FR2573263A1 - Perfectionnement aux systemes d'imagerie a balayage - Google Patents

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Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE LES DISPOSITIFS DE LECTURE D'IMAGES UTILISABLES DANS LE DOMAINE INFRAROUGE. L'INVENTION CONSISTE ESSENTIELLEMENT A DISPOSER UNE BARRETTE DE PHOTODETECTEURS (D), CHAQUE PHOTODETECTEUR D ETANT CAPABLE D'ANALYSER UNE MEME LIGNE I D'IMAGE PAR UN BALAYAGE DE TYPE PARALLELE, DES MOYENS POUR STOCKER CES INFORMATIONS, ET EN PARTICULIER A DISPOSER DES MOYENS POUR ANALYSER UNE MEME LIGNE I D'IMAGE PAR DEUX DETECTEURS DIFFERENTS ET ADJACENTS D OU D DE LADITE BARRETTE, L'UN ETANT LU PENDANT LE BALAYAGE ALLER, L'AUTRE ETANT LU PENDANT LE BALAYAGE RETOUR. APPLICATION AUX CORRECTIONS D'IMAGES, PAR EXEMPLE AUX DEFAUTS DUS AU BRUIT FIXE.

Description

La présente invention concerne les dispositifs de lecture d'imagos et plus particulièrement de tels dispositifs utilisables dans le domaine de l'infrarouge.
Des dispositifs dc lecture utilisables dans l'infrarouge ont déjà été décrits. Ils consistent essentiellement en barrettes de photodétecteurs sensibles dans le domaine infrarouge. La demande 83 19 649 de la demanderesse décrit, par exemple, un tel système. Ces dispositifs de lecture pré sentent toutefois des défauts dts à un bruit spatial fixe perturbant l'image. Divers procédés pour éliminer ces bruits f es ont ddjà été proposés. Certains consistent à mettre en mémoire cette composante continue et à la soustraire du signal utile. D'autres consistent à effectuer un calcul de la valeur moyenne de cette composante pour chaque ligne et a retrancher cette valeur du signal utile.Ces systèmes permettent de passer la composante continue de l'image et né cessitent une stabilité en température du plan focal ce qui est dif?icilement réalisableO D'autres systèmes encore ne laissent pas passer la composante continue mais libèrent le sys te me des contraintes de~température.
La présente invention vise a éliminer les défauts ds a la présence de ce bruit e sans occasionner les incon venients mentionnés ci-dessus.
Le procédé de lecture d'images selon ltinvention consiste essentiellement a disposer des moyens pour analyser une meme ligne d'image par deux détecteurs différents de ladite barrette.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits deux détecteurs sont décalés dans le sens de la longueur de la barrette d'un angle égal à la dimension angulaire d'un détecteur élémentaire.
Le dispositif de l'invention consiste essentiellement à disposer des moyens de balayage pour analyser une même ligne i d'image par un photodétecteur Di, des moyens pour lire cette ligne i par transfert de charges dans un registre, des moyens pour lire la ligne adjacente (i + 1) |ou (i - pendant le balayage retour de la ligne i, des moyens pour calculer pour chaque détecteur la valeur moyenne du contraste C ainsi que son écart-type pendant chacun desdits balaya ges, des moyens pour corriger pour chaque ligne le contraste et la luminosité de l'image par un traitement du signal de lecture.
En outre, la valeur moyenne du contraste pour chaque détecteur Di 1 s' exprime pendant le balayage aller de la.
ligne i + 1 aussi bien que pendant le balayage retour de la ligne i par l'expression suivante
Figure img00020001

