FR2918766A1 - Detection et localisation d'un faisceau monochromatique - Google Patents

Abstract

Le procédé consiste à diffracter un faisceau optique (FO) représentatif d'une scène contenant un faisceau monochromatique (FL), tel que laser, de manière à obtenir une image diffractée (IN) de la scène, et à appliquer une transformation de Hough à l'image diffractée (IN) pour produire une image transformée (TH). La trace du faisceau laser dans la scène est localisée directement par la détermination des coordonnées du point, transformé du faisceau, dans l'image transformée. La transformation de Hough peut être numérique ou optique.

Description

2918766 Détection et localisation d'un faisceau monochromatique

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour détecter et localiser un faisceau monochromatique à rayons parallèles se propageant hors de l'axe de vision du système d'observation. L'invention repose sur le phénomène de diffusion d'un faisceau monochromatique, tel que faisceau laser, par les aérosols et les poussières atmosphériques.

Dans la détection hors axe de faisceaux monochromatiques à rayons parallèles, dits faisceaux parallèles monochromatiques diffusés, les faisceaux se présentent sous la forme de traits lumineux. L'imagerie simple de faisceaux laser diffusés dans une atmosphère dont le fond lumineux est important produit des traces rectilignes dont le contraste par rapport au fond lumineux est faible. La faible sensibilité de la détection directe n'est pas toujours exploitable et un certain nombre de traitements sont donc envisagés pour améliorer les conditions de détection.

Dans la technique antérieure, un système décrit dans l'article d'Yvonne A. CARTS, intitulé "Imaging system detects indirect laser light", Août 1992, Vol.28, n 8, p36, Laser Focus World, comprend un réseau de diffraction placé en amont d'une caméra pour discriminer la lumière monochromatique arrivant sur la caméra par rapport au fond lumineux polychromatique. Un système de traitement numérique d'image reconnaît des traits prononcés dans l'image de la scène détectée par la caméra, permettant à un observateur de constater la présence ou l'absence d'un faisceau laser dans cette scène. La longueur 2 2918766 d'onde du faisceau laser est déduite de la comparaison entre la forme de l'image détectée et celle d'images obtenues avec des sources lasers connues. Ce système n'est néanmoins efficace qu'avec 5 la caméra positionnée près de l'axe du faisceau laser. L'angle maximum entre l'axe du faisceau et la direction passant par la source laser et la caméra est de 7 . En outre, ce système ne localise pas le faisceau laser. lo La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et plus particulièrement à discriminer la trace d'un faisceau monochromatique dans le fond lumineux afin de localiser précisément 15 le faisceau parallèle monochromatique et ceci même lorsque le dispositif conforme à l'invention est disposé hors du champ de la source émettant le faisceau.

20 A cette fin, un procédé de détection et localisation d'un faisceau parallèle monochromatique dans l'image à deux dimensions d'une scène contenant ledit faisceau monochromatique est caractérisé en ce qu'une transformation de Hough est appliquée à une 25 image diffractée de l'image à deux dimensions de la scène pour produire une image transformée.

L'application de la transformation de Hough à l'image diffractée de la scène augmente de façon 30 substantielle le contraste de la trace du faisceau monochromatique par rapport au fond lumineux dans l'image transformée en combinant la diffusion fréquentielle de l'image de la scène résultant de la diffraction et la diffusion structurelle de l'image 35 diffractée. 3 2918766

Ainsi, toute structure monochromatique de l'image à deux dimensions de la scène, en particulier une structure rectiligne, est conservée dans l'image diffractée. Toute structure non monochromatique, en 5 particulier une structure rectiligne, est diffusée dans l'image diffractée.

Toute structure rectiligne dans l'image diffractée, en particulier une structure 10 monochromatique, va devenir un point dans l'image transformée. Toute structure non rectiligne dans l'image diffractée, en particulier une structure monochromatique, est diffusée dans l'image transformée. 15 Seule une structure monochromatique rectiligne dans l'image à deux dimensions de la scène n'est pas diffusée par ce procédé. Au contraire, une telle structure est concentrée en un point dans l'image 20 transformée, présentant ainsi un contraste amélioré par rapport au fond. Les coordonnées de ce point permettent de déterminer directement l'équation de la droite (le faisceau laser) dans l'image à deux dimensions de la scène. 25 Selon une première réalisation de l'invention, l'image diffractée à laquelle est appliquée la transformation de Hough est une image numérique fournie par un moyen d'imagerie analogique-numérique 30 numérisant l'image diffractée, et la transformation de Hough est numérique.

