FR2947132A1 - Procede et systeme d'imagerie d'une scene etendue mettant en oeuvre un appareil d'imagerie a champ de vue limite - Google Patents
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Abstract
L' invention concerne un procédé d'imagerie d'une scène étendue mettant en oeuvre au moins un appareil d'imagerie (102) en rotation continue dont le champ de vue est limité à un secteur de ladite scène, une image de ladite scène étant constituée à partir d'images de plusieurs secteurs de ladite scène réalisées par ledit appareil d'imagerie (102), ledit procédé comprenant pour chacun desdits secteurs une phase de compensation de ladite rotation continue dudit au moins un appareil d'imagerie (102) pendant une durée de prise d'image, caractérisé en ce qu'au moins deux desdites phases de compensation sont réalisées par mise en oscillation d'un moyen de réflexion d'image (114) devant l'axe optique (116) dudit au moins un appareil d'imagerie (102). L'invention concerne également un système mettant (10) en oeuvre un tel procédé .
Description
- 1 - Procédé et système d'imagerie d'une scène étendue mettant en oeuvre un appareil d'imagerie à champ de vue limité
La présente invention concerne un procédé d'imagerie d'une scène étendue mettant en oeuvre un appareil d'imagerie à champ de vue limité. L'invention concerne également un système mettant en oeuvre un tel procédé. Le domaine de l'invention est le domaine de l'imagerie panoramique, et plus particulièrement le domaine l'imagerie 10 panoramique temps réel. L'imagerie panoramique temps réel est notamment appliquée à la veille optronique dans le spectre visible et les bandes spectrales de l'infrarouge. Actuellement, il existe deux types de systèmes 15 d'imagerie panoramique temps réel : des systèmes fixes ou des systèmes en rotation. La présente invention concerne plus particulièrement les systèmes en rotation. Les systèmes en rotation comprennent deux catégories. La première catégorie est celle des systèmes à 20 balayage continue qui sont mus en rotation continue à vitesse constante. Ces systèmes utilisent des détecteurs refroidis à -200°C, ce qui engendre un coût important, une architecture complexe et une durée de fonctionnement limitée entre deux révisions. 25 La deuxième catégorie est celle des systèmes à détecteur matriciel nécessitant que l'axe optique reste fixe pendant une durée prédéterminée de prise d'image. Cette catégorie comprend les systèmes à vitesse variable qui présentent l'inconvénient de nécessiter un entraînement 30 complexe et largement dimensionné pour des questions de robustesse. Cette catégorie comprend également les systèmes à vitesse constante mettant en oeuvre un miroir prismatique disposé dans le trajet optique d'un appareil d'imagerie en rotation continue, le miroir prismatique étant lui-même en 2947132 - 2 - rotation continue dans le sens opposé à la rotation de l'appareil d'imagerie. Durant la rotation de l'appareil d'imagerie et du miroir prismatique, une facette du miroir est disposée devant l'axe optique de l'appareil. Les 5 rotations en sens opposés permettent de garder le trajet optique fixé sur un secteur du panorama pendant une durée suffisante pour la prise d'image par l'appareil. Ainsi, plusieurs secteurs du panorama sont imagés, un pour chaque facette du miroir prismatique, et une image panoramique est réalisée par combinaison de ces images. Cependant, ces derniers systèmes présentent l'inconvénient d'être difficiles à mettre en oeuvre. En effet, le champ de vue nécessaire pour une prise d'image d'un secteur du panorama nécessite un miroir prismatique présentant une taille importante pour l'ensemble des secteurs : ce qui engendre des problèmes d'encombrement et de coût liés au miroir prismatique. D'autres systèmes, tel que celui décrit dans la publication FR2660468, mettent en oeuvre un composant en rotation continue autour d'un axe légèrement incliné par rapport à sa normale. Cependant, ces systèmes ne permettent de fixer le trajet optique de l'appareil d'imagerie sur un secteur de la scène que pendant un instant et non une durée suffisamment longue pour réaliser une image avec un détecteur matricielle.
Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un système d'imagerie qui est à la fois robuste, à encombrement réduit, à bas coût et qui présente une bonne résolution spatiale, un bon rapport signal sur bruit et une bonne cadence d'image. 2947132 - 3 - Enfin, un autre but de l'invention est de proposer un procédé et un système d'imagerie à détecteur matriciel présentant une architecture moins complexe et moins onéreuse tout en proposant des performances au moins 5 identiques aux systèmes de l'état de la technique.
