FR2683356A1 - Procede et dispositif de detection et de determination de la position de formes. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne le domaine du traitement d'image. Elle a pour objet un procédé optoélectronique permettant, en temps réel, de détecter à distance et de déterminer la position de formes immobiles ou en mouvement à partir de l'analyse d'une image transmise par une caméra vidéo. Application à la ciblerie.
Description
L'invention concerne le domaine du traitement d'image. Elle a pour objet un procédé optoélectronique permettant, en temps réel, de détecter à distance et de déterminer la position de formes immobiles ou en mouvement à partir de l'analyse d'une image transmise par une caméra vidéo.
Dans l'industrie, l'analyse d'images vidéo consiste généralement en une analyse de forme. Pour cela, des moyens classiques sont utilisés pour convertir le signal analogique correspondant à une image vidéo en un signal numérique puis à stocker cette image numérique. Toute évolution de forme, de position ou de nuance est détectée par comparaison de deux images numériques successives. Une bonne précision de la position est obtenue en utilisant des équipements performants notamment une caméra haute définition et un calculateur puissant dans le cas d'un fonctionnement en temps réel puisqu'il faut comparer chaque pixel de l'image. Le coût de tels équipements se révèle élevé.
Il existe d'autres dispositifs moins coûteux qui assurent des mesures en continu de la position d'un objet, d'une forme ou d'une nuance. Ils utilisent généralement soit des barrettes d'éléments photo-sensibles, soit des caméras linéaires. Cependant leur champ d'application est restreint du fait de leur extrême sensibilité aux conditions optiques générales , ainsi qu'aux variations de formes à détecter.
Le brevet FR 2709551 remédie en partie à ces difficultés en proposant un dispositif de détection optique constitué d'une caméra vidéo, d'un moniteur et d'un ensemble de traitement permettant l'analyse du signal vidéo par ligne ou par trame par comparaison avec deux seuils, dont l'un est minimum et l'autre maximum , soit du signal vidéo direct soit du signal dérivé, soit du signal intégré. Toutefois, pour se prémunir des variations importantes d'éclairage , de la non linéarité de la caméra et des variations cycliques ou saisonnières de la température, il est soit nécessaire de reétalonner les seuils fréquemment, soit de choisir des valeurs extrêmes pour ces derniers ce qui peut conduire à la détection d' informations parasites notamment lorsque la nuance de l'objet à détecter varie dans de larges proportions.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif optoélectronique, peu coûteux, permettant, en temps réel et à distance, de détecter des formes dans un plan fini et de déterminer des coordonnées caractérisant la position de la forme dans ce plan fini.
Un autre objet de l'invention est l'application du procédé selon l'invention dans le domaine de la balistique et notamment pour la détermination à distance de la position d'impacts de balles dans une cible.
Selon l'invention, un procédé de détection de l'apparition d'une forme et de détermination de sa position dans un plan fini, utilisant au moins une caméra vidéo transmettant des images successives selon un certain standard et dans le champ de laquelle se trouve le plan fini, et des moyens de correction de l'image vidéo transmise par la caméra tenant compte du positionnement de la caméra par rapport au plan fini, est remarquable en ce qu'il consiste
- dans une première étape, à prélever un premier signal analogique issu de la caméra vidéo et correspondant à une image n, puis à traiter ce premier signal de façon à obtenir un second signal correspondant à celui d'une image floue c'est-à-dire une image dans laquelle les détails correspondant aux formes sont supprimés,
- dans une seconde étape, à élaborer, par différence des deux premiers signaux, un troisième signal dans lequel ne subsistent que les détails correspondant à la forme à détecter ou à d' éventuels parasites,
- dans une troisième étape, à traiter ce troisième signal afin d'obtenir un quatrième signal dans lequel seuls les fronts d'impulsion, caractéristiques de la forme à détecter ou à des éventuels parasites, sont présents,
- dans une quatrième étape, à numérisé le quatrième signal,
- dans une cinquième étape, à comparer le signal logique représentatif des modifications instantanées de luminance du quatrième signal, appelé SCDn, avec le signal logique correspondant contenu dans le signal SCDn~1 issu de 1' image vidéo précédente n-l, puis
* à abandonner ce cinquième signal et à boucler sur 1 r image vidéo suivante n+1 dans le cas ou la différence des signaux logiques est nulle,
* à realiser une sixième étape lorsque cette différence n'est pas nulle,
- dans cette sixième étape, à vérifier la présence de cette différence sur une ou plusieurs images suivantes de façon à éliminer les parasites, puis à rajouter cette différence, alors validée, dans le signal SCDnî,
- la dernière étape consiste à déterminer les coordonnées de cette différence dans un repère donné, puis à les corriger afin de tenir compte du positionnement de la caméra par rapport au plan fini et enfin à visualiser la position de la forme dans le repère précédemment défini.