Selon une seconde réalisation de l'invention, l'image diffractée reste une image optique, la 35 transformation de Hough est alors optique, et c'est l'image transformée qui subit une conversion 4 2918766 analogique-numérique la transformant en une image numérique.

De manière à localiser précisément la trace du 5 faisceau monochromatique, des étapes sont prévues pour rechercher la position d'un pixel de maximum d'intensité dans l'image transformée, et déterminer l'équation de la trace du faisceau monochromatique dans un repère plan prédéterminé en fonction de la lo position dudit pixel de maximum d'intensité.

Afin d'accentuer le contraste de la trace du faisceau laser par rapport au fond lumineux dans l'image diffractée de la scène, le procédé peut 15 comprendre la détection préalable de la longueur d'onde du faisceau monochromatique et le filtrage de l'image diffractée dans une bande passante centrée sur la longueur d'onde du faisceau monochromatique. De même, il peut comprendre la détection préalable de 20 la polarisation du faisceau monochromatique et la polarisation de l'image diffractée suivant la polarisation du faisceau monochromatique.

Egalement à des fins d'augmentation du 25 contraste, le procédé peut comprendre l'annulation des niveaux d'intensité de pixel inférieurs à un seuil prédéterminé dans l'image numérique, c'est-à-dire l'image diffractée selon la première réalisation de l'invention, ou l'image transformée selon la 30 seconde réalisation.

Afin de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus selon la première réalisation de l'invention, un dispositif de détection et localisation d'un faisceau 35 monochromatique, comprenant un élément dispersif pour diffracter un faisceau optique représentatif d'une 5 2918766

scène contenant ledit faisceau monochromatique en au moins un faisceau diffracté, et un moyen d'imagerie pour détecter le faisceau diffracté de manière à fournir une image diffractée, est caractérisé en ce 5 qu'il comprend un moyen électronique pour appliquer une transformation de Hough à ladite image diffractée afin de produire une image transformée.

Afin de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus 10 selon la seconde réalisation de l'invention, un dispositif de détection et localisation d'un faisceau monochromatique comprenant un élément dispersif pour diffracter un faisceau optique représentatif d'une scène contenant ledit faisceau monochromatique en au 15 moins un faisceau diffracté de manière à obtenir une image diffractée de ladite scène, est caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen optique pour appliquer une transformation de Hough à ladite image diffractée afin de produire une image transformée. Le 20 moyen optique comprend typiquement un prisme de Dove tournant, une lentille cylindrique et est suivi d'un photodétecteur linéaire.

De préférence, le dispositif comprend un 25 détecteur de longueur d'onde pour détecter la longueur d'onde du faisceau monochromatique, un moyen d'asservissement en longueur d'onde relié au détecteur de longueur d'onde, et un filtre spectral passe-bande centré sur la longueur d'onde détectée du 30 faisceau monochromatique sous la commande du moyen d'asservissement. Le dispositif peut en outre comprendre un détecteur de polarisation pour détecter la polarisation du faisceau monochromatique, un polariseur orientable, et un moyen d'orientation de 35 polariseur pour orienter le polariseur suivant la polarisation détectée du faisceau monochromatique. 6 2918766 Un dispositif de détection et localisation tridimensionnelle de faisceau monochromatique peut comprendre deux dispositifs identiques au dispositif 5 ci-dessus pour prendre deux images suivant des axes de vision différents et localiser la trace du faisceau monochromatique dans les deux images, et un moyen de stéréoscopie tridimensionnelle relié aux deux dispositifs pour localiser par stéréoscopie le lo faisceau monochromatique dans l'espace à trois dimensions en fonction des localisations de la trace du faisceau monochromatique dans lesdites deux images.

