FR2862379A1 - Aircraft route determining method, involves implementing distance chart that covers operating zone with obstacles, where each point in chart has distance value corresponding to estimation of minimal length of route - Google Patents

Aircraft route determining method, involves implementing distance chart that covers operating zone with obstacles, where each point in chart has distance value corresponding to estimation of minimal length of route Download PDF

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Abstract

The method involves implementing a distance chart which covers an operating zone containing a starting point (S), a destination point (T) and obstacles (10, 11) to be circumvented. Each point in the chart is allotted with distance value corresponding to an estimation of minimal length of an aircraft route. The path connects a considered path to the starting point taken as origin for distance measurement.

Description

PROCEDE DE DETERMINATION D'UN TRAJET DE LONGUEUR METHOD FOR DETERMINING A PATH LENGTH

MINIMALE EN PRESENCE D'OBSTACLE L'invention est relative à la détermination d'un trajet de longueur minimale reliant un point de départ à un point d'arrivée en contournant un ou des obstacles. MINIMUM PRESENCE OF BARRIER The invention relates to determining a minimal length route connecting a start point to an end point by bypassing one or more obstacles. Cette détermination s'impose dans différentes situations et notamment, en aéronautique, lorsqu'un aéronef doit rallier une position en contournant un relief. This determination is needed in various situations and in particular in aeronautics, when an aircraft is rally a position bypassing a relief. Elle concerne plus précisément une telle détermination en présence d'une carte de distances tenant compte des obstacles et ayant le point de départ pour origine des mesures de distance. It relates more precisely such a determination in the presence of a map distances into account the obstacles and having the starting point of origin of the distance measurements.

Les cartes de distances sont souvent réalisées en utilisant une transformée de distance par propagation également connue sous la 10 dénomination de transformée de distance de chanfrein. distance cards are often made using a distance transform also known as spread 10 denomination transform chamfer distance.

Les transformées de distance de chanfrein sont apparues initialement en analyse d'image pour estimer des distances entre objets. Transforms chamfer distance appeared initially image analysis to estimate distances between objects. Gunilla Borgefors en décrit des exemples dans son article intitulé " Distance Transformation in Digital Images." Gunilla Borgefors describes examples in his article entitled "Distance Transformation in Digital Images." Paru dans la revue: Computer Vision, Graphics and Image Processing, Vol. Published in the journal: Computer Vision, Graphics and Image Processing, Vol. 34 pp. 34 pp. 344-378 en février 1986. 344-378 in February 1986.

Les transformées de distance de chanfrein estiment, dans une image et de manière plus ou moins précise, la distance euclidienne séparant un pixel dit pixel but d'un autre pixel dit pixel source à partir de la longueur du trajet le plus court, allant du pixel source au pixel but en passant par des pixels de l'image, choisi parmi une sélection limitée des différents trajets possibles qui ne prend en compte que les trajets passant par des points proches voisins du point but et empruntant, sur leurs parties allant du point source à un point proche voisin, le trajet le plus court déterminé au cours d'estimations de distance effectuées antérieurement. Transforms chamfer distance estimate, in an image and more or less precise, the Euclidean distance between said target pixel a pixel of another pixel said source pixel from the length of the shortest path, from pixel source at the target pixel through the pixel image, selected from a limited selection of various possible paths that takes into account only the paths through points close neighbors of the target point and taking on parts thereof from the source point a nearest neighbor point, the shortest path determined during distance estimates previously performed.

Pour réaliser la sélection limitée des trajets servant à établir une estimation de distance d'un point but, les transformées de distance de chanfrein analysent, tour à tour, tous les pixels d'une image, au cours d'un balayage complet de l'image justifiant le terme de propagation à la surface de l'image Pour que la sélection de trajets effectuée pour chaque pixel de l'image renferme à coup sûr un trajet de longueur minimale, le balayage doit satisfaire une contrainte de régularité. To achieve the limited selection of paths for establishing a distance estimation of a goal point, the transformed chamfer distance analyzing, in turn, all pixels of an image, during a complete scan of the image justifying the term spread to the surface of the image for the selection of paths performed for each pixel of the image contains fail a minimum length path, the scanning must meet a smoothness constraint. G. Borgefors propose, pour satisfaire cette contrainte de régularité, de balayer les pixels d'une image deux fois consécutivement, dans deux ordres inverses l'un de l'autre, qui sont soit l'ordre lexicographique, l'image étant analysée de haut en bas, ligne par ligne et de gauche à droite au sein de chaque ligne, et l'ordre lexicographique inverse, soit l'ordre lexicographique transposé, l'image ayant subi une rotation de 90 , et l'ordre lexicographique transposé inverse. G. Borgefors moved, to meet this smoothness constraint, to scan the pixels of an image twice consecutively in two inverse orders to each other, which are either the lexicographic order, the image being analyzed top to bottom, row by row and from left to right in each line, and the inverse lexicographic order, being the transposed lexicographic order, the image having undergone a rotation of 90, and the lexicographic order inverse transposed.

L'analyse d'un pixel se fait au moyen d'un masque de chanfrein répertoriant les distances séparant le pixel en analyse des pixels les plus proches dans les différentes directions, le maillage des pixels de l'image étant supposé régulier. Analysis of a pixel is done by means of a chamfer mask lists the distances between the pixel analysis of the closest pixels in different directions, the mesh of the image pixels being assumed regular. Elle consiste à sélectionner les pixels du proche voisinage qui, d'une part ont déjà reçu une estimation de distance au cours de la même passe de balayage et qui, d'autre part ont leurs distances au pixel en analyse mentionnées dans le masque de chanfrein, à répertorier les trajets allant, au plus court, du pixel source au pixel en analyse en passant par les différents pixels sélectionnés du proche voisinage, à estimer les longueurs de chacun de ces trajets par sommation de la distance estimée pour le pixel du proche voisinage emprunté par le trajet considéré et de la distance de ce même pixel du proche voisinage au pixel en analyse, et à assimiler la distance du pixel en analyse à la plus courte longueur des trajets répertoriés. She is to select the pixels of close neighbors who firstly have already received a range estimation during the same scanning pass and the other have their distances from the pixel analysis mentioned in the chamfer mask , to identify from paths, the shortest, the source pixel to pixel analysis via different selected pixels of the closest neighbors, estimating the lengths of each of these paths by summing the estimated distance for the pixel's immediate neighborhood taken by the path under consideration and the distance of that pixel of the close proximity to the pixel being analyzed, and to assimilate the distance from the pixel being analyzed to the shorter length of the paths listed.

