WO2002088756A1 - Methode et dispositif pour evaluer un parametre d'un object en mouvement - Google Patents

Methode et dispositif pour evaluer un parametre d'un object en mouvement Download PDF

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WO2002088756A1
WO2002088756A1 PCT/BE2002/000059 BE0200059W WO02088756A1 WO 2002088756 A1 WO2002088756 A1 WO 2002088756A1 BE 0200059 W BE0200059 W BE 0200059W WO 02088756 A1 WO02088756 A1 WO 02088756A1
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linear
images
image
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PCT/BE2002/000059
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Christian Visee
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Christian Visee
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/68—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using optical means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/80—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • G01P3/806—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means in devices of the type to be classified in G01P3/68

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for evaluating a parameter relating to the displacement of an object from images.
  • Document US 4,495,589 discloses a method for determining the speed of an airplane, in which at time tl an aerial photo of the ground is taken and at time t2 a second aerial photo, in which the area of the photo taken is sought. at time t2 which corresponds to an area of the photo taken at time tl.
  • the sliding distance of the photo taken at time t2 relative to the photo taken at time tl is determined.
  • This method requires a fine analysis of the two photos to determine the overlap area of the photos.
  • the method according to document US Pat. No. 4,495,589 does not have a great degree of precision when the ground or the objects are close to the camera, given the large difference in angle of the two shots of the same area.
  • the method is not able to give an almost instantaneous speed of the airplane and evaluated continuously.
  • Also known from document WO96 / 22537 is a system for measuring distance and speed.
  • two cameras are used with lines of sight parallel. The angular deviation of the object is then determined relative to the lines of sight of the two cameras.
  • the cameras take images at times T1 and T2, and at each time T1, T2, the position of the target is determined on the basis of the images taken respectively at time T1 and at time T2. This determination is possibly made by determining the sum of the differences in pixel intensity of the left sight lines and the right sight lines.
  • images are taken at determined times, to determine the distance or the speed of an object. There is therefore no question of developing linear images in this method.
  • the system of this document is suitable for determining the speeds of objects moving towards the cameras or deviating from the cameras in a direction parallel to the directions of view of the cameras. In fact, if the moving object moves perpendicular to the directions of view of the cameras, the object will quickly leave the field of vision of each of the cameras.
  • a development of second linear images is not compared with a development of first linear images, in order to determine a first linear image best corresponding to a second linear image and the time shift associated with this correspondence d 'linear images.
  • the present invention provides a simple method for determining a parameter relating to the relative movement of an object relative to a sensor, for example to determine a period of time, a distance, a speed, an angle and / or an acceleration of said object.
  • a period of time is measured (for example the difference between the time at which a second linear image is taken and the time at which a first linear image corresponding to said second linear image is taken) in order to determine from this either a speed, either a distance or an acceleration.
  • the method for at least partially characterizing a relative movement of an object relative to a measuring device determines or measures at least one parameter, in particular a time-dependent parameter (such time difference or time difference) associated with the relative movement of an object relative to a measuring device.
  • This method comprises the following stages: by means of the measurement device, a series of first successive linear images is taken, starting from a first determined time (for example
  • the first linear images are taken at regular or substantially regular or non-regular time intervals.
  • the time interval separating two shots can be variable or not, but is preferably substantially constant.
  • the time interval separating the taking of two linear images can be very small, for example less than a second, in particular less than 0.1 seconds, advantageously less than 0.01 seconds, preferably less than 0.001 seconds, such that for example 0.0001 seconds, 0.000005 seconds, or even less such as 0.000001 seconds.
  • the time interval separating two shots may or may not be variable, but is preferably substantially constant.
  • the time interval separating the taking of two linear images can be very small, for example less than a second, in particular less than 0.1 seconds, advantageously less than 0.01 seconds, preferably less than 0.001 seconds, such that for example 0.0001 seconds, 0.000005 seconds, or even less such as 0.000001 seconds.
  • the time interval between two shots of second linear images is for example substantially equal to the time interval between two shots of first linear images. According to a particular embodiment, the time interval between two shots of second linear images is either less than or greater (advantageously greater, for example two times greater) than the time interval between two shots of first linear images.
  • the first linear images are taken in a first direction and the second linear image (s) in a second direction, said second direction forming an angle with said first direction less than 10 °, advantageously less than 5 °, preferably less than 3 °.
  • the sensor zone of the first linear images and the sensor zone of the second linear images are spaced from each other by a distance of less than 2 cm, in particular less than 1 cm, for example less than 0.5 cm, such as less than 0.3 cm, 0.2 cm, 0.1 cm. or even less (distance of a few pixels in the case of a bi-linear sensor).
  • a distance of less than 2 cm in particular less than 1 cm, for example less than 0.5 cm, such as less than 0.3 cm, 0.2 cm, 0.1 cm. or even less (distance of a few pixels in the case of a bi-linear sensor).
  • a series of first successive linear images is taken using the measuring device, from a first determined time, at a determined time interval, and at least from a second determined time after the first determined time, a series of second linear images of the object in relative displacement, one thus forms (a) a first development of images as a function of time consisting of at least a series of first linear images shifted in time taken from the first time determined, and (b) a second image development consisting of a series of second offset linear images taken at determined time interval, and at least partially comparing one or more linear images of the first development with at least a portion of one or more linear images of the second development to determine the part of one or more linear images shifted from the first development that corresponds best to a part of one or more linear images of the second development and to determine at least one of said parameters (for example a time offset) for which at least a part of a first offset linear image best corresponds to a part of a second linear image.
  • said parameters for example a time offset
  • a series of groups of first linear images offset from the object in relative motion is taken from a first determined time, said groups of images being offset over time (for example taken at regular interval or no, but predefined), and at least one group of second linear images taken at a time posterior to the first determined time, advantageously a series of groups of second linear images offset, at least taken from a time posterior to the first determined time and at determined time interval (constant or not, preferably constant), a first development of images as a function of time is formed (at least) made up at least partially of a series of groups of first linear images taken from from a first determined time, and (b) a group of second images or, advantageously, a second development consisting at least partially of a series of groups of second linear images as a function of time taken at a different angle relative to the direction of view of the group of first linear images, and at least partially compares a portion of groups of linear images of the first development with at least a portion of one or more groups of second linear images, advantageously of
  • a correspondence factor or a correspondence difference with a second linear image or several linear images of at least a part of the second development is determined for at least a part of linear images of the first development, the maximum of the correspondence factor or minimum correspondence difference to determine the shifted linear image or the group of shifted linear images of the first development which best corresponds to a second linear image or to a group of second linear images or to a group of second linear images of the second development, and determining the parameter for which a linear image or a group of linear images of the first development best corresponds to a second linear image or to a group of second linear images of the second development.
  • the linear image (s) and / or the first and / or second development are at least partially filtered before determining the first linear image or the group of first linear images of which at least part corresponds best to a part of a second linear image or to a group of second linear images.
  • the distance between the measuring device and the object in relative motion relative to the measuring device is determined or the measuring device is placed at a known distance at least for a given time. with respect to the object in relative motion with respect to the measuring device.
  • a relative speed of the object relative to the measuring device or sensor is determined from: the offset or ⁇ T or the time period separating the taking of a first offset linear image or of a first group shifted linear images and taking a second linear image or group of linear images, for which at least a portion of a first shifted linear image or a group of shifted first linear images best matches to part of a second linear image or group of second linear images, - of the distance (Di) between the object and the sensor, and - of the angular difference ( ⁇ ) between the directions for taking linear images and / or the focal length of the camera and / or the distance separating the two linear sensors.
  • the distance separating the object and the sensor is determined from: the offset or ⁇ T or the time period separating the taking of a first offset linear image or of a first shifted group of linear images and taking a second linear image or a group of linear images, for which at least part of a shifted first linear image or a group of shifted first linear images corresponds to it better to a part of a second linear image or group of second linear images, of the angular difference ( ⁇ ) between the directions for taking linear images
  • compensation is performed for one or more linear images (or group of linear images) as a function of the distribution of light on the sensor and / or of differences in the sensitivities of the pixels d linear elements of the sensor and / or differences or variations inducing systematic errors in the comparison of linear images or groups of linear images.
  • the error comes essentially from a variation of the object / sensor distance, while when determining a object / sensor distance, the error comes essentially from a variation of the relative speed of the object relative to the sensor.
  • the first linear image or images or second linear images are each formed by a series of pixels, for example more than 100 pixels, advantageously more than 500 pixels, preferably more than 1000 pixels, for example 5000 at 8000 pixels, or even much more.
  • the first linear image or images or second linear images are taken by one or more sensors defining a capture plane (plane in which the sensor (s) act, and the the object undergoes a relative movement with respect to the sensor (s) parallel to the collection plane.
  • the senor undergoes a rotational movement, in particular on itself, in addition to the relative movement (in particular of displacement) of the object relative to the sensor.
  • the invention also relates to a measurement device for implementing a method according to the invention, said device comprising at least: a sensor assembly (1) taking at least a first linear image (1A) by a first sensor means and at least one series of second linear images (IB) by a second sensor means, in particular taken at successive times, said second linear images being taken at a different angle relative to the first linear image, means (11 ) generating a series of first images (1A) shifted in time (RtdX), a comparator (6) receiving signals from the sensor assembly (1) and from the means
  • (11) generating a series of first time-shifted images, this comparator at least partially comparing the series of first time-shifted images with at least a second linear image and determining for at least part of the series of first time-shifted images a correspondence factor or a correspondence difference with at least part of a second linear image, this comparator being programmed or associated with a processor determining a parameter (in particular as a function of time) corresponding to a maximum of the correspondence factor or a minimum correspondence difference between at least part of a first time-shifted linear image and at least part of a second linear image.
  • the first sensor means is arranged to take a linear image or a group of linear images in a first direction
  • the second sensor means is arranged to take a linear image or a group of linear images in a second direction direction, said second direction forming an angle with said first direction less than 10 °, advantageously less than 5 °, preferably less than 3 °.
  • the sensor zone of the first linear images and the sensor zone of the second linear images are spaced from each other by a distance of less than 2 cm, in particular less than 1 cm, for example less than 0.5 cm, such as less than 0.3 cm, 0.2 cm, 0.1 cm. or even less (distance of a few pixels in the case of a bi-linear sensor).