15 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels : 20 - la figure 1 est un bloc-diagramme fonctionnel d'un dispositif de détection et localisation tridimensionnelle de faisceau laser diffusé conforme à l'invention ; - la figure 2 est un bloc-diagramme d'un 25 dispositif de détection et localisation bidimensionnelle de faisceau laser diffusé selon une première réalisation de l'invention ; - la figure 3 est un diagramme d'orientations d'un polariseur inclus dans le dispositif montré à la 30 figure 2 ; et la figure 4 est un bloc-diagramme d'un dispositif de détection et localisation bidimensionnelle de faisceau laser diffusé selon une seconde réalisation de l'invention. 35 7 2918766 En référence à la figure 1, un dispositif DT détectant et localisant tridimensionnellement un faisceau monochromatique hors axe, tel qu'un faisceau laser diffusé FL, comprend deux dispositifs 5 sensiblement identiques de détection et localisation à deux dimensions de faisceau laser Dd et Dg observant une scène contenant le faisceau laser suivant deux axes de vision différents Ad et Ag, et un circuit de stéréoscopie tridimensionnelle Cst. lo Les dispositifs Dd et Dg détectent le faisceau laser FL et localisent ce dernier dans deux images à deux dimensions numériques Id et Ig prises perpendiculairement aux axes de vision Ad et Ag respectivement. Les dispositifs Dd et Dg comprennent 15 essentiellement chacun un système optique 1, un dispositif d'imagerie 2 et une unité de traitement d'image 3. Les dispositifs d'imagerie 2 détectent et acquièrent les images Id et Ig à travers les systèmes optiques 1. Ces derniers discriminent la trace du 20 faisceau laser FL par rapport au fond lumineux dans la scène observée, de sorte que les images Id et Ig présentent un contraste plus élevé que celui de la scène. Les images Id et Ig sont ensuite traitées dans les unités de traitement d'image 3. Les unités de 25 traitement d'image 3 augmentent le contraste de la trace du faisceau FL par rapport au fond lumineux et localisent celle-ci dans les images Id et Ig. Le circuit de stéréoscopie tridimensionnelle Cst localise alors le faisceau laser FL dans l'espace à 3o trois dimensions, à partir des positions de la trace du faisceau FL dans les images Id et Ig déterminées par les dispositifs Dd et Dg.

En référence à la figure 2, un dispositif de 35 détection et localisation à deux dimensions de faisceau laser D, du type des dispositifs Dd et Dg de 8 2918766 la figure 1, est décrit selon une première réalisation de l'invention. Dans le dispositif D, le système optique 1 comprend principalement un élément dispersif 11, un 5 filtre optique spectral passe-bande 12, de type interférentiel, et un polariseur 13, centrés sur un axe de vision 00' d'un objectif 18. L'élément dispersif 11 peut être un réseau gravé, comme illustré à la figure 2, ou un prisme de 10 diffraction. Un faisceau optique FO, représentatif de la scène observée contenant le faisceau laser diffusé FL, arrive sur l'élément dispersif 11 pour y être dispersé. La lumière monochromatique contenue dans le faisceau optique FO provenant notamment du faisceau 15 laser FL est discriminée par rapport à la lumière polychromatique présente dans le faisceau FO. Cette lumière monochromatique après avoir été dispersée par l'élément dispersif se présente sous la forme de plusieurs faisceaux optiques correspondant chacun à 20 un ordre de diffraction. Le faisceau F1 correspondant à l'ordre 1 est envoyé sur le filtre 12. La bande passante du filtre 12 contient la longueur d'onde du faisceau laser FL qui est déterminée par le dispositif D comme expliqué ci- 25 après. Le filtre 12 filtre le faisceau optique F1 en un faisceau filtré FF afin d'améliorer le contraste de la trace du faisceau laser FL monochromatique par rapport au fond lumineux polychromatique dans l'image de la scène observée. 30 Dans le cas où le faisceau laser FL est polarisé, le polariseur 13 reçoit le faisceau optique filtré FF provenant du filtre 12 et le polarise en un faisceau polarisé FP. Ce dernier est polarisé soit suivant la polarisation du faisceau laser, qui est 35 déterminée comme expliqué ci-après, soit suivant une polarisation sélectionnée liée à celle du faisceau 9 2918766