L'invention permet d'atteindre ces buts par un procédé d'imagerie d'une scène mettant en oeuvre au moins un appareil d'imagerie en rotation continue dont le champ de 10 vue est limité à un secteur de ladite scène, une image de ladite scène étant constituée à partir d'images de plusieurs secteurs de ladite scène réalisées par ledit au moins un appareil d'imagerie, lors de sa rotation continue, ledit procédé comprenant pour chacun desdits secteurs une 15 phase de compensation de ladite rotation continue dudit au moins un appareil d'imagerie pendant une durée de prise d'image, caractérisé en ce qu'au moins deux desdites phases de compensation sont réalisées par mise en oscillation d'un moyen de réflexion d'image devant l'axe optique dudit au 20 moins un appareil d'imagerie. Dans la présente invention une oscillation est définie comme étant un mouvement ou une fluctuation périodique. De plus, une scène peut être un panorama de 360° 25 ou une partie d'un panorama. Le procédé selon l'invention permet de réaliser une image d'une scène par un appareil d'imagerie à champ de vue limité, qui peut être un capteur matriciel par exemple, de faible coût, d'architecture simple, robuste et facile à 30 mettre en oeuvre puisqu'il est en rotation continue. Pour chaque prise d'image, la rotation continue est compensée par mise en oscillation d'un moyen de réflexion qui présente une faible inertie. 2947132 - 4 - De plus, la compensation est réalisée pendant une durée qui est supérieure ou égale à la durée nécessaire pour la prise d'image, ce qui permet de réaliser des images de bonne qualité. 5 Enfin, le moyen de réflexion est commun à au moins deux prises d'image et donc peut être le même pour les prises d'images de l'ensemble des secteurs de la scène, ce qui permet de diminuer le coût et l'encombrement des moyens de compensation de la rotation continue et d'augmenter la 10 robustesse de l'ensemble. L'oscillation du moyen de réflexion d'image est une oscillation composée de rotations. Le moyen de réflexion comprend au moins une surface de réflexion. 15 Avantageusement, une période d'oscillation du moyen de réflexion peut comprendre les phases suivantes : - positionnement du moyen de réflexion d'image devant l'axe optique de l'appareil d'imagerie de sorte que 20 ledit axe optique est dirigé vers un secteur de la scène; - compensation de la rotation continue dudit appareil par rotation dudit moyen de réflexion dans le sens opposé à la rotation dudit appareil de sorte que ledit 25 moyen de réflexion maintient ledit axe optique fixé vers ledit secteur dudit panorama pendant la durée de prise d'image pendant laquelle ledit appareil prend une image dudit secteur. Cette période d'oscillation est répétée selon 30 l'invention au moins deux fois pour deux secteurs de la scène. Dans un mode de réalisation préféré, la période d'oscillation est répétée pour tous les secteurs de scène. Ainsi, une période comprenant une phase de positionnement et une phase de compensation, est réalisée pour un secteur, puis pour le secteur suivant et ainsi de suite jusqu'au dernier secteur de la scène, et ce avec le même moyen de réflexion.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la phase de positionnement du moyen de réflexion devant l'axe optique de l'appareil d'imagerie peut être réalisée par rotation dudit moyen de réflexion dans le même sens que ledit appareil d'imagerie à une vitesse plus grande.
Avantageusement, la rotation du moyen de réflexion se fait autour d'un axe parallèle à sa surface réfléchissante. Cet axe est de plus parallèle à l'axe de rotation de l'appareil d'imagerie. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'axe de rotation du moyen de réflexion peut être l'axe de rotation de l'appareil de d'imagerie. Une telle rotation du moyen de réflexion est simple à réaliser. Ainsi, l'oscillation du moyen de réflexion est aussi simple à mettre en oeuvre.
Selon l'invention, lors d'une phase de compensation, la vitesse angulaire de l'axe optique de l'ensemble (appareil d'imagerie + moyen de réflexion) est nulle dans le référentiel lié à la scène. Ainsi, une image nette et de bonne qualité peut être prise par l'appareil d'imagerie.
Selon l'invention, lors d'au moins une phase de compensation, la vitesse de rotation (Qm) du moyen de réflexion d'image dans le référentiel de l'appareil d'imagerie est donnée par la relation suivante : ^ p = ùç2 SGm 2 - 6 - avec R, la vitesse de rotation de l'axe optique de l'appareil d'imagerie dans le référentiel du panorama. Ainsi, pendant la phase de compensation, la vitesse de rotation du moyen de réflexion peut être calculée en temps réel en fonction de la vitesse de rotation de l'appareil d'imagerie pour maintenir l'axe optique de l'ensemble (appareil d'imagerie + moyen de réflexion) fixé sur le même secteur.
Selon une version avantageuse de l'invention, lors d'au moins une phase de positionnement, la vitesse de rotation (Qm) du moyen de réflexion d'image dans le référentiel de l'appareil d'imagerie peut être une fonction continue dont la dérivée est nulle au début et à la fin de ladite phase de positionnement. Une vitesse de rotation obéissant à une telle fonction permet d'effectuer un positionnement du moyen de réflexion sans accélération excessive au début et à la fin de la phase de positionnement et sans à-coups.
Selon une version du procédé selon l'invention, au moins deux appareils d'imagerie peuvent être mis en oeuvre. Dans ce cas, le moyen de réflexion peut comporter au moins deux surfaces de réflexion, une surface de réflexion étant disposée devant l'axe optique de chacun desdits appareils d'imagerie. Dans cette version du procédé selon l'invention, au moins deux phases de compensation pour chacun des appareils d'imagerie sont réalisées par mise en oscillation de l'unique moyen de réflexion d'image.
Plus particulièrement, deux appareils d'imagerie peuvent être mis en oeuvre. Le moyen de réflexion peut comporter deux surfaces de réflexion, par exemple un miroir double face, la première surface de réflexion disposée devant l'axe optique d'un desdits appareils d'imagerie et 2947132 - 7 - une deuxième surface de réflexion disposée devant l'axe optique de l'autre desdits appareils d'imagerie. Les appareils d'imagerie peuvent être disposés de manière symétrique et le moyen de réflexion peut être un 5 miroir double faces. Cette version du procédé permet de multiplier par deux, la fréquence ou la vitesse d'établissement d'une image panoramique de la scène. Cette version du procédé permet également d'utiliser 10 deux appareils d'imagerie de bandes spectrales sensibles différentes et d'usage complémentaire. Par exemple, une voie pourra avantageusement fonctionner dans le spectre visible pour un grand réalisme de scène de jour, l'autre pourra fonctionner dans le spectre infrarouge thermique, 15 opérationnel indifféremment le jour et la nuit.
Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour la veille panoramique, et en temps réel, d'au moins une partie d'un site. 20 Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un système d'imagerie d'une scène comprenant : - au moins un appareil d'imagerie dont le champ de vue est limité à un secteur de ladite scène, 25 - des moyens de rotation continue dudit au moins un appareil autour d'un axe de rotation, - un module de traitement d'image réalisant une image de ladite scène à partir d'images de plusieurs secteurs de ladite scène prises par 30 ledit au moins un appareil d'imagerie lors de ladite rotation continue, et - des moyens de compensation de ladite rotation continue lors de chaque prise d'image, lesdits moyens comprenant au moins un moyen de réflexion 2947132 - 8 - d'image disposé devant l'axe optique dudit au moins un appareil d'imagerie, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation comprennent en outre des moyens de mise en oscillation 5 dudit moyen de réflexion d'image pour la compensation de ladite rotation continue par ledit moyen de réflexion pour au moins deux desdits secteurs. Le système selon l'invention est à la fois robuste, à encombrement réduit, à bas coût et présente une bonne 10 résolution spatiale, un bon rapport signal sur bruit et une bonne cadence d'image.
Avantageusement, les moyens de mise en oscillation peuvent comprendre : 15 -des moyens de positionnement dudit moyen de réflexion d'image positionnant ledit moyen de réflexion devant l'axe optique dudit appareil de sorte que ledit axe optique est dirigé vers un secteur de ladite scène, et -des moyens de rotation de compensation réalisant la 20 rotation dudit moyen de réflexion dans le sens opposé à la rotation de l'appareil d'imagerie de sorte que ledit moyen de réflexion maintient ledit axe optique fixé vers ledit secteur de ladite scène pendant la durée de prise d'image pendant laquelle ledit appareil 25 réalise une image dudit secteur. Dans un mode de réalisation avantageux, les moyens de rotation de positionnement peuvent être les moyens de rotation de compensation. Dans ce cas, les mêmes moyens de rotation réalisent à la fois le positionnement du moyen de 30 réflexion, et la rotation dans le sens opposé pendant la phase de compensation. 2947132 - 9 - Avantageusement, le système selon l'invention peut en outre comprendre des moyens pour mesurer la vitesse de rotation de l'appareil d'imagerie. Par ailleurs, le système peut en outre comprendre un 5 module réalisant le contrôle de la vitesse de rotation de l'appareil d'imagerie en temps réel par une boucle fermée.
Le système selon l'invention peut en outre comprendre des moyens de mesure de la vitesse de rotation ou de la 10 position angulaire du moyen de réflexion (102).
Le système peut en outre comprendre, un module de calcul de la vitesse de rotation et/ou de la position angulaire du moyen de réflexion d'image en fonction de la 15 vitesse de l'appareil d'imagerie et/ou de sa position, ledit module de calcul fournissant un signal de commande des moyens de mise en oscillation dudit moyen de réflexion d'image.
20 Selon une version particulièrement avantageuse, le système selon l'invention peut comprendre au moins deux appareils d'imagerie, le moyen de réflexion comportant au moins deux surfaces de réflexion, une surface de réflexion étant disposée devant l'axe optique de chacun desdits 25 appareils d'imagerie. Plus particulièrement, le système peut comprendre deux appareils d'imagerie, le moyen de réflexion comportant deux surfaces de réflexion, par exemple un miroir double face, la première surface de réflexion disposée devant l'axe 30 optique d'un desdits appareils d'imagerie et une deuxième surface de réflexion disposée devant l'axe optique de l'autre desdits appareils d'imagerie. Par ailleurs, les moyens de rotation continue à vitesse constante peuvent être communs pour l'ensemble des 2947132 - 10 - appareils d'imagerie. Ces derniers peuvent être mis en rotation autour du même axe de rotation, à la même vitesse de rotation. Dans ce dernier cas, les appareils d'imagerie peuvent 5 être disposés de manière symétrique ou à des emplacements intervalles réguliers.
Dans un mode réalisation particulièrement avantageux du système selon l'invention, le moyen de réflexion d'image 10 peut être un miroir, peu encombrant, de faible poids et un faible coût. Avantageusement ce miroir aura en outre une faible épaisseur. Ainsi, la mise en oscillation du miroir par rotations peut être réalisée avec peu d'inertie en comparaison avec un miroir prismatique par exemple, ce qui 15 améliore la robustesse du système selon l'invention, et diminue la taille des moyens de rotation et l'énergie consommée.
Dans un mode de réalisation particulier, l'appareil 20 d'imagerie peut être un appareil d'imagerie infrarouge thermique mettant en oeuvre un capteur non refroidi, tel qu'un capteur matriciel.
Dans un autre mode de réalisation particulier, 25 l'appareil d'imagerie peut être un appareil d'imagerie infrarouge thermique mettant en oeuvre un capteur refroidi.