  • the sensor assembly (1) takes linear images in the form of a set of pixels and assigns to each pixel or to a series of pixels a parametric value, in particular a potential difference, said set further comprising means for correcting the parametric value assigned to pixels or groups of pixels of second linear image or group of second linear images and / or first linear images shifted in time or groups of first linear images shifted in time, as a function of the light distribution and / or of differences or variations inducing systemic errors in the comparison of the images and / or of differences in sensitivity of one or more sensor means.
  • the device comprises an at least bi-linear sensor defining an image capture plane and a focusing lens focusing an image of the object in relative movement on said sensor capture plane.
  • the device comprises:
  • a sensor having at least a first means capturing a first series of rows of pixels or lines of an image and a second means capturing a second series of rows of pixels or lines of the image at least partially distant from pixels from the first row (the distance separating said first and second series of rows or lines is for example a multiple of the size of a pixel, said rows or lines preferably being parallel to each other), - a delay memory which memorizes at least partially the first series of rows of pixels or lines (for example one or more lines or portions of lines) and which transmits with predetermined delays the stored values corresponding to said first series of rows of pixels or lines,
  • a comparator receiving signals from the sensor corresponding to the values of the pixels of the second series of rows or lines over time, and signals from the delay memory, said comparator being programmed or being associated with a processor to determine the delay at assign to the first series of pixel rows or lines for which the stored values corresponding to said first series of pixel rows correspond best to the values of the second series of pixel rows.
  • the comparator determines, for delays predetermined by the delay memory, a difference in pixel value between the pixels of the first series of rows or lines taken at different times and the value of the pixels of the second series of rows or lines and transmits signals comprising differences in pixel values associated with predetermined delays to a processor determining by interpolation or extrapolation or successive approximation or iteration the delay or the parameter for which the difference in pixel value is minimum.
  • the device comprises a focusing lens comprising a cylinder lens and / or separate focusing lenses for each means capturing a row of pixels and / or one or more filters for the linear images.
  • the device comprises a means of quality control of the delay or parameter determined by the processor, this means advantageously comprising a means for determining a quality factor from signals originating from the processor and an attenuator receiving the quality factor determined and weighting the delay or parameter determined by the processor as a function of the quality factor.
  • the quality factor is, for example, a degree of probability which is used to weight the different time periods determined. Such a weighting is for example carried out by means of a Kalman filter.
  • the device comprises a low-pass filter to attenuate in particular errors due to the three-dimensional shape of the object in relative displacement and other high frequency noises introduced into the measurements.
  • the sensor assembly advantageously receives signals from the comparator or the processor or the attenuator to adapt the frequency of taking linear images and / or a delay increment.
  • the sensor assembly is advantageously an assembly which takes at least a first linear image at least bi-colored and at least a second linear image at least bi-colored.
  • the sensor assembly captures 5 linear images or more than five linear images.
  • the sensor assembly consists of 2 linear sensors or more than two linear sensors, in particular two or more of two linear sensors for speed control and 3 linear color sensors for the acquisition of color images .
  • the sensor assembly can also be a matrix sensor addressable line by line.
  • Such a matrix sensor can by itself constitute several linear sensors or pairs of linear sensors. In the case of a matrix sensor comprising several pairs of linear sensors, the measurements obtained by each of the pairs can be used to contribute to a more precise and reliable final result.
  • Figure 1 is a schematic view showing the measuring device used to determine the speed of a moving object.
  • Figure 2 is a schematic view of a measuring device.
  • FIG. 3 is a graph showing the determination of the minimum difference between the linear images.
  • FIG. 4 is a representation of three pairs of image developments taken by three pairs of shooting lines.
  • FIG. 5 is a graph showing the matching curves between image development 1 and image development 2.
  • FIG. 6 is a graph representing the speed curves (as a function of time) determined from the matching curves.
  • FIGS. 7A-7B, 7C-7D, 7E-7F are developments of the images taken respectively by the first pair of lines, the second pair of lines and the third pair of lines.
  • FIG. 8 is a graph showing the matching curves between the developments of images 1 and 2.
  • Figure 9 is a graph of speed curves as a function of time.
  • Figure 1 schematically shows a device for measuring the speed of movement of an object.
  • the fixed sensor there is shown the fixed sensor.
  • the sensor could have been mobile relative to the object or that the object and the sensor could have been mobile.
  • the device includes:
  • bi-linear sensor 1 taking two parallel linear images 1 A and IB;
  • a lens 2 focusing the image of the moving object 3, said object moving in the direction D parallel to the plane in which the linear image sensors 1 A and IB extend; and a processor 4 for processing the linear images.
  • part of the object firstly passes the image sensors 1 A and secondly passes the image sensors IB.
  • the object 3 moves in a direction parallel to the plane in which the sensors of the images 1A and IB extend.
  • the sensors of the linear images 1A, 1B are parallel to each other, but take images in distinct directions forming between them an angle of less than 3 °.
  • the sensors are distant from each other by a small distance, for example by a distance corresponding to less than 10 times the size of a pixel, preferably less than 5 times the size of a pixel.
  • the sensor 1 has a series of sensors (for example placed in rows) to define each linear image in a series of pixels whose degree of gray (white / gray / black) is defined by a voltage or potential difference.
  • Each linear image is for example defined by 512 to 2000 pixels, or even more such as 5000, 8000 or even more.
  • the processor 4 receives signals from the sensor to define the linear images. The operation of this processor will now be described in more detail.
  • the sensors of the image IB send substantially continuously parameters which depend on the gray of the linear image IB, for example from time t3 which is possibly equal to tl, but which is preferably greater than tl, for example equal to tl + a number of times an increment.
  • the sensors send for example for each pixel 5000 parameters per second, or even more. After filtering (filter 5) of these parameters, they are sent to comparator 6.
  • the gray difference between the pixels of image IB and the pixels of image 1A is determined for different delays (14 rtd, 15 rtd, 16 rtd, 17 rtd, 18 rtd) and we determine for each delay a degree of difference.
  • the comparator determines the minimum of the function and therefore the delay (16 rtd in this case) to obtain a linear image 1A corresponding best to the image IB. This delay then corresponds to the time necessary for the part of the object 3 photographed by the sensors of image 1A to be opposite the sensors of image IB.
  • the comparator will determine for each delay several functions "degrees of difference" in shifting the linear image 1 A delayed by 1 to several pixels with respect to the linear image IB. In this case, only the minimum of the minima of the “degree of difference” functions will be used to determine the delay.
  • the distance separating the sensors and the object 3 and the focal length of the lens for taking linear images 1 A and IB it is then possible to determine a speed of movement of the object 3. Since the distance separating the two sensors is small, the measurement of the speed is almost instantaneous.
  • the distance separating the sensors from the moving object can be detected by one or more known systems 12, such as position radar, etc. This system 12 sends for example signals (function of the distance) to the comparator 6 so that the latter calculates a speed of movement.
  • the linear images are broken down into several segments. Each segment consists for example of 200 pixels, advantageously less than 100 pixels, or even less. The comparison of the linear image segments 1A and IB makes it possible to determine the object / sensor distance variations in the direction parallel to the linear sensors.
  • the processor further comprises means 7 for determining a quality factor of the determined delay.
  • a quality factor of the determined delay is for example determined by the shape of the curve “degree of difference” versus delay or more exactly by the first or second derivative of this curve. This factor will be low if the shape of the “degree of difference” versus delay curve is flat or substantially flat or random (curve not significant). If this factor is too small, the determined delay corresponding to the minimum of the “degree of difference” versus delay curve is considered to be incorrect.
  • this precision or quality factor assigns a weight for each delay which corresponds, for example, to the deviation from the second order curve which best approximates the discrete "degree of difference" function and determines a probability or degree of probability that the delay corresponding to the minimum of the curve is indeed the minimum of this curve.
  • This means 7 sends a signal to an attenuator 8 to weight the measured speed difference (or the distance difference measured in the case of a sensor / object distance determination) as a function of the reliability of the measurements.
  • the sensors of image 1A take a series of images at regular time intervals or not.
  • the parameters of these different images are then analyzed successively in the manner described before.
  • the factor quality and the attenuator 8 are used to reduce the influence of an imprecise value on the evolution of the speed. For example, if the accuracy is considered too low, the previously measured speed is maintained. For example, we can apply a recursive Kalman filter where each measure is weighted according to its variance.
  • the object 3 does not expose a flat surface and parallel to the plane of the sensors of the images 1A and IB, measurement errors depending on the three-dimensional shape of the object are generated.
  • This adaptation of the speed is carried out by means of a filter 9 which is of the pass type. low.
  • This filter 9 attenuates all sources of high frequency noise disturbing the measurements. In the case of object distance measurements, this filter reduces the influence of variations in the object's relative speed.
  • This “feedback” 10 of the speed measured on the image-taking speed is advantageously used in the case where this speed measurement device is used to control a tri-linear color sensor.
  • this speed measurement device is used to control a tri-linear color sensor.
  • This “feedback” is also advantageously used in the case where this measurement device is used to control a TDI (Time delay integration) sensor.
  • This sensor requires due to its operation an excellent synchronization between the speed of taking linear images of moving object. This allows this sensor to be used for taking images of objects moving at variable or unknown speed.
  • TDI Time delay integration
  • the sensors 1A and IB instead of being mono-linear sensors can be sensors made up of several lines, for example from 2 to 20 line images, in particular from 3 to 10 lines, that is to say sensors to take a group of linear images.
  • the use of images comprising a limited group of linear images makes it possible to determine for each linear image of the image IB the delay corresponding to the best degree of correspondence.
  • the optimal correspondence delay is thus determined for each linear image of image 1A, and therefore an average optimum delay can be determined on the basis of the determined optimum delays.
  • the sensors can also be adapted to take one or more segments of a line of pixels or of a series of lines. This allows an analysis according to the height. This makes it possible to correct values to be assigned to a parameter (for example speed, acceleration) due for example to a slight displacement in height of the object in relative movement with respect to the sensors, or due by a relative movement of a part of the object in relation to another part of the object, or due to the shape of the object or to the variation of the shapes of the object.
  • a parameter for example speed, acceleration
  • By using sensors capable of taking several distinct segments of a line or of a series of lines it is also possible to compare the development of second images of a segment with the development of first images of another segment for determining whether a second image of the segment considered corresponds to a first image of another segment.
  • the device can also include means for processing linear images or series of linear images taken by the sensors in order to segment them into several distinct sections. The device will then be able to compare images of a first development of images from a first segment to one or more images of a second development of images (taken with an offset from that of the first development) d 'a segment corresponding to the first segment or to another segment.
