EP2194353B1 - Procédé et système de détection d'engins explosifs improvisés ou analogues. - Google Patents

Procédé et système de détection d'engins explosifs improvisés ou analogues. Download PDF

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EP2194353B1
EP2194353B1 EP09177072.7A EP09177072A EP2194353B1 EP 2194353 B1 EP2194353 B1 EP 2194353B1 EP 09177072 A EP09177072 A EP 09177072A EP 2194353 B1 EP2194353 B1 EP 2194353B1
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Christophe Hubert-Habart
David Monnin
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Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
MBDA France SAS
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Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
MBDA France SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D5/00—Safety arrangements
    • F42D5/02—Locating undetonated charges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H11/00—Defence installations; Defence devices
    • F41H11/12—Means for clearing land minefields; Systems specially adapted for detection of landmines

Definitions

  • the present invention relates to a method and system for detecting improvised explosive devices (IEDs) or the like.
  • IEDs improvised explosive devices
  • Improvised explosive devices are known to be increasingly used to trap a route, such as a road or road and their aisles, from a conflict zone, because they are easily concealed by reason of their small size and that they can be designed and manufactured relatively easily and artisanally from components available commercially and / or mounted on equipment and appliances public by being diverted from their initial application. Thus, they pose a significant threat to vehicles and individuals, civilian or military, who use these trapped routes.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks and relates to a method and a system for detecting improvised explosive devices, which can be used on a moving vehicle without being constrained vis-à-vis the people in the vehicle or close to it.
  • the image correlation detection method is totally passive since it emits no dangerous radiation and is not subject to regulatory constraints as a result of use, so that can be put technically into application very easily.
  • Such an image analysis method makes it possible to notice a change in the current image compared to a previous image, which change may correspond to the presence of an explosive device, and therefore operates in real time with a moving vehicle.
  • the method consists, in accordance with the present invention, of replacing one of every two current images with an earlier image and of successively displaying said current and anterior images thus alternated.
  • Alternate image groups greater than two images
  • Any change between images (or groups of images) representative of the road and its surroundings is thus highlighted step by step along the route, making it as secure as possible.
  • Such a system easily integrates into a vehicle because of its reduced size and consumes, moreover, little energy for its operation, since its source of shooting is a simple camera and its display device a monitor .
  • the detection range of the system can be important since it depends on the resolution of the sensor and the characteristics of the camera lens. A range of some tens to a few hundred meters is thus attainable depending on the size of the objects to be detected.
  • said processing device replaces a current image out of two, taken by said source, with an earlier image of said database, so as to display on said display device an alternating succession of said current and previous images.
  • the detection system 1 is mounted on board a vehicle 2 generally of the military type, symbolized by a mixed rectangular line and traveling on a route (road or track) likely to include improvised explosive devices that can be totally or partially buried and / or concealed in the road or its aisles.
  • the system comprises, as will be seen in more detail below, a current image shooting source 3, a database 4 of reference images IA of said route, a processing device 5, an image registration means 6 and a display device 7.
  • the shooting source 3 is a camera 3A embedded in the vehicle 2 and making it possible to take the current images I of the route and thus to display on the display device 7, the road and the aisles of the route on which the vehicle travels, so as to deliver in real time and continuously, the current images of the route.
  • the database 4 contains previous IA images of the same route but previously filmed and contained on any appropriate computer storage medium, integrated into the vehicle. These images may have been taken by the same camera during a previous pass on the same route.
  • the image processing device 5 is connected to the camera 3A and to the database 4 and thus receives the information (images I and IA) sent by the camera 3A and the database 4.
  • the role of the processing device 5 is to replace current images I delivered by the camera by previous images IA provided by the database 4 and located in the same place.
  • a current image I out of two is replaced by an earlier image IA, so that the alternative display of the current images I of the camera and the previous images IA of the
  • the database allows you to immediately see the changes that have occurred along the current route compared to the previous one.
  • the display device 7 is for example a visualization monitor 7A.
  • the two images provided, respectively current I and previous IA, at a given moment in the same place, may not be strictly identical with respect to their spatial positioning, geographical.
  • the vehicles do not travel exactly the same way along the route and / or the cameras are not placed in the same place on the vehicles. It is thus seen that the route R of the IT route with its two trees AR of the current image I delivered by the camera 3A is slightly shifted to the right with respect to the same route R of the IT route with the same two AR trees of the previous image IA issued by the database 4, which road is in the center of the previous image IA.