Dans une version avantageuse du système selon l'invention, les moyens de rotation continue et les moyens 30 de compensation de la rotation continue peuvent être agencés et paramétrés pour arrêter à la demande l'axe optique de l'ensemble appareil d'imagerie + moyen de réflexion dirigé vers une direction souhaitée pour une prise d'image haute cadence. Une telle fonction d'arrêt sur 2947132 - 11 - une direction souhaitée pour une acquisition d'image haute cadence permet de s'intéresser plus en détail à une direction souhaitée du panorama.
5 Un ou plusieurs systèmes selon l'invention peuvent être mis en oeuvre dans une installation de surveillance en temps réel d'au moins une partie d'un site.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention 10 apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un système selon l'invention ; 15 - la figure 2 est une représentation schématique du principe selon l'invention de la régulation et du contrôle de la rotation d'un miroir oscillant lors d'une période d'oscillation par rapport à la rotation continue à vitesse constante d'un appareil 20 d'imagerie ; - la figure 3 est une représentation de signaux pour la régulation et le contrôle de la rotation d'un miroir oscillant ; - la figure 4 est une représentation schématique d'un 25 exemple du principe d'imagerie d'une scène selon l'invention ; et - la figure 5 une représentation schématique sous la forme d'un diagramme d'un procédé d'imagerie d'une scène selon l'invention ; 30 La figure 1 est une représentation schématique d'un système selon l'invention. Le système 10 représenté sur la figure 1 comprend un appareil d'imagerie 102 dont le champ de vue est restreint 2947132 - 12 - à un secteur d'une scène, dit aussi appareil d'imagerie à champ restreint. L'appareil d'imagerie 102 est fixé sur un plateau tournant 104. Ce plateau tournant 104 est entraîné en 5 rotation à vitesse constante autour d'un axe 106 par un moteur d'entraînement principal 108. L'appareil d'imagerie 102 est donc aussi en rotation continue à vitesse constante autour de l'axe 106. Le système 10 comprend un codeur angulaire 110 10 mesurant la vitesse de rotation et/ou la position du plateau tournant 104 et donc la vitesse de rotation et/ou la position de l'appareil d'imagerie 102. Une électronique de contrôle 112 de la rotation principale, reçoit du codeur angulaire 110 des informations 15 relatives à la vitesse/position du plateau tournant et agit sur et contrôle en boucle fermée le moteur d'entraînement principal 108. Un miroir oscillant 114 est disposé sur le plateau tournant avec une liberté en rotation autour d'un axe 20 parallèle à l'axe de rotation principal 106. Le miroir oscillant est disposé devant l'axe optique 116 de l'appareil d'imagerie 102, la face réfléchissante vers l'appareil d'imagerie 102. Un moteur de mise en oscillation 118 est disposé sous 25 le miroir oscillant 114 et permet de mettre le miroir oscillant 114 en oscillation, une période d'oscillation correspondant à une rotation dans un sens, puis une rotation dans le sens opposé. Dans l'exemple particulier représenté sur la figure 1, 30 le miroir oscillant est mis en rotation autour d'un axe de rotation qui est confondu avec l'axe de rotation principal 106. Ainsi, grâce à l'oscillation du miroir oscillant 114 l'axe optique 120 de l'ensemble (appareil d'imagerie 102 + 2947132 - 13 - miroir oscillant 114) est dirigé vers un secteur de la scène et est maintenu fixé sur ce secteur pendant un temps suffisamment long pour que l'appareil d'imagerie 102 prenne une image de ce secteur de la scène. 5 Un codeur angulaire 122, disposé sous le moteur de mise en oscillation 118, mesure la vitesse de rotation et/ou la position du miroir oscillant 114. Une électronique de contrôle 124 de l'oscillation du miroir oscillant 114 reçoit du codeur angulaire 122 des 10 informations relatives à la vitesse/position du miroir oscillant 114 et agit sur/contrôle le moteur d'entraînement de mise en oscillation 118. Le système 10 comprend en outre un contact tournant 126 permettant le passage des courants d'alimentation et des 15 informations vers un module de traitement 128 pendant la rotation continue. Le module 128 génère une image de la scène en fonction des images des différents secteurs de la scène réalisées par l'appareil d'imagerie 102. 20 Nous allons maintenant décrire la régulation et le contrôle des différentes vitesses de rotation en référence aux figures 2 et 3. La figure 2 est une représentation schématique du 25 principe de la régulation et du contrôle de la rotation du miroir oscillant 114 lors d'une période d'oscillation par rapport à la rotation continue à vitesse constante de l'appareil d'imagerie 102. Pour plus de simplicité, seul l'appareil d'imagerie 30 102, le miroir 114 et le plateau tournant 104 sont représentés sur la figure 2. Le miroir oscillant 114 pivote autour de l'axe de rotation principal 106. 