FR2609174A1 - Device for measuring displacement, speed or acceleration - Google Patents

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FR2609174A1
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Claude Royer
Eric Lefevre
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Regie Nationale des Usines Renault
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/80Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • G01P3/806Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means in devices of the type to be classified in G01P3/68

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Device for measuring displacements, and/or speeds and/or accelerations, in two dimensions, and in rotation, for a vehicle from images of the roadway taken in succession by at least one camera mounted on the said vehicle. The image signals CAM output from the camera are sent to a computational unit UP through shift registers RD21, 22 and buffers B21, 22, taking from the image signals those corresponding to a window, and, to a set of shift registers RD1 mounted in series. The outputs of digital correlators CN4 are connected to the computer UP through a device for calculating the maximum in the sum of the correlation coefficients corresponding to the displacement of the vehicle during the time period in question. Application to land vehicles, in particular, to regulating and limiting speeds and fuel consumptions, to antilock, antislip and antiskid systems associated with steering control, and to automated position finding.

Description

DISPOSITIF DE DETERMINATION DF DEPLACEMENT, DE VITESSE OU D'ACCELERATION
La présente invention a pour objet des dispositifs de détermination des déplacements et/ou vitesses et/ou accélérations à l'aide de capteras optiques trouvant leur application notamment sur les véhicules terrestres.
DEVICE FOR DETERMINING DEPLACEMENT, SPEED OR ACCELERATION
The present invention relates to devices for determining displacements and / or speeds and / or accelerations with the aid of optical collectors finding their application particularly on land vehicles.

L'art antérieur connatt de tres nombreux dispositifs capteurs de déplacements, de vitesses ou d'accélFrations susceptibles d'étre montés A bord de véhicules terrestres, aériens ou maritimes. Ces dispositifs font appel aux techniques les plus variees et il serait difficile d'en donner un résumé. The prior art connatt very many devices sensors displacements, speeds or accelerations can be mounted in land vehicles, air or sea. These devices use the most varied techniques and it would be difficult to give a summary.

On peut cependant souligner le fait que la plupart des appareillages font appel au moins une fois dans leur chatne de mesure a des elements mécaniques lies nécessairement a des problèmes d'usure. Et si des propres ont été faits pour limiter ce type d'inconvenient, cela a généralement été au détriment de la precision. Mais meme dans les cas les plus simples et les plus traditionnels colmie celui des indicateurs de vitesse automobile, alors que la chatne de mesure devrait donner une grande précision, des paramètres tels le gonflage des pneumatiques peuvent largement modifier les mesures et introduire des erreurs. It may be emphasized, however, that most apparatuses use at least once in their measurement chatter mechanical elements necessarily related to wear problems. And if clean things have been done to limit this type of inconvenience, it has usually been to the detriment of accuracy. But even in the simplest and most traditional cases, that of automobile speed indicators, whereas the measurement ring should give a high precision, parameters such as inflating tires can greatly modify the measurements and introduce errors.

Le problème que cherche à résoudre l'invention est celui d'une mesure précise de la vitesse d'un véhicule selon un ou deux axes et en prenant aussi éventuellement en considération les rotations. De plus, on a cherché, conformément A l'invention, à effectuer des mesures précises, continues, avec un matériel fiable ne faisant pas appel à des éléments mécaniques, pneumatiques, hydrauliques ou autres qui entratnent des phénomènes d'usure. The problem that the invention seeks to solve is that of an accurate measurement of the speed of a vehicle along one or two axes and possibly also taking into account the rotations. In addition, it has been sought, in accordance with the invention, to carry out precise, continuous measurements with reliable equipment not involving mechanical, pneumatic, hydraulic or other elements which cause wear phenomena.

Or les technologies actuelles proposent des solutions électroniques qui permettent d'atteindre à la fois une grande précision, une facilite de traitement des informations de deplacement, de vitesse ou d'accélératior recueillies en vue d'applications diverses (enregistrement, limitation et régulation des vitesses et consommation, systèmes antiderapage ou antiblocage, etc.). However, current technologies offer electronic solutions that achieve both high accuracy, ease of processing information displacement, speed or accelerator collected for various applications (recording, limitation and speed control and consumption, anti-slip or anti-lock systems, etc.).

On a proposé dans l'art antérieur (WO 84/01223 de CRANE Co.) un systeme de détermination de la vitesse d'un aéronef par rapport au sol relevant un profil instantané du sol puis un second recouvrant en partie le premier, la comparaison des deux profils permettant d'en déduire le decalage de position relative et ceci en tenant compte de l'altitude, pour obtenir la distance correspondante, et du temps écoulé, pour obtenir la vitesse. Ce système utilise des photodétecteurs. It has been proposed in the prior art (WO 84/01223 of CRANE Co.) a system for determining the speed of an aircraft with respect to the ground, raising an instantaneous profile of the ground, then a second covering part of the first, the comparison two profiles to deduce the relative positional shift and this by taking into account the altitude, to obtain the corresponding distance, and time elapsed, to obtain the speed. This system uses photodetectors.

La requérante des présentes a déposé la demande francaise 85/09621 qui concerne un dispositif de mesure de la vitesse et de la position d'un mobile par rapport au sol. I1 comporte un capteur électro-optique visant le sol dont les signaux vidéo sont traités par un calculateur: des moyens de corrélation comparent deux a deux les images successives et les données recueillies sont mises en mémoire pour permettre la dytermination d'un maximum de corrélation entre images dont sont déduits déplacement et vitesse; un dispositif de commande central synchronise le fonctionnement des divers éléments (prise de vue, intégration des données et corrélation des images).Cette demande envisage l'utilisation de barrettes de type DTC (dispositifs d transfert de charges) pour la corrélation d'images unidimensionnelles et de matrices pour des images bidimensionnelles. The applicant hereby filed the French application 85/09621 which concerns a device for measuring the speed and position of a mobile relative to the ground. It includes an electro-optical sensor targeting the ground whose video signals are processed by a computer: correlation means compare two by two the successive images and the collected data are stored in memory to allow the determination of a maximum of correlation between images from which displacement and speed are deduced; a central control device synchronizes the operation of the various elements (shooting, data integration and correlation of images). This application envisages the use of DTCs (charge transfer devices) for the correlation of one-dimensional images and matrices for two-dimensional images.

La connaissance du vecteur vitesse par mesure de la vitesse selon deux axes et determination de la rotation, permet par intégration de définir le trajet du vehicule, ce qui est très utile dans toutes les techniques se développant actuellement et touchant le suivi cartographique des déplacements. Knowing the velocity vector by measuring the velocity along two axes and determining the rotation makes it possible, by integration, to define the path of the vehicle, which is very useful in all the techniques currently developing and affecting the cartographic tracking of the movements.

Ces technologies recourant au transfert de charges (DTC) permettent la réalisation de caméras de très petites dimensions donnant des images numérisées (intensité lumineuse émise par un point appelé pixel et repér par ses coordonnées dans la matrice de capteurs à N lignes et M colonnes). These technologies using charge transfer (DTC) allow the realization of very small cameras giving scanned images (luminous intensity emitted by a point called pixel and marked by its coordinates in the matrix of sensors with N lines and M columns).

On peut donc à l'aide de telles caméras observer depuis le véhicule le déroulement des images et le déplacement relatif d'objets ou de points de repère pour en déduire la vitesse.It is therefore possible with such cameras to observe from the vehicle the unfolding of the images and the relative displacement of objects or landmarks to deduce the speed.

On notera que la visée frontale ou arrière donne une évaluation délicate de la vitesse et nécessite en pratique deux caméras, la vision binoculaire permettant en effet au conducteur son appréciation directe des distances et des vitesses. Note that the frontal or rear sight gives a delicate evaluation of the speed and requires in practice two cameras, the binocular vision indeed allowing the driver his direct appreciation of distances and speeds.