la réponse Rj+1 +1 étant la réponse alternative de la ligne i + 1 et O. 1 étant la composante continue parasite, 1 et R1 étant prédéterminés pour la première ligne par exemple, ce qui pe-rmet d'en déduire la composante continue parasite et la réponse R. + 1 pour les autres lignes.
De relus. le dispositif de l'invention comporte des moyens retrancher- (11) pour/la composante C. du contraste pour chaque signal lu par le détecteur D i le signal issu desdits moyens (11) de soustraction étant appliqué à l'entrée de moyens (12) de division qui divisent le signal en ligne par la valeur
#i calculée pour ce même détecteur Di.
D'autres avantages et caractéristiques apparaltront à la lecture de la description suivante illustrée par des dessins.
La figure 1 représente une barrette de lecture d'images du type utilisé dans l'invention et son balayage selon 1 'in- vention.
La figure 2 représente le dispositif de lecture de lima- ge avec traitement selon l'invention.
En se référant à la figure 1, les systèmes de lecture d'image sont habituellement formés de cellules élémentaires disposées suivant une colonne, chaque cellule élémentaire analysant les différents points d'une meme ligne d'image. Lors de la lecture, un dispositif optique de balayage dirige un rayonnement infrarouge sur ce détecteur grâce à un balayage approprié de type parallèle. Ce balayage bien connu de l'hom- me de l'art consiste par exemple à faire pivoter un miroir pour balayer une ligne de paysage.
Toutefois, le faisceau lumineux doit revenir en début de ligne après avoir balayé l'ensemble des points d'image d'une même ligne. Dans les systèmes connus, le retour du faisceau n' est pas exploité.
La présente invention préconise de lire et analyser une meme ligne d'image au moyen de deux détecteurs différents et adjacents, l'un lors du balayage aller, l'autre lors du balayage retour. Les valeurs moyennes et des écarts types des signaux lus pendant les trajets aller et retour permettent alors de corriger le bruit spatial fixe.
En effet, en se référant à la figure 2, le détecteur D.
analyse d'abord la ligne i d'image et fournit en sortie une réponse alternative R. pendant le trajet aller selon l'axe x.
Pendant le balayage aller, le signal lu est Sa(x) = RiCi(x) + où Ci(x) est le contraste sur la ligne i.
Pendant le balayage retour, le détecteur D. analyse la ligne i + 1 d'image, c'est à dire que l'on obtient le signal
Si(X) = RiCi + 1 (x) + 0i où Oi est le décalage de niveau continu du détecteur Di et oU C. + (x) est le contraste vu par le détecteur Di sur
i+1 i la ligne i + 1.
Ce contraste est vu par le détecteur Di + 1 à l'aller il peut être évalué de la même façon
sai + 1 ( = Ri + 1 C i + 1 (x) + 0.
en fonction de la réponse Ri + 1 alternative du détecteur i + 1.
Toutefois, les balayages des lignes suivant les trajets aller et retour ne s'effectuent pas à la même vitesse. Pour calculer des corrections, il est bon d'améliorer le rapport signal sur bruit. De ces faits, nous allons moyenner le signal sur l'ensemble d'une ligne.
On peut écrire, en surlignant pour désigner la moyenne
sri = Ri Ci + 1 + Oi 5a = R C + O.
Sai + 1 = Ri + 1 Ci + Oi + 1 i+1 i+ 1 i + 1
La variable x est éliminée par la moyenne.
On en déduit la valeur moyenne du contraste sur la ligne i + 1, les réponses R étant supposées connues par ail
Figure img00040001
<tb> leurs
<tb> <SEP> 5r <SEP> - <SEP> O. <SEP> 5a <SEP>
<tb> <SEP> S <SEP> r <SEP> O <SEP> i+1 <SEP> i+1
<tb> <SEP> C <SEP> = <SEP>
<tb> <SEP> i <SEP> + <SEP> 1 <SEP> Ri <SEP> Ri <SEP> 1
<tb>
On se fixe selon l'invention une valeur arbitraire égale à O et on en déduit des valeurs 2 O . .., O repré
3' i sentatives des composantes continues des différentes lignes R
O2 = Sa2 - Sr1 2 de même
O3 = Sa - R3 (Sr - O2)
3 R2 2 et ainsi de suite
Figure img00040002
Toutes les lignes sont de ce fait analysées par deux détecteurs différents et il est possible de calculer le décalage dû à des faux contrastes tout en conservant la composante continue de l'image.