Les transformées de distance de chanfrein s'accommodent des obstacles à contourner puisqu'il suffit d'imposer, aux points de ceux-ci, des valeurs de distance non modifiables, supérieures aux distances mesurables dans l'image afin que les plus courts trajets les évitent. The transformed distance chamfer accommodate obstacles to get around since it is sufficient to impose the points of these, non-modifiable distance values, higher than the measurable distances in the image so that the shorter routes avoid. Pour appliquer une transformée de distance de chanfrein à une carte géographique, il suffit d'ajouter un maillage à la carte et de considérer les noeuds du maillage comme les pixels d'une image. For applying a chamfer distance transform to a map, simply add a mesh map and consider the nodes of the mesh as the pixels of an image.

Les transformées de distance de chanfrein ont divers intérêts dont les principaux sont: une réduction de la complexité des calculs d'une estimation de distance euclidienne grâce à un emploi exclusif de nombres entiers fait au prix d'approximations et une complexité de calcul qui, tout en étant moindre, reste constante et n'augmente pas avec la présence d'obstacles dans l'image contrairement à la complexité du calcul classique de distance euclidienne qui croît avec la présence d'obstacles dans l'image. Transforms chamfer distance have different interests, the main ones: reducing the computational complexity of a Euclidean distance estimation with an exclusive use of integers is the price of approximations and computational complexity which, being reduced, remains constant and does not increase with the presence of obstacles in the image unlike the complexity of traditional computing Euclidean distance which increases with the presence of obstacles in the image.

Les transformées de distance de chanfrein estiment les distances des points d'une image par rapport à un point origine des distances en déterminant le plus court chemin reliant chaque point de l'image au point origine des distances en contournant les obstacles mais ne mémorisent pas les tracés de ces plus courts chemins car cela nécessiterait de mobiliser des capacités de mémoire considérables pour un intérêt limité puisque l'on se s'intéresse jamais à tous les tracés des plus courts chemins reliant les points d'une image au point origine des distances mais seulement à un très petit nombre d'entre eux. The chamfer distance transforms estimate the distances of the points of an image with respect to an origin point distances by determining the shortest path from each image point to the origin point of the distance around obstacles but does not store the traces of these shortest paths because that would require mobilizing substantial memory capacity for a limited interest since it is never interested in all plots of the shortest paths connecting the points of an image at the origin of distances but only a very small number of them.

Pour tracer le cheminement d'un robot vers un point de destination sur une surface parsemée d'obstacles à contourner, il est connu de construire par arborescence, sur une carte de distances préétablie 1 o répertoriant les obstacles à contourner et ayant la position de départ du robot pour origine des distances, des cheminements partant du point de destination et cherchant à aller en direction de la position de départ du robot, en sélectionnant, à chaque fois que plusieurs possibilités se présentent au cours de la progression des cheminements, le pixel dont la distance estimée est la plus courte par rapport à la position de départ, cela jusqu'à atteindre la position de départ. To trace the path of a robot to a destination point on a surface littered with obstacles to circumvent, it is known to construct a tree, on a preset distance map 1 o identifying obstacles to circumvent and having the starting position the robot origin of the distances, the paths starting from the destination point and seeking to go in the direction of the starting position of the robot, by selecting, whenever several possibilities arise during the progression of paths, the pixel whose the estimated distance is the shortest with respect to the starting position, it until reaching the starting position. Cette méthode arborescente de construction qui s'apparente à une méthode du gradient est coûteuse en temps de calcul car les directions suivies par le cheminement recherché sont mal connues en raison de la présence des obstacles, ce qui oblige à prendre en considération les cheminements en direction de la position de départ situés dans un large secteur centré sur le point de destination et orienté vers la position de départ. This tree construction method akin to a gradient method is costly in computation time because the directions followed by the desired path are poorly known because of the presence of obstacles, forcing to consider the pathways towards the start position located in a wide area centered on the point of destination and oriented towards the starting position.

La présente invention a pour but de faciliter la détermination du tracé, au moyen de carte de distances, d'un trajet de longueur minimale reliant un point de départ à un point de destination tout en contournant des obstacles. The present invention aims to facilitate the determination of the route, by means of distance map, a minimum length path connecting a start point to a destination point while bypassing obstacles.

Elle a pour objet un procédé de détermination d'un trajet de longueur minimale pour relier un point de départ à un point de destination tout en contournant d'éventuels obstacles, mettant en oeuvre une carte de distances, qui couvre une zone d'évolution contenant les points de départ et de destination, et le ou les obstacles à contourner, et dont chaque point est affecté d'une valeur de distance correspondant à une estimation de la longueur minimale des trajets contournant le ou les obstacles et reliant le point considéré au point de départ pris pour origine des mesures de distance. It relates to a method of determining a minimal length route to connect a starting point to a destination point while bypassing any obstacles, implementing a distance map, covering a maneuver zone containing the starting point and destination, and the one or more obstacles to be circumnavigated, and each point is assigned a distance value corresponding to an estimate of the minimum length of the paths bypassing or barriers and connecting the point considered from the point start taken as origin of the distance measurements.