La vision latérale donne un nombre considérable d'informations, mais à des profondeurs extremenent variables compliquant ainsi la sélection de repères. La vision inférieure offre l'avantage, pour les véhicules automobiles de voir défiler un sol dont la distance à une caméra liée au véhicule, variera fort peu, par comparaison au paysage latéral. La distance ne varie que du fait des inégalités de la route de moins en moins fréquentes et de plus en plus faibles, et du dbbattement vertical dO à la suspension du véhicule. En concevant une optique adaptée et en travaillant dans des conditions de prise de vue adéquats, on peut obtenir une profondeur de champ telle que les valeurs extremes de distance du sol à l'optique soient incluses entre les limites de cette profondeur de champ. The lateral vision gives a considerable amount of information, but at extremely variable depths thus complicating the selection of landmarks. The lower vision offers the advantage, for motor vehicles to see scrolling a soil whose distance to a camera linked to the vehicle, will vary very little, compared to the side landscape. The distance varies only because of the unevenness of the road less and less frequent and increasingly weak, and the vertical travel dO to the suspension of the vehicle. By designing a suitable optics and working under suitable shooting conditions, a depth of field can be obtained such that the extreme values of distance from the ground to the optics are included between the limits of this depth of field.

On peut donc concevoir qu'entre deux images successives prises par la caméra A dispositif de transfert de charges, on mesure le déplacement, dans le champ de l'objectif et donc sur le dispositif photosensible, d'un ensemble d'éléments caractéristiques du sol defilant sous le véhicule. It is therefore conceivable that between two successive images taken by the camera A charge transfer device, the displacement, in the field of the lens and thus on the photosensitive device, of a set of characteristic elements of the ground is measured. running under the vehicle.

Si la vitesse du véhicule est très Flevee et que le temps séparant aeux images successives est tel qu'aucun point du sol vu sur une image ne se retrouve sur la suivante, il est possible de travailler avec deux camperas, la seconde reperant dans le temps le passage des points caract < - ristiques du sol relevés par la première. If the speed of the vehicle is very Flevee and that the time separating two successive images is such that no point of the ground seen on one image is found on the next one, it is possible to work with two camperas, the second one stinging in the time the passage of the characteristic points of the soil raised by the first.

En fait, la vitesse de prise de vue en technique DTC ou DCC est telle que l'on peut gtsnaralemen se contenter d'une seule caméra. 11 faut ceperdant prendre des prbcautions. Si l'on considéré par exemple une vitesse de 200 km/h, cela correspond 55 mm/msec. Or, la prise d'image se fait pendant un temps d'exposition pouvant etre de l'ordre de la centaine de nanosecondes par pixel.Si l'on ne cherche pas a obtenir une image comprenant un grand nombre de pixels, on peut arriver à une prise d'image suffisamment rapide ce qui n'éliminera pas la présence d'un léger flou pour un véhicule roulant a grande vitesse. En fait l'expérience a démontré que cec ne constituait pas un inconvenient des lors que dans la phase de corrélation entre images successives, on retrouve, avec le décalage dO à la vitesse, les memes éléments d'image avec un flou identique ou pratiquement identique. Par ailleurs, l'expérience a également démontré que pour les besoins de la mesure de vitesse:
(a) on peut réduire le nombre d'informations et les temps de traitement
correspondants se contentant d'un faible nombre de bits par pixel:
image noir/blanc et nombre de niveau de gris minimum (O et 1).
In fact, the speed of shooting in DTC or DCC technique is such that one can usually be satisfied with a single camera. It is necessary to take precautionary measures. If, for example, a speed of 200 km / h is considered, this corresponds to 55 mm / msec. However, the image is taken during an exposure time which may be of the order of one hundred nanoseconds per pixel. If we do not try to obtain an image comprising a large number of pixels, we can arrive to a fast enough image which will not eliminate the presence of a slight blur for a vehicle traveling at high speed. In fact, experience has shown that this is not a disadvantage, since in the phase of correlation between successive images, we find, with the shift dO at speed, the same image elements with an identical or almost identical blur. . In addition, experience has also shown that for the purposes of speed measurement:
(a) we can reduce the number of information and processing times
corresponding to a low number of bits per pixel:
black / white image and minimum gray level number (O and 1).

(b) on peut se contenter au besoin, non d'une matrice DTC mais d'une
barrette DTC linéaire dans la mesure où on ne cherche à mesurer le
vitesse que selon un axe (l'axe de déplacement du véhicule, en
général).
(b) one can be content, if need be, not with a DTC matrix but with a
Linear DTC array to the extent that one does not seek to measure the
speed only along one axis (the axis of movement of the vehicle, in
general).

(c) on peut accepter un relatif flou, si le déplacement pendant la prise
d'image ne dépasse pas approximativement un cinquième de la longueur
de l'image prise dans le sens de la vitesse et de préférence un
dixième.
(c) we can accept a relative blur, if moving during shooting
image does not exceed approximately one fifth of the length
of the image taken in the sense of speed and preferably a
tenth.

Ceci veut néanmoins dire que pour des mesures plus complètes (vitesse selon deux axes et rotation, ce que ne fait pas l'art antérieur cité plus haut), on doit recourir à une matrice N lignes M colonnes, c'est-à-dire A
N x M pixels.
This nevertheless means that for more complete measurements (speed along two axes and rotation, which does not do the prior art cited above), we must use a matrix N lines M columns, that is to say AT
N x M pixels.

Avant d'entrer dans la description des dispositifs conformes A l'invention, il faut rappeler que les DTC travaillent en phases successives: chaque pixel (de l'anglais "picture-element") recoit une quantité donnée de lumière, et met un signal correspondant à l'intensité lumineuse revue (deux niveaux dans le cas le plus simple); les signaux des pixels sont transferes simultanément dans un registre de transfert (fin de l'opération dite d'intégration) puis à un ou plusieurs registres à décalage qui envoient au traitement les données par point, et/ou par ligne ou colonne et/ou par trame et/ou par image selon le dispositif choisi.La mise en mémoire et le traitement se font donc en général séquentiellenient, ce qui est très rapide par comparaison aux caméras vidfo classiques. On peut, conformément a l'invention, utiliser une mémoire image directe, ce qui limite considhra- blement le temps dé transfert et permet une bonne corrélation entre une image acquise et la suivante. Before going into the description of the devices according to the invention, it should be remembered that the DTCs work in successive phases: each pixel (of the English "picture-element") receives a given amount of light, and puts a signal corresponding to the light intensity reviewed (two levels in the simplest case); the signals of the pixels are simultaneously transferred into a transfer register (end of the so-called integration operation) and then to one or more shift registers which send to the processing data by point, and / or by line or column and / or per frame and / or per image depending on the device chosen. Storage and processing are therefore generally sequentially, which is very fast compared to conventional vidfo cameras. According to the invention, it is possible to use a direct image memory, which considerably limits the transfer time and allows a good correlation between one acquired image and the next one.

En effet, les dispositifs DTC classiques fonctionnement o des fréquences maximales de 10 à 20 MHz, ce qui correspond à un temps de sortie des données de 100 à 50 usec (pour une ligne de 1 024 pixels). Indeed, conventional DTC devices operating o maximum frequencies of 10 to 20 MHz, which corresponds to a data output time of 100 to 50 usec (for a line of 1024 pixels).

Si donc, on peut sans problème particulier, utiliser les registres classiques à décalage pour un capteur linéaire, on concoit que pour le capteur matriciel et l'image à deux dimensions, on ait intérOt A limiter les décalages et transferts séquentiels et 3 utiliser des mémoires images directes en vue de la corrélation. If, therefore, it is possible without any particular problem to use the conventional shift registers for a linear sensor, it will be understood that for the matrix sensor and the two-dimensional image, it is desirable to limit the sequential offsets and transfers and to use memories. direct images for correlation.

