déplacé par rapport au bloc optique afin d'être amener en superposition avec une ligne d'une mire d'un oculaire monté sur le bloc optique de la caméra à l'aide de différents mécanismes de réglage à vis. Une fois ce réglage effectué, le barreau CCD est fixé dans cette position à l'aide de moyens mécaniques tels que des vis.According to a first step implemented in the factory, once for all aligns on a bench CCD bar optic with the optical device of the camera. During this operation, the CCD bar is moved relative to the optical unit in order to be brought in overlay with a line of a crosshair of an eyepiece mounted on the camera's optical unit using different screw adjustment mechanisms. Once this adjustment made, the CCD bar is fixed in this position using mechanical means such as screws.
Selon une deuxième étape, on procède, à chaque installation de la caméra sur le terrain à l'alignement du barreau CCD via l'oculaire avec la ligne de référence. A cet effet, le bloc optique comprend en outre un miroir basculant entre une première position dite de fonctionnement, dans laquelle le plan du miroir est dégagée du chemin optique reliant le barreau CCD à l'objectif et une deuxième position, dite de réglage dans laquelle le miroir est placé sur ledit chemin optique et renvoie l'image perçue par l'objectif, en l'occurrence l'image de la ligne de référence, sur l'oculaire. Pour effectuer l'alignement du barreau CCD avec la ligne de référence, il est donc nécessaire de placer le miroir dans la position de réglage puis de déplacer la caméra qui a été préalablement fixée à un trépied de réglage classique tout en regardant dans l'oculaire l'image de la ligne de référence jusqu'à ce que cette image se superpose à ladite ligne de la mire de l'oculaire. Une fois ce dernier réglage effectué, le pied est fixé dans cette position à l'aide de moyens mécaniques classiques et la prise de vue peut commencer.In a second step, we proceed to each installation of the camera in the field in alignment with the CCD bar via the eyepiece with the reference line. AT for this purpose, the optical unit further comprises a mirror switching between a first position called operation, in which the plane of the mirror is clear of the optical path connecting the CCD bar to the objective and a second position, called adjustment in which the mirror is placed on said optical path and returns the image perceived by the objective, in this case the image of the reference line, on the eyepiece. For align the CCD bar with the line of reference, so it is necessary to place the mirror in the adjustment position and then move the camera which has previously attached to a conventional adjustment tripod while looking in the eyepiece the image of the line of reference until this image is superimposed on said line of sight of the eyepiece. Once the latter adjustment made, the foot is fixed in this position at using conventional mechanical means and shooting can start.
Ce système présente différents inconvénients en particulier du fait qu'il nécessite la réalisation de mécanismes de réglage comprenant de nombreuses pièces compliquées à usiner rendant la fabrication laborieuse et augmentant de façon importante le prix de revient de la caméra. On mentionnera aussi à ce propos une fiabilité restreinte du système en raison des nombreuses pièces mécaniques dont il est composé.This system has various disadvantages in particular because it requires the realization of adjustment mechanisms comprising many parts complicated to machine, making manufacturing laborious and significantly increasing the cost price of the camera. Reliability will also be mentioned in this connection. restricted system due to numerous parts mechanical components.
En outre, les réglages qu'exigent la caméra lors de son assemblage à l'usine sont longs et délicats. De plus, lors de chocs ou de vibrations les pièces mécaniques constitutives du dispositif de réglage de l'optique par rapport au CCD peuvent se fausser et désaligner le réticule de l'oculaire par rapport au barreau CCD.In addition, the settings required by the camera when its assembly at the factory is long and delicate. Moreover, during shocks or vibrations the mechanical parts constituting the optical adjustment device by report to the CCD can distort and misalign the reticle of the eyepiece with respect to the CCD bar.
L'invention a donc pour but principal de remédier aux inconvénients de l'art antérieur susmentionné en fournissant un système comprenant une caméra comprenant un dispositif simple et bon marché permettant le réglage précis de l'alignement d'un capteur photosensible du type barreau CCD sur une ligne de passage d'une course.The main aim of the invention is therefore to remedy the disadvantages of the aforementioned prior art in providing a system comprising a camera comprising a simple and inexpensive device for adjustment precise alignment of a photosensitive sensor of the type CCD bar on a line of passage of a race.