2947132 - 14 - Le codeur angulaire de la rotation principale 110 mesure la position angulaire ap du plateau tournant 104 et envoie l'information à l'électronique de contrôle 124 de l'oscillation du miroir oscillant 114 via le contact 5 tournant 126. Cette électronique de contrôle 124 calcule en permanence la consigne instantanée am du miroir oscillant 114 et régule la position du miroir oscillant 114 en boucle fermée en agissant sur le moteur du miroir 118 et en analysant la mesure de l'angle au moyen du codeur angulaire 10 de la rotation principale 110. L'appareil d'imagerie 102 est synchronisé sur le mouvement de rotation principale grâce au codeur angulaire de rotation principale 110 et via le contact tournant 126. L'appareil d'imagerie 102 reçoit une image d'un 15 secteur par réflexion spéculaire sur le miroir oscillant 114. A chaque acquisition, cet appareil crée une image d'un secteur limité de la scène tel que nous détaillerons plus loin en référence à la figure 4. Le but est d'avoir un axe optique incident, c'est-à- 20 dire l'axe optique 120, qui soit fixe et dirigé vers le même secteur pendant une durée suffisante pour l'acquisition d'une image nette du secteur par l'appareil d'imagerie 102, indépendante de la précédente, et comportant un haut rapport signal à bruit. 25 Sur la figure 2, le sens des faisceaux correspond à celui de progression de l'onde lumineuse. En aval du miroir oscillant 114, le faisceau reçu par le appareil d'acquisition d'image a un axe défini par l'objectif et le détecteur de l'appareil d'imagerie 102 : 30 c'est l'axe 116 de l'appareil d'imagerie. Cet axe optique 116 est fixe dans le référentiel du plateau tournant 104, mais est entraîné à vitesse constante Op dans le référentiel de la scène. En amont du miroir 114, c'est-à-dire après réflexion sur celui-ci, l'axe optique 116 est en rotation 2947132 - 15 - selon une vitesse 2x Qm(C(p) dans le référentiel du plateau tournant 104, et une vitesse Qp+2x Qm (c(p) dans le référentiel de la scène, Qm étant la vitesse de rotation de la normale 202 à la surface réfléchissante du miroir oscillant 114 par 5 rapport à l'axe optique 116 de l'appareil d'imagerie 102. Une période d'oscillation du miroir comprend une phase de compensation de la rotation continue et une phase de positionnement. Pendant une phase de compensation, la loi Qm(C(p) qui 10 relie la consigne Qm du miroir oscillant 114 à la position ccp du plateau tournant 104 est calculée de sorte que l'axe optique amont, c'est-à-dire l'axe optique 120 de l'ensemble (appareil d'imagerie 102 + miroir oscillant 114) soit fixe dans le référentiel de la scène pendant la phase de 15 compensation. Ainsi, pendant une phase de compensation on a : Qp+2x Qm (C(p) = 0, d'où : Qm (%) = -Op/2 Donc pendant une phase de compensation, dans le 20 référentiel de l'appareil d'imagerie, le miroir oscillant 114 est en rotation dans le sens opposé à la rotation principale, c'est-à-dire dans le sens opposé à la rotation de l'appareil d'imagerie 102, à une vitesse égale à la moitié de la vitesse de rotation de l'appareil d'imagerie 102. 25 Pendant une phase de positionnement, c'est-à-dire entre deux phases de compensation, l'axe optique amont 120 se déplace rapidement pour s'aligner sur le secteur suivant. Pendant le positionnement la vitesse Qm(C(p) du miroir oscillant dans le référentiel de l'appareil d'imagerie est 30 une fonction de dérivée nulle en début et fin d'une phase de positionnement afin que d'une part le passage d'une phase de compensation à une phase de positionnement et d'autre part le passage d'une phase de positionnement à une phase de compensation s'effectuent sans accélération excessive. 2947132 - 16 - Le plateau tournant 104 qui supporte l'appareil d'imagerie et qui a donc un moment d'inertie important est mu d'une rotation constante. Le miroir oscillant 114 qui est mu d'une rotation alternative a, pour sa part, un moment 5 d'inertie minime. En effet, placé très près de la pupille d'entrée de l'objectif de l'appareil d'imagerie 102, la surface du miroir 114 est limitée à la couverture utile du faisceau et son épaisseur est faible.
10 La figure 3 est une représentation des courbes du déplacement du miroir oscillant 114 par rapport au plateau tournant 104 et de la vitesse de rotation de l'axe optique 120 de l'ensemble (appareil d'imagerie 102 + miroir oscillant 114). 15 La courbe 302 représente l'angle du miroir oscillant 114 par rapport à la position angulaire du plateau tournant 104 et donc par rapport à la position angulaire de l'appareil d'imagerie 102, et la courbe 304 la vitesse angulaire de l'axe optique 120 de l'ensemble (appareil 20 d'imagerie 102 + miroir oscillant 114) dans le référentiel de la scène. Il est clair sur la courbe 304 que pendant une phase de compensation 306, la vitesse de l'axe optique 120 de l'ensemble (appareil d'imagerie 102 + miroir oscillant 114) 25 est nulle et que ce dernier est fixe dans le référentiel de la scène. C'est pendant cette phase que l'acquisition de l'image d'un secteur angulaire est effectuée. Pendant une phase de positionnement 308, dans le référentiel de la scène, la vitesse de l'axe optique 120 de 30 l'ensemble (appareil d'imagerie 102 + miroir oscillant 114) augmente, atteint un maximum et diminue selon une fonction de dérivée nulle au début et à la fin de la phase de positionnement 308. C'est pendant cette phase 308 que l'axe 2947132 - 17 - optique 120 de l'ensemble (appareil d'imagerie 102 + miroir oscillant 114) est repositionné vers le secteur suivant. Une phase de compensation 306 et une phase de positionnement 308 définissent une période d'oscillation 5 310 du miroir oscillant 114.