  • the system 1 of the invention provides this and its resetting means 6 can consist of several interventions, for example: either to reset the current image I filmed by the camera 3A with that IA of the database 4 from the position of the vehicle or from the position of the vehicle and the orientation of the camera, so as to superimpose said images I and IA, either to use equipment specific to the detection system 1 or to use specific equipment of the vehicle such as that a satellite positioning system, inertial center, if it has one, which equipment allows to know where were taken the images I and IA, thus facilitating their registration.
  • Such a registration of the current images I and earlier IA is also necessary to ensure a good visual comfort of the operator in charge of monitoring the images scrolling alternately on the display monitor 7A.
  • the system 1 can identify, by image correlation, any change occurring between successive images scrolling on the monitor 7A.
  • any change occurring between successive images scrolling on the monitor 7A For example, it can be seen that on the current image I represented and delivered by the camera 3A, as well as on the imaged IR image of monitor 7A, there is a black spot T, on the left-hand side of the road R, while it does not appear on the previous image IA.
  • the operator sees a flashing on the monitor 7A representative of the change between the successive images and corresponding in the example to the spot T, which can be an improvised explosive device. If this is the case, the latter thus detected is then neutralized.
  • the images taken by the camera during the displacement are used to feed, via a link 8, the database 4 which is thus updated.
  • the replacement of old images with recent images makes it possible to overcome slow natural changes in the landscape, such as those of vegetation.
  • the image processing device 5 can be performed automatically to detect and highlight the elements that have changed in the landscape.
  • the image processing device 5 can also act on the images so as to reduce the effect of brightness variations or shadows worn between the two images that have been taken at different times.
  • the image database referenced 4 can of course be shared between several vehicles that can use for example the same portion of the route.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un procédé et un système de détection d'engins explosifs improvisés (EEI) ou analogues.
  • On sait que les engins explosifs improvisés sont de plus en plus employés pour piéger un itinéraire, tel qu'une route ou une piste et leurs bas-côtés, d'une zone de conflit, du fait qu'ils sont facilement dissimulables en raison de leur dimension réduite et qu'ils peuvent être conçus et fabriqués relativement facilement et artisanalement à partir de composants disponibles commercialement et/ou montés sur des matériels et appareils grands publics en étant détournés de leur application initiale. Ainsi, ils constituent une menace importante pour les véhicules et les individus, civils ou militaires, qui empruntent ces itinéraires piégés.
  • Pour sécuriser une telle route ou piste, on peut par exemple utiliser des systèmes destructifs attelés à des véhicules motorisés et à base de mécanismes de leurrage ou neutralisation qui déclenchent, lorsqu'ils passent sur les engins, l'explosion de leur charge entraînant par ailleurs l'endommagement d'une partie des mécanismes, ou, des systèmes non destructifs auxquels l'invention appartient et qui permettent de détecter des engins explosifs et, donc, de localiser lesdits engins à partir entre autres de rayons X ou analyses neutroniques.
  • Cependant, ces derniers systèmes sont difficilement applicables à un véhicule en mouvement destiné à la détection d'engins explosifs en raison notamment :
    • du délai des mesures trop important nuisant à la progression du véhicule,
    • de la faible portée des systèmes inférieure à quelques mètres, et
    • de la législation sur l'utilisation de rayons X ou neutroniques sur les personnes.
  • La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne un procédé et un système de détection d'engins explosifs improvisés, qui peuvent être utilisables sur un véhicule en mouvement en étant sans contrainte vis-à-vis des personnes situées dans le véhicule ou proches de celui-ci.
  • À cette fin, selon l'invention, le procédé pour la détection des cibles par corrélation d'images et consistant :
    • ○ à délivrer en continu des images actuelles représentatives de scènes dans lesquelles lesdites cibles sont susceptibles de se trouver ;
    • ○ à remplacer au moins certaines desdites images actuelles par des images antérieures précédemment enregistrées, prises au même endroit ; et
    • ○ à afficher successivement lesdites images actuelles et lesdites images antérieures de remplacement pour permettre, par la corrélation des images actuelles et antérieures, la détection desdites cibles,
    est caractérisé en ce que, lesdites cibles étant des engins explosifs improvisés ou analogues, dissimulés partiellement ou totalement, sur un itinéraire ou à proximité de celui-ci et ledit procédé étant mis en oeuvre à partir d'un véhicule circulant sur ledit itinéraire, ce procédé consiste de plus :
    • ○ avant d'afficher lesdites images actuelles et antérieures, à recaler la position géographique desdites images actuelles et antérieures successives de manière que les points fixes desdites images successives coïncident ; et
    • ○ à mettre à jour lesdites images antérieures précédemment enregistrées par lesdites images actuelles délivrées en continu et représentatives dudit itinéraire suivi.