A cet effet, l'invention a pour objet un système pouvant être installé dans le prolongement d'une ligne de passage d'au moins un objet, telle qu'une ligne d'arrivée d'une course, ledit système comportant :
- un dispositif optique pour projeter une image de cette ligne sur un capteur photosensible capable de fournir des signaux électriques représentatifs de l'image projetée par le dispositif optique et reçue par ledit capteur, dit signal image,
- des moyens de traitement dudit signal image,
- des moyens d'affichage prévus pour afficher sur un écran une image représentative dudit signal image, dite image vidéo, reliés audits moyens de traitement. Ce système est caractérisé en ce que ledit capteur est formé d'une matrice de pixels,
- en ce qu'il est prévu des moyens pour engendrer un signal formant un réticule qui s'affiche sur ledit écran et qui se superpose à l'image vidéo, et
- en ce qu'il comprend en outre des moyens pour extraire, dudit signal image qu'ils reçoivent en entrée, des signaux électriques provenant d'une colonne de pixels de la matrice qui correspond à la position du réticule sur l'écran et pour fournir en sortie un signal colonne.
- an optical device for projecting an image of this line onto a photosensitive sensor capable of supplying electrical signals representative of the image projected by the optical device and received by said sensor, called the image signal,
- means for processing said image signal,
- display means provided for displaying on a screen an image representative of said image signal, called a video image, connected to said processing means. This system is characterized in that said sensor is formed of a matrix of pixels,
- in that means are provided for generating a signal forming a reticle which is displayed on said screen and which is superimposed on the video image, and
- in that it further comprises means for extracting, from said image signal which they receive as input, electrical signals coming from a column of pixels of the matrix which corresponds to the position of the reticle on the screen and for providing as a column signal output.
Grâce à ces caractéristiques la fonction et la structure mécanique compliquées du bloc optique des systèmes de l'art antérieur sont remplacées par un capteur unique, ce qui permet à la fois d'augmenter la précision d'alignement du système et sa fiabilité tout en diminuant le coût de fabrication du système.Thanks to these characteristics the function and complicated mechanical structure of the optical unit of prior art systems are replaced by a sensor unique, which allows both to increase the precision system alignment and reliability while decreasing the cost of manufacturing the system.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le réticule est associé à des moyens de commande via un circuit comparateur recevant en entrée le signal image et un signal de référence provenant des moyens de commande et fournissant en sortie un signal de commande, et le réticule peut être déplacé sur la image en réponse au signal de commande.According to an advantageous characteristic of the invention, the reticle is associated with control means via a comparator circuit receiving the image signal as an input and a reference signal from the control means and outputting a control signal, and the reticle can be moved over the image in response to control signal.
Ainsi, on peut par exemple au moyen d'un curseur électronique sélectionné la colonne de CCD qui correspond à la ligne de référence que l'on peut voir sur un écran de contrôle.So you can for example use a cursor electronics selected the CCD column that matches to the reference line that can be seen on a screen of control.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le système comprend en outre des moyens pour commuter le signal image soit vers les moyens de traitement, soit vers les moyens d'extraction commutant ainsi le système en un mode de fonctionnement spatial respectivement temporel.According to a preferred embodiment of the invention, the system further comprises means for switching the image signal either to the processing means or to the extraction means thus switching the system into one spatial and temporal operating mode respectively.
Ces moyens de commutation présente notamment l'avantage de permettre de vérifier aisément le positionnement du système à tout moment en commutant simplement le système du mode temporel au mode spatial. En d'autres termes on peut passer du mode dans lequel le système n'utilise qu'une seule colonne de pixels pour acquérir des données représentatives de l'image à chaque instant donnée de la ligne de passage, et par exemple traiter ces données conformément à ce qui est décrit dans le brevet EP 0 402 749 qui est inclus ici par référence, au mode dans lequel le capteur est utilisé classiquement en tant que capteur d'image vidéo avec une fréquence de balayage qui ne dépend que du standard utilisé, par exemple PAL, NTSC ou analogue.These switching means presents in particular the advantage of making it easy to check the system positioning at any time by switching simply the system from temporal to spatial mode. In other words we can go from the mode in which the system only uses one column of pixels to acquire image representative data each time given instant of the crossing line, and for example process this data in accordance with what is described in EP 0 402 749 which is included here by reference, to the mode in which the sensor is conventionally used as a video image sensor with a frequency of scanning which only depends on the standard used, by example PAL, NTSC or the like.