Dans le cas du capteur matriciel, le problème de la corrélation est de retrouver trace et position dans chaque image d'au moins une zone de l'image précédente. Selon l'invention, on peut recourir à une fenetre de corrélation. Cette fenetre électroniquement definie couvre par exemple un carreau de l'image divisée en neufs carreaux (trois lignes trois colonnes).  In the case of the matrix sensor, the problem of the correlation is to find trace and position in each image of at least one zone of the previous image. According to the invention, a correlation window can be used. This electronically defined window covers for example a tile of the image divided into nine tiles (three lines three columns).

On choisit dans ce cas le carreau central du cOté de l'image qui vient d'entrer dans le champ de la caméra. Si le véhicule se déplace sensiblement axialement, le sujet trouvé dans le carreau de la première image va suivre l'axe de l'ensemble et parcourir les deux carreaux suivants sensiblement selon l'axe suivi. Dans une deuxième phase, la fenetre de corrélation va parcourir la seconde image pour chercher la nouvelle position de l'image correspondant à la surface du carreau choisi dans la première image. Si le vecteur vitesse est bien axial, la fenêtre doit se retrouver dans le même axe de la deuxième image avec le décalage correspondant dû à la vitesse (et au déplacement). Si le vecteur vitesse a une composante latérale, la fenêtre retrouvera son image avec le décalage latéral correspondant. Si en plus il y a rotation, la fenetre devra tourner de l'angle correspondant.In this case, we choose the central tile on the side of the image that has just entered the field of the camera. If the vehicle moves substantially axially, the subject found in the tile of the first image will follow the axis of the assembly and traverse the next two tiles substantially along the axis followed. In a second phase, the correlation window will go through the second image to find the new position of the image corresponding to the surface of the tile chosen in the first image. If the velocity vector is axial, the window must be in the same axis of the second image with the corresponding offset due to the speed (and displacement). If the velocity vector has a lateral component, the window will recover its image with the corresponding lateral shift. If in addition there is rotation, the window will have to turn from the corresponding angle.

Ceci veut donc dire que la fenetre doit parcourir chaque image pour rechercher trace du carreau qu'elle avait retenu de l'image précédente.This means that the window must go through each image to find a trace of the tile that it had retained from the previous image.

Sur la figure 1, on a représenté en a la première image découpez er neuf carreaux, en b l'image suivante avec vecteur vitesse axial (Vx), en c l'image suivante avec vecteur vitesse V à composante laterale Vy et en d l'image suivante avec composante latérale Vy et rotation d. Sur les quatre dessins, le carreau hachuré correspond à la fenetre électronique. In FIG. 1, there is shown in a first image cut out nine squares, in b the following image with axial velocity vector (Vx), in c the following image with velocity vector V with lateral component Vy and in FIG. next image with lateral component Vy and rotation d. On the four drawings, the hatched tile corresponds to the electronic window.

On concoit donc que la fenetre doit explorer chaque image, ce qui peut se faire selon un mude de réalisation de l'invention en 2 ms. It is therefore expected that the window must explore each image, which can be done according to a mud of realization of the invention in 2 ms.

On comprend ainsi l'intérêt que pourraient représenter dans le futur des mémoires telles que les mémoires vivps optiques (RAY. optique) qui enregistrent directement l'image et sont lisibles comme une mémoire vive classique. We can thus understand the interest that could represent in the future memories such as optical optical memories (optical RAY) that record directly the image and are readable as a conventional random access memory.

Il est également nécessaire de preciser les conditions générales d'utilisation d'une fenêtre de corrélation. It is also necessary to specify the general conditions of use of a correlation window.

Le choix dimensionnel de la fenêtre dépend:
- du nombre de pixels du capteur,
- des vitesses extremes à mesurer
- du temps d'exposition du capteur,
- de la résolution de la camera.
The dimensional choice of the window depends on:
the number of pixels of the sensor,
- extreme speeds to measure
- the exposure time of the sensor,
- the resolution of the camera.

La résolution est le rapport entre la surface observée (c'est-à-dire celle de l'objet correspondant au champ) et le nombre de pixels des capteurs. La résolution est donc mesurée en unités de surface. Lorsque l'objet est immobile, la résolution ci-après dénommée statique AS est la plus petite surface observable par la caméra.The resolution is the ratio between the observed area (that is, that of the object corresponding to the field) and the number of pixels of the sensors. The resolution is therefore measured in surface units. When the object is immobile, the resolution hereafter referred to as static AS is the smallest area observable by the camera.

Lorsque l'objet est mobile (en mouvement relatif) pour une vitesse
linéaire V et un temps at, l'image devient floue, chaque pixel recoit une
information moyenne d'éclairement provenant non de la surface RS mais de la surface RS(1+V.at). Le plus petit détail observable devra donc couvrir une surface supérieure à la résolution statique RS.
When the object is moving (in relative motion) for a speed
linear V and a time at, the image becomes fuzzy, each pixel receives a
average illuminance information from the RS surface but from the RS surface (1 + V.at). The smallest observable detail must therefore cover a surface greater than the static resolution RS.

On prendra les notations suivantes pour les calculs ci-dessous:
Vmin x vitesse minimale à mesurer;
Vmax = vitesse maximale A mesurer; Hymen - variation minimale de vitesse détectée ou précision sur la vitesse; temps = temps d'acquisition; = = temps séparant deux prises de vues;
RS = résolution statique;
RD = résolution dynamique.
We will take the following notations for the calculations below:
Vmin x minimum speed to be measured;
Vmax = maximum speed To be measured; Hymen - minimum speed variation detected or accuracy on speed; time = acquisition time; = = time between two shots;
RS = static resolution;
RD = dynamic resolution.

On considère la résolution dynamique dans le cas le plus défavorable c est-a-dire pour Vmax. Si l'on se place dans le cas le plus simple du déplacement linéaire, pendant le temps d'exposition rt, la longueur parcourue est l = V.#t donc
Lmax V At (1)
Lmax Vmax
En se référent à la figure 2 qui représente le champ (zone hachuree) aux temps t et t 4 At (début et fin d'exposition, la zone de recouvrement correspond à la résolution dynamique RD, le déplacement Lmax entre les temps t et T + rt étant tel que défini ci-dessus Vmax.At.
Dynamic resolution is considered in the worst case, ie for Vmax. If one places oneself in the simplest case of the linear displacement, during the exposure time rt, the length traveled is l = V. # t therefore
Lmax V At (1)
Lmax Vmax
Referring to FIG. 2 which represents the field (hatched area) at times t and t 4 At (beginning and end of exposure, the overlap zone corresponds to the dynamic resolution RD, the displacement Lmax between times t and T + rt being as defined above Vmax.At.

Le champ doit donc couvrir un motif plus long que Lmax Si l'on considère que la résolution doit entre de l'ordre de la longueur minimale A observer, RD est donc de l'ordre de Vmax.#t.  The field must therefore cover a pattern longer than Lmax. If we consider that the resolution must be of the order of the minimum length to be observed, then RD is of the order of Vmax. # T.

La fenêtre de corrélation doit donc avoir une longueur estime en nombre de pixels à:
F - k. RD (2)
RS formule dans laquelle k est le nombre d'informations élémentaires contenues dans la fenêtre.
The correlation window must therefore have a length estimate in number of pixels to:
F - k. RD (2)
RS formula in which k is the number of basic information contained in the window.

Entre deux images successives on se déplace de D = V.#t. Between two successive images we move from D = V. # t.

Si l'on veut une précision sur la vitesse de aVmjn, il faut que:
AV . . At
mon soit supérieur A 1 (p étant le nombre de pixels du motif).
If one wants a precision on the speed of aVmjn, it is necessary that:
AV. . Has
my is greater than 1 (where p is the number of pixels of the pattern).

Ainsi, une différence élémentaire de vitesse correspondra à un déplacement du motif observé sur p pixels. Bien entendu, p = 1 est une limite inférieure à précision minimale non souhaitable.  Thus, an elementary difference in velocity will correspond to a displacement of the observed pattern on p pixels. Of course, p = 1 is a lower limit to undesirable minimum precision.