  • Ainsi, grâce à l'invention, le procédé de détection par corrélation d'images est totalement passif puisqu'il n'émet aucune radiation dangereuse et ne fait pas l'objet en conséquence de contraintes réglementaires d'utilisation, de sorte qu'il peut être mis techniquement en application très facilement. Un tel procédé par analyse d'images permet de remarquer un changement dans l'image actuelle comparativement à une image antérieure, lequel changement peut correspondre à la présence d'un engin explosif, et fonctionne par conséquent en temps réel avec un véhicule en mouvement.
  • On remarquera que :
    • ○ la partie pré-caractérisante de la définition ci-dessus du procédé conforme à la présente invention se rapporte au document GB 2 103 901 qui décrit un système de surveillance par télévision, disposé de façon statique à poste fixe, seule sa caméra étant éventuellement orientable en azimut ;
    • ○ le document GB 2 439 627 décrit un procédé et un système pour détecter, à partir d'un véhiculé, des engins explosifs improvisés, disposés dans une zone d'intérêt fixe, située en oblique par rapport audit véhicule ; et
    • ○ le document GB 2 243 266 décrit un système de surveillance statique d'un parking par corrélation d'images, ce système mettant à jour l'image de référence à l'arrivée ou au départ d'une automobile.
  • De préférence, pour obtenir une analyse optimale de l'itinéraire emprunté par le véhicule, le procédé consiste, conformément à la présente invention, à remplacer une image actuelle sur deux par une image antérieure et à afficher successivement lesdites images actuelles et antérieures ainsi alternées. On peut aussi afficher des groupes d'images alternés (supérieures à deux images). Tout changement entre les images (ou groupes d'images) représentatives de la route et de ses abords est ainsi mis en évidence pas à pas le long de l'itinéraire, ce qui permet de le sécuriser au mieux.
  • L'invention concerne également un système de détection d'engins explosifs improvisés ou analogues, destiné à mettre en oeuvre le procédé défini précédemment. Ce système comprend :
    • ○ au moins une source de prise de vues montée sur ledit véhicule circulant sur ledit itinéraire et délivrant lesdites images actuelles de celui-ci ;
    • ○ une base de données desdites images antérieures précédemment enregistrées dudit itinéraire ;
    • ○ un dispositif de traitement d'images en temps réel, auquel sont reliées ladite source de prise de vues et ladite base de données et qui remplace au moins certaines desdites images actuelles par des images antérieures de ladite base de données, prises au même endroit dudit itinéraire ; et
    • ○ un dispositif d'affichage desdites images actuelles et antérieures ainsi combinées par ledit dispositif de traitement,
    et il est caractérisé en ce qu'il comporte :
    • ○ un moyen pour recaler la position géographique de deux images respectivement actuelle et antérieure successives ; et
    • ○ une liaison entre ladite source de prise de vues et ladite base de données de manière à mettre à jour lesdites images antérieures de ladite base de données par les images actuelles prises par ladite source.
  • Ainsi, un tel système s'intègre aisément dans un véhicule de par sa dimension réduite et consomme, par ailleurs, peu d'énergie pour son fonctionnement, puisque sa source de prise de vues est une simple caméra et son dispositif d'affichage un moniteur. La portée de détection du système peut être importante puisqu'elle dépend de la résolution du capteur et des caractéristiques de l'objectif de la caméra. Une portée de quelques dizaines à quelques centaines de mètres est ainsi atteignable en fonction de la taille des objets à détecter.
  • Avantageusement, ledit dispositif de traitement remplace une image actuelle sur deux, prise par ladite source, par une image antérieure de ladite base de données, de sorte à visualiser sur ledit dispositif d'affichage une succession alternée desdites images actuelles et antérieures.
  • De préférence, ladite base de données d'images antérieures contient des images fournies par la même source de prise de vues, conférant au système une fiabilité importante.
    • La figure du dessin annexé fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
    • La figure 1 représente schématiquement le système de détection d'engins explosifs improvisés appliquant le procédé selon l'invention.
  • Le système de détection 1 selon l'invention est monté à bord d'un véhicule 2 généralement du type militaire, symbolisé par un trait mixte rectangulaire et circulant sur un itinéraire (route ou piste) susceptible de comporter des engins explosifs improvisés qui peuvent être totalement ou partiellement enfouis et/ou dissimulés dans la route ou ses bas-côtés.