Il suffit d'effectuer les calculs à une cadence suffisante pour tenir compte de l'évolution de la température du plan focal. Comme le contraste de la ligne i est fonction de celui de la ligne i - 1, ceci peut conduire à un bruit plus important sur la dernière ligne. Il est également possible, selon l'invention, d'améliorer la correction du contraste sur chaque ligne en calculant une moyenne du contraste sur plusieurs aller et retour au lieu d'un seul aller et retour.
La fréquence de calcul du contraste sera alors avantageusement choisie en fonction de l'évolution de la température du plan focal.
Un autre amélioration consisterait à effectuer ces me sures de contraste non plus seulement avec un balayage retour sur la ligne d'image suivante, mais tantôt sur la ligne précédente. Le calcul du contraste débuterait alors, soit à la première ligne de l'image, soit à la dernière ligne de l'image. Ceci permettrait de gagner en bruit et probablement de minimiser des effets parasites.
Il est également possible de déterminer les écarts ty pes- des signaux de contrastes suivant les balayages de la ligne i + 1 à l'aller et de la ligne i au retour. Il s'expri
Figure img00050001
<tb> me <SEP> par <SEP> :
<tb> <SEP> (srt <SEP> Si) <SEP> + <SEP> + <SEP> 1 <SEP> (x) <SEP> 1 <SEP> )2
<tb> <SEP> a <SEP> + <SEP> d
<tb> <SEP> I <SEP> + <SEP> i <SEP> 2
<tb> <SEP> i <SEP> + <SEP> 11 <SEP> ro <SEP> Ri <SEP> + <SEP> 1
<tb> d'ou <SEP> encore <SEP> o <SEP> 2 <SEP> a <SEP> - <SEP> 2
<tb> <SEP> I <SEP> i <SEP> i <SEP> i <SEP> i <SEP> ~ <SEP> + <SEP> i <SEP> + <SEP> 1
<tb> <SEP> ~ <SEP> ~ <SEP> w <SEP> =
<tb> <SEP> R <SEP> Sirt <SEP> $i)
<tb> ce qui donne, à une constante multiplieatie près, les valeurs des coefficients de gain.Il suffit donc de calculer pendant les balayages aller et retour les valeurs moyennes et les ecarts types des signaux puis d'appliquer les relations de récurrence suivantes
Figure img00050002
Ainsi, il est possible de convenir d'une valeur prédéterminée de la composante parasite O de la première ligne (par exemple O) et de la réponse alternative R1 (par exemple 1) de la première ligne. Le contraste et la luminosité de l'image complète peuvent ensuite être réglés séparément ainsi qu'il apparaîtra dans la suite de la description.
La figure 2 représente un schéma du dispositif traitement selon l'invention du signal issu du dispositif de lecture de la caméra infrarouge. Le miroir 1 reçoit un faisceau infrarouge et le réfléchit suivant une incidence commandée par deux dispositifs de commande de mouvement horizontal 3 et vertical 2. Le faisceau lumineux réfléchi 4 est focalisé grace à une lentille 4 sur un détecteur de la barrette 5 placé dans le plan focal de cette lentille 4. Le miroir 1 effectue, selon l'invention, un balayage aller et retour du champ suivant un axe perpendiculaire à l'axe de la barrette 5.Les chemins suivis à l'aller et au retour sont.décalés dans le sens de la longueur de la barrette d'un angle égal à la dimension angulaire d'un détecteur élémentaire, ceci afin que chaque élément de paysage vu par un détecteur à l'al- ler soit vu par un détecteur adjacent (d'une ligne supérieure ou inférieure) au retour.
La barrette 5 est lue par un procédé connu dit CCD permettant un transfert des charges dans un registre 6. Le si gal issu du registre 6 est alors un signal multiplex de 256 points, si la barrette 5 est formée de 256 détecteurs élémentaires, chaque détecteur élémentaire analysant une mAme ligne d'image. Ce signal fflt1ltiplexé est alors mis en forme au moyen d'un circuit 7 puis eolverti en un signal numérique au moyen d'un convertisseur 8 analogique-numérique.
Les informations numérisées sont alors traitées par un processeur 9. A chaque intervalle de temps élémentaire correspond le signal enregistré par un détecteur élémentaire.
On calcule, selon l'invention, la valeur moyenne du signal
S. pour le détecteur D. ainsi que l'écart type -i de ce
1 i signal au moyen de ce processeur 9. Un signal de synchroni- sation fourni par les dispositifs 2 et 3 de commande de balayage du miroir 1 commande le traitement effectué par ce processeur 9 selon qu'il s'agit d'un balayage aller ou retour.