  • the sensors 1 A and IB are for example black and white sensors. However, it may be advantageous to take linear images in one or different colors, for example in red, blue and green. The use of a particular or different color image makes it possible, for example if the object has a particular color, to better determine the position of the image with respect to the background noise. It may also be interesting to determine for linear images IB of different color to determine for each of the colors the delay for which the degree of correspondence is the best. It is thus possible to determine either an average delay on the colors or to keep the delay of a color for which the degree of precision is the best.
  • Infrared images seem to be useful for determining the speed of movement of a hot part of the moving object, for example a reactor, etc.
  • the comparator uses one or more known comparison methods or algorithms, such as the sum of the absolute values of the pixel differences of two images. Such algorithms are for example described in Computer Vision (Prentice Hall).
  • the filter 5 is advantageously a filter making it possible to increase the contrast of the image, to reduce the background noise, to improve the differentiation, such a filter is for example a high-pass filter.
  • a filter 5 improves the operation of the comparator 6.
  • the image sensor assembly can be produced in CCD or CMOS technology, or others. This sensor assembly may consist of a matrix sensor addressable line by line and whose exposure to light is done at the same time for each line, this sensor being able to be considered as a sensor made up of several linear sensors.
  • the method and the device according to the invention find numerous applications, such as determining the speed of moving objects, taking a virtual 3D image (scanner of existing buildings), etc.
  • a computer (PC, data processing system) was used, connected by an acquisition card to a camera and to a sensor (for example IR) intended to start the acquisition.
  • a sensor for example IR
  • the data acquisition process is started.
  • the camera is provided with a line-by-line addressable matrix sensor. Only a certain number of pairs of lines are used, for example less than 10 pairs, in particular 2, 3, 4 pairs of lines. Each line of the camera will make it possible to acquire an image in the manner of a scanner. In the tests carried out, three pairs of lines were used. The lines of a pair are offset by a small distance so as to reduce the difference in angle of view, this then making it possible to obtain two almost identical linear images in pairs. After a certain time, each pair of lines will have seen the object pass and will have generated a development of pairs of images.
  • a first test was carried out on a small mobile 80 cm away from the camera.
  • the image is taken in 8 bits per pixel, the position of the first line was 600.616 for the first pair, 800.816 for the pair and 1000.1016 for the third pair.
  • the exposure time was chosen according to the brightness. Depending on the exposure time chosen, each sensor will take an image corresponding to a number of lines of pixels, that is to say a series of adjacent lines.
  • FIG. 4 the six developments of the images taken by the different lines are shown.
  • the first pair of lines gives a development of front images (view of the vase 100)
  • the third pair of lines gives a development of rear images (view of the bridge 101)
  • the second pair of lines gives a development of central images.
  • the direction of movement of the object has been represented (in the case represented a photo carried by a support, photo moving parallel to the plane of the camera).
  • the image matching processing in the PC was carried out with the following parameters: - width of the matching band: 10 pixels
  • the PC determines instantaneous speeds of the object as a function of time. In fact, the PC determines a speed curve for each pair.
  • the superimposition of the speed curves determined for each of the pairs is a check as to the accuracy of the instantaneous value of the relative speed or the degree of precision of the speed measurement.
  • the presence of sawtooth variations is due to a constant non-acceleration of the mobile and to vibrations of the mobile during its movement.
  • FIGS. 7A, 7B, 7C, 7DJE and 7F show the developments of images taken by the different lines of the pairs of image taking lines.
  • the car moves so that part of the car passes first in front of the first pair (pair 1-2), then in front of the second pair (pair 3-4) and finally in front of the third pair (pair 5 -6).
  • the front of the vehicle is compressed, while the rear is elongated in the development of images.
  • a compression of the shapes of the image translates an acceleration of the vehicle (increase in the relative speed over time) or a significant speed, while an elongation of the shapes of the image translates a deceleration or a deceleration.
  • a simple examination of the image developments therefore makes it possible to determine whether the car is accelerating or slowing down. In this case, it appears that the car is braking since the front is compressed while the rear is lengthened.
  • FIG. 8 shows the matching curve between the development of image 1 and the development of image 2.
  • the noise determined before the sawtooth curves are due to the matching curves of the background of the image.
  • the speed curve of the car is determined ( Figure 9, a curve for each pair of lines).
  • the three-dimensional effects on the speed measurements as well as the errors introduced by the wheels are detectable by the fact of their time shift for the 3 pairs of lines and by the fact of sudden or rapid variations of the measurements given the inertia of the vehicle. .
  • the time difference (for example between peaks, bumps or valleys represents the time taken by a specific part of the vehicle to pass from one pair of lines to another pair of lines.
  • each sensor captures a series of line segments, for example segments distant from each other by a distance corresponding to a number of pixels.
  • the speed curve of a line segment or series of lines of a sensor with the speed curve of another line segment or series of lines of the same sensor, it is possible to determine the influence of the distance of the object or of a movement of a part of it.
  • This comparison then makes it possible to determine the speed curve which best corresponds to the speed of the object, by not taking into account a part of the vehicle which induces a distortion of the speed measurement (wheels, inclined shape, etc. .).

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Abstract

Méthode pour mesurer un paramètre d'un déplacement d'un objet, dans laquelle: on prend une série de premières images linéaires successives et une deuxième image linéaire décalée, on forme (a) un premier développement de premières images linéaires, et (b) un deuxième développement constitué au moins par une deuxième image, et on compare au moins partiellement une image linéaire du premier développement avec au moins une partie d'une image linéaire du deuxième développement pour déterminer la partie d'image linéaire décalée du premier développement qui correspond le mieux à une partie d'une image linéaire du deuxième développement.

Description

Méthode et dispositif pour évaluer un paramètre d'un objet en mouvement.
La présente invention a pour objet une méthode et un dispositif pour évaluer un paramètre relatif au déplacement d'un objet à partir d'images.
On connaît par le document US 4,495,589 une méthode de détermination de la vitesse d'un avion, dans lequel on prend au temps tl une photo aérienne du sol et au temps t2 une deuxième photo aérienne, dans lequel on recherche la zone de la photo prise au temps t2 qui correspond à une zone de la photo prise au temps tl. Sur base de ces photos, on détermine la distance de glissement de la photo prise au temps t2 par rapport à la photo prise au temps tl . En connaissant la différence de temps (t2-tl), l'altitude de l'avion et la distance de glissement des photos, on détermine une vitesse de déplacement de l'avion.
Cette méthode nécessite une analyse fine des deux photos pour déterminer la zone de recoupement des photos. La méthode selon le document US 4,495,589 n'a pas un grand degré de précision lorsque le sol ou les objets sont proches de la caméra étant donné la grande différence d'angle des deux prises de vue d'une même zone. De plus, la méthode n'est pas à même de donner une vitesse quasi instantanée de l'avion et évaluée de façon continue. Dans cette méthode on compare des parties d'images, enregistrées par un seul capteur linéaire, prises avec des angles de prise de vue variable et très différents.
On connaît par le document US 4,671,650 un appareil similaire à celui représenté dans US 4,495,589, si ce n'est qu'on prend des images d'énergie de radiation du sol par deux caméras matricielles.
On connaît encore par le document WO96/22537 un système de mesure de distance et de vitesse. Dans ce système, on utilise deux caméras avec des lignes de vues parallèles. On détermine alors la déviation angulaire de l'objet par rapport aux lignes de vue des deux caméras. Pour déterminer une vitesse, les caméras prennent des images aux temps Tl et T2, et à chaque temps T1,T2, on détermine la position de la cible sur base des images prises respectivement au temps Tl et au temps T2. Cette détermination se fait éventuellement en déterminant la somme des différences d'intensité de pixel des lignes de vue gauche et des lignes de vue droite. Dans ce système, on prend des images à des temps déterminés, pour déterminer l'éloignement ou la vitesse d'un objet. Il n'est donc pas question d'un développement d'images linéaires dans cette méthode. Le système de ce document est adapté pour déterminer des vitesses d'objets se déplaçant vers les caméras ou s 'écartant des caméras dans une direction parallèle aux directions de vue des caméras. En effet, si l'objet en déplacement se déplace perpendiculairement aux directions de vue des caméras, l'objet sortira rapidement du champ de vision de chacune des caméras. Dans la méthode selon WO96/22537, on ne compare pas un développement de deuxièmes images linéaire avec un développement de premières images linéaires, pour déterminer une première image linéaire correspondant le mieux à une deuxième image linéaire et le décalage de temps associé à cette correspondance d'images linéaires.
La présente invention vise une méthode simple pour déterminer un paramètre relatif au déplacement relatif d'un objet par rapport à un capteur, par exemple pour déterminer une période de temps, une distance, une vitesse, un angle et/ou une accélération dudit objet. En particulier, on mesure une période de temps (par exemple la différence entre le temps auquel on prend une deuxième image linéaire et le temps auquel on prend une première image linéaire correspondant à ladite deuxième image linéaire) pour déterminer à partir de celle-ci soit une vitesse, soit une distance, soit une accélération.
Selon l'invention, la méthode pour caractériser au moins partiellement un déplacement relatif d'un objet par rapport à un dispositif de mesure détermine ou mesure au moins un paramètre, en particulier un paramètre fonction du temps (tel qu'un décalage de temps ou différence de temps) associé au déplacement relatif d'un objet par rapport à un dispositif de mesure. Cette méthode comporte les étapes suivantes : au moyen du dispositif de mesure, on prend, à partir d'un premier temps déterminé, une série de premières images linéaires successives (par exemple
3, 5, 10, 20, 50, voire beaucoup plus), à intervalle de temps déterminé, et au moins à partir d'un deuxième temps déterminé postérieur au premier temps déterminé, une deuxième image linéaire ou une série de deuxièmes images linéaires de l'objet en déplacement relatif, ladite ou lesdites deuxièmes images linéaires étant prises dans une direction formant un angle avec la direction de prise de la première image, lesdites première et deuxième images linéaires étant des images décalées l'une de l'autre, on forme ainsi (a) un premier développement d'images en fonction du temps constitué d'au moins une série de premières images linéaires décalées dans le temps prises à partir du premier temps déterminé, et (b) un deuxième développement d'image- constitué au moins par une deuxième image linéaire prise à un temps postérieur au premier temps déterminé, de façon avantageuse d'une série de deuxièmes images linéaires décalées prises à intervalle de temps déterminé, dans laquelle on compare au moins partiellement une ou des images linéaires du premier développement avec au moins une partie d'une image linéaire du deuxième développement pour déterminer la partie d'image linéaire décalée du premier développement qui correspond le mieux à une partie d'une image linéaire du deuxième développement et pour déterminer au moins un desdits paramètres, en particulier un paramètre fonction du temps, pour lequel au moins une partie de la première image décalée correspond le mieux à une partie d'une deuxième image linéaire.