  • Pour cela, le système comprend, comme on le verra plus en détail ci-après, une source de prise de vues 3 d'images actuelles I, une base de données 4 d'images antérieures de référence IA dudit itinéraire, un dispositif de traitement d'images 5, un moyen de recalage d'images 6 et un dispositif d'affichage 7.
  • En particulier, la source de prise de vues 3 est une caméra 3A embarquée dans le véhicule 2 et permettant de prendre les images actuelles I de l'itinéraire et de visualiser ainsi sur le dispositif d'affichage 7, la route et les bas-côtés de l'itinéraire sur lequel circule le véhicule, de sorte à délivrer en temps réel et en continu, les images actuelles de l'itinéraire.
  • La base de données 4 contient des images antérieures IA du même itinéraire mais filmées précédemment et contenues sur tout support informatique approprié de stockage, intégré au véhicule. Ces images peuvent avoir été prises par la même caméra lors d'un passage précédent sur le même itinéraire.
  • Le dispositif de traitement d'images 5 est relié à la caméra 3A et à la base de données 4 et reçoit ainsi les informations (images I et IA) envoyées par la caméra 3A et la base de données 4. Le rôle du dispositif de traitement 5 est de remplacer des images actuelles I délivrées par la caméra par des images antérieures IA fournies par la base de données 4 et situées au même endroit. Pour optimiser la détection d'engins explosifs le long de l'itinéraire, une image actuelle I sur deux est remplacée par une image antérieure IA, de sorte que l'affichage alternatif des images actuelles I de la caméra et des images antérieures IA de la base de données permet de voir immédiatement les changements survenus tout le long de l'itinéraire actuel comparativement à celui précédemment enregistré. Pour visualiser cela, le dispositif d'affichage 7 est par exemple un moniteur de visualisation 7A.
  • Ainsi, comme le montre la figure 1, les deux images fournies, respectivement actuelle I et antérieure IA, à un instant donné en un même endroit, peuvent ne pas être rigoureusement identique en ce qui concerne leur positionnement spatial, géographique. Notamment du fait que les véhicules n'empruntent pas exactement le même chemin le long de l'itinéraire et/ou que les caméras ne sont pas placées au même endroit sur les véhicules. On voit ainsi que la route R de l'itinéraire IT avec ses deux arbres AR de l'image actuelle I délivrée par la caméra 3A est légèrement décalée vers la droite par rapport à la même route R de l'itinéraire IT avec les deux mêmes arbres AR de l'image antérieure IA délivrée par la base de données 4, laquelle route se trouve au centre de l'image antérieure IA.
  • Le système 1 de l'invention prévoit cela et son moyen de recalage 6 peut consister en plusieurs interventions, par exemple : soit à recaler l'image actuelle I filmée par la caméra 3A avec celle IA de la base de données 4 à partir de la position du véhicule ou à partir de la position du véhicule et de l'orientation de la caméra, de manière à superposer lesdites images I et IA, soit à utiliser un équipement propre au système de détection 1 ou à utiliser un équipement spécifique du véhicule tel qu'un système de positionnement par satellites, centrale inertielle, s'il en possède un, lequel équipement permet de savoir où ont été prises les images I et IA, en facilitant ainsi leur recalage.
  • Un tel recalage des images actuelles I et antérieures IA est nécessaire aussi pour assurer un bon confort visuel de l'opérateur en charge de surveiller les images défilant alternativement sur le moniteur de visualisation 7A.
  • Le système 1 ainsi décrit peut repérer, par corrélation d'images, tout changement survenant entre des images successives défilant sur le moniteur 7A. Par exemple, on remarque que sur l'image actuelle I représentée et délivrée par la caméra 3A, ainsi que sur l'image recalée IR du moniteur 7A, se trouve une tache noire T, sur le bas-côté gauche de la route R, alors qu'elle n'apparaît pas sur l'image antérieure IA. Ainsi, grâce à l'affichage alternatif des images actuelles et antérieures de la base de données, l'opérateur voit un clignotement sur le moniteur 7A représentatif du changement entre les images successives et correspondant dans l'exemple à la tache T, laquelle peut être un engin explosif improvisé. Si c'est le cas, ce dernier ainsi détecté est alors neutralisé.
  • Pendant ou à l'issue de la mission du véhicule, les images prises par la caméra durant le déplacement servent à alimenter, par une liaison 8, la base de données 4 laquelle est ainsi mise à jour. Le remplacement des images anciennes par des images récentes permet de s'affranchir des changements naturels lents dans le paysage comme, par exemple, ceux de la végétation.