Ce procédé est remarquable en ce qu'il consiste à établir une deuxième et une troisième carte de distances couvrant la même zone d'évolution que la première carte de distances, la deuxième carte de distances ayant le point de destination pour origine des mesures de distance et la troisième carte de distances ayant une valeur de distance affectée à chacun de ses points correspondant à la somme des valeurs de distance affectées au même point dans les première et deuxième cartes de distances, et à adopter, comme tracé de trajet, un tracé reliant le point de départ au point d'arrivée en passant par des points intermédiaires ayant, dans la troisième carte de distances, les valeurs de distance affectées les plus petites possibles. This method is remarkable in that it consists in establishing a second and a third distance map covering the same area of ​​evolution than the first distance map, the second distance map having the destination point origin of the distance measurements and the third distance map having a distance value assigned to each point corresponding to the sum of the distance values ​​assigned to the same point in the first and second distances cards, and to adopt, as travel route, a route connecting the starting point to the end point via intermediate points having, in the third distance map, the distance values ​​assigned the smallest possible.

En effet, les valeurs de distance affectées aux points de la première carte de distances représentant les longueurs minimales des chemins les reliant au point de départ en contournant les obstacles et celles affectées aux mêmes points dans la deuxième carte de distances représentant les longueurs minimales des chemins les reliant au point de destination toujours en contournant les obstacles, leur somme représente pour chaque point la longueur minimale des trajets allant du point de départ au point de destination en passant par ce point. Indeed, the distance values ​​assigned to the points of the first distance map representing the minimum lengths of the paths connecting the start point around obstacles and those assigned to the same points in the second distance map representing the minimum lengths of paths linking to the destination always around obstacles, their sum for each point represents the minimum length of paths from the start point to the destination point through this point. Ainsi, lorsque l'on choisit sur la troisième carte de distances un chemin allant du point de départ au point de destination en passant par les points intermédiaires affectés des plus petites valeurs de distance possibles, on est sûr d'emprunter un chemin de longueur minimale puisqu'un chemin plus court devrait nécessairement passer par des points affectés de valeurs moindres de distance. Thus, when a path from the starting point to the destination point is selected on the third distance map through the intermediate points assigned the smallest possible distance values, one is sure to take a minimum length path since shorter path should necessarily go through the affected points lower values ​​away.

Avantageusement, les cartes de distances sont tracées au moyen d'une transformée de distance de chanfrein. Advantageously, the distance maps are plotted by means of a chamfer distance transform.

Avantageusement, lorsque plusieurs possibilités de tracés passant par des points intermédiaires affectés, sur la troisième carte de distances, des plus petites valeurs possibles de distance se présentent, on choisit le moins sinueux. Advantageously, when several possible routes via intermediate points assigned on the third distance map, the smallest possible distance values ​​are presented, choose the less sinuous.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment given as an example. 35 Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel: une figure 1 représente une première carte de distances couvrant une zone d'évolution renfermant un point de départ et un point de destination ainsi que des obstacles à contourner, et ayant le point de départ pour origine des mesures de distance, une figure 2 représente une deuxième carte de distances couvrant la même zone d'évolution que celle de la figure 1 mais avec le point de destination comme origine des mesures de distance, une figure 3 représente une troisième carte de distances couvrant la même zone d'évolution que celles des figures 1 et 2 mais avec des valeurs de distance correspondant aux sommes des valeurs de distance des cartes de distances des figures 1 et 2, une figure 4 représente un exemple de localisation d'un point de départ et d'un point d'arrivée par rapport à un obstacle où il existe plusieurs trajets de longueur minimale contournant l'obstacle, une figure 5 représente un exemple 35 This description is made to the drawing wherein: Figure 1 a shows a first distance map covering a maneuver zone containing the departure point and a destination point as well as obstacles to be circumnavigated, and having the starting point origin of the distance measurements, a 2 represents a second distance map covering the same area of ​​development as that of Figure 1 but with the destination point as the origin of the distance measurements, figure 3 shows a third card distances covering the same area of ​​evolution as those of figures 1 and 2 but with distance values ​​corresponding to amounts of the distance values ​​of the distance maps of figures 1 and 2, figure 4 shows an example of a point location start and an end point with respect to a barrier where there are several minimum length paths bypassing the obstacle, figure 5 shows an example de masque de chanfrein, et des figures 6a et 6b montrent les cellules du masque de chanfrein illustré à la figure 1, qui sont utilisées dans une passe de balayage selon l'ordre lexicographique et dans une passe de balayage selon l'ordre lexicographique inverse, Une carte de distances sur une zone d'évolution est formée de l'ensemble des valeurs des distances des points placés aux noeuds d'un maillage régulier de la zone d'évolution par rapport à un point de la zone pris pour origine des mesures de distance. chamfer mask, and Figures 6a and 6b show the chamfer mask cell illustrated in Figure 1, which are used in one scan pass in lexicographic order and in one scan pass in inverse lexicographic order, a distance map on a maneuvering zone is formed of the set of values ​​of the distances of points placed at the nodes of a regular mesh of the development zone compared to a point of the area taken as the origin of the measures distance. Comme montré aux figures 1 à 3, elle peut être présentée sous la forme d'un tableau de valeurs dont les cases correspondent à un découpage de la zone d'évolution en cellules centrées sur les noeuds du maillage. As shown in Figures 1 to 3, it can be presented as an array of values ​​whose squares correspond to a division of the cells evolving area centered on the nodes of the mesh. Pour le pilotage d'un mobile, elle est établie de manière à couvrir une zone d'évolution du mobile, avec une origine des mesures des distances correspondant à la position instantanée du mobile dans sa zone d'évolution. For controlling a mobile, it is established to cover an evolution of the mobile area, with original distance measurements corresponding to the instantaneous position of the mobile in its zone of deployment. Elle n'est pas affichée directement mais sert à la 10 15 20 construction d'une carte qui, elle, est affichée et représente la zone d'évolution par régions en fausses couleurs délimitées en fonction de la possibilité du mobile à les franchir et du temps que celui-ci mettrait à les atteindre (par exemple: rouge pour des obstacle infranchissables, jaune pour les régions lointaines d'accès et verte pour les régions proches d'accès). It is not displayed directly but is used to the October 15 20 construction of a card, it is displayed and is the false color regions maneuvering zone delineated based on the possibility of moving to cross and time that he would meet them (for example: red for insurmountable obstacle, yellow for remote access and green areas to areas close access).

