FR2646523A1 - Procede d'harmonisation des axes de detecteurs opto-electroniques - Google Patents
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Abstract
Procédé d'harmonisation d'axes, une marque de visée étant projetée dans un détecteur opto-électronique 20, 30 pour une courte période de temps. Une image de la scène observée par le viseur SB est soustraite en 42 d'une image prise simultanément et superposée à la marque de visée ZSB, et la marque de visée est ainsi isolée. Ce procédé permet de réaliser une harmonisation d'axes avec des marques de visée relativement sombres.
Description
Procédé d'harmonisation des axes de détecteurs opto-
électroniques. O10 La présente invention concerne un procédé
d'harmonisation des axes de détecteurs opto-
électroniques à l'aide de marques de contrôle ou de marques de visée qui sont produites par des sources
de rayonnement dans des collimateurs.
La réflexion de marques de contrôle dans des viseurs
pour l'harmonisation des axes de détecteurs opto-
électroniques est connue. Il est en outre connu d'améliorer les pertes de clarté dans les trajectoires de réflexion entre le collimateur et le détecteur en augmentant la température de source dans des appareils d'imagerie thermique. Cette élévation de la température de source n'apporte toutefois qu'une faible amélioration, étant donné que dans la gamme comprise entre 8 et 12 pm, la puissance de rayonnement n'augmente approximativement que desT et la température de fusion ou la température d'oxydation des matériaux chauffés utilisés comme source limite l'augmentation de T. Par conséquent, dans tous les dispositifs de l'art antérieur, l'appareil d'imagerie thermique ne peut pas être sollicité par un rayonnement de scène lors de l'opération d'harmonisation afin que les marques - 2 - de contr8le et des objets chauds ne fondent pas dans 1 l'image de scène et n'influencent ainsi pas de
manière indésirable l'opération d'harmonisation.
L'invention a pour objet de créer un procédé du type initialement mentionné dans lequel l'observation de la scène ne soit ni interrompue ni gênée par
l'opération d'harmonisation.
Cet objectif est atteint en ce que: a) une ou plusieurs marques de visée sont réfléchies brièvement et de manière synchrone avec l'opération de production d'image du détecteur dans ledit détecteur, b) l'image de scène avec marques de visée ainsi obtenue est mémorisée dans une mémoire numérique d'un calculateur et c) une image de scène prise directement avant ou après la réflexion des marques de visée est soustraite de l'image de scène avec marques de visée dans un dispositif de soustraction associé à la mémoire numérique et le dessin d'image résiduelle est envoyé -en fonction de ses coordonnées et de son traitement à un générateur vidéo de réticule et à un moniteur. Selon des développements et des configurations avantageuses de l'invention: - au moins deux marques de visée d'une certaine forme se trouvent dans le tiers supérieur du champ- image de scène. - l'opération d'harmonisation d'axes est répétée à plusieurs reprises avec modification de la position
de l'obturateur dans le collimateur.
- pour produire une seule image de scène avec marques de visée, la commande de la source de rayonnement utilisée dans le collimateur est réalisée par un 3 - obturateur synchronisé avec la production d'image du
1 détecteur.
- les sources de rayonnement sont constituées par des
sources thermiques, lumineuses ou laser.
- le dessin d'image résiduelle (marques de contrôle ou marques de visée) produit dans le dispositif de soustraction est fourni à un corrélateur pour
déterminer les coordonnées x-y.
- des décalages de scène intervenus entre l'image de scène avec marques de visée et l'image de scène et dus par exemple à un déplacement du support du détecteur, sont mesurés et corrigés avant la soustraction, la mesure s'effectuant par détection du
déplacement du support ou bien le déplacement lui-
même étant déterminé par corrélation de l'image de scène et de l'image de scène avec marques de visée par utilisation uniquement de la partie de l'image de scène avec marques de visée qui ne contient pas la
(les) marque(s) de visée.