Si p pixels correspondant à la plus petite variation de vitesse observée, pour mesurer la vitesse maximale, il faudra:

Figure img00070001
If p pixels corresponding to the smallest variation of speed observed, to measure the maximum speed, it will be necessary:
Figure img00070001

La longueur de champ observer entratne donc une longueur de capteur en pixels de:

Figure img00070002

ou encore:
Figure img00070003
The observed field length therefore involves a sensor length in pixels of:
Figure img00070002

or:
Figure img00070003

Si l'on considère que les images se succèdent à des temps At 5cuiva- lents au temps de prise de vue (prises de vues par cons"qtent successives),

Figure img00070004
If we consider that the images succeed one another at times that are consistent with the time of shooting (successive shots taken),
Figure img00070004

Le nombre de pixels de la fenetre doit donc etre au minimum égal à N. The number of pixels in the window must therefore be at least equal to N.

On rappellera que ceci est vrai dans l'hypothèse de mesures linf-aires et donc unidinnsionnelles. It will be recalled that this is true in the hypothesis of linf-areas and therefore unidinnsional measurements.

La présente invention se base sur ces principes étudiés pour des mesures linéaires, mais a dû les reconsidérer en tenant compte du fait que les mesures ne sont plus limitées à un espace à une dimension (mesures linéaires) mais correspondent a un espace à deux dineisions (mesures dans le plan selon deux axes de préférence orthogonaux) et en rotation. The present invention is based on these principles studied for linear measurements, but had to reconsider them taking into account that the measurements are no longer limited to one-dimensional space (linear measurements) but correspond to a two-dimensional space ( measurements in the plane according to two axes of orthogonal preference) and in rotation.

On notera, ici, que si dans l'absolu la corrélation entre deux images successives doit s'effectuer en tenant compte de coordonnées cartésiennes x et y et de rotations e > on peut réduire l'importance des opérations de corrélation dans la mesure où, dans le cas, de l'automobile par exemple, le déplacement selon l'axe du véhicule est généralement plus important (consi dére entre deux prises de vue successives) que le déplacement latéral, l'angle de rotation entre deux images successives étant, en gEnÇral, faible meme en cas de braquage et/ou de dérapage important dès lors que l'intervalle de temps entre images successives est faible.Si dans ce qui suit et pour simplifier et clarifier, on se réfère à des matrices DTC ou DCC, des champs optiques et des fenetres électroniques tous sensiblement carrés, on peut en fait se contenter de surfaces rectangulaires relativement étroites
par rapport à la longueur prise dans le sens de l'axe longitudinal du véhicule.
It will be noted here that if, in absolute terms, the correlation between two successive images has to take account of Cartesian x and y coordinates and rotations e> the importance of the correlation operations can be reduced insofar as, in the case of the automobile, for example, the displacement along the axis of the vehicle is generally greater (considered between two successive shots) than the lateral displacement, the angle of rotation between two successive images being, in general, weak even in the event of steer and / or significant skidding if the time interval between successive images is small. If in the following and to simplify and clarify, reference is made to DTC or DCC matrices, optical fields and electronic windows all substantially square, we can actually be satisfied with relatively narrow rectangular surfaces
relative to the length taken in the direction of the longitudinal axis of the vehicle.

Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques et les
avantages de la présente invention, on va en décrire des exemples de
réalisation étant bien entendu que ceux-ci ne sont pas limitatifs quant ci
leur mode de mise en oeuvre et aux applications qu'on peut en faire. On se référera, en plus des figures précédemment décrites, la figure 3 qui
représente schématiquement un diagramme bloc d'un dispositif conforme à l'invention et à la figure 4 qui représente schématiquement champ, image et
fenêtre.
To better understand the technical characteristics and
advantages of the present invention, there will be described examples of
realization being understood that these are not limiting as to
their mode of implementation and the applications that can be made. In addition to the figures previously described, reference will be made to FIG.
schematically represents a block diagram of a device according to the invention and in FIG. 4 which schematically represents field, image and
window.

Une caméra à capteur DTC matriciel est reliée à un ensemble classique de commande de prétraitement, d'adaptation et de gestion des informations délivrées par le capteur, le tout, non représenté à la figure 3, étant connecte par Sd sortie à l'entrée CAM du schéma de la figure 3. Les données
issues de la caméra et de ses circuits auxiliaires sont amenées d deux ensembles de registres à décalage. L'accus de ces données au premier ensemble RDl se fait à travers deux portes ETIl et ETlL et une porte OUI commandées en VALII par un dispositif de validation non reprisent6 attaquant alternativement les portes ETîl et ETl2 grace A un inverseur logique Il.Chaque élément de registre à décalage Ru11, RD12, ... RD1N correspond a l'enregistrement des signaux de l'une des N lignes du capteur matriciel. Ces divers éléments numérotés de 1 A N sont montés en série de sorte qu'au cours de la transmission séquencée, les donnees provenant du capteur traversent successivement les N éléments.
A matrix DTC sensor camera is connected to a conventional set of pretreatment control, adaptation and management of the information provided by the sensor, all, not shown in Figure 3, being connected by Sd output to the CAM input Figure 3. The data
from the camera and its auxiliary circuits are fed from two sets of shift registers. The charge of these data to the first set RD1 is made through two gates ETI1 and ET11 and an YES gate controlled in VALII by a nonrepresented validation device 6 alternatively attacking the gates ET1 and ET12 with a logic inverter II. shift register Ru11, RD12, ... RD1N corresponds to the recording of the signals of one of the N rows of the matrix sensor. These various elements numbered 1 AN are mounted in series so that during the sequenced transmission, the data from the sensor pass through the N elements successively.

Cet ensemble servant à mettre une image en mémoire est décale sous la commande d'une horloge CLKl et d'un dispositif de validation VAL12 (non représenté) reliés à chaque élément RDll à RD1N-par l'intermédiaire de la porte ETl3. This set for putting an image into memory is shifted under the control of a clock CLK1 and a validation device VAL12 (not shown) connected to each element RD11 to RD1N-through the gate ETl3.

Chacun des éléments est susceptible d'enregistrer les données relatives à M pixels. On notera, ici, que le capteur peut présenter une matrice par exemple à I x J pixels (avec I=J en cas de matrice carrée) et n'enregistrer dans les registres à décalage RDll ., RDlN que M x N pixels avec
M s I et N s J, si la capacité des éléments du commerce et surtout l'usage qu'on veut en faire conformément à l'invention peuvent permettre une réduction du nombre d'informations utiles.Comme on l'a souligné plus haut, dans le cas d'un véhicule automobile, les vitesses et donc les déplacements les plus conséquents sont longitudinaux, vitesses et déplacements latéraux ou rotatifs étant généralement plu: faibles, d'où le recours à des champs optiques plus étroits dans le sens transversal que dans le sens longitudinal
Parallèlement à l'ensemble de registres à décalage RDl, les données issues du capteur sont amenées aux registres à décalage RD21 et RD22 associés à des tampons B21 et B22 eux-memes relies au bus de données du calculateur UP non représente sur la figure 3.
Each of the elements is capable of recording the data relating to M pixels. It will be noted here that the sensor may have a matrix, for example, at I x J pixels (with I = J in the case of a square matrix) and record in the shift registers RD11, RD11 only M x N pixels with
M s I and N s J, if the capacity of the elements of the trade and especially the use that one wants to make according to the invention can allow a reduction of the number of useful information. As it was pointed out above in the case of a motor vehicle, the speeds and therefore the most significant displacements are longitudinal, speeds and lateral or rotary displacements are generally plu: weak, hence the use of optical fields narrower in the transverse direction than in the longitudinal direction
In parallel with the set of shift registers RD1, the data coming from the sensor are fed to the shift registers RD21 and RD22 associated with buffers B21 and B22 themselves connected to the data bus of the computer UP which is not shown in FIG.