La figure 1 est un exemple simplifié de carte de distances facilitant la compréhension de l'invention. Figure 1 is a simplified example distance map of facilitating the understanding of the invention. Cette carte de distances couvre une zone d'évolution d'un mobile sensé être au point S et cherchant à se rendre à un point de destination T en contournant des obstacles infranchissables 10 et 11. Elle a été établie à l'aide d'une transformée de distance de chanfrein dont le principe est explicité par la suite, cette transformée de distance de chanfrein étant la plus simple des transformées de distance proposées par Gunilla Borgefors, à masque de chanfrein de dimension 3x3 avec deux distances de voisinage. This distance map covers an area of ​​evolving a sensible mobile be at point S and trying to get to a destination point T bypassing impassable barriers 10 and 11. It was established with a chamfer distance transform whose principle is explained below, this distance transform of bevel being the simplest distance transforms proposed by Gunilla Borgefors, 3x3 dimension chamfer mask with two adjacent distances. Le masque de chanfrein de cette transformée de distance ne renferme que les deux premières valeurs de distance de voisinage d'un point et utilise un coefficient amplificateur d'échelle de 3. Dans ce masque, la première distance de voisinage correspondant à l'écartement des points du maillage selon les lignes et les colonnes est prise égale à 3 tandis que la deuxième distance de voisinage correspondant à l'écartement des points du maillage selon les diagonales est prise égal à 4. The chamfer mask of this distance transform contains only the first two neighborhood distance values ​​of a point and uses a scaling coefficient of amplifier 3. In this mask, the first neighborhood distance corresponding to the spacing of the grid points according to the rows and columns is made equal to 3, while the second neighborhood distance corresponding to the spacing of the mesh points along the diagonals is taken equal to 4.

Les cellules de la zone d'évolution appartenant ou interceptant un obstacle infranchissable 10 ou 11 sont mises hors de portée du mobile en leur imposant, a priori, une estimation de distance de valeur infinie ou, à tout le moins, très supérieure à la plus grande distance mesurable par la transformée de distance. The cells in the area of ​​evolution belonging or intercepting an insurmountable obstacle 10 or 11 are placed out of reach of the mobile by imposing a priori estimate distance of infinite value or, at least, much higher than most distance measurable by the distance transform. La cellule correspondant à la position instantanée S du mobile, utilisée comme origine des mesures de distance a, par définition, une valeur de distance estimée nulle. The cell corresponding to the current position of the mobile S, used as origin of the distance measurements, by definition, a distance estimated value zero. Les autres cellules se voient affecter, pour valeur de distance, les longueurs minimales des trajets les reliant à la position instantanée S du mobile tout en contournant les obstacles 10 et 11. The other cells are assigned for distance value, the minimum lengths of the paths connecting the current position of the mobile S while bypassing the obstacles 10 and 11.

La distance augmente avec l'éloignement des cellules de la position instantanée S du mobile et avec l'importance des détours à faire pour contourner les obstacles 10, 11. Ainsi les cellules qui sont hors de la vision directe de la position instantanée S du mobile, derrière l'obstacle 11 ont des valeurs de distance très supérieures à celles placées en vision directe de la position instantanée du mobile, de l'autre côté de l'obstacle 11. Par exemple la cellule 13 a une valeur de distance égale à 71 alors que la cellule 14 qui lui est relativement proche a une valeur de distance égale à 31 Les transformées de distance de chanfrein permettent d'obtenir progressivement des estimations de distance pour toutes les cellules extérieures aux contours des obstacles infranchissables par un effet de propagation dû au déplacement du masque de chanfrein au cours d'un balayage de la zone d'évolution couverte par la carte. The distance increases with distance of cells in the S mobile instantaneous position and the importance of detours to bypass the barriers 10, 11. Thus the cells are out of the direct vision of the instantaneous position of the mobile S behind the obstacle 11 have much higher distance values ​​to those placed in direct sight of the instantaneous position of the mobile, the other side of the obstacle 11. for example, the cell 13 has a distance value equal to 71 while the cell 14 which is relatively close to it at a distance of value equal to 31 the chamfer distance transforms are used to progressively obtain distance estimates for all cells outside the contours impassable obstacles by a propagation effect due to displacement of the chamfer mask during a scanning of the changing area covered by the map. En raison de cet effet de propagation, elles n'accèdent que de manière implicite aux tracés des io chemins de longueur minimale reliant chaque cellule si bien que la simple construction d'une carte de distances avec la position instantanée du mobile pour origine des mesures de distance ne permet pas, à elle seule, de connaître le tracé d'un chemin de longueur minimale menant de la position instantanée S du mobile à un point de destination T et que l'on emploie habituellement, pour ce faire, une méthode de tracé arborescente partant du point de destination T en direction du point de départ S qui est coûteuse en temps de calcul et consommatrice de mémoire comme indiqué dans le préambule. Due to this spreading effect, they use it only to paths implicitly minimum length of io paths connecting each cell so that the simple construction of a distance map with the current position of mobile originated measures distance does not, by itself, to know the layout of a minimum length path from the current position of the mobile S to a destination point T and that is usually employed to do this, a method of route tree starting from the destination point T toward the starting point S which is costly in computation time and memory consuming as indicated in the preamble.