- dans une première étape, à prélever un premier signal analogique issu de la caméra vidéo et correspondant à une image n, puis à traiter ce premier signal de façon à obtenir un second signal correspondant à celui d'une image floue c'est-à-dire une image dans laquelle les détails correspondant aux formes sont supprimés,
- dans une seconde étape, à élaborer, par différence des deux premiers signaux, un troisième signal dans lequel ne subsistent que les détails correspondant à la forme à détecter ou à d' éventuels parasites,
- dans une troisième étape, à traiter ce troisième signal afin d'obtenir un quatrième signal dans lequel seuls les fronts d'impulsion, caractéristiques de la forme à détecter ou à des éventuels parasites, sont présents,
- dans une quatrième étape, à numérisé le quatrième signal,
- dans une cinquième étape, à comparer le signal logique représentatif des modifications instantanées de luminance du quatrième signal, appelé SCDn, avec le signal logique correspondant contenu dans le signal SCDn~1 issu de 1' image vidéo précédente n-l, puis
* à abandonner ce cinquième signal et à boucler sur 1 r image vidéo suivante n+1 dans le cas ou la différence des signaux logiques est nulle,
* à realiser une sixième étape lorsque cette différence n'est pas nulle,
- dans cette sixième étape, à vérifier la présence de cette différence sur une ou plusieurs images suivantes de façon à éliminer les parasites, puis à rajouter cette différence, alors validée, dans le signal SCDnî,
- la dernière étape consiste à déterminer les coordonnées de cette différence dans un repère donné, puis à les corriger afin de tenir compte du positionnement de la caméra par rapport au plan fini et enfin à visualiser la position de la forme dans le repère précédemment défini.
Selon une caractéristique avantageuse applicable lorsque la forme occupe plusieurs pixels d'image, le procédé selon 1 l'invention est complété par une septième étape consistant en une analyse de forme.
Selon l'invention, un dispositif de détection de l'apparition de formes et de détermination de leur position dans un plan fini, utilisant au moins des moyens d'alimentation électrique, une caméra vidéo dans le champ de laquelle se trouve le plan fini, des moyens de visualisation, et des moyens de correction de l'image vidéo transmise par la caméra tenant compte du positionnement de la caméra par rapport au plan fini, est remarquable en ce qu'il comporte: - un bottier électronique consistant en:
- des moyens de génération de signaux de service à partir
d'une horloge de synchronisation,
- des moyens de synchronisation de la caméra,
- des moyens électroniques de traitement d'un premier
signal vidéo issu de la caméra vidéo comportant un
premier circuit conservant tel quel ce premier signal
vidéo, un second circuit qui diminue la bande passante
de façon à obtenir second signal correspondant à une
image floue et un troisième circuit permettant de
retrancher en phase les deux premiers signaux, de façon
à obtenir un troisième signal dans lequel ne subsistent
que les formes à détecter,
- des moyens permettant de créer, à partir du troisième
signal, un signal dans lequel ne subsistent que des
fronts d'impulsion caractéristiques des transitions
forme-plan fini,
- des moyens de numérisation de ce signal,
- des moyens de traitement du signal digitalisé
comportant notamment un microcontrôleur et des mémoires
électroniques du type programmable et non programmable.
- des moyens de génération de signaux de service à partir
d'une horloge de synchronisation,
- des moyens de synchronisation de la caméra,
- des moyens électroniques de traitement d'un premier
signal vidéo issu de la caméra vidéo comportant un
premier circuit conservant tel quel ce premier signal
vidéo, un second circuit qui diminue la bande passante
de façon à obtenir second signal correspondant à une
image floue et un troisième circuit permettant de
retrancher en phase les deux premiers signaux, de façon
à obtenir un troisième signal dans lequel ne subsistent
que les formes à détecter,
- des moyens permettant de créer, à partir du troisième
signal, un signal dans lequel ne subsistent que des
fronts d'impulsion caractéristiques des transitions
forme-plan fini,
- des moyens de numérisation de ce signal,
- des moyens de traitement du signal digitalisé
comportant notamment un microcontrôleur et des mémoires
électroniques du type programmable et non programmable.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaftront dans la description d'une variante de réalisation appliquée à la ciblerie qui va suivre , en regard des figures annexées parmi lesquelles
- la figure 1 représente schématiquement la structure du dispositif dans le cas de la variante avantageuse de réalisation
- la figure 2 présente schématiquement la disposition des équipements au niveau des cibles de visée.
- la figure 1 représente schématiquement la structure du dispositif dans le cas de la variante avantageuse de réalisation
- la figure 2 présente schématiquement la disposition des équipements au niveau des cibles de visée.
- la figure 3 présente les différents dispositifs du bottier électronique de traitement.