La figure 4 est une représentation schématique d'un exemple du principe d'imagerie d'une scène 402. Pour plus de simplicité, seul l'appareil d'imagerie 10 102, le miroir 114 et le plateau tournant 104 sont représentés. Dans l'exemple représenté, la scène 402 est divisée en quatre secteurs angulaires consécutifs 404 à 410. L'appareil d'imagerie 102 est en rotation continue à 15 vitesse constante. Pour commencer, le miroir oscillant 114 est positionné devant l'axe optique 116 de l'appareil d'imagerie 102 de sorte que l'axe optique 120 de l'ensemble (appareil d'imagerie 102 + miroir oscillant 114) est dirigé vers le 20 secteur angulaire 404. Le positionnement du miroir oscillant 114 se fait par une rotation de ce dernier dans le même sens que la rotation de l'appareil d'imagerie 102 dans les conditions décrites plus haut. Une fois le miroir oscillant 114 positionné, commence la phase de 25 compensation. Le miroir oscillant 114 est alors mis en rotation dans le sens opposé à la rotation de l'appareil d'imagerie 102 dans les conditions décrites ci-dessus. Ainsi, l'axe optique 120 est maintenu fixé sur le secteur angulaire 404 pendant une durée suffisante pour que 30 l'appareil d'imagerie 102 réalise une image du secteur angulaire 404. Une fois que l'appareil d'imagerie 102 a réalisé l'image du secteur angulaire 404, la phase de positionnement est répétée pour positionner le miroir 2947132 - 18 - oscillant 114 de sorte que l'axe optique 120 de l'ensemble (appareil d'imagerie 102 + miroir oscillant 114) est dirigé vers le secteur angulaire 406, tel que représenté sur la figure 4. Une phase de compensation commence alors et une 5 image du secteur angulaire 406 est réalisée. Une phase de positionnement et une phase de compensation sont ensuite réalisées pour chacun des secteurs 408 et 410 à tour de rôle. Les images ainsi réalisées de chacun des secteurs 404-10 410, sont ensuite traitées et combinées pour générer une image de la scène entière 402. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, les secteurs angulaires sont strictement adjacents et ne se chevauchent pas. Bien entendu, dans un autre exemple de 15 réalisation qui ne sort pas du cadre de la présente invention, les secteurs angulaires d'une scène peuvent se chevaucher d'un côté et de l'autre. Par ailleurs, dans l'exemple représenté sur la figure 4, la scène correspond à une partie d'un panorama. Bien 20 entendu, dans un autre exemple de réalisation qui ne sort pas du cadre de la présente invention, la scène peut correspondre à un panorama complet de 360°. Selon un exemple de réalisation, il est ainsi possible d'entraîner le miroir oscillant 114 d'une oscillation de 25 fréquence de l'ordre de 10 à 20 Hz. Le champ horizontal d'un appareil d'acquisition pouvant être de l'ordre de 40°, un panorama complet de 360° peut être constitué de 10 acquisitions. La cadence image du panorama complet de 360° peut alors atteindre 1 à 2 Hz. 30 Le système selon l'invention peut en outre comprendre un écran de surveillance (non représenté) sur lequel l'image de la scène ou du panorama est affichée et rafraîchie à une fréquence prédéterminée qui peut être de 2947132 - 19 - l'ordre de 1 à 2 Hz pour un panorama de 360° dans le champ horizontal.
La figure 5 est une représentation, sous la forme d'un 5 diagramme, d'un exemple de procédé selon l'invention. L'exemple représenté sur la figure 5 comprend une étape 502 de prise d'image d'un secteur, cette étape 502 correspondant à une période d'oscillation 310 du miroir oscillant 114 et comprenant une phase de positionnement 308 10 du miroir oscillant 114 sur le secteur à imager, suivie d'une phase de compensation 306. On peut considérer que la phase de positionnement 308 correspond à une partie d'une période d'oscillation 310 du miroir oscillant 114 et la phase de compensation 306 à la 15 partie restante de cette période 310. Après l'étape 502 de prise d'image d'un secteur, le procédé selon l'invention comprend une étape 504 permettant de déterminer s'il reste encore un secteur à imager. Si oui, à l'étape 506, l'image du secteur qui vient 20 d'être traité est transmise à un module de traitement et de génération de l'image de la scène. Les étapes 502 et 504 sont ensuite réitérées pour le secteur suivant et ce jusqu'à ce que tous les secteurs soient imagés. Si non, à l'étape 508, l'image du dernier secteur qui 25 vient d'être traité est transmise au module de traitement et de génération de l'image de la scène. A l'étape 510, l'image de la scène complète est générée par le module de traitement et de génération de l'image de scène. 30 Dans le cadre d'une surveillance d'un site, l'ensemble des étapes 502 à 510 est réitéré pendant toute la durée de surveillance et l'image de la scène ou du panorama est rafraîchie à une fréquence prédéterminée. 2947132 - 20 - Selon une autre version avantageuse, les secteurs de l'image panoramique affichée peuvent être rafraîchis au fur et à mesure de leur acquisition. Dans cette version, à la fin de chaque étape 502, l'image réalisée est transmise au 5 module de traitement et de génération de l'image de la scène et l'image de la scène est rafraîchie avec l'image du secteur correspondant. Cette version présente un double avantage : le flux de données transféré à l'afficheur est réparti sur toute la durée de réalisation de l'image de la 10 scène complète, et le retard entre un évènement de la scène et son affichage est minimisé.