Avantageusement, les premières images linéaires sont prises à intervalles de temps réguliers ou sensiblement réguliers ou non réguliers. L'intervalle de temps séparant deux prises de vues peut être variable ou non, mais est de préférence sensiblement constant. L'intervalle de temps séparant la prise de deux images linéaires peut être très petit, par exemple inférieur à la seconde, en particulier inférieur à 0,1 seconde, avantageusement inférieur à 0,01 seconde, de préférence inférieure à 0,001 seconde, tel que par exemple 0,0001 seconde, 0,000005 seconde, voire encore moins tel 0,000001 seconde.
Lorsque l'on prend une série de deuxièmes images linéaires décalées, on prend les deuxièmes images à intervalles de temps réguliers ou non. L'intervalle de temps séparant deux prises de vues peut être variable ou non, mais est de préférence sensiblement constant. L'intervalle de temps séparant la prise de deux images linéaires peut être très petit, par exemple inférieur à la seconde, en particulier inférieur à 0,1 seconde, avantageusement inférieur à 0,01 seconde, de préférence inférieure à 0,001 seconde, tel que par exemple 0,0001 seconde, 0,000005 seconde, voire encore moins tel 0,000001 seconde. L'intervalle de temps entre deux prises de deuxièmes images linéaires est par exemple sensiblement égal à l'intervalle de temps entre deux prises de premières images linéaires. Selon une forme de réalisation particulière, l'intervalle de temps entre deux prises de deuxièmes images linéaires est soit inférieur, soit supérieur (avantageusement supérieur, par exemple deux fois supérieurs) à l'intervalle de temps entre deux prises de premières images linéaires.
De préférence, on prend les premières images linéaires dans une première direction et la ou les deuxièmes images linéaires dans une deuxième direction, ladite deuxième direction formant un angle avec ladite première direction inférieur à 10°, de façon avantageuse inférieur à 5°, de préférence inférieur à 3°.
Avantageusement, la zone capteur des premières images linéaires et la zone capteur des deuxièmes images linéaires sont distantes l'une de l'autre d'une distance de moins de 2 cm, en particulier moins de 1 cm, par exemple moins de 0,5 cm, tel que moins de 0,3 cm, 0,2 cm, 0,1 cm. voire encore moins (distance de quelques pixels dans le cas de capteur bi-linéaire). De façon avantageuse dans la méthode selon l'invention,
On prend au moyen du dispositif de mesure, à partir d'un premier temps déterminé, une série de premières images linéaires successives, à intervalle de temps déterminé, et au moins à partir d'un deuxième temps déterminé postérieur au premier temps déterminé, une série de deuxièmes images linéaires de l'objet en déplacement relatif, on forme ainsi (a) un premier développement d'images en fonction du temps constitué d'au moins une série de premières images linéaires décalées dans le temps prises à partir du premier temps déterminé, et (b) un deuxième développement d'images constitué d'une série de deuxièmes images linéaires décalées prises à intervalle de temps déterminé, et on compare au moins partiellement une ou des images linéaires du premier développement avec au moins une partie d'une ou d'images linéaires du deuxième développement pour déterminer la partie d'une ou d'images linéaires décalées du premier développement qui correspond le mieux à une partie d'une ou d'images linéaires du deuxième développement et pour déterminer au moins un desdits paramètres (par exemple un décalage de temps) pour lequel au moins une partie d'une première image linéaire décalée correspond le mieux à une partie d'une deuxième image linéaire.
Selon une méthode particulière, on prend une série de groupes de premières images linéaires décalés de l'objet en mouvement relatif à partir d'un premier temps déterminé, lesdits groupes d'images étant décalés dans le temps (par exemple pris à intervalle régulier ou non, mais prédéfini), et au moins un groupe de deuxièmes images linéaires pris à un temps postérieur au premier temps déterminé, de façon avantageuse une série de groupes de deuxièmes images linéaires décalés, au moins pris à partir d'un temps postérieur au premier temps déterminé et à intervalle de temps déterminé (constant ou non, de préférence constant), on forme (a) un premier développement d'images en fonction du temps constitué au moins partiellement d'une série de groupes de premières images linéaires prises à partir d'un premier temps déterminé, et (b) un groupe de deuxièmes images ou, de manière avantageuse, un deuxième développement constitué au moins partiellement d'une série de groupes de deuxièmes images linéaires en fonction du temps pris sous un angle différent par rapport à la direction de vue du groupe de premières images linéaires, et on compare au moins partiellement une partie de groupes d'images linéaires du premier développement avec au moins une partie d'un ou de groupes de deuxièmes images linéaires, de façon avantageuse de groupes de deuxièmes images linéaires du deuxième développement, pour déterminer la partie du groupe d'images linéaires du premier développement qui correspond le mieux à une partie du groupe de deuxièmes images linéaires ou à une partie d'un groupe de deuxièmes images linéaires et pour déterminer le paramètre pour lequel au moins une partie d'un groupe d'images linéaire du premier développement correspond le mieux à une partie du groupe de deuxièmes images linéaires ou à une partie d'un groupe de deuxièmes images linéaires du deuxième développement
De préférence, on détermine au moins pour une partie d'images linéaires du premier développement un facteur de correspondance ou un écart de correspondance avec une deuxième image linéaire ou plusieurs images linéaires d'au moins une partie du deuxième développement, on détermine le maximum du facteur de correspondance ou le minimum d'écart de correspondance pour déterminer l'image linéaire décalée ou le groupe d'images linéaires décalées du premier développement qui correspond le mieux à une deuxième image linéaire ou à un groupe de deuxièmes images linéaires ou à un groupe de deuxièmes images linéaires du deuxième développement, et on détermine le paramètre pour lequel une image linéaire ou un groupe d'images linéaires du premier développement correspond le mieux à une deuxième image linéaire ou à un groupe de deuxièmes images linéaires du deuxième développement.
Selon une forme de réalisation avantageuse, on filtre au moins partiellement la ou les images linéaires et/ou le premier et/ou deuxième développement avant de déterminer la première image linéaire ou le groupe de premières images linéaires dont une partie au moins correspond le mieux à une partie d'une deuxième image linéaire ou à un groupe de deuxièmes images linéaires.
Par exemple, dans une méthode selon l'invention, on détermine la distance entre le dispositif de mesure et l'objet en déplacement relatif par rapport au dispositif de mesure ou on place le dispositif de mesure à une distance connue au moins pour un temps donné par rapport à l'objet en déplacement relatif par rapport au dispositif de mesure. De façon avantageuse, on détermine une vitesse relative de l'objet par rapport au dispositif de mesure ou capteur à partir : du décalage ou ΔT ou de la période de temps séparant la prise d'une première image linéaire décalée ou d'un premier groupe d'images linéaires décalé et la prise d'une deuxième image linéaire ou d'un groupe d'images linéaires, pour lequel au moins une partie d'une première image linéaire décalée ou d'un groupe de premières images linéaires décalé correspond le mieux à une partie d'une deuxième image linéaire ou groupe de deuxièmes images linéaires, - de la distance (Di) entre l'objet et le capteur , et - de la différence angulaire (α) entre les directions de prise d'images linéaires et/ou de la focale de la caméra et/ou de la distance séparant les deux capteurs linéaires.
Selon une variante de la méthode suivant l'invention, on détermine la distance séparant l'objet et le capteur à partir : du décalage ou ΔT ou de la période de temps séparant la prise d'une première image linéaire décalée ou d'un premier groupe d'images linéaires décalé et la prise d'une deuxième image linéaire ou d'un groupe d'images linéaires, pour lequel au moins une partie d'une première image linéaire décalée ou d'un groupe de premières images linéaires décalé correspond le mieux à une partie d'une deuxième image linéaire ou groupe de deuxièmes images linéaires, de la différence angulaire (α) entre les directions de prise d'images linéaires
(1A,1B), de la vitesse relative séparant l'objet du capteur.
Selon une particularité d'une méthode suivant l'invention, on effectue pour une ou des images linéaires (ou groupe d'images linéaires) une compensation fonction de la distribution de la lumière sur le capteur et/ou de différences de sensibilités des pixels d'éléments linéaires du capteur et/ou de différences ou variations induisant des erreurs systématiques dans la comparaison des images linéaires ou groupes d'images linéaires.
Quand on détermine une vitesse de déplacement, l'erreur provient essentiellement d'une variation de la distance objet/capteur, tandis que lorsqu'on détermine une distance objet/capteur, l'erreur provient essentiellement d'une variation de la vitesse relative de l'objet par rapport au capteur.
Selon une particularité particulièrement avantageuse, la ou les premières images linéaires ou deuxièmes images linéaires sont formées chacune d'une série de pixels, par exemple plus de 100 pixels, avantageusement plus de 500 pixels, de préférence plus de 1000 pixels, par exemple de 5000 à 8000 pixels, voire beaucoup plus.
Selon une forme de réalisation préférée, la ou les premières images linéaires ou deuxièmes images linéaires (formées d'une série de pixels) sont prises par un ou des capteurs définissant un plan de captation (plan dans lequel le ou les capteurs agissent, et l'objet subit un mouvement relatif par rapport au(x) capteur(s) parallèle au plan de captation.
Selon une autre forme de réalisation possible, le capteur subit un mouvement de rotation, en particulier sur lui-même, en plus du mouvement relatif (en particulier de déplacement) de l'objet par rapport au capteur. L'invention a encore pour objet un dispositif de mesure pour la mise en oeuvre d'une méthode selon l'invention, ledit dispositif comportant au moins : un ensemble capteur (1) prenant au moins une première image linéaire (1A) par un premier moyen capteur et au moins une série de deuxièmes images linéaires (IB) par un deuxième moyen capteur, en particulier prises à des temps successifs, lesdites deuxièmes images linéaires étant prises sous un angle différent par rapport à la première image linéaire , un moyen (11) générant une série de premières images (1A) décalées dans le temps (RtdX) , un comparateur (6) recevant des signaux de l'ensemble capteur (1) et du moyen
(11) générant une série de premières images décalées dans le temps, ce comparateur comparant au moins partiellement la série de premières images décalées dans le temps avec au moins une deuxième image linéaire et déterminant pour au moins une partie de la série de premières images décalées un facteur de correspondance ou un écart de correspondance avec au moins une partie d'une deuxième image linéaire, ce comparateur étant programmé ou associé à un processeur déterminant un paramètre (en particulier fonction du temps) correspondant à un maximum du facteur de correspondance ou un minimum d'écart de correspondance entre au moins une partie d'une première image linéaire décalée dans le temps et au moins une partie d'une deuxième image linéaire.