- la figure 4 présente le module d'élaboration du signal composite
Dans une variante de réalisation avantageuse le dispositif de l'invention est appliqué au domaine de la balistique et plus particulièrement à la détermination, à distance , de la position d'un impact de balle sur une cible.
Dans une variante de réalisation avantageuse le dispositif de l'invention est appliqué au domaine de la balistique et plus particulièrement à la détermination, à distance , de la position d'un impact de balle sur une cible.
La figure 1 représente schématiquement un stand de tir à six postes dans lequel, à chaque tireur 1 correspondent une cible de visée 2, une caméra vidéo 3 et une cible d'analyse 4
Afin de ne pas être endommagées, les caméras 3 sont situées dans une tranchée et l'image vidéo est constituée non pas de l'image de la cible de visée 2, mais de celle de la cible d'analyse 4 qui est située dans l'alignement de la cible de visée par rapport au tireur. Un boîtier électronique de traitement vidéo 5 élabore, après plusieurs traitements, un signal digitalisé dans lequel ne subsistent que des fronts d'impulsion représentatifs des transitions de luminance cible-impact, ce signal étant ensuite analysé dans le but de détecter l'apparition et de déterminer la position de cet impact. Chacun des moniteurs 6 affiche l'image synthétisée de la cible de visée 2 ainsi que la position des éventuels impacts apparus lors d'une série de tirs. Un écran principal de contrôle 7 regroupe l'image de chacun des moniteurs 6. Un micro-ordinateur 8 permet , via un logiciel adapté, d'introduire des commentaires, généraux ou par poste de tir, qui pourront éventuellement s'afficher. I1 permet aussi d'enregistrer l'ensemble des résultats.
Afin de ne pas être endommagées, les caméras 3 sont situées dans une tranchée et l'image vidéo est constituée non pas de l'image de la cible de visée 2, mais de celle de la cible d'analyse 4 qui est située dans l'alignement de la cible de visée par rapport au tireur. Un boîtier électronique de traitement vidéo 5 élabore, après plusieurs traitements, un signal digitalisé dans lequel ne subsistent que des fronts d'impulsion représentatifs des transitions de luminance cible-impact, ce signal étant ensuite analysé dans le but de détecter l'apparition et de déterminer la position de cet impact. Chacun des moniteurs 6 affiche l'image synthétisée de la cible de visée 2 ainsi que la position des éventuels impacts apparus lors d'une série de tirs. Un écran principal de contrôle 7 regroupe l'image de chacun des moniteurs 6. Un micro-ordinateur 8 permet , via un logiciel adapté, d'introduire des commentaires, généraux ou par poste de tir, qui pourront éventuellement s'afficher. I1 permet aussi d'enregistrer l'ensemble des résultats.
Cette figure représente aussi une imprimante 10 gérée par le micro-ordinateur 8 ainsi qu'une télécommande 9 aussi reliée au micro-ordinateur 8 , avec laquelle le directeur de tir peut donner des ordres de tir qui s'affichent sur chacun des six écrans des moniteurs 6, informant ainsi visuellement les tireurs.
La figure 2 présente schématiquement le positionnement, au niveau de la tranchée de tir 11 , de la première caméra 3 située hors de portée des balles dans la tranchée de tir, des six cibles de visée 2 sur lesquelles le buste d'une personne est représenté, ainsi que les six cibles d'analyse 4. Ces cibles d'analyse sont choisies d'une couleur différente de celle des impacts , cette dernière étant celle de l'arrière plan, afin de faciliter au maximum le traitement vidéo
La cible de visée 2 et la cible d'analyse 4 peuvent être confondues. Dans ce cas, la couleur de la cible doit être différente de la couleur de l'arrière plan.
La cible de visée 2 et la cible d'analyse 4 peuvent être confondues. Dans ce cas, la couleur de la cible doit être différente de la couleur de l'arrière plan.
La figure 3 présente sous la forme de modules les sous-ensembles constituant le boîtier électronique 5 de traitement de l'image vidéo ainsi que l'ensemble des liaisons existantes entre eux et vers l'extérieur.
Le module 12, commun aux six postes de tir, est un générateur de signaux de service, comportant notamment une horloge de précision 13 dont le quartz oscille à 5 MHz, fournissant ainsi une base de temps de 200ns, ainsi que d'un dispositif de génération avancée. A partir de cette base de temps , et par comptage et combinaisons logiques, le générateur crée les signaux suivants:
- un signal FL de fréquence ligne
- un signal FT de fréquence trame,
- un bus vidéo BV,
- un signal SC de synchronisation composite,
- un signal FH de fréquence d'horloge,
- un signal NT de reconnaissance de trame,
- un signal FV correspondant à une fenêtre de validation.
- un signal FL de fréquence ligne
- un signal FT de fréquence trame,
- un bus vidéo BV,
- un signal SC de synchronisation composite,
- un signal FH de fréquence d'horloge,
- un signal NT de reconnaissance de trame,
- un signal FV correspondant à une fenêtre de validation.