L'invention a également pour objet un procédé de
réglage de l'alignement d'un système sur une ligne de
passage d'objets, le système comportant un dispositif
optique ayant un axe optique, le dispositif étant capable
de projeter une image de cette ligne sur un capteur
photosensible formé d'une matrice de pixels capable de
fournir des signaux électriques représentatifs de l'image
projetée reçue par ledit capteur, dit signal image, des
moyens de traitement du signal image, des moyens
d'affichage prévus pour afficher sur un écran une image
représentative du signal image dite image vidéo reliés aux
moyens de traitement,
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à:
characterized in that it comprises the stages consisting in:
On remarque que selon le procédé de l'invention, l'alignement du système peut être effectué en déplaçant, par exemple à l'aide d'une commande électronique, sur une image vidéo un réticule pour le superposer à l'image de la ligne de passage apparaissant sur l'image. Ainsi, les opérations de réglage de l'alignement sont simplifiées notamment en ce que la mise en oeuvre de mécanisme mécanooptique délicat est totalement éliminée.Note that according to the method of the invention, system alignment can be done by moving, for example using an electronic control, on a video image a reticle to superimpose it on the image of the passage line appearing on the image. So the alignment adjustment operations are simplified especially in that the implementation of mechano-optical mechanism delicate is completely eliminated.
Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de
l'invention, le procédé décrit ci-dessus peut être
complété par les étapes de :
Ainsi, le procédé d'alignement de l'invention peut être, une fois les étapes d'alignement effectuée, complété de façon simple pour offrir d'autres possibilités d'exploitation du procédé tel que le chronométrage.Thus, the alignment method of the invention can be, once the alignment steps have been completed, in a simple way to offer other possibilities operating the process such as timing.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront plus clairement à lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre purement illustratif et non limitatif, cette description étant faite en liaison avec les figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 montre un schéma bloc illustrant le principe du système selon l'invention, et
- la figure 2 montre une vue de face schématique d'un capteur photosensible matriciel utilisé dans le système de la figure 1.
- FIG. 1 shows a block diagram illustrating the principle of the system according to the invention, and
- FIG. 2 shows a schematic front view of a matrix photosensitive sensor used in the system of FIG. 1.
La description du système selon l'invention va être faite dans le cadre d'une application au chronométrage de course et plus précisément au réglage de l'alignement d'un capteur photosensible du type CCD sur une ligne de passage de coureurs en vue d'effectuer un chronométrage avec prise de vues des coureurs qui passent au droit de la ligne.The description of the system according to the invention will be made as part of an application to the timing of stroke and more precisely to the adjustment of the alignment of a CCD type photosensitive sensor on a pass line of runners with a view to timing with grip of views of the runners passing at the right of the line.
Toutefois il va de soi que l'invention n'est nullement limitée à cette application et qu'elle pourra être avantageusement utilisée dans le cadre de tout autre application dans laquelle il est nécessaire d'effectuer un réglage d'alignement d'un capteur photosensible du type CCD sur une ligne de passage d'objets, par exemple dans des scanners ou analogue.However, it goes without saying that the invention is not not limited to this application and that it may be advantageously used in the context of any other application in which it is necessary to perform a alignment adjustment of a photosensitive sensor of the type CCD on an object passage line, for example in scanners or the like.