Il convient à présent d'expliquer l'invention plus en détail à l'aide des dessins, sur lesquels: La figure 1 représente une vue schématique d'un viseur avec une source de rayonnement, un collimateur, un appareil d'imagerie
thermique et une unité calculateur-
mémoire; la figure 2 représente différents dessins de contrôle dans des champs-image de scène; la figure 3 représente une vue schématique d'un générateur de marques de visée avec une source de rayonnement thermique; la figure 4 représente schématiquement un schéma synoptique de l'exemple de mise en oeuvre décrit. -4 - Comme il a déjà été indiqué, en cas d'utilisation de 1 sources thermiques dans des dispositifs d'harmonisation d'axes, la faible clarté de la (des) marque(s) de contrôle ou de visée 50 est un facteur sur lequel s'appuie le procédé décrit ci-dessous car souvent des points du rayonnement de scène présentent une clarté semblable voire la même clarté que la (les) marque(s) de contr8le ou de visée 50, si bien que les opérations d'harmonisation des axes des détecteurs opto-électroniques sont en partie considérablement perturbées. C'est là qu'intervient le procédé décrit ci- dessous pour réduire la sensibilité aux perturbations dans la mesure o la (les) marque(s) de visée 50 ne sont réfléchies que brièvement et de manière synchrone avec l'opération de production d'image du détecteur 20 ou 30 dans ledit détecteur, par exemple dans le cycle de lecture d'une mémoire CCD ou dans le cycle d'exploration d'un
scanner dans un appareil d'imagerie thermique.
L'image obtenue ZSB qui contient aussi bien la scène que la (les) marque(s) de visée 50 est mémorisée dans une mémoire numérique 41a, 41b d'un calculateur 40, la mémorisation d'une zone partielle contenant la (les) marque(s) de visée 50 et leur environnement
direct étant également suffisante.
-Une image de scène SB prise directement avant ou après est soustraite de l'image de scène avec marques de visée mémorisée. Cette image de scène SB ne contient pas de marque(s) de visée 50. La soustraction permet d'obtenir uniquement la (les) marque(s) de visée 50, abstraction faite des bruits et des fluctuations. Des décalages de la scène intervenus entre l'image de scène avec marques de visée ZSB et l'image de scène SB et pouvant être dus - 5- à des déplacements du support, sont mesurés et 1 corrigés avant la soustraction. A cet effet, il est proposé pour effectuer la mesure de détecter le déplacement du support ou bien que le déplacement lui-même soit déterminé par corrélation de l'image de scène SB et de l'image de scène avec marques de visée ZSB. On utilise à cet effet uniquement la partie de l'image de scène avec marques de visée qui ne
contient pas la marque de visée.
Cette (ces) marque(s) de visée 50 sont ensuite traitées par des moyens de calcul habituels pour déterminer leur centre. Un réticule synthétique peut être superposé à l'image de scène dans le signal
vidéo en ce point.
Au cas o la marque de visée se trouve sur une partie d'image saturée, elle est effacée par la soustration comme la scène. Toutefois, afin de pouvoir réaliser une harmonisation fiable même en cas de parties d'image saturées ou en cas d'un faible rapport signal/bruit du signal de marque de visée, on utilise plusieurs marques de visée 50 qui présentent de préférence des formes frappantes et caractéristiques, telles que des croix, des anneaux, des triangles, etc., qui, à l'aide de la'corrélation, permettent une
séparation encore meilleure de restes de scène.
Avec au moins deux marques de contr8le ou de visée 50 qui se trouvent de préférence dans la partie supérieure du champ-image de scène SBf, il est possible d'obtenir sans problème une harmonisation fiable, en particulier en ce qui concerne le fait que la dérive des axes se déroule avec des constantes de temps de plusieurs minutes et que l'opération d'harmonisation peut par conséquent s'effectuer avec une forte redondance. La variation de la scène due à -6 - un déplacement de la ligne du viseur ou du support du 1 viseur permet ainsi de réaliser des mesures qui sont suffisamment peu perturbées, étant donné que les marques de visée 50 ne se trouvent pas à chaque
mesure dans des zones saturées du champ-image.
Pour obtenir une harmonisation encore plus fiable, il est possible de répéter l'opération d'harmonisation avec modification de la position de l'obturateur 13 dans le collimateur 18, par exemple par rotation de
l'obturateur 13 autour d'un angle connu.
L'harmonisatiqn n'est dans ce cas considérée comme valable que si les positions des axes calculées lors
des deux mesures coincident.