De façon avantageuse, le premier moyen capteur est agencé pour prendre une image linéaire ou un groupe d'images linéaires dans une première direction, tandis que le deuxième moyen capteur est agencé pour prendre une image linéaire ou un groupe d'images linéaires dans une deuxième direction, ladite deuxième direction formant un angle avec ladite première direction inférieur à 10°, de façon avantageuse inférieur à 5°, de préférence inférieur à 3°.
Avantageusement, la zone capteur des premières images linéaires et la zone capteur des deuxièmes images linéaires sont distantes l'une de l'autre d'une distance de moins de 2 cm, en particulier moins de 1 cm, par exemple moins de 0,5 cm, tel que moins de 0,3 cm, 0,2 cm, 0, 1 cm. voire encore moins (distance de quelques pixels dans le cas de capteur bi-linéaire). Selon une forme de réalisation particulière, l'ensemble capteur (1) prend des images linéaires sous forme d'un ensemble de pixels et attribue à chaque pixel ou à une série de pixels une valeur paramétrique, en particulier une différence de potentiel, ledit ensemble comportant en outre un moyen correcteur de la valeur paramétrique attribuée à des pixels ou groupes de pixels de deuxième image linéaire ou groupe de deuxièmes images linéaires et/ou de premières images linéaires décalées dans le temps ou groupes de premières images linéaires décalés dans le temps, en fonction de la distribution de la lumière et/ou de différences ou variations induisant des erreurs systémiques dans la comparaison des images et/ou de différences de sensibilité d'un ou des moyens capteurs .
En particulier, le dispositif comporte un capteur au moins bi-linéaire définissant un plan de captation d'image et une lentille de focalisation focalisant une image de l'objet en déplacement relatif sur ledit plan de captation du capteur.
Selon une autre particularité avantageuse, le dispositif comporte :
- un capteur présentant au moins une premier moyen captant une première série de rangées de pixels ou lignes d'une image et un deuxième moyen captant une deuxième série de rangées de pixels ou lignes de l'image au moins partiellement distants de pixels de la première rangée (la distance séparant lesdites première et deuxième séries de rangées ou lignes est par exemple un multiple de la taille d'un pixel, lesdites rangées ou lignes étant de préférence parallèles entre elles), - une mémoire retard qui mémorise au moins partiellement la première série de rangées de pixels ou lignes (par exemple une ou plusieurs lignes ou portions de lignes) et qui émet avec des retards prédéterminés les valeurs mémorisées correspondant à ladite première série de rangées de pixels ou lignes,
- un comparateur recevant des signaux du capteur correspondant aux valeurs des pixels de la deuxième série de rangées ou lignes au cours du temps, et des signaux provenant de la mémoire retard, ledit comparateur étant programmé ou étant associé à un processeur pour déterminer le retard à attribuer à la première série de rangée de pixels ou lignes pour lequel les valeurs mémorisées correspondant à ladite première série de rangées de pixels correspondent le mieux aux valeurs de la deuxième série de rangée de pixels. De préférence, le comparateur détermine, pour des retards prédéterminés par la mémoire retard, une différence de valeur de pixels entre les pixels de la première série de rangées ou lignes pris à des moments différents et la valeur des pixels de la deuxième série de rangées ou lignes et émet des signaux comportant des différences de valeurs de pixels associées à des retards prédéterminés vers un processeur déterminant par interpolation ou extrapolation ou approximation ou itération successive le délai ou le paramètre pour lequel la différence de valeur de pixels est minimale.
Selon une forme de réalisation possible, le dispositif comporte une lentille de focalisation comprenant une lentille cylindre et/ou des lentilles de focalisation distinctes pour chaque moyen captant une rangée de pixels et/ou un ou plusieurs filtres pour les images linéaires.
Selon un détail avantageux, le dispositif comporte un moyen de contrôle de qualité du délai ou paramètre déterminé par le processeur, ce moyen comportant avantageusement un moyen pour déterminer un facteur de qualité à partir de signaux provenant du processeur et un atténuateur recevant le facteur de qualité déterminé et pondérant le délai ou paramètre déterminé par le processeur en fonction du facteur de qualité. Le facteur de qualité est par exemple un degré de probabilité qui est utilisé pour pondérer les différents délais déterminés. Une telle pondération est par exemple effectuée au moyen d'un filtre de Kalman.
Avantageusement, le dispositif comporte un filtre passe bas pour atténuer notamment des erreurs dues à la forme tri- dimensionnelle de l'objet en déplacement relatif et d'autres bruits haute fréquence introduit dans les mesures. L'ensemble capteur reçoit avantageusement des signaux provenant du comparateur ou du processeur ou de l'atténuateur pour adapter la fréquence de prise d'images linéaires et/ou un incrément de retard.
L'ensemble capteur est avantageusement un ensemble qui prend au moins une première image linéaire au moins bi - colore et au moins une deuxième image linéaire au moins bi - colore.
Par exemple, l'ensemble capteur capte 5 images linéaires ou plus de cinq images linéaires. Par exemple, l'ensemble capteur est constitué de 2 senseurs linéaires ou de plus de deux senseurs linéaires, en particulier deux ou plus de deux senseurs linéaires pour le contrôle de la vitesse et 3 senseurs linéaires couleurs pour l'acquisition d'images en couleur. L'ensemble capteur peut également être un senseur matriciel adressable ligne par ligne. Un tel senseur matriciel peut à lui seul constituer plusieurs senseurs linéaires ou paires de senseurs linéaires. Dans le cas d'un senseur matriciel comportant plusieurs paires de senseurs linéaires, les mesures obtenues par chacune des paires peuvent être utilisées pour contribuer à un résultat final plus précis et fiable.
Des particularités et détails de l'invention ressortiront de la description suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés. Dans ces dessins :
La figure 1 est vue schématique représentant le dispositif de mesure utilisé pour déterminer la vitesse d'un objet en déplacement. La figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de mesure.
La figure 3 est un graphe montrant la détermination du minima de différence entre les images linéaires.
La figure 4 est une représentation de trois paires de développements d'images prises par trois paires de lignes de prise de vue. La figure 5 est un graphe montrant les courbes de matching entre le développement image 1 et le développement image 2. La figure 6 est un graphe représentant les courbes de vitesse (en fonction du temps) déterminées à partir des courbes de matching.
Les figures 7A-7B, 7C-7D, 7E-7F sont des développements des images prises respectivement par la première paire de lignes, la deuxième paire de lignes et la troisième paire de lignes.
La figure 8 est un graphe reprenant les courbes de matching entre les développements des images 1 et 2.
La figure 9 est un graphe des courbes de vitesse en fonction du temps.
La figure 1 montre schématiquement un dispositif de mesure de vitesse de déplacement d'un objet. A la figure 1, on a représenté le capteur fixe. Toutefois, il est évident que le capteur aurait pu être mobile par rapport à l'objet ou que l'objet et la capteur auraient pu être mobiles.
Le dispositif comporte :
- un capteur bi linéaire 1 prenant deux images linéaires parallèles 1 A et IB ;
- une lentille 2 focalisant l'image de l'objet en déplacement 3, ledit objet se déplaçant dans la direction D parallèle au plan dans lequel s'étend les capteurs d'images linéaires 1 A et IB ; et - un processeur 4 pour le traitement des images linéaires.
Lors du déplacement de l'objet 3 devant le capteur 1, une partie de l'objet passe dans un premier temps devant les senseurs de l'image 1 A et dans un deuxième temps devant les senseurs de l'image IB. Dans la forme de réalisation représentée, l'objet 3 se déplace dans une direction parallèle au plan dans lequel s'étend les senseurs des images 1A et IB. Les senseurs des images linéaires 1A,1B sont parallèles entre eux, mais prennent des images dans des directions distinctes formant entre elles un angle de moins de 3°. Les senseurs ou capteurs sont distants l'un de l'autre d'une faible distance, par exemple d'une distance correspondant à moins de 10 fois la taille d'un pixel, de préférence de moins de 5 fois la taille d'un pixel. Le capteur 1 dispose d'une série de senseurs (par exemple placés en rangées) pour définir chaque image linéaire en une série de pixels dont le degré de gris (blanc/gris/noir) est défini par un voltage ou différence de potentiel. Chaque image linéaire est par exemple défini par 512 à 2000 pixels, voire plus tel que 5000, 8000 ou encore plus.
Le processeur 4 reçoit des signaux du capteur pour définir les images linéaires. Le fonctionnement de ce processeur sera maintenant décrit plus en détail.
Les senseurs de l'image 1A envoient des paramètres fonction du degré de gris de l'image linéaire 1A prise au temps tl et des images linéaires successives prises à intervalles de temps t2 prédéfinis (par exemple t2 = 0,001 seconde, voire moins). Ces paramètres sont stockés dans une mémoire 11 associé à un moyen définissant des retards Rtd, correspondant aux intervalles de temps t2, par exemple par incrément (RtdX = rtd x X ). Ces paramètres sont filtrés (filtre 5) pour éliminer le bruit de fond et pour améliorer la différentiation des points ou pixels de l'image ou pour accroître le contraste de l'image ou de points de l'image linéaire. Ces paramètres avec un retard Rtdl, Rtd2, Rtd3, etc. sont envoyés vers le comparateur 6.
Les senseurs de l'image IB envoient sensiblement en continu des paramètres fonction du gris de l'image linéaire IB, par exemple à partir du temps t3 qui est éventuellement égal à tl, mais qui est de préférence supérieur à tl, par exemple égal à tl + un nombre de fois un incrément. Les senseurs envoient par exemple pour chaque pixel 5000 paramètres par seconde, voire plus. Après filtrage (filtre 5) de ces paramètres, ils sont envoyés au comparateur 6.