Le schéma bloc de la figure 1 montre le principe du
système selon l'invention désigné par la référence
numérique générale 1. Des coureurs 2, évoluant chacun sur
un couloir 4 à une certaines vitesse, passent une ligne de
passage 6 qui peut être ici la ligne d'arrivée de la
course. Dans le prolongement de cette ligne de passage 6
est installé une caméra 8 qui fait partie du système 1. La
caméra 8 comprend de façon classique un dispositif optique
10 formé d'un objectif photo ou vidéo qui peut le cas
échéant être équipé d'un zoom à commande manuelle ou
télécommandé. Le dispositif optique 10 projette une image
de la ligne de passage 6 sur un capteur photosensible 12
qui se trouve derrière l'objectif dans un plan
perpendiculaire à celui de la figure. Selon une
caractéristique de l'invention, le capteur photosensible
est un capteur de type CCD qui se présente comme illustré
à la figure 2 sous la forme d'une matrice de pixels 14
juxtaposés en lignes L1-Ln et en colonnes C1-Cn. Le
capteur 12 est capable de fournir des signaux électriques
16 représentatifs de l'image projetée par le dispositif
optique 10 et reçue par ce capteur. Ces signaux 16 seront
désignés signal image dans la suite de la description. A
titre d'exemple le capteur 12 comprend 750 lignes et 480
colonnes. Ces capteurs peuvent être facilement obtenus
dans le commerce, par exemple chez Thomson.The block diagram in Figure 1 shows the principle of
system according to the invention designated by the reference
general digital 1.
On notera également que ce capteur peut être un capteur couleur ou noir et blanc selon l'application souhaitée.It should also be noted that this sensor can be a color or black and white sensor depending on the application desired.
Le signal image 16 provenant du capteur 12 est fourni
en entrée à des moyens de traitement 18 via des moyens de
commutation 20 lorsque ces derniers sont dans une première
position représentée en trait continu à la figure, cette
position correspondant à un premier mode de fonctionnent
du système dit mode spatial. Ces moyens de traitement 18
délivrent en sortie un signal image traité 21 à des moyens
d'affichage 22. Ces derniers sont prévus pour afficher une
image représentative du signal image et sont formés par un
écran ou moniteur à norme vidéo standard telle que la
norme PAL, NTSC ou multimédia. Par norme multimédia on
comprendra une sortie numérique destiné à un ordinateur. The
Les moyens de traitement 18 comprennent un codeur 24,
qui réalise le codage du signal image pour le rendre
propre à l'affichage sur le moniteur, ainsi que des moyens
26 pour engendrer un réticule 28 qui s'affiche également
sur le moniteur en superposition de l'image vidéo ou en
incrustation dans une image numérique. Ces moyens 28 sont
aptes à engendrer sur l'image affichée par le moniteur une
barre verticale de faible largeur, typiquement large d'un
pixel, et traversant l'image de haut en bas qui forme le
réticule 28. Typiquement, le réticule peut être formé en
mettant la partie du signal image provenant d'une colonne
de pixels déterminée du capteur dans un état donné par
exemple dans une couleur. Les moyens générateurs 26 sont
associés, via un circuit comparateur 30, à des moyens de
commande 32 qui permettent notamment de commander le
déplacement horizontal du réticule 28 sur l'image.
Pratiquement, la commande peut être réalisée via un
interface utilisateur ayant la forme d'un clavier 34 sur
lequel il peut introduire manuellement des paramètres de
sélection d'une colonne du capteur 12 qui permettra la
formation du réticule à un endroit donné sur le moniteur
22. Le clavier 34 est relié aux moyens de commande 32 par
un bus de commande 36. Les moyens de commande 32 sont par
ailleurs reliés aux moyens de commutation 20 afin de
commander, via un signal de commutation 31, le mode de
fonctionnement du système comme cela sera décrit plus en
détail ci-après.The processing means 18 include an
Le circuit comparateur 30 reçoit en entrée le signal
image 16 qui provient du capteur ainsi qu'un signal de
référence 37 qui provient des moyens de commande 32, et
fournit en sortie un signal de commande 38 qui est
appliqué d'une part aux moyens générateurs 26 du réticule,
et d'autre part à des moyens d'extraction 40 qui seront
décrits plus en détail ci-après.