Cet ensemble RD2/B2 est commandé par un dispositif comprenant deux portes ET21 et ET22 validées alternativement en VAL2 grace à un inverseur logique 12 et recevant les impulsions d'une horloge CLK2. This set RD2 / B2 is controlled by a device comprising two gates ET21 and ET22 validated alternately in VAL2 by means of a logic inverter 12 and receiving the pulses of a clock CLK2.

Les donnees provenant de la caméra CAM sont ainsi décalées alternativement dans les registres RD21 et RD22. Quand l'un est chargé, les données sont dirigées sur l'autre. Le déchargement des registres est donc effectue également alternativement par l'intermédiaire des tampons B21 et 322 montes en parallèle et lus par le calculateur UP. Ceci permet donc la transmission de chaque image au calculateur uP pour traitement qui sera dfini ci-apres. Le bus de sortie des données D3 du calculateur IIP est relie a un ensemble de meme conception genérale que le précédent mais fonctionnant en sens inverse. The data coming from the camera CAM are thus shifted alternately in the registers RD21 and RD22. When one is loaded, the data is directed to the other. The unloading of the registers is thus carried out alternately by means of the buffers B21 and 322 mounted in parallel and read by the computer UP. This therefore allows the transmission of each image to the uP calculator for processing which will be defined hereinafter. The data output bus D3 of the IIP computer is connected to a set of the same general design as the previous one but operating in the opposite direction.

Cet autre ensemble est également constitué de registres décalage RD3 et RD32 associes a des tampons B31 et B32. Les informations issues du calculateur UP par le bus de données D3 sont amenées aux tampons B31, B32 et transférées aux registres à décalage RD31, RD32, les diverses operations étant commandées par une horloge CLK3. La sortie de chaque reqistre à décalage RD31, KD32 est reliée à une entrée de porte ET31, ET32 dont l'autre entree est commandée par un signal de validation arrivant en VAL3 et pour l'une des portes ET31, ET32 par l'intermédiaire d'un inverseur logique 13.Les sorties des portes ET31, ET32 sont reliées aux entrées d'une porte OU3. Cette disposition permet de vider alternativement les registres à décalage RD31, RD32 pour alimenter les corrélateurs numériques CN4 ci-après décrits. This other set also consists of shift registers RD3 and RD32 associated with buffers B31 and B32. The information from the computer UP via the data bus D3 is fed to the buffers B31, B32 and transferred to the shift registers RD31, RD32, the various operations being controlled by a clock CLK3. The output of each shift register RD31, KD32 is connected to a gate input ET31, ET32 whose other input is controlled by a enable signal arriving at VAL3 and for one of the gates ET31, ET32 via A logic inverter 13. The outputs of the AND31, ET32 gates are connected to the inputs of an OR3 gate. This arrangement makes it possible to empty the shift registers RD31, RD32 alternately to supply the digital correlators CN4 hereinafter described.

Une série de K corrélateurs numériques CN41, CN42 > CN43, ... CN4K avec K = N < I, montés en série, recoit sur l'entrée A de chaque corrélateur CN4 les signaux issus des registres à décalage RD1, chaque corrélateur est à L pixels avec L M < M # J. Par ailleurs, sur l'autre entrée du premier corrélateur CN41 (entrée B), on reçoit les signaux provenant des registres à décalage RD31, RD32, via la porte OU3 et les portes ET31, ET32.  A series of K digital correlators CN41, CN42> CN43,... CN4K with K = N <I, connected in series, receives on the input A of each correlator CN4 the signals coming from the shift registers RD1, each correlator is at The pixels with LM <M # J. Moreover, on the other input of the first correlator CN41 (input B), the signals coming from the shift registers RD31, RD32 are received via the gate OR3 and the gates ET31, ET32.

Ces corrélateurs numériques CN4 sont commands a partir des memes signaux d'horloge CLK1 et de validation VAL12 que l'ensemble de registres a décalages HDI, via la porte ET13.  These digital correlators CN4 are controlled from the same clock signals CLK1 and validation VAL12 as the set of registers with offsets HDI, via the gate ET13.

Les signaux issus de chacun des corrélateurs CN4 monts en série sont envoyés à un ensemble de multiplexage MUL suivi d'un accumulateur ACC effectuant la somme des coefficients de corrélation et recherchant les maxima. Cet accumulateur est relié à des dispositifs de verrouillage LAI associés a un compteur de position POS. The signals from each of the serial CN4 correlators are sent to a multiplexing unit MUL followed by an accumulator ACC which performs the sum of the correlation coefficients and searches for the maxima. This accumulator is connected to LAI locking devices associated with a POS position counter.

Les sorties de l'accumulateur ACC et des dispositifs de verrouillage LAT sont reliées à un ensemble INT assurant l'interface avec le bus de données du calculateur PP.  The outputs of the accumulator ACC and LAT locking devices are connected to an assembly INT ensuring the interface with the data bus of the computer PP.

A la figure 3 on n'a pas détaillé le schéma de cet ensemble de calcul et de commdnde qui peut entre de tout type classique comprenant au moins un calculateur central associé aux mémoires vives et mortes nécessaires et à au moins une horloge. Le rôle de cet ensemble va etre explicité ci-après. In Figure 3 we have not detailed the scheme of this set of calculation and commdnde that can between any conventional type comprising at least one central computer associated with the necessary RAM and dead and at least one clock. The role of this set will be explained below.

Les signaux d'images (entrée et/ou sortie sur les bus de données du calculateur pP), les divers signaux de validation (VAL1, VAL2 et VAL3', et d'horloge (CLK1, CLK2, CLK3) constituent la base des informations échangées entre cet ensemble de calcul et les différents composants du dispositif conforme à l'invention représenté à la figure 3.The image signals (input and / or output on the data buses of the computer pP), the various validation signals (VAL1, VAL2 and VAL3 ', and clock (CLK1, CLK2, CLK3) constitute the basis of the information exchanged between this set of calculation and the various components of the device according to the invention shown in Figure 3.

En se reportant a la figure 4, on a représenté schématiquement les dimensions respectives des diverses images selon un exemple de réalisation. Referring to Figure 4, there is shown schematically the respective dimensions of the various images according to an exemplary embodiment.

Le champ du capteur matriciel est représenté par le rectangle à I lignes de
J pixels. La partie retenue à intégrer en vue des opérations de corrélation est représentée par le rectangle a N lignes de M pixels. Celle retenue pour la fenêtre est le rectangle de K lignes de L pixels.
The field of the matrix sensor is represented by the rectangle at I lines of
J pixels. The selected portion to integrate for correlation operations is represented by the rectangle has N rows of M pixels. The one selected for the window is the rectangle of K lines of L pixels.

On a expliqué, plus haut, pourquoi on pouvait se contenter de prendre en considération une partie de l'image représentant, de preffX,ence, un rectangle allongé dans le sens de circulation du véhicule (la flèche représente le sens de circulation des images enregistrées par la caméra). It has been explained, above, why it was sufficient to take into consideration a part of the image representing, preffX, ence, an elongated rectangle in the direction of circulation of the vehicle (the arrow represents the direction of circulation of the recorded images by the camera).

A la partie gauche de la figure 4, l'image N x M retenue est prélevée sur la partie centrale de l'image I x J prise par la caméra du côté du bord d'attaque. De même, la partie K x L de l'image N x M enregistrée retenue pour la fenetre est prise au centre de bord d'attaque.On the left side of FIG. 4, the image N x M retained is taken from the central part of the image I x J taken by the camera on the leading edge side. Similarly, the part K x L of the recorded N x M image retained for the window is taken at the leading edge center.

Les nombres M, N, 1, J, K, L, sont choisis compte tenu des composants du commerce et des nécessités techniques imposées par la vitesse maximale et la précision recherchées, comme on l'a souligné plus haut. De meme, le nombre de niveaux correspondant à chaque image est déterminé en fonction des besoins mais on a constaté qu'on pouvait dans la plupart des cas se limiter à deux niveaux 0/1 (noir/blanc). The numbers M, N, 1, J, K, L, are chosen taking into account the commercial components and the technical requirements imposed by the maximum speed and the precision sought, as pointed out above. Similarly, the number of levels corresponding to each image is determined according to the needs but it was found that in most cases it could be limited to two levels 0/1 (black / white).