Pour la mise en oeuvre du dispositif, il est nécessaire de synchroniser les moyens vidéo et les moyens de traitement et de visualisation. Dans ce but, un dispositif de génération avancée de type connu est utilisé. De plus, suivant les applications, plusieurs standards d'image sont utilisés dont - le standard 625 lignes SECAM avec une fréquence de traitement de 25 images par seconde - un standard 624 lignes avec une fréquence de traitement de 25 ou 50 images par seconde.
Ce dernier standard est obtenu par modification du standard d'image de la caméra ,625 lignes SECAM avec trames entrelacées. Une ligne est supprimée et les trames ne sont plus entrelacées. Ainsi la fréquence d'images, et donc de traitement, passe de 25 à 50 images par seconde ; la précision avec laquelle est déterminée la position de l'impact diminue légèrement mais reste compatible avec l'utilisation.
Ainsi , comme chaque trame est composée de 312 lignes et correspond à une image, la fréquence du signal ligne FL correspondant est de 15 600 Hz tandis que celle du signal trame FT est de 50 Hz . Ces deux signaux conformes aux normes de télévision asservissent le fonctionnement de la caméra.
Le bus vidéo BV régit la lecture du contenu des mémoires. Grâce au dispositif de génération avancée, il est en parfait synchronisme avec les signaux FL et FT de telle sorte que le contenu des mémoires s'inscrira automatiquement sous la forme d'un signal vidéo. Ce bus contient 16 lignes d'adresses binaires, 8 pour les colonnes et 8 pour les lignes . 256 lignes et 256 colonnes peuvent donc être adressées, conduisant ainsi à une définition d'image de 65536 pixels, un pixel correspondant à une unité d'image numérique.
Le signal de synchronisation composite SC est un signal contenant l'ensemble des signaux exceptés celui correspondant à l'image vidéo. Il permet d'obtenir une image synthétique très stable sur les moniteurs 6 et 7.
Le signal FH est un signal à la fréquence de l'horloge dont la période est de 200nus. Il permet de mettre en phase chaque élément d'image de la caméra vidéo.
Le signal NT permet de reconnaître la trame associée à l'image vidéo
Le signal FV, appelé fenêtre de validation, correspond exactement à l'espace image défini par le bus vidéo il permet de supprimer automatiquement toutes les anomalies parasites situées hors de cet espace image.
Le signal FV, appelé fenêtre de validation, correspond exactement à l'espace image défini par le bus vidéo il permet de supprimer automatiquement toutes les anomalies parasites situées hors de cet espace image.
Le module 14, identique pour chacun des postes de tir, est un dispositif électronique de traitement du signal analogique SA issu de la caméra vidéo. Il est représenté en détails sur la figure 4. Il émet en sortie un signal numérisé SCDn. Ce module comprend en outre un détecteur à seuil utilisable notamment pour l'analyse de forme particulières et pour l'enregistrement automatiques d' informations concernant les tireurs (nom, prénom, matricule), à partir de badges.
Le module 15, identique pour chacun des six postes de tir, contient quatre mémoires:
- la mémoire cible constituée de l'image de la cible de visée,
- la mémoire impact : elle contient l'image correspondant aux impacts détectés depuis le début du tir et s'efface automatiquement à la fin de chaque tir,
- la mémoire texte , soit l'ensemble des commentaires (identification du tireur...), l'ordre d'apparition des impacts, et toutes les informations nécessaires au tireur, concernant notamment l'aide à la visée.
- la mémoire cible constituée de l'image de la cible de visée,
- la mémoire impact : elle contient l'image correspondant aux impacts détectés depuis le début du tir et s'efface automatiquement à la fin de chaque tir,
- la mémoire texte , soit l'ensemble des commentaires (identification du tireur...), l'ordre d'apparition des impacts, et toutes les informations nécessaires au tireur, concernant notamment l'aide à la visée.
- la mémoire fenêtre qui permet de cadrer l'analyse d'impact dans une zone paramétrable.
Ce module est balayé par le bus vidéo BV et piloté par le microcontroleur du module 18 via une interface programmable.
Ce module est relié à un moniteur noir et blanc, ou couleur sur lequel l'image de la cible de visée, les impacts et les commentaires sont affichés sur les moniteurs 6 et 7 avec des couleurs différentes
Le module 16, identique pour les six postas de tir, compare en temps réel le signal logique (0 ou 1) représentatif des modifications instantanées de luminance du signal SCDn provenant du module 14 avec le signal composite SCD,,1 contenu dans la mémoire de comparaison du module 17 et qui correspond à l'image précédente. Dans le cas où un front d'impulsion supplémentaire est détecté dans la nouvelle image SCDn, SCDn~ est complété par la différence des deux
Le module 17 contient la mémoire de comparaison qui est lue en parfait synchronisme avec le signal issu de la caméra et à la vitesse d'un balayage vidéo. Son contenu est en permanence une représentation codée du signal vidéo.