Un exemple d'un système selon l'invention a été réalisé au sein de la société HGH Systèmes Infrarouges.
15 Le système réalisé comporte deux appareils d'acquisition d'image : - une caméra CCD visible couleur de 768 x 576 éléments, - un module infrarouge (IR) thermique à microbolomètres de 640 x 480 éléments équipé d'un objectif ouvert à 20 f/0,8. Ces deux appareils sont placés de part et d'autre d'un unique miroir oscillant réfléchissant sur chaque face. Le champ horizontal de ces appareils est de l'ordre 25 de 30°. Le champ vertical est de l'ordre de 40°. L'axe optique amont est orienté 10° au dessus de l'horizon. Ainsi, le senseur réalisé couvre un site plus grand au dessus qu'en dessous de l'horizon, ceci pour permettre la surveillance d'objets volants.
30 Le miroir oscillant est mu par un moteur galvanométrique de fort couple et de faible inertie. C'est ce type de modèle qui est utilisé pour dévier les faisceaux lasers de puissance des postes de gravure 2947132 - 21 - numériques. Ces moteurs sont conçus pour fonctionner également à des fréquences bien plus élevées. Le codeur du miroir oscillant est un codeur optique analogique permettant une réponse rapide, précise et 5 insensible aux variations de température. Douze images de secteurs constituent l'image panoramique pour chacune des deux voies. L'image panoramique réalisée a un champ de 360°x40°. Son format est de 5000 x 555 pixels. Sa résolution spatiale 10 est de l'ordre de 1,2mrad. Notons que pour des raisons de commodité, la même résolution a été choisie pour les voies IR et visible, mais dans le cas du visible, la résolution aurait pu être portée à moins de lmrad. La cadence des images panoramiques est de 0,5Hz.
15 Les phases de compensation et de positionnement ont des durées égales de 83ms. Cette durée est largement supérieure au temps d'image fixe de 38ms nécessaire au microbolomètre. Dans le cas de cette description le temps d'image fixe nécessaire correspond à la somme du temps d'établissement 20 thermique 31 = 21ms et du temps de lecture de 17ms. Pour une cadence des images de 1Hz le temps de compensation serait encore suffisant. Concernant la voie visible, l'intégration dure au plus quelques ms et ne pose par conséquent aucun problème.
25 Pour obéir à la loi de déplacement prévue, le moteur du miroir oscillant consomme moins de 0,3W en moyenne et moins de 1W en pointe. Cette consommation est largement compatible avec les possibilités d'alimentation des équipements intégrés et embarqués.
30 Notons que le système tel qu'il a été conçu autorise de basculer du mode panoramique vers un mode champ réduit mais haute cadence image. En effet, il est possible d'orienter le 2947132 - 22 - plateau tournant dans la direction voulue, et de maintenir constante la consigne en position du miroir oscillant. La cadence image peut alors être portée jusqu'à la cadence maximale du appareil d'acquisition des images, soit 30Hz.
5 Notons également que le système est tout à fait compatible avec l'utilisation de détecteurs infrarouges refroidis, plus coûteux et plus rapides que les détecteurs non refroidis à microbolomètres, mais qui disposent d'une plus grande sensibilité thermique. L'utilisation de ce type 10 de détecteurs dans le système selon l'invention permettrait donc de réaliser un système d'imagerie panoramique plus performant, tant en terme de vitesse d'analyse de la scène (fréquence image plus élevée), qu'en terme de sensibilité thermique donc de portée de détection.
15 Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (20)
- REVENDICATIONS1. Procédé d'imagerie d'une scène (402) mettant en oeuvre au moins un appareil d'imagerie (102) en rotation continue dont le champ de vue est limité à un secteur de ladite scène (402), une image de ladite scène (402) étant constituée à partir d'images de plusieurs secteurs (404-410) de ladite scène (402) réalisées par ledit appareil d'imagerie (102), ledit procédé comprenant pour chacun desdits secteurs (404-410) une phase de compensation (306) de ladite rotation continue dudit au moins un appareil d'imagerie (102) pendant une durée de prise d'image, caractérisé en ce qu'au moins deux desdites phases de compensation (306) sont réalisées par mise en oscillation d'un moyen de réflexion d'image (114) devant l'axe optique (116) dudit au moins un appareil d'imagerie (102).
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 qu'une période d'oscillation (310) du moyen de réflexion d'image (102) comprend les phases suivantes : - positionnement (308) dudit moyen de réflexion d'image (102) devant l'axe optique (116) de l'appareil d'imagerie (102) de sorte que ledit axe optique est 25 dirigé vers un secteur (404-410) de ladite scène (402) ; - compensation (306) de la rotation continue dudit appareil (102) par rotation dudit moyen de réflexion (114) dans le sens opposé à la rotation dudit appareil 30 (102) de sorte que ledit moyen de réflexion (114) maintient ledit axe optique fixé vers ledit secteur (404-410) de ladite scène (402) pendant la durée de prise d'image pendant laquelle ledit appareil (102) prend une image dudit secteur (404-410). 2947132 - 24 -
- 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la phase (308) de positionnement du moyen de réflexion (114) devant l'axe optique (116) de l'appareil d'imagerie 5 (102) est réalisée par rotation dudit moyen de réflexion (114) dans le même sens que ledit appareil d'imagerie (102). Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou caractérisé en ce que la rotation du moyen de réflexion se fait autour d'un axe parallèle à sa surface
- 4. 3, 10 réfléchissante d'imagerie. et à l'axe de rotation de l'appareil 15
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, compensation (120) de l'ensemble (appareil d'imagerie (102) + moyen de réflexion (114)) est nulle dans le référentiel lié à la 20 scène (402).