Afin qu'une seule image du détecteur 20, 30 comporte la marque de visée, la source 10, 11 utilisée dans le collimateur 18 est commandée par un obturateur optique 12 qui est synchronisé avec la production d'image du détecteur 20, 30 par le dispositif 30d. Du fait de la constante de temps de l'oeil, il est exclu que l'observateur soit perturbé. En outre, il est également possible d'effacer le faisceau ou de laisser tomber l'image qui contient la (les) marque(s) de visée 50 ou de la remplacer par l'image
mémorisée précédemment.
Il convient en outre de noter que la source thermique 11 ou les sources lumineuses 10 peuvent être remplacées par une source laser. Des diodes électroluminescentes peuvent également être utilisées. L'avantage d'une telle mesure réside dans le fait qu'un laser permet d'obtenir sans problème des puissances qui saturent le signal et qu'il est donc possible de produire des marques de contr8le 50 qui sont au moins aussi claires que les objets les plus clairs de la scène. Non seulement cela nécessite - 7moins de points de contrôle mais en plus, une 1 redondance plus faible des opérations d'harmonisation est tout à fait suffisante. En outre, au lieu de l'obturateur optique 12 dans les diodes électroluminescentes ou le laser, on peut effectuer la pulsation de l'excitation. Il convient à présent de résumer le procédé proposé à l'aide du schéma synoptique d'un exemple de mise en
oeuvre représenté à la figure 4.
La source de rayonnement choisie 10 ou 11, dans le présent exemple de mise en oeuvre il s'agit d'une source thermique 11, produit une ou plusieurs marques de contrôle ou de visée 50 qui, comme le montre la figure 2, -peuvent être réalisées soit en forme de point, soit en forme de croix, d'anneau ou de triangle. Des ouvertures d'obturateur de forme appropriée sont utilisées. La longueur d'ondes du rayonnement de ces marques de contrôle ou de visée 50 correspond aux différentes gammes d'ondes des détecteurs 20, 30 soumis à l'harmonisation. Le rayonnement pour ces détecteurs 20, 30 est bloqué ou libéré par un obturateur 12 électromécanique ou électro-optique. Il est toutefois également possible qu'un détecteur (ici par exemple l'appareil de TV 20) soit soumis continuellement à un rayonnement, tandis que l'autre détecteur 30 (ici un appareil d'imagerie thermique) reçoit le rayonnement par l'intermédiaire
d'un obturateur 12.
Conformément au procédé proposé, l'obturateur 12 est synchronisé avec le dispositif d'exploration 30a qui peut être électronique ou mécanique, de l'appareil d'imagerie thermique 30 par l'intermédiaire du dispositif de synchronisation 30d, si bien que la marque de contrôle ou de visée 50 de la source de -8 - rayonnement 11 n'est superposée qu'à une seule image 1 de scène SB. Dans le cas d'images avec entrelacement,
il ne s'agit que d'une demi-image.
La mémoire 41 du calculateur 40 est conçue de telle sorte qu'elle puisse mémoriser les parties d'image importantes (ou également toutes les images de la scène) doublement dans des mémoires 41a et 41b, à savoir dans la mémoire 41a uniquement l'image de scène SB sans image superposée des marques de contrôle ou de visée 50 et dans l'autre mémoire 41b
l'image de scène avec les marques de visée ZSB.
Les deux contenus de mémoires d'image sont ensuite soustraits l'un de l'autre dans le dispositif de soustraction 42 du calculateur 40, si bien qu'il reste uniquement l'image des marques de contrôle ou
de visée 50, les effets parasites étant négligeables.
Le signal de sortie du dispositif de soustraction 42 est envoyé dans un suiveur à contraste 43 (éventuellement un corrélateur) qui détermine le centre des marques de visée ZSB et envoie les coordonnées correspondantes dans un projecteur de réticule 44 qui, quant à lui, produit un réticule au point défini par les coordonnées x et y et le transmet au mélangeur vidéo 45. Ce dernier mélange le réticule avec -l'image sans marque de visée de l'appareil d'imagerie thermique 30 et transmet le
produit au moniteur 46 en vue d'une représentation.