Le module 16, identique pour les six postas de tir, compare en temps réel le signal logique (0 ou 1) représentatif des modifications instantanées de luminance du signal SCDn provenant du module 14 avec le signal composite SCD,,1 contenu dans la mémoire de comparaison du module 17 et qui correspond à l'image précédente. Dans le cas où un front d'impulsion supplémentaire est détecté dans la nouvelle image SCDn, SCDn~ est complété par la différence des deux
Le module 17 contient la mémoire de comparaison qui est lue en parfait synchronisme avec le signal issu de la caméra et à la vitesse d'un balayage vidéo. Son contenu est en permanence une représentation codée du signal vidéo.
Le module 18, identique pour les six postes de tir, gère les modules 14, 15 et 16. Il comprend notamment
- un microcontrôleur 8 bits fonctionnant à 12 MHz,
- un dispositif électronique de stockage d'informations du type RAS de 32 koctets,
- un dispositif électronique de stockage d'informations du type EPROM de 32 kOctets,
- un dispositif de décodage d'adresse,
- une liaison série RS232 et une liaison parallèle,
Lorsque une anomalie est détectée par le module 16, ce dernier génère une impulsion qui provoque le verrouillage des coordonnées de la position de l'anomalie et l'alerte du microcontrôleur qui lance alors un programme de reconnaissance de la forme à détecter . Ce programme analyse une partie du signal composite correspondant à la zone entourant le pixel dans lequel l'anomalie a été détectée et, compte tenu du positionnement de la caméra par rapport à la cible et du calibre des balles utilisées, la forme est validée comme un impact lorsqu'elle est composée d'un nombre donné d'anomalies disposées dans des pixels juxtaposés de l'image, horizontalement ou verticalement.
- un microcontrôleur 8 bits fonctionnant à 12 MHz,
- un dispositif électronique de stockage d'informations du type RAS de 32 koctets,
- un dispositif électronique de stockage d'informations du type EPROM de 32 kOctets,
- un dispositif de décodage d'adresse,
- une liaison série RS232 et une liaison parallèle,
Lorsque une anomalie est détectée par le module 16, ce dernier génère une impulsion qui provoque le verrouillage des coordonnées de la position de l'anomalie et l'alerte du microcontrôleur qui lance alors un programme de reconnaissance de la forme à détecter . Ce programme analyse une partie du signal composite correspondant à la zone entourant le pixel dans lequel l'anomalie a été détectée et, compte tenu du positionnement de la caméra par rapport à la cible et du calibre des balles utilisées, la forme est validée comme un impact lorsqu'elle est composée d'un nombre donné d'anomalies disposées dans des pixels juxtaposés de l'image, horizontalement ou verticalement.
La figure 4 schématise le module 14 du boîtier électronique 5 qui traite le signal vidéo analogique SA issu de la caméra vidéo. Ce module comporte deux circuits en parallèle 20 et 21 , chacun d'eux recevant le signal analogique SA issu de la caméra vidéo. Le circuit 21 est constitué d'un amplificateur vidéo à gain variable réalisé à partir d'un amplificateur opérationnel à large bande passante et à couplage alternatif. Le second circuit 21 est composé d'un filtre 22, qui dans l'application est d'ordre 1, et d'un amplificateur inverseur 23 à gain fixe et à couplage alternatif. Un amplificateur sommateur 24 reçoit les deux signaux issus des circuits 20 et 21 et émet en sortie un signal composite constitué de la différence, de ces deux signaux. Un comparateur 25 reçoit le signal composite sur l'une de ses entrées et ce même signal mais filtré par le filtre 26 d'ordre 1 sur l'autre entrée . Ce dispositif ne réagit qutaux variations brusques du signal donc aux fronts d'impulsion caractéristiques du pourtour d'un impact ou d'un pseudo-impact. Un potentiomètre 27 permet d'ajuster la finesse de la détection. En sortie du comparateur 25, le signal S est du type tout ou rien , compatible "TTL".
La mise en oeuvre du dispositif et son fonctionnement sont décrits ci après.