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors d'au moins une phase de compensation (306), la vitesse de rotation (Qm) du 25 moyen de réflexion d'image (114) dans le référentiel de l'appareil d'imagerie (102) est donnée par la relation suivante : ^m ûç2 P SG avec S2p la vitesse de rotation de l'axe optique (116) de 30 l'appareil d'imagerie (102) dans le référentiel de la scène (402). caractérisé en ce que, lors d'une phase de (306), la vitesse angulaire de l'axe optique 2 2947132 - 25 -
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que lors d'au moins une phase de positionnement (308) la vitesse de rotation (Qm) du moyen de réflexion d'image (114) dans le référentiel de l'appareil 5 d'imagerie (102) est une fonction continue dont la dérivée est nulle au début et à la fin de ladite phase de positionnement (308).
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre au moins deux appareils d'imagerie, le moyen de réflexion comportant au moins deux surfaces de réflexion, une première surface de réflexion disposée devant l'axe optique d'un desdits appareils d'imagerie et une deuxième surface de réflexion 15 disposée devant l'axe optique de l'autre desdits appareils d'imagerie, au moins deux phases de compensation étant réalisées par mise en oscillation dudit moyen de réflexion d'image.
- 9. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la veille panoramique d'au moins une partie d'un site.
- 10. Système d'imagerie (10) d'une scène (402) comprenant : -au moins un appareil d'imagerie (102) dont le champ de vue est limité à un secteur de ladite scène, - des moyens de rotation (108) continue dudit au moins un appareil (102) autour d'un axe de 30 rotation (106), - un module de traitement d'image (128) réalisant une image de ladite scène (402) à partir d'images de plusieurs secteurs (404-410) de ladite scène (402) prises par ledit au moins un appareil 2947132 - 26 - d'imagerie (102) lors de ladite rotation continue, et -des moyens de compensation de ladite rotation continue lors de chaque prise d'image, lesdits 5 moyens comprenant au moins un moyen de réflexion (114) d'image disposé devant l'axe optique (116) dudit au moins un appareil d'imagerie (102), caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation comprennent en outre des moyens de mise en oscillation 10 (118,122,124) dudit moyen de réflexion d'image (114) pour la compensation de ladite rotation continue par ledit moyen de réflexion (114) pour au moins deux desdits secteurs (404-410). 15
- 11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de mise en oscillation (118,122,124) comprennent -des moyens de rotation (118,122,124) dudit moyen de réflexion d'image (114) positionnant ledit moyen de 20 réflexion (114) devant l'axe optique (116) dudit appareil d'imagerie (102) de sorte que ledit axe optique est dirigé vers un secteur (406) de ladite scène (402), et -des moyens de rotation (118) dudit moyen de réflexion 25 (114) dans le sens opposé à la rotation de l'appareil d'imagerie (102) de sorte que ledit moyen de réflexion (102) maintient ledit axe optique fixé vers ledit secteur (406) de ladite scène (402) pendant la durée de prise d'image pendant laquelle ledit appareil (102) réalise une image dudit secteur (406).
- 12. Système selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (122) 2947132 - 27 - pour mesurer la vitesse de rotation ou la position angulaire de l'appareil d'imagerie (102).
- 13. Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 5 12, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (122) pour mesurer la vitesse de rotation ou la position angulaire du moyen de réflexion (102).
- 14. Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 10 13, caractérisé en ce qu'il comprend un module de calcul (124) de la consigne de vitesse de rotation ou de la position angulaire du moyen de réflexion d'image (114) en fonction de la vitesse ou de la position angulaire de l'appareil d'imagerie (102), ledit module de calcul (124) 15 fournissant un signal de commande des moyens de mise en oscillation (118) dudit moyen de réflexion d'image (114).
- 15. Système selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux 20 appareils d'imagerie, le moyen de réflexion comportant au moins deux surfaces de réflexion, une première surface de réflexion disposée devant l'axe optique d'un desdits appareils d'imagerie et une deuxième surface de réflexion disposée devant l'axe optique de l'autre desdits appareils 25 d'imagerie.
- 16. Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que le moyen de réflexion d'image est un miroir (114).
- 17. Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que l'appareil d'imagerie est un appareil d'imagerie infrarouge thermique mettant en oeuvre un capteur non refroidi. 30 2947132 - 28 -
- 18. Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que l'appareil d'imagerie est un appareil d'imagerie infrarouge thermique mettant en oeuvre 5 un capteur refroidi.
- 19. Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 18, caractérisé en ce que les moyens de compensation de rotation continue et les moyens de la rotation continue 10 sont agencés et sont paramétrables pour arrêter à la demande l'axe optique de l'ensemble appareil d'imagerie + moyen de réflexion dirigé vers une direction souhaitée pour une prise d'image haute cadence. 15
- 20. Installation de surveillance d'au moins une partie d'un site mettant en oeuvre plusieurs systèmes selon l'une quelconque des revendications 10 à 19.
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