Dans ce comparateur, on détermine la différence de gris entre les pixels de l'image IB et les pixels de l'image 1A, pour différents retards (14 rtd, 15 rtd, 16 rtd, 17 rtd, 18 rtd) et on détermine pour chaque retard un degré de différence.
Avantageusement, plusieurs fonctions « degré de différence » correspondant chacune à des images linéaires IB successives sont cumulées ou additionnées de façon à améliorer le facteur de qualité de la fonction résultante. Le nombre de fonctions cumulées varie par exemple entre 1 et 100, voire plus. Par interpolation de la fonction résultante « degré de différence » versus retard, le comparateur détermine le minimum de la fonction et dès lors le retard (16 rtd dans le cas présent) pour obtenir une image linéaire 1A correspondant le mieux à l'image IB. Ce retard correspond alors au temps nécessaire pour que la partie de l'objet 3 prise en photo par les senseurs de l'image 1A se trouve en face des senseurs de l'image IB.
Si l'objet subit lors de son déplacement des variations de position dans une direction perpendiculaire à la direction D et parallèle au plan dans lequel s'étend les senseurs 1A et IB, le comparateur déterminera pour chaque retard plusieurs fonctions « degrés de différence » en décalant de 1 à plusieurs pixels l'image linéaire 1 A retardée par rapport à l'image linéaire IB. Dans ce cas, seul le minimum des minimums des fonctions « degré de différence » sera retenu pour déterminer le retard.
A partir du décalage Δt (par exemple exprimé en un nombre de lignes) et en connaissant la distance séparant les senseurs des images 1 A et IB (par exemple un nombre déterminé de lignes ou de pixels), la distance séparant les senseurs et l'objet 3 et la focale de la lentille de prise des images linéaires 1 A et IB, il est alors possible de déterminer une vitesse de déplacement de l'objet 3. Etant donné que la distance séparant les deux senseurs est faible, la mesure de la vitesse est quasi instantanée. La distance séparant les senseurs de l'objet en mouvement, peut être détectée par un ou des systèmes connus 12, tels que radar de position, etc. Ce système 12 envoie par exemple des signaux (fonction de la distance) vers le comparateur 6 pour que ce dernier calcule une vitesse de déplacement. D'autre part, si la vitesse de l'objet est connu, en connaissant le décalage Δt , la distance séparant les senseurs 1A et IB et la focale de prise des images linéaires 1A et IB, il est possible de déterminer la distance objet/senseur quasi instantanément et donc de déterminer la forme tridimensionelle de l'objet. De façon avantageuse les images linéaires sont décomposées en plusieurs segments. Chaque segment est constitué par exemple de 200 pixels, avantageusement de moins de 100 pixels, voire encore moins. La comparaison des segments d'images linéaires 1A et IB permet de déterminer les variations distance objet/senseur dans la direction parallèle aux senseurs linéaires.
Dans la forme de réalisation, le processeur comporte en outre un moyen 7 pour déterminer un facteur de qualité du délai déterminé. Un tel facteur est par exemple déterminé par la forme de la courbe « degré de différence » versus délai ou plus exactement par la dérivée première ou deuxième de cette courbe. Ce facteur sera faible si la forme de la courbe « degré de différence » versus délai est plate ou sensiblement plate ou aléatoire (courbe non significative). Si ce facteur est trop petit, le délai déterminé correspondant au minimum de la courbe « degré de différence » versus délai est considéré comme incorrect. Par exemple, ce facteur de précision ou de qualité attribue un poids pour chaque délai qui correspond par exemple à l'écart par rapport à la courbe du second ordre qui s'approche au mieux de la fonction discrète « degré de différence » et détermine une probabilité ou degré de probabilité que le délai correspondant au minimum de la courbe soit bien le minimum de cette courbe.
Ce moyen 7 envoie un signal vers un atténuateur 8 pour pondérer l'écart de vitesse mesuré (ou l'écart de distance mesuré dans le cas d'une détermination de distance capteur/objet) en fonction de la fiabilité des mesures.
On a décrit ci-avant la détermination de la vitesse de l'objet 3 en un moment déterminé. Il est clair que l'on peut déterminer cette vitesse en différents moments successifs.
Pour ce faire, les senseurs de l'image 1A prennent une série d'images à intervalle de temps régulier ou non. Les paramètres de ces différentes images sont alors analysés de manière successive de la manière décrite avant. Dans ce cas, le facteur de qualité et l'atténuateur 8 sont utilisés pour réduire l'influence d'une valeur peu précise sur l'évolution de la vitesse. Par exemple, au cas où la précision est considérée comme trop faible, la vitesse mesurée précédemment est maintenue. Par exemple, on peut appliquer un filtre récursif de Kalman où chaque mesure est pondérée en fonction de sa variance.
Si l'objet 3 n'expose pas une surface plane et parallèle au plan des senseurs des images 1A et IB, des erreurs de mesures dépendant de la forme tridimensionnelle de l'objet sont générées. Pour réduire l'influence de ces erreurs, il est avantageux d'adapter la vitesse calculée progressivement à la valeur du signal sortant de l'atténuateur 8. Cette adaptation de la vitesse est réalisée au moyen d'un filtre 9 qui est du type passe bas. Ce filtre 9 atténue toutes sources de bruit haute fréquence perturbant les mesures. Dans le cas des mesures de distance de l'objet, ce filtre réduit l'influence des variations de vitesse relative de l'objet.
Enfin, il peut être avantageux d'avoir un « feed-back » de la vitesse mesurée sur la vitesse de prise d'images 1A et IB. Ainsi, il est avantageux de contrôler la vitesse de prise d'images 1A et/ou IB en fonction de la vitesse mesurée. En effet, lorsque la vitesse de l'objet 3 est faible, la vitesse de prise de vue d'images 1A peut être faible. Au plus élevée sera la fréquence de prise d'images linéaires 1A et IB, au plus grande sera la précision de la mesure de vitesse.
Ce « feed-back » 10 de la vitesse mesurée sur la vitesse de prise d'images est avantageusement utilisé dans le cas où ce dispositif de mesure de vitesse sert à piloter un senseur tri-linéaire couleurs. En ajustant la vitesse d'acquisition des images linéaires couleur à la vitesse de l'objet en déplacement, le décalage des trois images couleurs est fixe et correspond à la distance inter-ligne du senseur lorsque les images ont des pixels carrés.
Ce « feed-back » est aussi avantageusement utilisé dans le cas où ce dispositif de mesure sert à piloter un senseur TDI (Time delay intégration). Ce senseur nécessite de part son fonctionnement une excellente synchronisation entre la vitesse de prise d'images linéaires d'objet en déplacement. Cela permet d'utiliser ce senseur pour la prise d'images d'objet se déplaçant à vitesse variable ou inconnue. Les formes de réalisation représentées ci-avant sont décrites à titre d'exemple uniquement.
II est clair que de nombreuses modifications sont possibles.
Ainsi, les senseurs 1A et IB au lieu d'être des senseurs mono linéaires peuvent être des senseurs constitués de plusieurs lignes, par exemple de 2 à 20 images lignes, en particulier de 3 à 10 lignes, c'est-à-dire des senseurs pour prendre un groupe d'images linéaires. L'utilisation d'images comprenant un groupe limité d'images linéaires permet de déterminer pour chaque image linéaire de l'image IB le délai correspondant au meilleur degré de correspondance. On détermine ainsi pour chaque image linéaire de l'image 1A le délai de correspondance optimal, et dès lors on peut déterminer un délai optimal moyen sur base des délais optimums déterminés.
Les senseurs peuvent également être adaptés pour prendre un ou plusieurs segments d'une ligne de pixels ou d'une série de lignes. Ceci permet de faire une analyse en fonction de la hauteur. Ceci permet de corriger des valeurs à attribuer à un paramètre (par exemple vitesse, accélération) dû par exemple à un léger déplacement en hauteur de l'objet en mouvement relatif par rapport aux senseurs, ou dû par un mouvement relatif d'une partie de l'objet par rapport à une autre partie de l'objet, ou encore dû à la forme de l'objet ou au variation de formes de l'objet. En utilisant des senseurs aptes à prendre plusieurs segments distincts d'une ligne ou d'une série de lignes, il est également possible de comparer le développement de deuxièmes images d'un segment par rapport au développement de premières images d'un autre segment pour déterminer si une deuxième image du segment considéré correspond à une première image d'un autre segment. Une telle analyse permet alors de prendre en considération un mouvement vertical de l'objet et de tenir compte du mouvement vertical éventuel lors de la recherche de la vitesse de l'objet. Le dispositif peut également comprendre un moyen de traitement des images linéaires ou des séries d'images linéaires prises par les capteurs pour les segmenter en plusieurs tronçons distincts. Le dispositif sera alors à même de comparer des images d'un premier développement d'images d'un premier segment à une ou des images d'un deuxième développement d'images (prises avec un décalage par rapport à celle du premier développement) d'un segment correspondant au premier segment ou à un autre segment.
Les senseurs 1 A et IB sont par exemple des senseurs en noir et blanc. Toutefois, il peut être avantageux de prendre des images linéaires en une ou des couleurs différentes, par exemple en rouge, en bleu et en vert. L'utilisation d'image de couleur particulière ou différente permet par exemple si l'objet a une couleur particulière de mieux déterminer la position de l'image par rapport au bruit de fond. Il peut être également intéressant de déterminer pour des images linéaires IB de couleur différente de déterminer pour chacune des couleurs le délai pour lequel le degré de correspondance est le meilleur. Il est possible ainsi de déterminer soit un délai moyen sur les couleurs ou de conserver le délai d'une couleur pour lequel le degré de précision est le meilleur.
Au lieu d'utiliser des senseurs 1A et IB de couleur, il est possible d'utiliser des senseurs infra rouges, de radiation, etc . Des images infra rouges semblent être utiles pour déterminer la vitesse de déplacement d'une partie chaude de l'objet en déplacement, par exemple d'un réacteur, etc.
Le comparateur utilise un ou des procédés ou algorithmes de comparaison connus, tels que la somme des valeurs absolues des différences des pixels de deux images. De tels algorithmes sont par exemple décrit dans Computer Vision (Prentice Hall).
Le filtre 5 est avantageusement un filtre permettant d'accroître le contraste de l'image, de réduire le bruit de fond, d'améliorer la différentiation, un tel filtre est par exemple un filtre passe - haut. Un filtre 5 permet d'améliorer le fonctionnement du comparateur 6. L'ensemble capteur d'images peut être réalisé en technologie CCD ou CMOS, ou autres. Cet ensemble capteur peut être constitué d'un senseur matriciel adressable ligne par ligne et dont l'exposition à la lumière se fait au même moment pour chaque ligne, ce senseur pouvant être considérée comme un senseur constitué de plusieurs senseurs linéaires.