Ainsi, en sortie, deux signaux parallèles S et i, respec- tivement la valeur moyenne et l'écart type, sont appliqués respectivement à l'entrée d'un circuit de soustraction 11 et d'un circuit de division 12. Le circuit de soustraction 11 reçoit en entrée le signal'numérique multiplex issu du vertisseur 8 et fournit en sortie un signal qui est appliqué à l'entrée du circuit de division 12. Le signal de sortie du circuit de division 12 est le signal traité débarrassé de ses défauts parasites et normalisé. On peut considérer que les circuits 11 et 12 forment un processeur 10 qui supprime les dispersions de niveaux continus et de gain de chaque détecteur afin de restituer une image dépourvue de bruit spatial fixe.
Un tel dispositif de traitement du signal lié à un balayage particulier du système d'imagerie infrarouge permet de résoudre complètement le problème de la compensation dubruit spatial fixq en évitant l'effet de trame.
Un tel dispositif de traitement serait également applicable à des systèmes d'imagerie à composant surfacique. Il suffit alors que, au raccordement des sous-images balayées, les lignes et les colonnes aient été lues par deux~détecteurs différents.

Claims (5)

REVENDICATIONS
1 - Procédé de lecture d'images dans le domaine infrarouge comportant une barrette de photodétecteurs sensibles T > au rayonnement infrarouge, chaque photodétecteur7ietant capable d'analyser une même ligne d'image par un balayage , des moyens pour stocker lesdites informations, procédé caracté- risé par le fait qu'on dispose des moyens pour analyser une même ligne-d'image par deux détecteurs différents de ladite barrette.
2 - Procédé de lecture selon la revendication 1 caractérisé par le fait que lesdits deux détecteurs sont décalés dans le sens de la longueur de la barrette d'un angle égal à la dimension angulaire d'un détecteur élémentaire.
3 - Dispositif de lecture d'images dans le domaine infrarouge comportant une barrette de photodétecteurs sensibles au rayonnement inlrarouge, des moyens de balayage pour- permettre à chaque photodétecteur d'analyser une même ligne i d'image, des moyens pour lire cette même ligne i par transfert de charges dans un registre, dispositif caractérisé par le fait qu'on dispose des moyens pour lire la ligne adjacente i + 1 (ou i - 1) pendant le balayage retour de la ligne i, des moyens pour calculer pour chaque détecteur la valeur moyenne du contraste C. ainsi que son écart type pendant chacun desdits balayages, des moyens pour corriger pour chaque ligne le contraste et la luminosité de l'image par un traitement du signal de lecture.
4 - Dispositif selonla revendication 3 caractérisé par le fait que la valeur moyenne du contraste pour chaque détecteur i + 1 s'exprime penchant ie balayage aller de la ligne i + 1 aussi bien que pendant le balayage retour de la ligne i
Figure img00080001
la réponse Ri 1 étant la réponse alternative de la ligne i + 1 et 0i+1 étant la composante continue parasite, Oî et
R1 étant prédéterminés pour la première ligne par exemple; ce qui permet d'en déduire la composante continue parasite et la réponse Ri + 1 pour les autres lignes.
i+1
5 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 4 ca- ractérisé par le fait que des moyens (11) sont prévus pour retrancher la composante C de contraste pour chaque signal lu par le détecteur Di, le signal issu desdits moyens (11) de soustraction étant appliqué à l'entrée de moyens (12) de division qui divisent le signal en ligne par la valeur calculée pour ce même détecteur Di
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