laser, comme décrit plus loin. Le polariseur permet de discriminer la trace du faisceau laser polarisé FL dans l'image de la scène observée par rapport au fond lumineux qui est polarisé aléatoirement. 5 Selon des première et seconde variantes, la longueur d'onde et la polarisation du faisceau laser FL sont respectivement détectées dans le système optique. Selon la première variante, un détecteur de 10 longueur d'onde 14 détecte un faisceau optique Fo correspondant à l'ordre 0 de diffraction transmis par l'élément dispersif 11, et à travers un premier séparateur 110 un faisceau F2 issu du faisceau F1 correspondant à l'ordre 1 de diffraction, de manière 15 à comparer deux images. La forme de la trace du faisceau laser FL est conservée dans ces deux images, mais le grandissement des images est différent. La longueur d'onde du faisceau laser FL est détectée par comparaison des pentes de la trace de ce dernier dans 20 les deux images. Selon cette première variante, le filtre 12, qui reçoit à travers le premier séparateur 110 un faisceau F3 issu du faisceau F1, est constitué par un filtre à bande passante sélectionnable. Un circuit d'asservissement 15 est prévu pour 25 asservir la longueur d'onde centrale de ce filtre sur la longueur d'onde détectée par le détecteur de longueur d'onde 14. Dans le filtre 12, le circuit 15 asservit par exemple la rotation d'une roue supportant plusieurs filtres interférentiels avec des 30 bandes passantes différentes, équirépartis autour du centre de la roue. Le circuit 15 centre sur l'axe de vision 00' le filtre dont la longueur d'onde centrale correspond à la longueur d'onde détectée du faisceau laser FL. 35 Selon la seconde variante, qui peut être associée à la première variante, comme montré à la 10 2918766 figure 2, le système optique 1 comprend un détecteur de polarisation 16 et un circuit d'orientation de polariseur 17. Le détecteur de polarisation 16 reçoit à travers un second séparateur 120 un faisceau 5 optique filtré FF1 issu du filtre 12 et détecte la polarisation du faisceau laser FL, et le circuit 17 oriente le polariseur 13 suivant la polarisation détectée. Lorsque la polarisation du faisceau laser est linéaire, le détecteur de polarisation 16 10 comprend, par exemple, un polariseur tournant continûment. Ce polariseur tournant module l'intensité de la portion polarisée de la lumière contenue dans le faisceau optique filtré FF1. L'intensité de la lumière ainsi modulée varie en 15 fonction de l'orientation dudit polariseur tournant suivant une courbe en cosinus carré. Dans le détecteur de polarisation 16, un photodétecteur détecte l'intensité de la lumière modulée et un circuit électronique détermine les maxima d'intensité 20 de ladite courbe en cosinus carré au moyen desquels la polarisation du faisceau laser est déduite. Le circuit 17 cale sur la polarisation détectée le polariseur 13 qui est monté à rotation autour de l'axe optique 00' et qui reçoit à travers le second 25 séparateur 120 un faisceau FF2 issu du faisceau filtré FF. L'objectif 18 focalise sur un photodétecteur 21 du dispositif d'imagerie 2 le faisceau optique polarisé FP provenant du polariseur 13. Le 30 photodétecteur 21 convertit le faisceau polarisé FP en un signal d'image bidimensionnelle IB. Dans la suite, les images et les signaux pour transmettre ces images seront appelés de la même manière, "images", et indiqués par le même repère. Le photodétecteur 21 35 est bidimensionnel, et peut être formé d'une matrice CCD, de matrices CCD à accès aléatoire, de barrettes 11 2918766