L'ensemble des équipements électriques sont mis sous tension et une disquette magnétique est insérée dans le lecteur du micro-ordinateur 8 et un programme P1, permettant de dialoguer avec les différents postes de tir et de sélectionner des options, est lancé. Le microcontrôleur, quand à lui, lance un programme P2 qui teste le fonctionnement des modules 14, 15 et 16. Le résultats de ces tests sont transmis au microordinateur 8 qui les affiches et en tient compte par la suite lors des dialogues micro-ordinateur-microcontroleur. Ainsi, lorsque l'un des modules 14, 15 et 16 est défaillant, un message de panne du poste de tir correspondant à ce module s'affiche sur l'écran du micro-ordinateur 8 qui des lors n'échangera plus d'information avec ce poste. Dès sa mise sous tension, le générateur 12 fournit les différents signaux de service dont NT et NL qui asservissent le fonctionnement des caméras . Dès leur réception, un dispositif de type connu assure l'alimentation de la caméra qui jusqu'alors était en veille. Dès lors, elle fournit un signal vidéo analogique SA correspondant à l'image de la cible d ' analyse
Les différentes options possibles de tir s'affichent ensuite sur le micro-ordinateur et le directeur de tir sélectionne celles correspondant au tir prévu. Ces options concernent notamment le type de cible utilisé, le type de tir : au coup par coup ou en rafales, le type d'arme choisi, le mode et le support de visualisation ainsi que la gestion des résultats du tir et l'aide à la visée. L'image numérique des différentes cibles utilisables est stockée dans un fichier tandis que les autres options font l'objet de sous-programmes. Comme le stand de tir est fixe, le positionnement de chacune des caméras par rapport à sa cible associée est connu et les coefficients de corrections des déformations d'image liées à ce positionnement ont été déterminés lors de l'installation et stockés en mémoire. Le programme P2 transmet ces coefficients au microcontrôleur.
Les différentes options possibles de tir s'affichent ensuite sur le micro-ordinateur et le directeur de tir sélectionne celles correspondant au tir prévu. Ces options concernent notamment le type de cible utilisé, le type de tir : au coup par coup ou en rafales, le type d'arme choisi, le mode et le support de visualisation ainsi que la gestion des résultats du tir et l'aide à la visée. L'image numérique des différentes cibles utilisables est stockée dans un fichier tandis que les autres options font l'objet de sous-programmes. Comme le stand de tir est fixe, le positionnement de chacune des caméras par rapport à sa cible associée est connu et les coefficients de corrections des déformations d'image liées à ce positionnement ont été déterminés lors de l'installation et stockés en mémoire. Le programme P2 transmet ces coefficients au microcontrôleur.
Il transmet ensuite l'ordre d'acquisition du passif c'est-àdire la mise en mémoire de l'ensemble des impacts ou pseudoimpacts présents sur la cible d'analyse 4 avant le début de la série de tir. Leurs nombre est très variable puisqu'il peut varier entre zéro pour une cible vierge à 700 ou 800 . Cette acquisition est réalisée suivant les six premières étapes du procédé selon 11 invention. Le dispositif est alors prêt à détecter tout nouvel impact de balles. Avant le début des tirs, le directeur de tir utilise la télécommande pour transmettre les ordres de tir qui s'affichent instantanément sur chacun des moniteurs 6 en même temps que l'image de la cible de visée qui a été choisie. A la fin de ces ordres, la série de tirs peut commencer. Pour chacun des postes, la caméra associée transmet, en parfait synchronisme avec le dispositif de traitement, et selon le standard et la fréquence d'analyse choisie , un signal analogique SA correspondant à l'image de la cible d'analyse. Ce signal est analysé par le boîtier de traitement 5. Le module 14 du boîtier électronique 5 réalise les quatre premières étapes du procédé soit:
- prélever le premier analogique SA issu de la caméra vidéo et correspondant à une image n, puis à traiter ce premier signal avec le filtre 22 de façon à obtenir un second signal correspondant à celui d'une image floue c'est-à-dire une image dans laquelle les détails correspondant aux impacts a détecter sont supprimés,
- élaborer avec l'amplificateur sommateur 24, par différence des deux premiers signaux, un troisième signal dans lequel ne subsistent que les détails correspondant aux impacts à détecter ou à dl éventuels parasites,
- à traiter ce troisième signal avec le comparateur 25, le filtre 26 et le potentiomètre 27 afin d'obtenir un quatrième signal du type numérique, compatible "TTL" et appelé SCDn, dans lequel seuls les fronts d'impulsion, caractéristiques des transitions de luminance cible-impact ou cible-pseudo-impact (parasites) sont présents. L'étape suivante, qui correspond à la cinquième étape du procédé, consiste à comparer le signal logique (0 ou 1) représentatif des modifications instantanées de luminance du signal numérique SCDn avec le signal logique correspondant du signal SCD,,1 qui est contenu dans la mémoire de comparaison du module et qui est l'équivalent du signal SCDn mais pour l'image précédente voire même l'image de la première image si aucun impact ou parasite n'est apparu depuis lors. Cette comparaison est réalisée par le module 16.