Plus précisément, le signal de référence 37 est un
signal représentatif de la position de la colonne de
pixels qui correspond à la position désirée du réticule
sur le moniteur 22. Ce signal 37 est fourni à des moyens
de mémorisation 42 faisant partie du circuit comparateur
30 et qui stockent une valeur numérique représentative
d'une ième colonne de pixels de la matrice 14 formant le
capteur 12, cette valeur correspondant aux paramètres de
la colonne de pixels introduits par l'utilisateur à l'aide
du clavier 34. Les moyens de mémorisation 42 sont
classiques et peuvent être formés typiquement par un
registre ou une mémoire vive ou morte. La mémoire ou
registre 42 comprend une valeur par défaut à
l'enclenchement du système, cette valeur peut par exemple
être celle qui correspond à la colonne de pixels centrale
de la matrice de pixels soit la 240ième colonnes dans le
cas particulier d'une matrice à 480 colonnes. La mémoire
42 fournit en sortie un signal 43 à une première entrée 44
d'un comparateur 46.More specifically, the
Le circuit comparateur 30 comprend en outre des
moyens de comptage 48 de colonnes qui reçoivent en entrée
le signal image 16 et fournissent en sortie un signal de
comptage 50 à une deuxième entrée 52 du comparateur 46 qui
fournit à son tour le signal de commande 38.The
Les moyens de comptages 48 de colonnes sont avantageusement formés par un compteur par 480 qui se réinitialise à chaque début d'image complète ou "frame", c'est-à-dire 50 ou 60 fois par seconde selon le standard vidéo utilisé (PAL respectivement NTSC).The column counting means 48 are advantageously formed by a counter by 480 which is resets at the start of a complete image or "frame", that is to say 50 or 60 times per second depending on the standard video used (PAL respectively NTSC).
Le comparateur 46 est typiquement un comparateur qui
fournit le signal de commande lorsque le signal de
comptage 50 est égal au signal de référence 36
Les moyens d'extraction 40 reçoivent également en
entrée le signal image 16 via les moyens de commutation 20
lorsque ces derniers sont dans une deuxième position
représentée en pointillé à la figure, cette position
correspondant à un deuxième mode de fonctionnent du
système dit mode temporel. Ces moyens 40 sont prévus pour
extraire du signal image 16 en liaison avec le signal de
commande 38 provenant du circuit comparateur 30, des
signaux électriques provenant d'une colonne de pixels de
la matrice 12, qui correspond à la position du réticule
sur l'écran et pour fournir en sortie un signal colonne
54. Le signal colonne est ensuite fourni à des moyens
d'exploitation 56 qui peuvent être formé par exemple avec
le circuit d'acquisition et de traitement des images
provenant d'une colonne de pixel décrit dans le brevet
EP-A-0 402 749. Les moyens d'extractions 40 pourront
avantageusement être formés par un circuit de filtrage
classique qui ne laisse passer que la partie du signal
image 16 relative à la colonne de pixel correspondant au
réticule sur la base du signal de commande 38.The extraction means 40 also receive
input the
Le système selon l'invention comprend en outre des
moyens de cadencement 58 pour lire à une fréquence
déterminée le signal colonne 54, ou en d'autres termes les
signaux électriques provenant de la colonne de pixels
définie par le signal de commande 38, la colonne de pixels
formant une image représentative de l'image de la ligne
projetée sur cette colonne à un instant donné, l'image de
la ligne étant en superposition parfaite avec le réticule
défini plus haut. A cet effet, les moyens de cadencement
58 fournissent un signal de cadencement d'extraction 60
sous la forme d'un signal binaire à fréquence programmable
par les moyens de commande 32.The system according to the invention further comprises
timing means 58 for reading at a frequency
determined the
La fréquence de lecture de la colonne est choisie par
l'opérateur en fonction de la vitesse de défilement des
objets dont il doit retenir l'image, en l'occurrence en
fonction de la vitesse de la course. Pour cela,
l'opérateur dispose du clavier sur lequel il peut
manuellement introduire la valeur de cette fréquence, les
moyens de commande 30 servant d'interface entre le clavier
et les moyens de cadencement 58 et délivrant à ces
derniers un signal de commande de cadencement 62.