de photodétecteurs espacées parallèles, verticales ou horizontales, d'une mosaïque de photodétecteurs rapides, d'un monodétecteur à balayage, ou d'un toron de fibres avec microlentilles. Le dispositif 5 d'imagerie 2 comprend en outre un convertisseur analogique-numérique 22 qui lit l'image IB détectée par le photodétecteur 21 à une fréquence d'image fi pour la convertir en une image à deux dimensions numérique IN correspondant à une image diffractée de 10 la scène observée à travers les éléments 11, 12, 13 et 18. Selon une autre variante du système optique 1, ce dernier ne contient que l'élément dispersif 11 et l'objectif 18, éventuellement associés à l'un des 15 éléments 12 et 13. En outre, le filtre 12 et le polariseur 13 peuvent l'un et l'autre être placés en amont de l'élément dispersif de manière à filtrer et polariser directement le faisceau optique FO représentatif de la scène. 20 L'unité de traitement d'image 3 augmente le contraste de la trace du faisceau laser par rapport au fond lumineux et localise la trace du faisceau laser dans l'image diffractée numérique IN. 25 L'unité 3 comprend un circuit de retrait de fond 31 recevant l'image IN issue du convertisseur analogique-numérique 22. Le circuit 31 soustrait une image courante acquise par le convertisseur 22 à un instant donné to à l'image précédente acquise par le 30 convertisseur 22 à un instant to - (1/fi). Selon la seconde variante de système optique, les soustractions d'images sont synchronisées avec la rotation du polariseur 13 qui est commandée par le circuit d'orientation de polariseur 17, lui-même 35 cadencé par le convertisseur 22. Un tour du polariseur 13 est effectué toutes les quatre périodes 12 2918766 d'image (1/fi). A chaque tour de rotation du polariseur 13, quatre images sont acquises par le dispositif d'imagerie 2 et quatre soustractions d'images sont effectuées, une tous les quarts de 5 tour. Pour chaque acquisition d'image, l'orientation du polariseur 13 est imposée par le circuit 17 de manière à être parallèle ou orthogonale à la polarisation Po du faisceau laser détectée par le détecteur de polarisation 16. En référence à la 10 figure 3, pour une polarisation de faisceau laser Po, les acquisitions et soustractions d'images sont réalisées à chaque fois que le polariseur 13 est orienté sur l'une Pä des polarisations Po, P1, P2 et P3, n dénotant un entier qui est incrémenté d'une 15 unité modulo 4 à chaque rotation d'un quart de tour suivant un sens déterminé SD, par exemple celui des aiguilles d'une montre. Deux images successives sont donc acquises avec deux orientations de polariseur orthogonales Pn_1 et Pn, de sorte que l'image de 20 différence obtenue, appelée différence cursive DC, contient la trace du faisceau laser sans le fond lumineux, qui a été retiré. Pour effectuer cette soustraction entre deux images successives, la polarisation du faisceau laser doit être linéaire et 25 rester sensiblement constante pendant un tour de rotation du polariseur. En se reportant à la figure 2, un détecteur à seuil 32 reçoit la différence cursive DC produite par le circuit de retrait de fond 31, et compare les 30 niveaux d'intensité des pixels dans l'image DC à un seuil prédéterminé SE. Le détecteur à seuil produit une image ST contenant les pixels significatifs avec des niveaux d'intensité excédant le seuil SE, en particulier ceux correspondant à la trace du faisceau 35 laser FL. Les niveaux des autres pixels inférieurs au seuil sont mis à zéro dans l'image ST. 13 2918766 L'unité de traitement d'image 3 comprend, à la suite du détecteur à seuil 32, un circuit de transformation de Hough 33 pour produire une transformée de Hough TH de l'image ST, et un circuit 5 de recherche de maximum 34 pour rechercher les maxima dans l'image transformée TH. Le circuit 33 réalise la transformation suivante: p = x cos O + y sin9, dans laquelle x et y sont les coordonnées dans un repère cartésien de 10 l'image ST et p et 9 les coordonnées dans un repère polaire de l'image TH. La transformation de Hough augmente le contraste de la trace du faisceau laser par rapport au fond lumineux de l'image en extrayant les traces rectilignes, donc monochromatiques, dans 15 cette image et transformant ces traces rectilignes respectivement en des points en coordonnées polaires, les structures non rectilignes étant diffusées. En outre, le rapport signal sur bruit est amélioré en puisque l'intensité d'un point en coordonnées 20 polaires résulte de la somme des intensités des m points constituant la trace rectiligne correspondante. La transformation de Hough permet également de localiser facilement le faisceau laser. En effet, l'image transformée de Hough de la trace du 25 faisceau laser est un point lumineux ayant une abscisse liée à la pente de la trace du faisceau laser dans ledit repère cartésien de l'image ST et une ordonnée liée à la coordonnée à l'origine de la trace du faisceau laser dans ce même repère de 30 l'image ST. Le circuit 34 localise le point lumineux correspondant à la trace du faisceau laser dans l'image transformée TH, en lui faisant correspondre le maximum d'intensité dans cette dernière. La trace 35 du faisceau laser dans l'image diffractée numérique IN est définitivement localisée au moyen d'un circuit 14 2918766 35 qui déduit l'équation de la trace du faisceau laser dans un repère cartésien de cette image en fonction des coordonnées du maximum d'intensité détecté dans l'image transformée TH. 5 Selon des première et seconde variantes, qui peuvent être associées, le circuit de retrait de fond 31 et le détecteur à seuil 32 sont respectivement retirés de l'unité de traitement d'image 3. Chaque variante du dispositif de détection et 10 localisation conforme à l'invention inclut la combinaison de l'élément dispersif 11 et du circuit de transformation de Hough 33. Cette combinaison est essentielle puisqu'elle assure un filtrage de l'image de la scène observée à la fois fréquentiel, par 15 l'élément dispersif, et structurel, par la transformation de Hough. Les éléments de filtrage 12, de polarisation 13, de retrait du fond 31 et de détection à seuil 32 sont principalement destinés à augmenter le rapport signal sur bruit de l'image 20 diffractée de la scène.