Ainsi, les registres a décalage RD21, 22, 31, 32 et tampons B21, 22, 31, 32 peuvent présenter des entrées/sorties a 16 bits, les corrélations numériques CN4 fonctionnant sur 7 bits, etc... Thus, the shift registers RD21, 22, 31, 32 and buffers B21, 22, 31, 32 may have 16-bit inputs / outputs, the CN4 digital correlations operating on 7 bits, etc.

Le fonctionnement du dispositif de la figure 3 est le suivant:
A titre d'exemple, la caméra A. matrice I x J 256 x 256 prend 120 images par seconde non entrelacées avec sortie des données ligne par ligne. Le sol est, de préférence, éclairé par un laser pulsé commandé à la cadence voulue. L'intéret d'un laser pulsé consiste en une réduction au flou dû à la vitesse et en une meilleure immunité aux bruits provenant de l'éclairage extérieur au système car l'ensemble travaille dans une bande de rayonnement précise (un filtre passe-bande est alors adjoint sur l'objectif de la caméra).L'image est transmise à un ensemble de commande, de prétraitement, d'adaptdtion et de gestion du capteur de tout type classique puis aux
N registres a décalage RD11 A RDIN qui peuvent par exemple etre chacun de type 1 x M = 1 x 256.
The operation of the device of FIG. 3 is as follows:
As an example, the camera A. matrix I x J 256 x 256 takes 120 frames per second non-interlaced with output data line by line. The floor is preferably illuminated by a pulsed laser controlled at the desired rate. The interest of a pulsed laser consists of a reduction to blur due to the speed and a better immunity to the noises coming from the lighting outside the system because the whole works in a precise band of radiation (a filter bandpass is then added to the lens of the camera). The image is transmitted to a set of control, pretreatment, adaptation and management of the sensor of any conventional type then to
N shift registers RD11 A RDIN which can for example be each of type 1 x M = 1 x 256.

Simultanement, l'ensemble des registres a décalage RD91, RD22 et de tampons B21, B29 charge par le bus de données, la némoire vive RAM associée au calculateur avec les données relatives à la fenetre, sous la connande VAL?,
CLK2. La fenêtre K x L ainsi df-finie est stockée en mémoire vive.
Simultaneously, the set of shift registers RD91, RD22 and buffers B21, B29 loaded by the data bus, the RAM RAM nemory associated with the computer with the data relating to the window, under the known VAL ?,
CLK2. The window K x L thus de fi ned is stored in random access memory.

Les signaux d'image arrivant sequentiellement ligne par ligne dans les registres d décalage RD11 å ROIN, l'image parcourt donc successivement, au rythma imposé par VAL12 et CLK12, chacun des N registres montés en série. La validation VAL11 pellet l'arrivce d'une nouvelle image en provenance de la caméra CAM ou le recyclage de l'image précédente e provenance de RD1N, et ceci pour les raisons indiquées ci-après. Since the image signals arrive sequentially line by line in the shift registers RD11 å ROIN, the image travels successively, at the rhythm imposed by VAL12 and CLK12, each of the N registers connected in series. Validation VAL11 pellet the arrival of a new image from the CAM camera or the recycling of the previous image e from RD1N, and this for the reasons indicated below.

De son côté, le calculateur PP traite les images de entre recues par le bus de données depuis l'ensemble registres à décalage RD21, RD2L tampons B21, B22, et les réémet après traitement par le bus de données vers les tampons B31 B32 et les registres à décalage RD31, RD32, pour arriver à l'ensemble de corrélateurs CN sous la commande de validation VAL3. For its part, the computer PP processes the images received by the data bus from the set of shift registers RD21, RD2L buffers B21, B22, and retransmits them after processing by the data bus to the buffers B31 B32 and the buffers. shift registers RD31, RD32, to arrive at the set of CN correlators under the validation command VAL3.

Ces corrélateurs CN41 à CN4K recoivent d'une part des registres 3 décalage RD11 A RD1K, les données d'images arrivant sêquentiellement dans les registres RD1 et, d'autre part, les données de fenetres provenant des registres RD31, 32, ce qui leur permet d'assurer la corrélation.These correlators CN41 to CN4K receive, on the one hand, shift registers RD11A RD1K, the image data arriving in the registers RD1, and on the other hand, the window data coming from the registers RD31, 32, which ensures correlation.

Ces corrélateurs numériques CN4 reçoivent en fait la fenetre découpée dans une image d'ordre n de facon a rechercher dans l'image d'ordre n+1 les nouvelles coordonnhes du contenu de cette fenêtre. These digital correlators CN4 actually receive the window cut in an image of order n so as to search in the image of order n + 1 the new coordinates of the contents of this window.

Les données arrivant sequentiellement, pixel par pixel et ligne par ligne, dans l'ensemble de registres à décalage RD11 a RD1h', les corr-la-
teurs CN41 à CN4K vont donc recevoir des donnees d'image balayant l'image d'ordre n pixel par pixel et ligne par ligne, la fenetre étant fixe. Cela revient en fait1 en déplacement relatif à faire parcourir à la fenêtre d'ordre n-l la totalité de l'image d'ordre n d'un bout à l'autre de chaque
ligne et ceci ligne par ligne d'où une exploration systématique.En plus du travail de coordination des opérations effectué par le calculateur assisté par ses horloges et ses mémoires, qui assure une corrélation en deux dimensions, le calculateur central1 tandis que s'effectuent les opérations de balayage et de corrélation de l'image d'ordre n, va traiter la fenetre pour la faire tourner d'un petit angle AC et recommencer l'opération sur l'image d'ordre n recyclée vers Rflil par VAL11. On recommence ainsi l'opéra- tion en faisant tourner la fenêtre à chaque fois un peu plus dans un sens et/ou dans l'autre pour contrfller les rotations à droite et à gauche.
The data arriving sequentially, pixel by pixel and line by line, in the set of shift registers RD11 to RD1h ', the corr-la-
Thus CN41 to CN4K will receive image data scanning the n pixel-by-pixel and line-by-line image, the window being fixed. In fact, this amounts to moving relative to making the n-order window go through the entire n-order image from one end to the other of each
line and line by line from where a systematic exploration. In addition to the work of coordination of the operations carried out by the computer assisted by its clocks and its memories, which ensures a correlation in two dimensions, the central calculator1 while the scanning and correlation operations of the n-order image, will process the window to rotate a small angle AC and repeat the operation on the n-order image recycled to Rflil by VAL11. The operation is then restarted by rotating the window a little more in one direction and / or in the other to control the rotations on the right and on the left.

Les signaux issus des correlateurs CN4l à CN4Y (c'est-å-dire les valeurs binaires des coefficients de correlation) passent dans des multiplexeurs MUL et des accumulateurs ACC dont le ralle est d'additionner les coefficients de corrélation, de garder en mémoire le maximum et de comparer chaque fois les sommes de coefficients au maximum précédemment enregistré pour l'actualiser et, en fin de cycle sur une image, définir les coordonnées (deux dimensions et angle de rotation) correspondant au maximum de corréla- tion enregistré.Ces opérations sont assurées trace à l'interconnexion entre les accumulateurs ACC, les dispositifs a verrouillage LAT associés aux compteurs de position et a l'adaptateur interface JNT connecté au bus de données du calculateur. The signals from the CN4l to CN4Y correlators (i.e. the binary values of the correlation coefficients) are passed through MUL multiplexers and ACC accumulators whose purpose is to add up the correlation coefficients, to keep in memory the maximum and compare each time the sum of coefficients to the maximum previously recorded to update it and, at the end of the cycle on an image, define the coordinates (two dimensions and angle of rotation) corresponding to the maximum correlation recorded. are provided trace at the interconnection between ACC accumulators, LAT lock devices associated with the position meters and the JNT interface adapter connected to the data bus of the computer.