La méthode et le dispositif suivant l'invention trouvent de nombreuses applications, telles que la détermination de la vitesse d'objets en mouvement, la prise d'image virtuelle 3D (scanner de bâtiments existants), etc.
Des tests ont été réalisés pour vérifier le fonctionnement correct de la méthode suivant l'invention.
Pour ces tests, on a utilisé un ordinateur (PC, système de traitement de données) relié par une carte d'acquisition à une caméra et à un capteur (par exemple IR) destiné à lancer l'acquisition.
Lorsque l'objet (tel une voiture) coupe le rayon IR du capteur, le processus d'acquisition de données est lancé.
La caméra est pourvue d'un senseur matriciel adressable ligne par ligne. Uniquement un certain nombre de paires de lignes sont utilisées, par exemple moins de 10 paires, en particulier 2, 3, 4 paires de lignes. Chaque ligne de la caméra permettra d'acquérir une image à la manière d'un scanner. Dans les tests effectués, on a utilisé trois paires de lignes. Les lignes d'une paire sont décalées d'une faible distance de manière à réduire la différence d'angle de vue, ceci permettant alors d'obtenir par paire deux images linéaires- quasi identiques. Après un certain temps, chaque paire de lignes aura vu passer l'objet et aura généré un développement de couples d'images. Ces trois développements de couples d'images sont alors traités dans le PC pour déterminer une courbe de vitesse pour chaque couple d'images (une première courbe de vitesse à partir des images prises par la première paire, une deuxième courbe de vitesse à partir des images prises par la deuxième paire et une troisième courbe de vitesse à partir des images prises par la troisième paire de lignes).
Un premier essai a été effectué sur un petit mobile distant de 80 cm de la caméra. L'image est prise en 8 bits par pixel, la position de la première ligne était 600,616 pour la première paire, 800,816 pour la paire et 1000,1016 pour la troisième paire. Le temps d'exposition a été choisi en fonction de la luminosité. En fonction du temps d'exposition choisi, chaque senseur prendra une image correspondant à un nombre de lignes de pixels, c'est-à-dire une série de lignes adjacentes.
A la figure 4, on a représenté les six développements des images prises par les différentes lignes. On aperçoit sur cette figure, que la première paire de lignes donne un développement d'images avant (vue du vase 100), que la troisième paire de lignes donne un développement d'images arrière (vue du pont 101), et enfin que la deuxième paire de lignes donne un développement d'images centrales. Par 102, on a représenté la direction de déplacement de l'objet (dans le cas représenté une photo portée par un support, photo se déplaçant parallèlement au plan de la caméra).
Le traitement de correspondance des images dans le PC a été effectué avec les paramètres suivants : - largeur de la bande de matching : 10 pixels
- espacement entre 2 bandes : 10 pixels
- nombre d'itérations : 30 par pas de 1 pixels.
Pour chaque couples de développement d'images (par exemple paire 1-2 ; paire 3- 4, paire 5-6), on détermine pour chaque paire, des courbes de correspondance (degré de différence) entre les images de chaque paire (courbe de matching entre les images 1 et 2, etc.). Des courbes de matching entre les images 1 et 2 sont représentées à la figure 5. Des courbes de matching présentant un minimum faible, par exemple inférieur à 0,6, avantageusement inférieur à 0,5, voire moins encore, indique une superposition quasi parfaite d'une bande de la première image avec une bande de la deuxième image.
A partir des courbes de matching des images de chacune des paires, le PC détermine des vitesses instantanées de l'objet en fonction du temps. En fait, le PC détermine pour chaque paire, une courbe de vitesse. La superposition des courbes de vitesse déterminées pour chacune des paires est un contrôle quant à l'exactitude de la valeur instantanée de la vitesse relative ou au degré de précision de la mesure de la vitesse. La présence de variations en dents de scie est due à une non accélération constante du mobile et à des vibrations du mobile durant son déplacement.
On a ensuite effectué des essais sur le déplacement d'une voiture distante de 5 mètres de la caméra.
Ces tests ont été effectués au moyen d'un dispositif similaire à celui utilisé au test précédent. Les paramètres au niveau de la caméra étaient : - image en 8 bits par pixel
- position des lignes : 100 - 116 ; 500 - 516 ; 900 - 916 (3 paires de lignes)
- temps d'exposition en fonction de la luminosité Les paramètres au niveau du traitement étaient :
- largeur de bande de matching 50 pixel - espacement entre deux bande : 25 pixels
- nombre d'itérations : 30 par pas de 1 pixel
Les figures 7A,7B,7C,7DJE et 7F montrent les développements d'images prises par les différentes lignes des paires de lignes de prise d'image. La voiture se déplace de manière à ce qu'une partie de la voiture passe d'abord devant la première paire (paire 1-2), ensuite devant la deuxième paire (paire 3-4) et enfin devant la troisième paire (paire 5-6). On peut remarquer que l'avant du véhicule est compressé, alors que l'arrière est allongée dans les développements d'images. Une compression des formes de l'image traduit une accélération du véhicule (accroissement de la vitesse relative au cours du temps) ou une vitesse importante, tandis qu'un allongement des formes de l'image traduit un ralentissement ou une décélération. Un simple examen des développements d'images permet donc de déterminer si la voiture accélère ou ralentit. Dans le cas présent, il ressort que la voiture freine puisque l'avant est compressé alors que l'arrière est allongée.
La figure 8 montre la courbe de matching entre le développement image 1 et le développement de l'image 2. Le bruit déterminé avant les courbes en dents de scie sont dues aux courbes de matching du fond de l'image.
A partir des courbes de matching, on détermine la courbe de vitesse de la voiture (figure 9, une courbe pour chaque paire de lignes).
De cette figure, on constate qu'en moyenne la courbe tend à décroître, ce qui prouve que la voiture décélère.
Sur la partie gauche de la figure 9, on aperçoit un pic, ce pic correspondant en fait à la vitesse mesurée au niveau de la roue avant. La partie supérieure de l'enjoliveur avance plus vite que la partie inférieure (les rayons sont plus rapprochés à la partie supérieure qu'à la partie inférieure). Cela s'observe sur la figure 9 par un accroissement localisé de la vitesse ou pic (les pics sont indiqués par pneu avant sur la figure 9).
De même sur la partie droite de la figure 9, on remarque des bosses vers le haut correspondant à un accroissement de la vitesse causé par la roue arrière du véhicule. Ces bosses ne sont pas aussi prononcées que les pics de vitesse à la roue avant, ceci semblant être dû à la forme du véhicule qui présente des transitions obliques du véhicule. Au centre de la courbe, on remarque des creux ou décélération, correspondant à la présence du chauffeur. Ce dernier est plus éloigné de la caméra que la portière passager, sa vitesse semble être plus basse que la partie visible de la voiture. La méthode permet donc de détecter l'éloignement du chauffeur par rapport à la face latérale de la voiture.
Les effets tridimensionnels sur les mesures de vitesse ainsi que les erreurs introduites par les roues sont détectables par le fait de leur décalage dans le temps pour les 3 paires de lignes et par le fait de variations brusques ou rapides des mesures vu l'inertie du véhicule. Le décalage dans le temps (par exemple entre les pics, bosses ou creux représente le temps mis par une partie déterminée du véhicule pour passer d'une paire de lignes à une autre paire de lignes.
On a répété l'exemple ci-dessus, si ce n'est que chaque senseur capte une série de segments de lignes, par exemple segments distants l'un de l'autre d'une distance correspondant à un nombre de pixels. Ceci permet d'analyser les courbes de vitesse pour chacun des segments des paires de senseurs. Ainsi, en comparant la courbe de vitesse d'un segment de lignes ou de série de lignes d'un capteur à la courbe de vitesse d'un autre segment de lignes ou de série de lignes du même capteur, il est possible de déterminer l'influence de la distance de l'objet ou d'un mouvement d'une partie de celui-ci. Cette comparaison permet alors de déterminer la courbe de vitesse qui correspond le mieux à la vitesse de l'objet, en ne tenant pas compte d'une partie du véhicule qui induit une distorsion de la mesure de la vitesse (roues, forme inclinée, etc.).
Enfin, en comparant les différentes courbes de vitesse des différents segments des trois paires de capteurs, il est possible de contrôler segment par segment l'évolution de la vitesse au cours du temps. Cette analyse segment par segment est également utile pour s'assurer de la validité de la valeur et/ou de la validité de la méthode utilisée. En effet, si un capteur venait à ne pas fonctionner correctement, l'analyse des courbes de vitesse des différents segments fera directement ressortir l'erreur, et donc le capteur défectueux.

Claims

Revendications
Méthode pour caractériser au moins partiellement un déplacement relatif d'un objet par rapport à un dispositif de mesure, cette méthode déterminant au moins un paramètre fonction du temps, dans laquelle au moyen du dispositif de mesure, on prend, à partir d'un premier temps déterminé, une série d'au moins trois premières images linéaires successives, à intervalle de temps déterminé, et au moins à partir d'un deuxième temps déterminé postérieur au premier temps déterminé, une deuxième image linéaire ou une série de deuxièmes images linéaires de l'objet en déplacement relatif, ladite ou lesdites deuxièmes images linéaires étant prises dans une direction formant un angle avec la direction de prise de la première image, lesdites première et deuxième images linéaires étant des images décalées l'une de l'autre, dans laquelle on forme ainsi.(a) un premier développement d'images en fonction du temps constitué d'au moins une série de trois premières images linéaires décalées dans le temps prises à partir du premier temps déterminé, et (b) un deuxième développement d'image- constitué au moins par une deuxième image linéaire prise à un temps postérieur au premier temps déterminé, de façon avantageuse d'une série de deuxièmes images linéaires décalées prises à intervalle de temps déterminé, dans laquelle on compare au moins partiellement une ou des images linéaires du premier développement avec au moins une partie d'une image linéaire du deuxième développement pour déterminer la partie d'image linéaire décalée du premier développement qui correspond le mieux à une partie d'une image linéaire du deuxième développement et pour déterminer au moins un paramètre fonction du temps pour lequel au moins une partie de la première image décalée de ladite période correspond le mieux à une partie d'une deuxième image linéaire.