En référence à la figure 4, un dispositif de détection et localisation bidimensionnelle de faisceau laser Da selon une seconde réalisation de 25 l'invention diffère du dispositif D en ce que : - le circuit 33 produisant une image transformée de Hough de l'image reçue est remplacé par un prisme de Dove 19a monté à rotation autour de l'axe optique OaOa' d'une lentille cylindrique 18a remplaçant 30 l'objectif 18, inclus dans le système optique la en aval d'un élément dispersif lla, d'un filtre spectral 12a et d'un polariseur 13a, identiques aux éléments 11, 12 et 13 de la première réalisation ; - le photodétecteur à deux dimensions 21 est 35 remplacé par un photodétecteur linéaire 21a centré sur l'axe optique OaOa' de la lentille cylindrique 15 a et formé par une barrette d'éléments photosensibles, dans le dispositif d'imagerie 2a contenant également un convertisseur analogique-numérique 22a fournissant un signal d'image transformée numérique THNa ; et - le circuit de retrait de fond 31 est supprimé dans l'unité de traitement d'image 3a qui contient un détecteur à seuil 32a, un circuit de recherche de maximum 34a et un circuit de détermination de l'équation du faisceau laser 35a. Dans cette seconde réalisation de l'invention, le prisme de Dove 19a est axé longitudinalement sur l'axe optique Oa0a' en aval du polariseur 13a et en amont de la lentille cylindrique 18a, et produit, en combinaison avec la lentille cylindrique 18a une image transformée de Hough THa d'une image diffractée IDa de la scène vue par le prisme 19a à travers les éléments lla, 12a et 13a. La transformation de Hough optique selon la seconde réalisation de l'invention est ainsi réalisée de façon analogue à celle décrite dans l'article de William H. Steier et Raj. K. Shori, intitulé "Optical Hough transform", Applied Optics, Vol. 25, No. 16, pages 2734-2738, 15 août 1986. Le prisme de Dove 19a à section longitudinale en trapèze isocèle reçoit sur une face d'entrée inclinée une partie du faisceau optique FPa sortant du polariseur 13a et transmet un faisceau optique FHa issu d'une face de sortie inclinée opposée à la face d'entrée, vers le photodétecteur linéaire 21a à travers la lentille cylindrique 18a. La lentille cylindrique 18a a la forme d'un demi-cylindre. Une face plane de la lentille est orientée vers le prisme de Dove et perpendiculairement à l'axe optique OaOa'. Une face convexe demi-cylindrique de la lentille est orientée vers le photodétecteur linéaire, la génératrice du demi-cylindre étant parallèle au photodétecteur 16 2918766 linéaire. Le photodétecteur linéaire est placé sensiblement dans le plan focal image de la lentille cylindrique. Le prisme de Dove 19a tourne de façon continue et régulière autour de l'axe OaOa' afin de 5 faire tourner l'image diffractée IDa. L'image de la trace du faisceau laser FL sur le photodétecteur 21a est un point lumineux dont l'intensité est non nulle lorsque les bases de la section trapézoïdale du prisme 19a sont parallèles à la trace du faisceau 10 laser. Le photodétecteur 21a détecte l'image transformée optique THa et délivre un signal représentant une image à deux dimensions IBa en coordonnées polaires dans laquelle la trace du 15 faisceau laser a la forme d'un point. Le convertisseur analogique-numérique 22a, le détecteur à seuil 32a, le circuit de recherche de maximum 34a et le circuit de détermination de l'équation du faisceau laser 35a, qui détermine l'équation de la 20 trace du faisceau laser FL dans un repère cartésien plan perpendiculaire à l'axe optique OaOa', augmentent le contraste de la trace du faisceau laser par rapport au fond lumineux et localisent ce faisceau de la même manière que dans la première 25 réalisation de l'invention. En variante, le détecteur à seuil 32a est supprimé comme dans la première réalisation. Des circuits (non représentés) de détection de longueur d'onde, d'asservissement en longueur d'onde, 30 de détection de polarisation et d'orientation de polariseur, identiques respectivement aux circuits 14 à 17 de la figure 2, sont utilisés dans des variantes du dispositif Da, de la même manière que dans les variantes du dispositif D. 35 17 2918766