Tandis qu'un cycle de corrélation par deplacement suivant deux dimensions est effectué sur une image d'ordre n, la fenêtre prélevée sur l'image d'ordre n par les registres RD21, 22 les tampons B21, 22, et mise en mémoire vive par le calculateur wup, est traitée angulairement et envoyée aux corrélateurs CN4 via le bus, les tampons B31, 32, les registres RD31, 32 tandis que la nouvelle image d'ordre n + I arrivant séquentiellement dans les registres RD11 à RDIN est corrélée avec la fenêtre d'ordre n. While a two-dimensional displacement correlation cycle is performed on an image of order n, the window taken from the n-order image by the registers RD21, 22 the buffers B21, 22, and stored in RAM by the wup calculator, is processed angularly and sent to the correlators CN4 via the bus, the buffers B31, 32, the registers RD31, 32 while the new n + I order image arriving sequentially in the RD11 registers at RDIN is correlated with the order window n.

Dans ce qui précède, la corrélation a été effectuée pixel par pixel au fur et à mesure de l'arrivée séquentielle des données d'image dans chaque registre à décalage RDI1 à RADIN, ligne par ligne au fur et à mesure du passaye des données d'image d'un registre à décalage RD11, 12, 13, etc... au suivant et angle par angle au fur et à mesure des décalages angulaires et de la reprise du balayage relatif de l'ensemble de l'image par la fenêtre. Il est évident que l'on peut envisaqer une exploration différente, par exemple, pixel par pixel, angle par angle1 ligne par ligne, ce qui serait possible avec un dispositif du même type que celui de la figure 3.Le dispositif utilisé devra dans tous les cas comprendre les éléments nécessaires pour assurer la rotation pas à pas de la fenêtre, et sa traduction en signaux pouvant etre corréles en CN4 avec les signaux d'image issus de RD1. In the foregoing, the correlation has been carried out pixel by pixel as the sequential arrival of the image data in each shift register RDI1 to RADIN, line by line, as the data pass is transmitted. image of a shift register RD11, 12, 13, etc. to the following and angle angle as the angular offsets and the resumption of the relative scanning of the whole image by the window . It is obvious that one can envisage a different exploration, for example, pixel by pixel, angle by angle1 line by line, which would be possible with a device of the same type as that of the figure 3. The device used will have in all the cases include the elements necessary to ensure the stepwise rotation of the window, and its translation into signals that can be correlated in CN4 with the image signals from RD1.

On peut également simplifier les opérations de corrélation et raccourcir leur durée. En effet, cherchant un maximum de corrélation, on ne peut le connattre qu'après exploration relative de l'ensemble de l'image par la fenetre dès lors que le maximum enregistré peut etre actualisé à plusieurs reprises au cours d'un meme cycle opératoire1 c'est-à-dire au cours du cycle des corrélations successives de l'image d'ordre n par la entre d'ordre n-1. Correlation operations can also be simplified and shortened. Indeed, seeking a maximum of correlation, it can be known only after relative exploration of the entire image through the window when the maximum recorded can be updated several times during the same operating cycle1 that is to say, during the cycle of successive correlations of the image of order n by the n-1 order.

Or, Si la durée d'un tel cycle est court dans le temps eu égard aux grandeurs mises en jeu en mécanique, il est vraisemblable que, sauf acci- dent, les variations de vitesse d'un cycle à l'autre sont faibles et qu les coordonnées (bi-dimensionnelles x, y et angulaires @) de la entre d'ordre n-l dans l'image d'ordre n different peu de celles de ld fenétre d'ordre n dans l'image d'ordre n + 1. Il est donc possible de réduire le champ d'investigation, c'est-à-dire l'étendue des balayages (bi-dimension- nelles x, y et angulaires w) entre images et donc cycles de balayage successifs.On pourrait donc envisager des balayages commençant par la position (bi-dinersionnelle x, y et annulaire o) précedente de la fenêtre et par le voisinage immediat (x=#x, y4Ay, ; x+2bx; y.2#y; (@2#@; etc..., par exemple). However, if the duration of such a cycle is short in time with respect to the quantities involved in mechanics, it is likely that, except in case of accident, the speed variations from one cycle to the next are low and that the coordinates (two-dimensional x, y and angular @) of the nl-order entry in the n-order image differ little from those of n-order window n in the n + 1 order image It is therefore possible to reduce the field of investigation, that is to say the extent of sweeps (two-dimensional x, y and angular w) between images and thus successive scanning cycles. consider scans starting with the previous (bi-dinalional x, y and annular o) position of the window and the immediate neighborhood (x = # x, y4Ay,; x + 2bx; y.2 # y; (@ 2 # @; etc ..., for example).

Les résultats issus de l'interface lliT et amenés au calculateur par le bus de données permettent à partir des valeurs successives des coordonnées x, y, o, de calculer les déplacements entre images successives et donc les vitesses linéaires V , V et angulaires # et les accélérations y linéaires &gamma;x, &gamma;y et angulaires '. La connaissance précise des déplacements et des vitesses permet notamment au calculateur de commander tous dispositifs utilisateurs de ces données: antiblocage, antidérapage, antipatinage (anti-skating), repérage cartographique, réglage et/ou limitation de vitesse, de consommation de carburant, etc... The results from the interface lliT and fed to the computer by the data bus allow starting from the successive values of the coordinates x, y, o, to calculate the displacements between successive images and thus the linear velocities V, V and angular # and linear, gamma, gamma, and angular accelerations. Accurate knowledge of movements and speeds allows the computer to control all devices users of these data: anti-lock, anti-slip, anti-skating (anti-skating), mapping, setting and / or speed limitation, fuel consumption, etc. ..

Si les dispositifs conformes à l'invention trouvent essentiel len,ert leur application sur les véhicules automobiles, ils sont évidemment ddaptables â d'autres types de véhicules, des lors qu'entre images prises succes- sivement, la corrélation est possible sans perturbations apportf.es par d'autres grandeurs.Corme on l'd remarqué plus haut, sur les véhicules automobiles, la distance entre l'objectif de la caméra et le sol utilisé conne objet de référence ne varie que du fait des inégalités de la route et du débattement de la suspension, ce qui reste relativement limité sur une route moderne; le choix de la profondeur de champ de la caméra résout en pratique le problème qui pourrait se poser de ce fait. Although the devices according to the invention are essential for their application to motor vehicles, they are obviously adaptable to other types of vehicles, since between images taken successively, the correlation is possible without interference. As has been noted above, on motor vehicles, the distance between the camera lens and the ground used as reference object varies only because of the unevenness of the road and the movement of the suspension, which remains relatively limited on a modern road; the choice of the depth of field of the camera solves in practice the problem that might arise from this fact.

Dans les cas où cette distance peut varier de façon iniportante soit du fait de suspensions particulières soit du fait qu'il ne s'agit pas de véhicule terrestre, les dispositifs conformes 3 l'invention peuvent etre utilisés si le calculateur peut disposer de la mesure de la distance entre l'objectif et l'élément de référence (mesure infra-rouge, ultra-sons...) et donc faire la correction nécessaire au niveau de l'optique de la caméra (ceci n'est en fait qu'une mise au point par un dispositif automatique cldssique).  In cases where this distance can vary in an appropriate manner either because of particular suspensions or because it is not a terrestrial vehicle, the devices according to the invention can be used if the computer can have the measurement the distance between the lens and the reference element (infrared measurement, ultrasound ...) and thus make the necessary correction at the level of the optics of the camera (this is actually only a development by an automatic automatic device).