L'utilisation d'un corrélateur au lieu d'un suiveur à contraste 43 est appropriée lorsque, du fait d'un déplacement de la ligne de visée ou en cas de scènes à fortes fluctuations, comme par exemple en cas d'incendies, la scène dans l'image 1 (dans le détecteur 20) ne ressemble pas suffisamment à la scène de l'image 2 (dans l'appareil d'imagerie -9thermique 30) et que des restes de scène apparaissent ainsi à la sortie du dispositif de soustraction 42 en
plus de l'image avec marques de contrôle et de visée.
En cas de saturation de l'appareil d'imagerie thermique 30 également, l'utilisation d'un corrélateur peut être avantageuse. Le dessin d'image d'harmonisation, c'est-à-dire l'image avec marques de contrôle ou de visée, est formé-ici de telle sorte que des formes pouvant être facilement soumises à une corrélation et pour lesquelles il existe une forte probabilité qu'elles n'apparaissent naturellement pas dans la scène ou son image, soient utilisées seules ou en combinaison. Les formes, telles que des croix,
des anneaux, des triangles, etc. ont déjà été citées.
Elles sont mémorisées en tant que dessin dans la Dpartie de référence du corrélateur et elles sont cherchées dans une certaine "zone escomptée" autour de l'ancienne position du dessin d'image connue d'après les précédents calculs. Lorsque le dessin mémorisé recouvre le dessin correspondant provenant de l'appareil d'imagerie thermique 30, le coefficient de corrélation atteint un maximum. La valeur de ce maximum est une mesure pour la ressemblance entre des dessins mémorisés et ceux provenant de l'appareil d'imagerie thermique. La position du maximum donne les coordonnées au niveau desquelles est produit le
réticule synthétique.
Pour être complet, il convient d'indiquer que sur la figure 4, 14 et 15 désignent les optiques des détecteurs 20 et 30 et 16 le miroir de déviation de la source de rayonnement. L'appareil d'imagerie thermique 30 est suivi d'une unité de balayage 30a, d'une unité de détecteur 30b et d'une unité
d'amplificateur 30c.
-10-
Claims (7)
1. Procédé d'harmonisation des axes de détecteurs opto-électroniques à l'aide de marques de contrôle ou de marques de visée qui sont produites par des sources de rayonnement dans des collimateurs, caractérisé en ce que a) une ou plusieurs marques de visée (50) sont réfléchies brièvement et de manière synchrone avec l'opération de production d'image du détecteur (20, 30) dans ledit détecteur, b) l'image de scène avec marques de visée ainsi obtenue est mémorisée dans une mémoire numérique (41a, 41b) d'un calculateur (40) et c) une image de scène (SB) prise directement avant ou après la réflexion des marques de visée est soustraite de l'image de scène avec marques de visée (ZSB) dans un dispositif de soustraction (42) associé à la mémoire numérique (41a, 41b) et le dessin d'image résiduelle est envoyé en fonction de ses coordonnées et de son traitement à un générateur
vidéo de réticule et à un moniteur (46).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux marques de visée (50) d'une certaine forme se trouvent dans le tiers supérieur du
champ-image de scène (SBf).
3. Procédé selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que l'opération d'harmonisation d'axes est répétée à plusieurs reprises avec modification de la position de l'obturateur (13) dans le collimateur (18). -11-
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications
i1 1 à 3, caractérisé en ce que pour produire une seule image de scène avec marques de visée (ZSB), la commande de la source de rayonnement (10, 11) utilisée dans le collimateur (18) est réalisée par un obturateur (12) synchronisé avec la production
d'image du détecteur (30).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 4, carcatérisé en ce que les sources de rayonnement sont constituées par des sources
thermiques, lumineuses ou laser.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 5, carcatérisé en ce que le dessin d'image résiduelle (marques de contrôle ou marques de visée) produit dans le dispositif de soustraction (42) est fourni à un corrélateur pour déterminer les
coordonnées x-y.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 6, caractérisé en ce que des décalages de scène intervenus entre l'image de scène avec marques de visée (ZS3) et l'image de scène (SB) et dus par exemple à un déplacement du support du détecteur, sont mesurés et corrigés avant la soustraction, la mesure s'effectuant par détection du déplacement du support ou bien le déplacement lui-même étant déterminé par corrélation de l'image de scène (SB) et de l'image de scène avec marques de visée (ZSB) par utilisation uniquement de la partie de l'image de scène avec marques de visée qui ne contient pas la
(les) marque(s) de visée.
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