- prélever le premier analogique SA issu de la caméra vidéo et correspondant à une image n, puis à traiter ce premier signal avec le filtre 22 de façon à obtenir un second signal correspondant à celui d'une image floue c'est-à-dire une image dans laquelle les détails correspondant aux impacts a détecter sont supprimés,
- élaborer avec l'amplificateur sommateur 24, par différence des deux premiers signaux, un troisième signal dans lequel ne subsistent que les détails correspondant aux impacts à détecter ou à dl éventuels parasites,
- à traiter ce troisième signal avec le comparateur 25, le filtre 26 et le potentiomètre 27 afin d'obtenir un quatrième signal du type numérique, compatible "TTL" et appelé SCDn, dans lequel seuls les fronts d'impulsion, caractéristiques des transitions de luminance cible-impact ou cible-pseudo-impact (parasites) sont présents. L'étape suivante, qui correspond à la cinquième étape du procédé, consiste à comparer le signal logique (0 ou 1) représentatif des modifications instantanées de luminance du signal numérique SCDn avec le signal logique correspondant du signal SCD,,1 qui est contenu dans la mémoire de comparaison du module et qui est l'équivalent du signal SCDn mais pour l'image précédente voire même l'image de la première image si aucun impact ou parasite n'est apparu depuis lors. Cette comparaison est réalisée par le module 16.
Lorsque aucune différence n'apparaît entre les signaux logiques de SCDn et de SCDn-l, le signal SCDn est abandonné et le traitement de l'image n est terminé. Lorsque au contraire une différence, appelée anomalie, est détectée, une impulsion est générée provoquant le verrouillage instantané des coordonnées de cette anomalie dans la matrice 256 lignes x 256 colonnes et l'alerte du microcontroleur qui lance alors un programme de reconnaissance de la forme à détecter. Ce programme vérifie d'abord la présence de cette anomalie sur plusieurs images successives afin d'éliminer les anomalies causées par d'éventuels parasites puis il réalise une analyse de la forme de l'impact ou du pseudo-impact. Pour cela, il analyse une partie du signal SCDn correspondant à la zone entourant le pixel dans lequel l'anomalie a été détectée et compte tenu du positionnement de la caméra par rapport à la cible et du calibre des balles utilisées, la forme est validée comme un impact lorsqu'elle est composée d'un nombre donné d'anomalies se trouvant dans des pixels juxtaposés de l'image, et selon une disposition déterminée. Les anomalies correspondant au signal validé sont ensuite ajoutées au signal SCDn1 de la mémoire de comparaison qui comprend tous les impacts et pseudo-impacts ainsi qu'au signal SID contenu dans la mémoire impact du module 15 et dans lequel uniquement les anomalies appartenant à des impacts validés sont présents.
Après avoir été corrigées afin de tenir compte du positionnement de la caméra par rapport à la cible le signal de la mémoire impacts du module 15 est, dans une dernière étape, visualisé sur l'écran 6 en parfaite synchronisation avec l'image de la cible de tir choisie et avec certaines informations telles que le nom et le matricule du tireur.
Parallèlement, lorsque un impact est validé, une information de présence d'impact est envoyé au micro-ordinateur 8 via la liaison parallèle correspondant au poste de tir dans lequel a été détecté l'impact. Le programme Pi commandera alors l'acquisition des coordonnées des anomalies par la liaison série RS232, coordonnées qui seront alors mises en mémoire . A la fin du tir et suivant les options choisies, les résultats peuvent être stockés sur le disque dur du micro-ordinateur 8, et/ou édités sur papier par l'imprimante et divers traitement sont réalisés tels que le calcul du barycentre des impacts, la détermination du réglage de l'arme qui permettrait d'améliorer les résultats du tir.
Pour ce qui est des performances, la position de l'impact est dans chaque cas déterminée au pixel prés. Les distances entre les tireurs et les cibles, d'analyse et de visée, sont quelconques et cette dernière peut être utilisée jusqu'à destruction complète. La sécurité du stand de tir est très grande puisque la lecture de la position des impacts est réalisé à distance sans présence de personnel près des cibles.
Bien entendu, de nombreux modifications peuvent être apportées a l'exemple de réalisation décrit sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, la cible de visée et la cible d'analyse peuvent être confondus et l'image de la cible utilisée peut être mise en mémoire lors d'une étape préliminaire en utilisant, par exemple, le détecteur à seuil du module 14, ou les différents modules précités et un programme de traitement approprié au niveau du module 18.