En se reportant à la figure 1, le dispositif de détection et localisation tridimensionnelle de faisceau laser DT comprend, comme déjà indiqué, deux dispositifs Dd et Dg, conformes chacun à l'une des 5 deux réalisations de l'invention décrites ci-dessus D (figure 2) et Da (figure 4) et distants l'un de l'autre. Les deux dispositifs pointés suivant les deux axes de vision différents Ad et Ag localisent la trace du faisceau laser FL dans les deux images à lo deux dimensions Id et Ig prises perpendiculairement aux axes Ad et Ag respectivement et correspondant aux images IN ou THNa précitées. Les dispositifs Dd et Dg sont chacun reliés au circuit de stéréoscopie tridimensionnelle Cst. Le 15 circuit Cst détermine, au moyen d'un traitement numérique, l'équation du faisceau laser FL dans un repère à trois dimensions, en fonction des équations dans des repères à deux dimensions liés aux images Id et Ig établies dans les circuits dedétermination de 20 l'équation du faisceau laser 34, 34a dans les dispositifs Dd et Dg. 18

Claims (18)

REVENDICATIONS

1 - Procédé de détection et localisation d'un faisceau parallèle monochromatique (FL) dans l'image à deux dimensions d'une scène contenant ledit faisceau monochromatique (FL), caractérisé en ce qu'une transformation de Hough est appliquée à une image diffractée (IN;IDa) de l'image à deux dimensions de la scène pour produire une image transformée (TH;THa,THNa).

2 - Procédé conforme à la revendication 1, selon lequel ladite image diffractée (IN) est une image numérique fournie par un moyen d'imagerie analogique- numérique (2) numérisant l'image diffractée (F1), et la transformation de Hough est numérique.

3 - Procédé conforme à la revendication 2, comprenant les étapes suivantes : détecter préalablement la polarisation dudit faisceau monochromatique (FL), et faire tourner un polariseur (13) traversé par ledit faisceau diffracté (F1rFF2) ou ledit faisceau optique (FO) de façon qu'un tour de rotation du polariseur soit effectué pendant quatre périodes d'image numérique acquise par le moyen d'imagerie (2), et soustraire une image courante à une image précédente en sortie du moyen d'imagerie (2) tous les quarts de tour du polariseur, l'image courante étant acquise par le moyen d'imagerie à un instant t0 auquel le polariseur est orienté suivant une première polarisation (Pn) parallèle ou orthogonale à la polarisation du faisceau monochromatique (FL), et l'image précédente étant acquise par le moyen d'imagerie à un instant t0 - (1/fi) auquel le polariseur est orienté suivant une seconde 19 2918766 polarisation (Pn_1) orthogonale à la première polarisation (Pn), (1/fi) dénotant la période d'image numérique. 5

4 - Procédé conforme à la revendication 1, selon lequel ladite image diffractée (IDa) est une image optique, la transformation de Hough est optique, et ladite image transformée (THa) subit une conversion opto-électronique analogique-numérique qui la 10 transforme en une image numérique (THNa).

5 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 4 comprenant l'annulation des niveaux d'intensité de pixel inférieurs à un seuil 15 prédéterminé dans ladite image numérique (IN;THNa).

6 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant les étapes suivantes: 20 de préférence détecter préalablement la longueur d'onde dudit faisceau monochromatique (FL), et filtrer ledit faisceau diffracté (F1) ou ledit faisceau optique (FO) dans une bande passante centrée sur la longueur d'onde dudit faisceau 25 monochromatique.

7 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant les étapes suivantes: 30 de préférence détecter préalablement la polarisation dudit faisceau monochromatique (FL), et polariser ledit faisceau diffracté (F1r FF2) ou ledit faisceau optique (FO) suivant la polarisation dudit faisceau monochromatique. 35 20 2918766

8 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant les étapes suivantes: rechercher la position d'un pixel de maximum 5 d'intensité dans ladite image transformée (TH;THNa), et déterminer l'équation de la trace du faisceau monochromatique (FL) dans un repère plan prédéterminé en fonction de la position dudit pixel de maximum 10 d'intensité.

9 - Dispositif de détection et localisation d'un faisceau monochromatique (FL), comprenant un élément dispersif (11) pour diffracter un faisceau optique 15 (FO) représentatif d'une scène contenant ledit faisceau monochromatique (FL) en au moins un faisceau diffracté (F1), et un moyen d'imagerie (2) pour détecter le faisceau diffracté de manière à fournir une image diffractée (IN), caractérisé en ce qu'il 20 comprend un moyen électronique (33) pour appliquer une transformation de Hough à ladite image diffractée (IN) afin de produire une image transformée (TH).