On propose ici de procéder différemment et de mettre à profit la maîtrise de l'établissement des cartes de distances que l'on a nécessairement dans le cas d'un mobile en raison des fréquentes remises à jour de la carte de distances nécessaires au suivi des déplacements du mobile, pour déterminer un chemin de longueur minimum allant de la position instantanée S du mobile au point de destination T. On commence par établir une deuxième carte de distances couvrant la même zone d'évolution que la première carte de distances mais ayant le point de destination T pour origine des mesures de distance. Here we propose to proceed differently and to leverage control of the facility maps distances that was necessarily in the case of a mobile due to frequent discounts to update the map distances needed to monitor movements of the mobile to determine a minimum length path from the current position of the mobile S to destination T. We first establish a second distance map covering the same area of ​​evolution than the first distance map but with the destination point T origin of the distance measurements. Cette deuxième carte de distances représentée à la figure 2 reprend le même maillage et la même transformée de distance de chanfrein que la première carte de distances mais avec une valeur de distance estimée nulle imposée à la cellule contenant le point de destination T et non à la cellule contenant la position du point de départ S. Dans cette deuxième carte de distances, les cellules de la zone d'évolution interceptant les obstacles infranchissables 10, 11 sont toujours sont mises hors de portée du mobile en leur imposant, a priori, une estimation de distance de valeur infinie ou, à tout le moins, très supérieure à la plus grande distance mesurable par la transformée de distance. This second distance map shown in Figure 2 shows the same mesh and the same distance transform chamfer that the first distance map but with an estimated distance of zero value imposed on the cell containing the target point T and not the cell containing the position of the starting point S. in this second distance map, the cells of the maneuvering zone intercepting impassable barriers 10, 11 are still are put beyond the reach of the mobile by imposing a priori estimate distance of infinite value, or at least much greater than the largest distance measurable by the distance transform. Mais les autres cellules, exceptée celle contenant le point de destination, se voient affecter, pour valeur de distance, les longueurs minimales des trajets les reliant au point de destination T tout en contournant les obstacles 10 et 11. But other cells except the one containing the destination point, are assigned to distance value, the minimum lengths of the paths connecting them to the destination point T while bypassing the barriers 10 and 11.

On remarque que l'estimation de distance faite, dans cette deuxième carte de distances, pour la cellule contenant le point de départ S est la même: 57, que celle faite pour la cellule contenant le point de destination T dans la première carte de distances, ce qui est très rarement le cas pour d'autres cellules. Note that the distance estimation made in this second distance map for the cell containing the starting point S is the same: 57, as the one made for the cell containing the target point T in the first distance map this is rarely the case for other cells.

Une fois la deuxième carte de distances établie, on en établit une troisième couvrant la même zone d'évolution que les deux premières, toujours avec le même maillage mais en affectant aux cellules la somme des deux estimations de distance qui leur ont été affectées dans les deux premières cartes de distances. Once the second card distances established, it establishes a third covering the same area of ​​evolution than the first two, always with the same mesh but by affecting the cells the sum of the distance estimates that were assigned to them in the first two distance maps.

Cette troisième carte de distances représentée à la figure 3 renferme pour chaque cellule, une valeur de distance correspondant à la somme des estimations de la longueur minimale des trajets reliant la cellule considérée à la cellule contenant le point de départ S et de la longueur minimale des trajets reliant la cellule considérée au point de destination T. Or cette somme d'estimations n'est, ni plus ni moins, que l'estimation de la longueur minimale des trajets allant du point de départ au point d'arrivée et ayant la contrainte de passer par la cellule considérée. This third distance map shown in Figure 3 provides for each cell, a distance value corresponding to the sum of the minimum length of estimates of paths connecting the cell in question to the cell containing the starting point S and the minimum length of paths connecting the cell in question to the T. destination point But this sum of estimates is neither more nor less than the estimate of the minimum length of paths from the start point to the end point and having the stress to pass through the cell in question. Lorsqu'elle a une valeur minimale sur la troisième carte de distances, la contrainte de passage par la cellule considérée n'est pas une car la cellule considérée appartient à un trajet de longueur minimale allant de la cellule contenant le point de départ S à la cellule contenant le point de destination T. En effet, si ce n'était pas le cas, il existerait dans la troisième carte de distances, au moins une valeur de distance plus petite que cette valeur minimale, ce qui est impossible. When has a minimum value of the third distance map, the flow constrained by the cell in question is not because the cell in question belongs to a minimum length path from the cell containing the starting point S to the cell containing the target point T. in fact, if it were not, there would exist in the third distance map, at least a smaller distance value than this minimum value, which is impossible. On peut donc construire au moyen de la troisième carte de distances le tracé d'un trajet de longueur minimale reliant le point de départ S au point de destination T en se déplaçant du point de départ S au point de destination T ou inversement, en n'empruntant que des cellules intermédiaires marquées d'une distance minimale. therefore can be constructed by using the third distance map drawing a minimum length path connecting the starting point S to the destination point T moving from the starting point S to the destination point T or vice versa, into n 'via that intermediate cells labeled by a minimum distance. Cela est toujours possible dès que la cellule contenant le point de destination T a, dans la première carte de distances, une distance estimée accessible, inférieure à une limite fixée en fonction de l'autonomie du mobile. This is always possible when the cell containing the target point T in the first distance map, an estimated distance accessible, below a limit set according to the autonomy of the mobile. Lors de cette construction, plusieurs possibilités peuvent se présenter, on choisit alors le tracé le moins sinueux. In this construction, several possibilities may arise, then we choose the least twisty. Sur la figure 3, ce trajet est montré en pointillés. In Figure 3, this route is shown in phantom.