Claims (6)
1. Procédé de détection de la position d'une forme dans un plan fini , utilisant au moins une caméra vidéo transmettant des images successives selon un standard donné et dans le champ de laquelle se trouve le plan fini, et des moyens de correction de primage vidéo transmise par la caméra tenant compte du positionnement de la caméra par rapport au plan fini, remarquable en ce qu'il consiste
- dans une première étape, à prélever un premier signal analogique issu de la caméra vidéo et correspondant à une image n, puis à traiter ce premier signal de façon à obtenir un second signal correspondant à celui d'une image floue c'est-à-dire une image dans laquelle les détails correspondant aux formes sont supprimés,
- dans une seconde étape, à élaborer, par différence des deux premiers signaux, un troisième signal dans lequel ne subsistent que les détails correspondant à la forme à détecter ou à d' éventuels parasites,
- dans une troisième étape, à traiter ce troisième signal afin d'obtenir un quatrième signal dans lequel seuls les fronts d'impulsion, caractéristiques de la forme à détecter ou à des éventuels parasites, sont présents,
- dans une quatrième étape, à numérisé le quatrième signal,
- dans une cinquième étape, à comparer le signal logique représentatif des modifications instantanées de luminance du quatrième signal, appelé SCDn, avec le signal logique correspondant contenu dans le signal SCDnî issu de l'image vidéo précédente n-l, puis
* à abandonner ce cinquième signal et à boucler sur l'image vidéo suivante n+1 dans le cas ou la différence des signaux logiques est nulle,
* à réaliser une sixième étape lorsque cette différence n'est pas nulle,
- dans cette sixième étape, à vérifier la présence de cette différence sur une ou plusieurs images suivantes de façon à éliminer les parasites, puis à rajouter cette différence, alors validée, dans le signal SCDni,
- la dernière étape consiste à déterminer les coordonnées de cette différence dans un repère donné, puis à les corriger afin de tenir compte du positionnement de la caméra par rapport au plan fini et enfin à visualiser la position de la forme dans le repère précédemment défini.
2. Procédé de détection de la position d'une forme dans un plan fini selon la revendication 1 caractérisé en ce quril comporte en plus, une septième étape lorsque la forme occupe plusieurs pixels d'image, cette étape consistant à analyser la géométrie de la forme dont les contours sont mis en évidence par la différence des signaux SCDn et SCDni.
3. Dispositif de détection de la position d'une forme dans un plan fini, utilisant au moins des moyens d'alimentation électrique, une caméra vidéo dans le champ de laquelle se trouve le plan fini et des moyens de correction de l'image vidéo transmise par la caméra tenant compte du positionnement de la caméra par rapport au plan fini, dispositif remarquable en ce qu'il comprend - un boîtier électronique de traitement 5 consistant en:
- des moyens de génération de signaux de service à partir
d'une horloge de synchronisation,
- des moyens de synchronisation de la caméra,
- des moyens électroniques de traitement d'un premier
signal vidéo issu de la caméra vidéo comportant un
premier circuit conservant tel quel ce premier signal
vidéo, un second circuit qui diminue la bande passante
de façon à obtenir second signal correspondant à une
image floue et un troisième circuit permettant de
retrancher en phase les deux premiers signaux, de façon
à obtenir un troisième signal dans lequel ne subsiste que
les formes à détecter,
- des moyens permettant de créer, à partir du troisième
signal, un signal dans lequel ne subsistent que des
fronts d'impulsion caractéristiques des transitions
forme-plan fini,
- des moyens de numérisation de ce signal,
- des moyens de traitement du signal digitalisé
comportant notamment un microcontrôleur et des mémoires
électroniques du type programmable et non programmable.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la détection à distance, et en temps réel, de la position de formes constituées par des impacts de balles sur une surface constituée par une cible.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte:
- au moins un poste de tir dans lequel se place le tireur 1 et se trouve un moniteur 6 sur lequel s'affiche la position des impacts apparus depuis le début du tir,
- une cible de visée 2, par poste de tir, située à une certaine distance du tireur,
- une caméra vidéo 3 par poste de tir,
- une cible d'analyse 4 par poste de tir,
- un boîtier électronique de traitement 5,
- un moniteur général de contrôle 7 qui regroupe les images du moniteur 6 de chacun des postes de tir.
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un micro-ordinateur 8 permettant de sélectionner des options de tir et de stocker les résultats, ainsi qu'une imprimante permettant d'imprimer ces derniers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9113444A FR2683356A1 (fr) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | Procede et dispositif de detection et de determination de la position de formes. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9113444A FR2683356A1 (fr) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | Procede et dispositif de detection et de determination de la position de formes. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2683356A1 true FR2683356A1 (fr) | 1993-05-07 |
| FR2683356B1 FR2683356B1 (fr) | 1997-03-07 |
Family
ID=9418493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9113444A Granted FR2683356A1 (fr) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | Procede et dispositif de detection et de determination de la position de formes. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2683356A1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0797070A2 (fr) * | 1996-03-20 | 1997-09-24 | Karl Stefan Riener | Système de gestion pour galerie de tir |
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| DE3729613A1 (de) * | 1987-09-04 | 1989-03-23 | Rudolf Dipl Ing Pura | Schiessanlage |
-
1991
- 1991-10-31 FR FR9113444A patent/FR2683356A1/fr active Granted
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2683356B1 (fr) | 1997-03-07 |
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