10 - Dispositif conforme à la revendication 9, 25 comprenant un détecteur à seuil (32) afin de produire une image ne comprenant que des pixels de l'image transformée (TH) ayant des niveaux d'intensité excédant un seuil prédéterminé. 30

11 - Dispositif de détection et localisation d'un faisceau monochromatique (FL), comprenant un élément dispersif (lla) pour diffracter un faisceau optique (FOa) représentatif d'une scène contenant ledit faisceau monochromatique (FL) en au moins un 35 faisceau diffracté de manière à obtenir une image diffractée (IDa) de ladite scène, caractérisé en ce 21 2918766 qu'il comprend en outre un moyen optique (19a,18a) pour appliquer une transformation de Hough à ladite image diffractée (IDa) afin de produire une image transformée (THa,THNa). 5

12 - Dispositif conforme à la revendication 11, dans lequel ledit moyen pour appliquer une transformation de Hough comprend un prisme de Dove tournant (19a) et une lentille cylindrique (18a), et 10 est suivi d'un photodétecteur linéaire (21a).

13 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 11 ou 12, comprenant un détecteur à seuil (32a) afin de produire une image ne comprenant 15 que des pixels de l'image transformée (THa,THNa) ayant des niveaux d'intensité excédant un seuil prédéterminé.

14 - Dispositif conforme à l'une quelconque des 20 revendications 9 à 13, comprenant un détecteur de longueur d'onde (14;14a) pour détecter la longueur d'onde du faisceau monochromatique (FL), un moyen d'asservissement en longueur d'onde (15) relié au détecteur de longueur d'onde (14), et un filtre 25 spectral passe-bande (12;12a) centré sur la longueur d'onde détectée du faisceau monochromatique sous la commande du moyen d'asservissement (15).

15 - Dispositif conforme à l'une quelconque des 30 revendications 9 à 14, comprenant un détecteur de polarisation (16) pour détecter la polarisation du faisceau monochromatique (FL), un polariseur orientable (13;13a), et un moyen d'orientation de polariseur (17) pour orienter le polariseur (13;13a) 35 suivant la polarisation détectée du faisceau monochromatique (FL). 22 2918766

16 - Dispositif conforme à la revendication 15 lorsqu'elle dépend au moins de la revendication 9, dans lequel ledit polariseur (13) est soumis à une 5 rotation par le moyen d'orientation de polariseur (17) qui est cadencé par le moyen d'imagerie (2) afin qu'un tour du polariseur soit effectué pendant quatre périodes d'image, et comprenant un moyen de retrait de fond (31) pour soustraire une image courante à une 10 image précédente en sortie du moyen d'imagerie (2) tous les quarts de tour du polariseur, l'image courante étant acquise par le moyen d'imagerie (2) à un instant to auquel le polariseur est orienté suivant une première polarisation (Pn) parallèle ou 15 orthogonale à la polarisation du faisceau monochromatique (FL), et l'image précédente étant acquise par le moyen d'imagerie à un instant to - (1/fi) auquel le polariseur est orienté suivant une seconde polarisation (Pn_1) orthogonale à la première 20 polarisation (Pn), de manière à produire une image de différence (DC), (1/fi) dénotant la période d'image numérique.

17 - Dispositif conforme à l'une quelconque des 25 revendications 9 à 16 comprenant un moyen (34;34a) pour rechercher la position d'un pixel de maximum d'intensité dans ladite image transformée (TH;THNa), et un moyen (35;35a) pour déterminer l'équation de 30 la trace du faisceau monochromatique (FL) dans un repère plan prédéterminé en fonction de la position dudit pixel de maximum d'intensité.

18 - Dispositif de détection et localisation 35 tridimensionnelle de faisceau monochromatique (DT) comprenant deux dispositifs (Dd,Dg) conformes à la 23 2918766 revendication 17 pour prendre deux images (Id,Ig) suivant des axes de vision différents (Ad,Ag) et localiser la trace du faisceau monochromatique dans les deux images, et un moyen de stéréoscopie s tridimensionnelle (Cst) relié aux deux dispositifs (Dd,Dg) pour localiser par stéréoscopie le faisceau monochromatique (FL) dans l'espace à trois dimensions en fonction des localisations de la trace du faisceau monochromatique dans lesdites deux images (Id, Ig). io