On remarque que la valeur minimale de distance apparaissant sur la troisième carte de distances est celle 57 affectée soit, sur la première carte de distances, à la cellule contenant le point de destination T soit, sur la deuxième carte de distances, au point de départ S. La figure 4 donne un exemple de situation où il existe plusieurs 10 tracés possibles de longueur minimale ne contournant pas un obstacle infranchissable par le même côté. It is noted that the minimum distance value appearing on the third distance map is the 57 affected either on the first distance map at the cell containing the target point T is on the second distance map, the starting point S. Figure 4 shows an example where there are several possible routes 10 minimum length is not an insurmountable obstacle by-passing the same side.

Pour une meilleure compréhension de ce qui précède, on décrit ci-après le fonctionnement d'une transformée de distance par propagation. For a better understanding of the above, one below describes the operation of a distance transform spread.

La distance d'entre deux points d'une surface est la longueur minimale de tous les parcours possibles sur la surface partant de l'un des points et aboutissant à l'autre. The distance between two points of a surface is the minimum length of all possible paths on the surface starting from one point and terminating at the other. Dans une image formée de pixels répartis selon un maillage régulier de lignes, colonnes et diagonales, une transformée de distance par propagation estime la distance d'un pixel dit pixel "but" par rapport à un pixel dit pixel "source" en construisant progressivement, en partant du pixel source, le plus court trajet possible suivant le maillage des pixels et aboutissant au pixel but, et en s'aidant des distances trouvées pour les pixels de l'image déjà analysés et d'un tableau dit masque de chanfrein répertoriant les valeurs des distances entre un pixel et ses proches voisins. In an image formed of pixels distributed in a regular grid of rows, columns and diagonals, a distance transform spread estimates the distance of a pixel called the "object" with respect to a pixel called the "source" progressively constructing, starting from the source pixel, the shortest possible path along the mesh of pixels and ending at the target pixel, and with the aid of the distances found for the pixels of the previously analyzed image and a table listing said chamfer mask the values ​​of the distances between a pixel and its near neighbors.

Comme montré à la figure 5, un masque de chanfrein se présente sous la forme d'un tableau avec une disposition de cases reproduisant le motif d'un pixel entouré de ses proches voisins. As shown in Figure 5, a chamfer mask is in the form of a table with an arrangement of boxes reproducing the pattern of a pixel surrounded by its near neighbors. Au centre du motif, une case affectée de la valeur 0 repère le pixel pris pour origine des distances répertoriées dans le tableau. The center of the pattern, a cell assigned the value 0 marking the pixel taken as origin of the distances in the table. Autour de cette case centrale, s'agglomèrent des cases périphériques remplies de valeurs de distance de proximité non nulles et reprenant la disposition des pixels du voisinage d'un pixel supposé occuper la case centrale. Around this central box are clustered peripheral boxes filled with non-zero proximity distance values ​​and mimicking the arrangement of pixels in the neighborhood of a pixel assumed to occupy the central square. La valeur de distance de proximité figurant dans une case périphérique est celle de la distance séparant un pixel occupant la position de la case périphérique concernée, d'un pixel occupant la position 2862379 10 de la case centrale. The proximity distance value in a surrounding box is that of the distance separating a pixel occupying the position of the peripheral box concerned, a pixel occupying the 10 position 2862379 of the central box. On remarque que les valeurs de distance de proximité se répartissent en cercles concentriques. Note that the near distance values ​​are distributed in concentric circles. Un premier cercle de quatre cases correspondant aux quatre pixels de premier rang, qui sont les plus proches du pixel de la case centrale, soit sur la même ligne, soit sur la même colonne, sont affectées d'une valeur de distance de proximité Dl. A first circle of four boxes corresponding to the four pixels of the first row, which are closest to the pixel of the central cell, either on the same line or on the same column, are assigned a proximity distance Dl value. Un deuxième cercle de quatre cases correspondant aux quatre pixels de deuxième rang, qui sont pixels les plus proches du pixel de la case centrale placés sur les diagonales, sont affectées d'une valeur de distance de proximité D2. A second ring of four cells corresponding to the four pixels of the second row, which are the pixels closest to the pixel of the central cell placed on the diagonals, are assigned a proximity distance D2 value. Un troisième cercle de huit cases correspondant aux huit pixels 1 o de troisième rang, qui sont les plus proches du pixel de la case centrale tout en restant en dehors de la ligne, de la colonne et des diagonales occupées par le pixel de la case centrale, sont affectées d'une valeur de distance de proximité D3. A third circle of eight boxes corresponding to eight pixels 1 o third, which are closest to the pixel of the central box while remaining outside the line of the column and the diagonals occupied by the pixel of the central box , D3 are assigned a proximity distance value.

Le masque de chanfrein peut couvrir un voisinage plus ou moins étendu du pixel de la case centrale en répertoriant les valeurs des distances de proximité d'un nombre plus ou moins important de cercles concentriques de pixels du voisinage. The chamfer mask can cover a more or less extended neighborhood of the pixel of the central cell by identifying the values ​​of the proximity distances of a greater or lesser number of concentric circles of pixels in the neighborhood. Il peut être réduit aux deux premiers cercles formés par les pixels du voisinage d'un pixel occupant la case centrale comme dans l'exemple des cartes de distances des figures 1 et 2 ou être étendu au-delà des trois premiers cercles formés par les pixels du voisinage du pixel de la case centrale. It can be reduced to the first two circles formed by the pixels of the neighborhood of a pixel occupying the central square as in the example of FIGS distances cards 1 and 2 or be extended beyond the first three circles formed by the pixels the neighborhood of the pixel of the central box. II est habituel de s'arrêter à trois premiers cercles et ce n'est que dans un but de simplification que l'on s'est arrêté au deux premiers cercles pour les cartes de distances des figures 1 à 3. It is usual to stop at first three circles and it is only for the purpose of simplification that is stopped at the first two circles for card distances of Figures 1 to 3.