Typiquement, les moyens de cadencement 58 comprennent un
circuit base de temps associé à un micro-contrôleur, ces
circuit pouvant être obtenus dans le commerce, par exemple
sous la dénomination Intel 80186 qui réunit ces deux
composants en un seul composant intégré.The column reading frequency is chosen by
the operator as a function of the running speed of
objects whose image it must retain, in this case in
depending on the speed of the race. For it,
the operator has the keyboard on which he can
manually enter the value of this frequency, the
control means 30 serving as an interface between the keyboard
and the timing means 58 and delivering to these
last a
En outre, les moyens de cadencement 58 fournissent
au capteur 12 des signaux de cadencement capteur 64 pour
gérer les différentes vitesses de lecture ou d'acquisition
d'images également via le signal de commande de
cadencement 62 en fonction du mode de fonctionnement du
système. On notera à ce propos que la vitesse
d'acquisition est lente et fixe dans le mode de
fonctionnent spatial et rapide et variable dans le mode de
fonctionnement temporel.In addition, the timing means 58 provide
to
A titre d'exemple, lorsque le système est commuté en mode de fonctionnement spatial, la vitesse d'affichage est standard, vidéo PAL, NTSC ou multimédia et lorsque le signal est commuté en mode de fonctionnement temporel, la vitesse d'acquisition peut être comprise entre 100 et 5'000 Hz c'est-à-dire que le contenu de la colonne sélectionnée est rafraíchi 100 à 5000 fois par seconde.For example, when the system is switched to spatial operating mode, the display speed is standard, PAL, NTSC or multimedia video and when the signal is switched to time mode, the acquisition speed can be between 100 and 5,000 Hz i.e. the content of the column selected is refreshed 100 to 5000 times per second.
De façon avantageuse, les moyens de cadencement 58 gèrent également le temps d'exposition de l'image enregistrée.Advantageously, the timing means 58 also manage the exposure time of the image saved.
Selon une variante de réalisation préférée, le
système de l'invention peut comprendre en outre des moyens
d'amplification programmables (non représentés) qui
seraient disposés entre le capteur 12 et les moyens de
commutation 20 pour modifier le contraste et la luminosité
de l'image qui est affichée sur le moniteur et cela pour
chaque couleur dans le cas d'un capteur couleur.According to a preferred embodiment, the
system of the invention may further comprise means
programmable amplification (not shown) which
would be disposed between the
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention,
et pour augmenter la résolution lors de l'extraction de
l'image, la matrice de pixels formant le capteur 12 est
positionnée de manière à avoir le plus grand nombre de
pixels dans les colonnes que dans les lignes. De même on
préférera balayer la matrice dans le sens des colonnes
plutôt que dans le sens des lignes.According to an advantageous characteristic of the invention,
and to increase the resolution when extracting
the image, the pixel matrix forming the
Le procédé de réglage associé au système selon l'invention va maintenant être décrit ci-après.The adjustment process associated with the system according to the invention will now be described below.
Dans de nombreuses applications du système qui vient
d'être décrit, l'axe optique de la caméra 8 doit être
aligné parfaitement sur la ligne de passage des objets que
l'on souhaite filmer afin, par exemple, de déterminer des
vitesses ou temps de passages d'objets ou de concurrents
dans le cadre de courses, avec la plus grande précision.In many system applications that comes
to be described, the optical axis of
Le capteur matriciel 12 aura également été ajusté par
rapport au boítier de la caméra 8 notamment pour que la
verticalité des colonnes de pixels du capteur 12 soit
confondue avec celle des parois du boítier de la caméra.
On notera à ce propos que l'axe optique est défini par la
direction perpendiculaire au plan du capteurThe
La caméra 8 équipée d'un trépied ou support (non
représenté) réglable selon tous les degrés de liberté est
tout d'abord placée dans le prolongement de la ligne de
passage 6 de sorte que l'axe optique de la caméra est
sensiblement dirigé vers cette ligne. Au cours de cette
première étape, la verticalité des colonnes de pixels du
capteur 12 est réglée en orientant le boítier de la caméra
8, par exemple à l'aide d'un niveau à bulle, en agissant
sur des boutons et/ou manivelles de réglage prévue sur le
trépied.