Sur id figure 3, on utilise une caméra unique fournissant a la fois la fenetre d'ordre n - 1 et l'image d'ordre n. Comme on l'a souligne plus haut, pour les véhicules å trPs grande vitesse pour lesquels le champ d'une seule cambra serait insuffisant pour permettre la corrélation entre images successives on peut recourir à plusieurs caméras, par exemple deux alimentant sêparemment en information les registres A. décalage RDI d'enregistrenient d'image et RD2 de définition de fenêtre.  On id figure 3, we use a single camera providing both the n-1 order window and the n order image. As was emphasized above, for vehicles with very high speeds for which the field of a single cambra would be insufficient to allow the correlation between successive images can be used several cameras, for example two feeding separately in information registers A. RDI image registration offset and RD2 window definition.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1.- Dispositif de détermination des déplacements et/ou des vitesses et/ou des accélérations selon deux dimensions et en rotation d'un véhicule a. partir d'images prises successivement par au moins une caméra qui peut etre à dispositif de transfert de charges, montée sur ledit véhicule, ladite détermination des déplacements et/ou des vitesses étant effectuée par corrélation entre au moins une partie des signaux d'une image et au moins une partie des signaux d'une image suivante1 caracterisé par le fait que les signaux d'image de caméra (CAM) sont envoyés d'une part pour mise er mémoire vive d un ensemble calculateur (uP) par l'intermédiaire de registres à décalages (RD21, 22) et de tampons (B21, 22) prélevant sur les signaux d'images ceux correspondant à une fenêtre et, d'autre part, à un ensemble de registres à décalage (RDI) montés en serie, le calculateur disposant des moyens pour assurer la rotation pas à pas de la fenêtre et l'émission des signaux correspondants qui sont envoyés par l'intermédiaire de tampons (B31 32) et de registres à décalage (RD31, 32) à un ensemble de corrélateurs numériques de lignes (CN4) montés en série recevant, par dilleurs, les signaux d'image émis sS;quentiellement par les registres a decalage de ligne (RD1), les sorties des corrélateurs numériques (CN4) etant reliés au calculateur par l'intermédiaire de dispositif de détermination de maximum de la somme des coefficients de corrélation. 1.- Device for determining displacements and / or speeds and / or accelerations according to two dimensions and in rotation of a vehicle a. from images taken successively by at least one camera which may be a charge transfer device, mounted on said vehicle, said determination of displacements and / or speeds being performed by correlation between at least part of the signals of an image and at least a part of the signals of a next image 1 characterized by the fact that the camera image signals (CAM) are sent on the one hand for setting RAM memory of a calculator unit (uP) via shift registers (RD21, 22) and buffers (B21, 22) taking from the image signals those corresponding to a window and, secondly, a set of shift registers (RDI) connected in series, the computer having means for stepwise rotation of the window and transmission of corresponding signals which are sent via buffers (B31 32) and shift registers (RD31, 32) to a set of digital correlators series of lines (CN4) in series receiving, by decliners, the image signals transmitted by the line shift registers (RD1), the outputs of the digital correlators (CN4) being connected to the computer via device for determining the maximum of the sum of the correlation coefficients. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caracterisé par le fait que les signaux d'image de caméra (CAM) sont à I lignes et J pixels, l'ensemble des registres à décalage (RD1) recevant sêquentiellement ces signaux étant constitués de N registres de lignes (RD11 à RDIN) de M pixels avec N - I et M J.  2.- Device according to claim 1, characterized in that the camera image signals (CAM) are I lines and J pixels, the set of shift registers (RD1) receiving these signals sequentially consisting of N line registers (RD11 to RDIN) of M pixels with N - I and M J. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les signaux d'image (CAM) sont reçus par les registres à décalage (RD21, 22) définissant les signaux de fenétre à raison de K lignes de L pixels avec K < N I J et L # M F J.  3.- Device according to claim 2, characterized in that the image signals (CAM) are received by the shift registers (RD21, 22) defining the window signals at K rows of L pixels with K < NIJ and L # MF J. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'ensemble des correlateurs numériques (CN4) est constitué par K corrélateurs numériques de lignes (CN41 à CN4K). 4.- Device according to claim 3, characterized in that the set of digital correlators (CN4) consists of K line digital correlators (CN41 to CN4K). 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérise par le fait qu'une entrée de chacun des K corrélateurs numériques (CN41 à CN4K) est reliée a la sortie de K registres a décalage (RD11 à RD1K).  5.- Device according to claim 4, characterized in that an input of each K digital correlators (CN41 to CN4K) is connected to the output of K shift registers (RD11 to RD1K). 6.- Dispositif selon l'une des revendications i à 5, caracterisé par le fait que le calculateur inclut des moyens assurant la rotation de la entre et l'émission des signaux correspondants et commande les opérations de corrélation pour diverses orientations angulaires de la fenêtre. 6.- Device according to one of claims i to 5, characterized in that the computer includes means ensuring the rotation of the between and the emission of the corresponding signals and controls the correlation operations for various angular orientations of the window . 7.- Dispositif selon l'une des revendications 1 3 6, caractérisé par le fait que les signaux de la fenetre prélevées sur une image sont corrélés avec ceux d'une Image suivante transmis sequentiellement aux registres de decalage de lignes (RD11 a RDiN) et aux corré-lateurs numériques (CN41 à 7.- Device according to one of claims 1 3 6, characterized in that the window signals taken from an image are correlated with those of a subsequent image transmitted sequentially to the shift registers lines (RD11 a RDiN) and digital correlators (CN41 to CN4K).CN4K). 8.- Dispositif selon l'une des revendications 1 a 7, caractérisé par le fait que des images prises sont celles du sol, éclairé par laser. 8.- Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that images taken are those of the ground, illuminated by laser. 9.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le sol est éclairé stroboscopiquement.  9.- Device according to claim 9, characterized in that the ground is illuminated stroboscopically.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2835059A1 (en) * 2002-01-18 2003-07-25 Richard Kirby SYSTEM FOR DETERMINING THE SPEED OF A SKI
WO2006063546A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-22 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh Method and device for determining the speed of a vehicle
WO2007017693A1 (en) * 2005-08-10 2007-02-15 Trw Limited Method and apparatus for determining motion of a vehicle
WO2007051699A1 (en) * 2005-11-04 2007-05-10 E2V Semiconductors Speed sensor for measuring the speed of a vehicle relative to the ground
GB2494526A (en) * 2011-09-06 2013-03-13 Land Rover Uk Ltd Vehicle Speed Determination

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4162509A (en) * 1978-06-21 1979-07-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Non-contact velocimeter using arrays
GB2041689A (en) * 1979-01-22 1980-09-10 Smiths Industries Ltd Vehicle movement sensing
US4329047A (en) * 1979-02-08 1982-05-11 Nippon Soken, Inc. Optical velocity measuring apparatus of non-contact measurement type

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4162509A (en) * 1978-06-21 1979-07-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Non-contact velocimeter using arrays
GB2041689A (en) * 1979-01-22 1980-09-10 Smiths Industries Ltd Vehicle movement sensing
US4329047A (en) * 1979-02-08 1982-05-11 Nippon Soken, Inc. Optical velocity measuring apparatus of non-contact measurement type

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2835059A1 (en) * 2002-01-18 2003-07-25 Richard Kirby SYSTEM FOR DETERMINING THE SPEED OF A SKI
EP1329729A3 (en) * 2002-01-18 2004-04-14 Richard Kirby Ski speed determining system
US7564477B2 (en) 2002-01-18 2009-07-21 Richard Kirby Ski speed determination system
WO2006063546A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-22 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh Method and device for determining the speed of a vehicle
WO2007017693A1 (en) * 2005-08-10 2007-02-15 Trw Limited Method and apparatus for determining motion of a vehicle
WO2007051699A1 (en) * 2005-11-04 2007-05-10 E2V Semiconductors Speed sensor for measuring the speed of a vehicle relative to the ground
FR2893140A1 (en) * 2005-11-04 2007-05-11 Atmel Grenoble Soc Par Actions GROUND SPEED SENSOR OF A VEHICLE
GB2494526A (en) * 2011-09-06 2013-03-13 Land Rover Uk Ltd Vehicle Speed Determination
GB2494526B (en) * 2011-09-06 2015-11-25 Jaguar Land Rover Ltd Improvements in vehicle speed determination

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