Les valeurs des distances de proximité Dl, D2, D3 qui correspondent à des distances euclidiennes sont exprimées dans une échelle dont le facteur multiplicatif autorise l'emploi de nombres entiers au prix d'une certaine approximation. The values ​​of the proximity distances Dl, D2, D3 corresponding to the Euclidean distances are expressed in a scale, the multiplicative factor allows the use of integers at the cost of a certain approximation. C'est ainsi que G. Borgefors adopte une échelle correspondant à un facteur multiplicatif 3 ou 5. Dans le cas d'un masque de chanfrein retenant les trois premiers cercles, elle donne à la distance Dl correspondant à un échelon en abscisse x ou en ordonnée y la valeur 5, à la distance D2 correspondant à la racine de la somme des carrés des échelons en abscisse et ordonnée Jx2 +y2 la valeur 7 qui est une approximation de 5-fi, et à la distance D3 la valeur 11 qui est une approximation de 5,R-. Thus G. Borgefors adopts a scale corresponding to a multiplicative factor of 3 or 5. In the case of a chamfer mask retaining the first three circles, it gives the distance Dl corresponds to a level on the abscissa or x y-value of 5, the distance D2 corresponding to the root of the sum of the squares of levels abscissa and ordinate JX2 + y2 the value 7, which is an approximation of 5-fi, and the distance D3 the value 11 which is approximate 5, R-.

La construction progressive du plus court trajet possible allant à un pixel but, en partant d'un pixel source et en suivant le maillage des pixels se fait par un balayage régulier des pixels de l'image au moyen du masque de chanfrein. The progressive construction of the shortest possible path from a target pixel, starting from a pixel source and following the mesh of pixels is made by a regular scanning of the pixels of the image by means of the chamfer mask. Initialement, les pixels de l'image se voient affecter une valeur de distance infinie, en fait un nombre suffisamment élevé pour dépasser toutes les valeurs des distances mesurables dans l'image, à l'exception du pixel source qui se voit affecter une valeur de distance nulle. Initially, the image pixels are assigned an infinite distance value, in fact a number high enough to exceed all the values ​​of measurable distances in the image, except that the source pixel is assigned a value of zero distance. Puis les valeurs initiales de distance affectées aux points but sont mises à jour au cours du balayage de l'image par le masque de chanfrein, une mise à jour consistant à remplacer une valeur de distance attribuée à un point but, par une nouvelle valeur moindre résultant d'une estimation de distance faite à l'occasion d'une nouvelle application du masque de chanfrein au point but considéré. Then the initial distance values ​​assigned to the points purpose are updated during the scan of the image by the chamfer mask, an update of replacing a distance value assigned to a target point, with a new lower value resulting from a distance estimation made on the occasion of a new application of the chamfer mask at the point considered purpose.

Une estimation de distance par application du masque de chanfrein à un pixel but consiste à répertorier tous les trajets allant de ce pixel but au pixel source et passant par un pixel du voisinage du pixel but dont la distance a déjà été estimée au cours du même balayage, à rechercher parmi les trajets répertoriés, le ou les trajets les plus courts et à adopter la longueur du ou des trajets les plus courts comme estimation de distance. A distance estimation by application of the chamfer mask to a target pixel is to list all the paths from the target pixel to the pixel source and passing through a neighborhood of the pixel of the target pixel whose distance has already been estimated in the same scan to search through the listed trips, or the shorter trips and adopt the length or shorter trips as distance estimate. Cela se fait en plaçant le pixel but dont on veut estimer la distance dans la case centrale du masque de chanfrein, en sélectionnant les cases périphériques du masque de chanfrein correspondant à des pixels du voisinage dont la distance vient d'être mise à jour, en calculant les longueurs des trajets les plus courts reliant le pixel but à mettre à jour au pixel source en passant par un des pixels sélectionnés du voisinage, par addition de la valeur de distance affectée au pixel du voisinage concerné et de la valeur de distance de proximité donnée par le masque de chanfrein, et à adopter, comme estimation de distance, le minimum des valeurs de longueur de trajet obtenues et de l'ancienne valeur de distance affectée au pixel en cours d'analyse. This is done by placing the target pixel which it is desired to estimate the distance in the central cell of the chamfer mask, selecting the peripheral boxes of the chamfer mask corresponding to pixels of the neighborhood whose distance has to be updated, in calculating the lengths of the shortest paths connecting the pixel to update the source pixel via one of the selected pixels of the neighborhood, by adding the distance value assigned to the pixel of the neighborhood concerned and the value of proximity distance given by the chamfer mask, and to adopt, as distance estimation, the minimum of the obtained path length values ​​and the former distance value assigned to the pixel being analyzed.

L'ordre de balayage des pixels de l'image influe sur la fiabilité des estimations de distance et de leurs mises à jour car les trajets pris en compte en dépendent. The image pixel scan order affects the reliability of the distance estimates and their updates because the paths taken into account depend. En fait, il est soumis à une contrainte de régularité qui fait que si les pixels de l'image sont repérés selon l'ordre lexicographique (pixels classés dans un ordre croissant ligne par ligne en partant du haut de l'image et en progressant vers le bas de l'image, et de gauche à droite au sein d'une ligne), et si un pixel pa été analysé avant un pixel q alors un pixel p+x doit être analysé avant le pixel q+x. In fact, it is subjected to a smoothness constraint that fact that if the pixels of the image are identified in lexicographic order (pixels classified in ascending order line by line from the top of the image and progressing to the bottom of the image, and from left to right within a row), and if a pixel p has been analyzed before a pixel q then p + a pixel x to be analyzed before the pixel q + x. Les ordres lexicographique, lexicographique inverse (balayage des pixels de l'image ligne par ligne de bas en haut et, au sein d'une ligne, de droite à gauche), lexicographique transposé (balayage des pixels de l'image colonne par colonne de gauche à droite et, au sein d'une colonne, de haut en bas), lexicographique transposé inverse (balayage des pixels par colonnes de droite à gauche et au sein d'une colonne de bas en haut) satisfont cette condition de régularité et plus généralement tous les balayages dans lesquels les lignes et colonnes sont balayées de droite à 1 o gauche ou de gauche à droite. The lexicographic order, inverse lexicographic (scanning of the pixels of the image line by line from bottom to top and in a line from right to left), transposed lexicographic (scanning of the pixels of the column by column image left to right and, in a column, from top to bottom), inverse transposed lexicographic (scanning of the pixels in columns from right to left and in a column from bottom to top) satisfy this regularity condition and generally all scans in which the rows and columns are scanned from right to 1 ° left or left to right. G. Borgefors préconise un double balayage des pixels de l'image, une fois dans l'ordre lexicographique et une autre dans l'ordre lexicographique inverse. G. Borgefors recommends a double scanning of the pixels of the image, once in lexicographic order and one in reverse lexicographic order.