Un fois cette opération de réglage effectuée, la
caméra est enclenchée en mode de fonctionnement spatial en
agissant sur les moyens de commutation 20 via le clavier
34 et les moyens de commande 32. Dans ce mode de
fonctionnement, la caméra 8 lit, à une première fréquence
déterminée, le signal image 16 provenant du capteur 12
pour former sur le moniteur ou écran 22 une image par
exemple une image vidéo. La fréquence de lecture est
engendrée par les moyens de cadencement 58 en réponse à la
commutation du système en mode spatial via les moyens de
commande 32. La première fréquence varie selon le standard
vidéo utilisé et peut être par exemple respectivement
50 Hz et 60 Hz selon que l'on utilise le vidéo standard
PAL ou NTSC. On pourra bien entendu utiliser également le
standard multimédia.Once this adjustment operation has been carried out, the
camera is engaged in spatial operation mode in
acting on the switching means 20 via the
A ce moment, l'image vidéo de la ligne de passage 6
et de l'environnement de cette ligne apparaissent sur le
moniteur 22. On notera que la mise au point et la cadrage
de l'image vidéo peuvent être effectués au cours de cette
opération. At this time, the video image of the
On engendre alors un signal qui permet la formation
du réticule 28 qui vient s'incruster ou se superposer à
l'image vidéo affichée par le moniteur. Pour former ce
réticule 28 on compte, dans chaque trame du signal image
16, les colonnes de pixels de la matrice 14 à l'aide du
compteur 48. Le signal de comptage 50 représentatif d'une
ième colonne de pixels dans la trame considérée est
comparé au signal de référence 37 représentatif de la
position désirée du réticule sur l'écran 22. Lorsqu'une
égalité est constatée dans le comparateur 46, le signal de
commande 38 est actif. Ce signal 38 est alors fourni pour
toute la durée du balayage de cette colonne de pixels,
dite colonne de référence CR, au générateur de réticule
26. Lorsque ce signal est actif en entrée du générateur
26, le signal image provenant de la colonne CR est forcé
dans un état donné par exemple dans une couleur
déterminée. Le réticule 28 est donc affiché à une position
sur l'écran, qui est déterminée par la valeur contenue par
défaut dans la mémoire de référence 42 à l'enclenchement.
Selon un mode de réalisation la valeur de référence est
celle qui correspond à la 240ième colonne de pixels de la
matrice 12 de sorte que le réticule 28 est formé au milieu
de l'écran.We then generate a signal that allows the formation
of the
On commande ensuite le déplacement horizontal du
réticule 28 sur l'écran afin d'amener le réticule en
superposition exacte avec l'image vidéo de la ligne de
passage 6. A cet effet, on modifie le contenu de la
mémoire 42 via le clavier 34 et les moyens de commande 30.We then command the horizontal displacement of the
Une fois cette opération effectuée, la colonne CR est sélectionnée et correspond au réticule 28.Once this is done, the CR column is selected and corresponds to reticle 28.
En particulier, la colonne de pixels CR est la
colonne de pixels qui sera utilisée lorsque le système de
l'invention sera commuté dans le mode de fonctionnement
temporel. Lorsque le système est commuté en mode de
fonctionnement temporel, le signal image 16 est fourni en
entrée aux moyens d'extraction 40 qui reçoivent par
ailleurs le signal de commande 38. Dans ce mode de
fonctionnement, la caméra 8 lit, à une deuxième fréquence
déterminée, le signal image 16. Cette fréquence de lecture
est engendrée par les moyens de cadencement 58 en réponse
à la commutation du système en mode temporel. Cette
fréquence est choisie, et introduite par l'utilisateur via
le clavier 34 et les moyens de commande 32, en fonction de
la vitesse de défilement des objets sur la ligne de
passage 6. Typiquement cette deuxième fréquence de lecture
varie entre 100 et 5000 Hz. Les moyens d'extraction 40 ne
laissent passer le signal image 16 que lorsque le signal
de commande 38 est actif pour fournir ainsi en sortie le
signal colonne 54 représentatif du profil d'intensité
d'image de la ligne de passage 6 à un instant donné. En
conséquence, le signal de colonne 54 provient de la
colonne de pixels CR et correspond exactement à la
position du réticule 28 du mode de fonctionnement spatial.In particular, the column of pixels CR is the
column of pixels that will be used when the
the invention will be switched to the operating mode
temporal. When the system is switched to the
time operation, the
Claims (21)
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à:
characterized in that it comprises the stages consisting in:
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