  • Pour faciliter l'interprétation par l'opérateur, le dispositif de traitement d'images 5 peut s'effectuer automatiquement pour détecter et mettre en évidence les éléments ayant changés dans le paysage.
  • Par ailleurs, le dispositif de traitement d'images 5 peut également agir sur les images de manière à réduire l'effet des variations de luminosité ou des ombres portées entre les deux images qui ont été prises à des instants différents.
  • La base de données d'images référencées 4 peut bien entendu être partagée entre plusieurs véhicules pouvant utiliser par exemple une même portion d'itinéraire.

Claims (7)

  1. Procédé pour la détection de cibles par corrélation d'images et consistant :
    • à délivrer en continu des images actuelles (I) représentatives de scènes dans lesquelles lesdites cibles sont susceptibles de se trouver ;
    • à remplacer au moins certaines desdites images actuelles (I) par des images antérieures (IA) précédemment enregistrées, prises au même endroit ; et
    • à afficher successivement lesdites images actuelles et lesdites images antérieures de remplacement pour permettre, par la corrélation des images actuelles et antérieures, la détection desdites cibles,
    caractérisé en ce que, lesdites cibles étant des engins explosifs improvisés ou analogues, dissimulés partiellement ou totalement, sur un itinéraire ou à proximité de celui-ci et ledit procédé étant mis en oeuvre à partir d'un véhicule circulant sur ledit itinéraire, ce procédé consiste de plus :
    • avant d'afficher lesdites images actuelles et antérieures, à recaler la position géographique desdites images actuelles (I) et antérieures successives (IA) de manière que les points fixes desdites images successives coïncidant ; et
    • à mettre à jour lesdites images antérieures (IA) précédemment enregistrées par lesdites images actuelles (I) délivrées en continu et représentatives dudit itinéraire suivi.
  2. Procédé selon la revendication 1,
    caractérisé en ce qu'il consiste à remplacer une image actuelle (I) sur deux par une image antérieure (IA) et à afficher successivement lesdites images actuelles et antérieures ainsi alternées.
  3. Système de détection d'engins explosifs improvisés ou analogues, destiné à mettre en oeuvre le procédé tel que défini selon l'une des revendications 1 ou 2, et comprenant:
    - au moins une source de prise de vues (3) montées sur ledit véhicule (2) circulant sur ledit itinéraire et délivrant lesdites images actuelles (I) de celui-ci ;
    - une base de données (4) desdites images antérieures (IA) précédemment enregistrées dudit itinéraire ;
    - un dispositif de traitement d'images (5) en temps réel, auquel sont reliées ladite source de prise de vues et ladite base de données et qui remplace au moins certaines desdites images actuelles par des images antérieures de ladite base de données, prises au même endroit dudit itinéraire ; et
    - un dispositif d'affichage (7) desdites images actuelles et antérieures ainsi combinées par ledit dispositif de traitement (5),
    caractérisé en ce qu'il comporte :
    - un moyen (6) pour recaler la position géographique de deux images respectivement actuelle et antérieure successives ; et
    - une liaison (8) entre ladite source de prise de vues (3) et ladite base de données (4) de manière à mettre à jour lesdites images antérieures (IA) de ladite base de données (4) par les images actuelles (I) prises par ladite source (3).
  4. Système selon la revendication précédente,
    caractérisé en ce que ledit dispositif de traitement (5) est du type à remplacement d'images, une image actuelle sur deux prise par ladite source étant remplacée par une image antérieure de ladite base de données, de sorte à visualiser sur ledit dispositif d'affichage (7) une succession alternée desdites images actuelles (I) et antérieures (IA).
  5. Système selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4,
    caractérisé en ce que ladite source de prise de vues (3) est une caméra (3A) et ledit dispositif d'affichage (7) est un moniteur (7A).
  6. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 5,
    caractérisé en ce que ladite base de données (4) d'images antérieures contient des images fournies par la même source de prise de vues (3).
  7. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 6,
    caractérisé en ce que ladite base de données (4) est partagée entre plusieurs véhicules.
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EP2194353A1 EP2194353A1 (fr) 2010-06-09
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EP (1) EP2194353B1 (fr)
CA (1) CA2744182C (fr)
ES (1) ES2438602T3 (fr)
FR (1) FR2939188B1 (fr)
WO (1) WO2010063920A1 (fr)
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WO2010063920A1 (fr) 2010-06-10
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US9696127B2 (en) 2017-07-04
CA2744182A1 (fr) 2010-06-10
FR2939188A1 (fr) 2010-06-04
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