La figure 6a montre, dans le cas d'une passe de balayage selon l'ordre lexicographique allant du coin supérieur gauche au coin inférieur droit de l'image, les cases du masque de chanfrein de la figure 1 utilisées pour répertorier les trajets allant d'un pixel but placé sur la case centrale (case indexée par 0) au pixel source en passant par un pixel du voisinage dont la distance a déjà fait l'objet d'une estimation au cours du même balayage. Figure 6a shows, in the case of a scanning pass in lexicographic order from upper left to lower right corner of the image, a cell of Figure 1 chamfer mask used to identify the paths going to a pixel placed on the center box (box indexed by 0) to the source pixel through a pixel of the neighborhood whose distance has already been estimated in the same scan. Ces cases sont au nombre de huit, disposées dans la partie supérieure gauche du masque de chanfrein. These boxes are eight in number, disposed in the upper left of the chamfer mask. Il y a donc huit trajets répertoriés pour la recherche du plus court dont la longueur est prise pour estimation de la distance. There are therefore eight paths listed for the search for the shortest whose length is taken as estimate of the distance.

La figure 6b montre, dans le cas d'une passe de balayage selon l'ordrelexicographique inverse allant du coin inférieur droit au coin supérieur gauche de l'image, les cases du masque de chanfrein de la figure 1 utilisées pour répertorier les trajets allant d'un pixel but placé sur la case centrale (case indexée par 0) au pixel source en passant par un pixel du voisinage dont la distance a déjà fait l'objet d'une estimation au cours du même balayage. Figure 6b shows, in the case of a scanning pass in the reverse ordrelexicographique from the lower right corner to the upper left corner of the image, a cell of Figure 1 chamfer mask used to identify the paths going to a pixel placed on the center box (box indexed by 0) to the source pixel through a pixel of the neighborhood whose distance has already been estimated in the same scan. Ces cases sont complémentaires de celles de la figure 2a. These boxes are complementary to those of Figure 2a. Elles sont également au nombre de huit mais disposées dans la partie inférieure droite du masque de chanfrein. They are eight in number but arranged in the lower right part of the chamfer mask. II y a donc encore huit trajets répertoriés pour la recherche du plus court dont la longueur est prise pour estimation de la distance. There are therefore eight paths listed for the search for the shortest whose length is taken as estimate of the distance.

Claims (3)

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination d'un trajet de longueur minimale reliant un point de départ (S) à un point de destination (T) pour permettre à un mobile de rallier une position tout en contournant d'éventuels obstacles, mettant en oeuvre une carte de distances (figure 1), qui couvre une zone d'évolution contenant les points de départ (S) et de destination (T) et le ou les obstacles à contourner (10, 11), et dont chaque point est affecté d'une valeur de distance correspondant à une estimation de la longueur minimale des trajets contournant le ou les obstacles et reliant le point considéré au point de départ (S) pris pour origine des mesures de distance, caractérisé en ce qu'il consiste à établir une deuxième et une troisième cartes de distances couvrant la même zone d'évolution, la deuxième carte de distances (figure 2) ayant le point de destination (T) pour origine des mesures de distances et la troisième carte de distances (figure 3) ayant une valeur de distance a 1. A method of determining a minimal length route connecting a start point (S) to a destination point (T) to allow a mobile to rally a position while bypassing any obstacles, embodying a card distances (Figure 1), covering a maneuver zone containing the starting points (S) and destination (T) and the one or more obstacles to be circumnavigated (10, 11), and each point is assigned a distance value corresponding to an estimate of the minimum length of the paths bypassing or barriers and connecting the point considered to the starting point (S) taken as the origin of the distance measurements, characterized in that it consists in establishing a second and a third card distances covering the same area of ​​development, the second distance map (Figure 2) having the destination point (T) for origin of distance measurements and the third distance map (Figure 3) having a value of distance was ffectée à chacun de ses points correspondant à la somme des valeurs de distance affectées au même point dans les première et deuxième cartes de distances, et à adopter comme tracé de trajet, un tracé reliant le point de départ au point d'arrivée en passant par des points intermédiaires ayant, dans la troisième carte de distances, les valeurs de distance affectées les plus petites possibles. ffectée at each point corresponding to the sum of the distance values ​​assigned to the same point in the first and second distance maps, and adopt as travel route, a path linking the starting point to the end point through intermediate points having, in the third distance map, the distance values ​​assigned the smallest possible.
2.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les 25 cartes de distances sont tracées au moyen d'une transformée de distance de chanfrein. 2.Process according to Claim 1, characterized in that the cards 25 are plotted distances by means of a chamfer distance transform.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque plusieurs possibilités de tracés passant par des points intermédiaires affectés, sur la troisième carte de distances, des plus petites valeurs possibles de distance se présentent, on choisit le tracé le moins sinueux. 3. A method according to claim 1, characterized in that, when several possibilities paths through the affected intermediate points on the third distance map, the smallest possible distance values ​​are presented, it chooses the less sinuous.
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