2. Méthode suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'on prend les premières images linéaires dans une première direction et la ou les deuxièmes images linéaires dans une deuxième direction, ladite deuxième direction formant un angle avec ladite première direction inférieur à 10°, de façon avantageuse inférieur à 5°, de préférence inférieur à 3°.
3. Méthode suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au moyen du dispositif de mesure, on prend, à partir d'un premier temps déterminé, une série d'au moins trois premières images linéaires successives, à intervalle de temps déterminé, et au moins à partir d'un deuxième temps déterminé postérieur au premier temps déterminé, une série de deuxièmes images linéaires de l'objet en déplacement relatif,
En ce qu'on forme ainsi (a) un premier développement d'images en fonction du temps constitué d'au moins une série de premières images linéaires décalées dans le temps prises à partir du premier temps déterminé, et (b) un deuxième développement d'image constitué d'une série de deuxièmes images linéaires décalées prises à intervalle de temps déterminé, et
En ce qu'on compare au moins partiellement une ou des images linéaires du premier développement avec au moins une partie d'une ou d'images linéaires du deuxième développement pour déterminer la partie d'une ou d'images linéaires décalées du premier développement qui correspond le mieux à une partie d'une ou d'images linéaires du deuxième développement et pour déterminer au moins un décalage de temps, avantageusement exprimé en un nombre de lignes de pixels, pour lequel au moins une partie d'une première image linéaire décalée correspond le mieux à une partie d'une deuxième image linéaire.
4. Méthode suivant lune des revendications 1 à 3, dans laquelle on prend une série de groupes de premières images linéaires décalés de l'objet en mouvement relatif à partir d'un premier temps déterminé, lesdits groupes étant décalés dans le temps, et au moins un groupe de deuxièmes images linéaires pris à un temps postérieur au premier temps déterminé, de façon avantageuse une série de groupes de deuxièmes images linéaires décalés, au moins pris à partir d'un temps postérieur au premier temps déterminé et à intervalle de temps déterminé, dans laquelle on forme (a) un premier développement d'images en fonction du temps constitué au moins partiellement d'une série de groupes de premières images linéaires prises à partir d'un premier temps déterminé, et (b) un groupe de deuxièmes images ou, de manière avantageuse, un deuxième développement constitué au moins partiellement d'une série de groupes de deuxièmes images linéaires en fonction du temps pris sous un angle différent par rapport à la direction de vue de du groupe de premières images linéaires, dans laquelle on compare au moins partiellement une partie de groupes d'images linéaires du premier développement avec au moins une partie d'un ou de groupes de deuxièmes images linéaires, de façon avantageuse de groupes de deuxièmes images linéaires du deuxième développement, pour déterminer la partie du groupe d'images linéaires du premier développement qui correspond le mieux à une partie du groupe de deuxièmes images linéaires ou à une partie d'un groupe de deuxièmes images linéaires et pour déterminer le paramètre fonction du temps pour lequel au moins une partie d'un groupe d'images linéaire du premier développement correspond le mieux à une partie du groupe de deuxièmes images linéaires ou à une partie d'un groupe de deuxièmes images linéaires du deuxième développement.
5. Méthode suivant l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle on détermine au moins pour une partie d'images linéaires du premier développement un facteur de correspondance ou un écart de correspondance avec une deuxième image linéaire ou avec une ou plusieurs images linéaires d'au moins une partie du deuxième développement ou avec un groupe d'images linéaires, dans laquelle on détermine le maximum du facteur de correspondance ou le minimum d'écart de correspondance pour déterminer l'image linéaire décalée ou le groupe d'images linéaires du premier développement décalées qui correspond le mieux à une image linéaire ou à un groupe de deuxièmes images linéaires ou à un groupe de deuxièmes images linéaires du deuxième développement et on détermine le paramètre pour lequel une image linéaire ou un groupe d'images linéaires du premier développement correspond le mieux à une deuxième image linéaire ou à un groupe de deuxièmes images linéaires du deuxième développement.
6. Méthode suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on filtre au moins partiellement l'image ou les images linéaires et/ou le premier et/ou deuxième développement avant de déterminer la première image linéaire décalée ou le premier groupe d'images linéaires décalées dont une partie au moins correspond le mieux à une partie d'une deuxième image linéaire ou d'un deuxième groupe d'images linéaires.
7. Méthode suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on effectue pour une ou des images linéaires une compensation fonction de la distribution de la lumière sur le capteur et/ou de différences de sensibilités des pixels d'éléments linéaires du capteur et/ou de différences ou variations induisant des erreurs systématiques dans la comparaison des images linéaires ou groupes d'images linéaires.
8. Méthode suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que pour déterminer une vitesse relative ou une accélération relative de l'objet par rapport au capteur, on détermine la distance entre le dispositif de mesure et l'objet en déplacement relatif par rapport au dispositif de mesure ou en ce qu'on place le dispositif de mesure à une distance connue au moins pour un temps donné par rapport à l'objet en déplacement relatif par rapport au dispositif de mesure.
9. Méthode suivant la revendication précédente, caractérisée en ce qu'on détermine une vitesse relative de l'objet par rapport au capteur à partir : du décalage ou ΔT ou de la période de temps séparant la prise d'une première image linéaire décalée ou d'un premier groupe d'images linéaires décalé et la prise d'une deuxième image linéaire ou d'un groupe d'images linéaires, pour lequel au moins une partie d'une première image linéaire décalée ou d'un groupe de premières images linéaires décalé correspond le mieux à une partie d'une deuxième image linéaire ou groupe de deuxièmes images linéaires de la distance (Di) entre l'objet et le capteur , de la différence angulaire (α) entre les directions de prise d'images linéaires
(1A,1B) et/ou de la focale de la caméra et/ou de la distance séparant les deux capteurs linéaires.
10. Méthode suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'on détermine la distance séparant l'objet du capteur à partir : du décalage ou ΔT ou de la période de temps séparant la prise d'une première image linéaire décalée ou d'un premier groupe d'images linéaires décalé et la prise d'une deuxième image linéaire ou d'un groupe d'images linéaires, pour lequel au moins une partie d'une première image linéaire décalée ou d'un groupe de premières images linéaires décalé correspond le mieux à une partie d'une deuxième image linéaire ou groupe de deuxièmes images linéaires, - de la différence angulaire (α) entre les directions de prise d'images linéaires (1A,1B) et/ou de la focale de la caméra et/ou de la distance séparant les deux capteurs linéaires, - de la vitesse relative séparant l'objet du capteur.
11. Méthode suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ou les premières images linéaires ou deuxièmes images linéaires formées chacune d'une série de pixels sont prises par un ou des capteurs définissant un plan dans lequel le ou les capteurs agissent et en ce que l'objet subit un mouvement relatif par rapport au(x) capteur(s) parallèle au plan dans lequel le ou les capteurs agissent.
12. Méthode suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on prend de manière successive dans le temps, au moins une première paire d'images linéaires parallèles et une deuxième paires d'images linéaires parallèles, en ce qu'on forme une première paire de développements d'image à partir des premières paires d'images successives et une deuxième paire de développements d'image à partir des deuxièmes paires d'images successives, en ce qu'on détermine de la première paire de développements un premier paramètre fonction du temps et de la deuxième paire de développements un deuxième paramètre fonction du temps, et en ce qu'on compare ledit premier paramètre avec ledit deuxième paramètre pour déterminer un degré d'exactitude ou d'erreur de la valeur donnée audit paramètre.
13. Méthode suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'on prend au cours du temps une série d'images correspondant à des segments, avantageusement distants l'un de l'autre, d'une première image linéaire et d'une deuxième image linéaire, de manière à former une série de développements de premières images segments et une série de deuxièmes images segments, et en ce qu'on compare au moins partiellement une ou des images d'un développement d'une première image segment avec au moins une ou des images d'un développement d'une deuxième image segment ou de plusieurs deuxièmes images segments.
14. Dispositif de mesure pour la mise en oeuvre d'une méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit dispositif comportant au moins : un ensemble capteur (1) prenant au moins une première image linéaire (1 A) par un premier moyen capteur et au moins une série de deuxièmes images linéaires (IB) par un deuxième moyen capteur, en particulier prises à des temps successifs, lesdites deuxièmes images linéaires étant prises sous un angle différent par rapport à la première image linéaire , un moyen (11) générant une série de premières images (1A) décalées dans le temps (RtdX) , un comparateur (6) recevant des signaux de l'ensemble capteur (1) et du moyen (11) générant une série de premières images décalées dans le temps, ce comparateur comparant au moins partiellement la série de premières images décalées dans le temps avec au moins une deuxième image linéaire et déterminant pour au moins une partie de la série de premières images décalées un facteur de correspondance ou un écart de correspondance avec au moins une partie d'une deuxième image linéaire , ce comparateur étant programmé ou associé à un processeur déterminant un paramètre de temps correspondant à un maximum du facteur de correspondance ou un minimum d'écart de correspondance entre au moins une partie d'une première image linéaire décalée dans le temps et au moins une partie d'une deuxième image linéaire.
15. Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le premier moyen capteur est agencé pour prendre une image linéaire ou un groupe d'images linéaires dans une première direction, tandis que le deuxième moyen capteur est agencé pour prendre une image linéaire ou un groupe d'images linéaires dans une deuxième direction, ladite deuxième direction formant un angle avec ladite première direction inférieur à 10°, de façon avantageuse inférieur à 5°, de préférence inférieur à 3°.
lό.Dispositif suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que l'ensemble capteur (1) prend des images linéaires sous forme d'un ensemble de pixels et attribue à chaque pixel ou à une série de pixels une valeur paramétrique, en particulier une différence de potentiel, ledit ensemble comportant en outre un moyen correcteur de la valeur paramétrique attribuée à des pixels ou groupes de pixels de deuxième image linéaire ou groupe de deuxièmes images linéaires et/ou de premières images linéaires décalées dans le temps ou groupes de premières images linéaires décalés dans le temps, en fonction de la distribution de la lumière et/ou de différences ou variations induisant des erreurs systémiques dans la comparaison des images et/ou de différences de sensibilité d'un ou des moyens capteurs .
17.Dispositif suivant l'une des revendications 14 ou 16, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur au moins bi-linéaire définissant un plan de captation d'image et une lentille de focalisation focalisant une image de l'objet en déplacement relatif sur ledit plan de captation du capteur.
18. Dispositif suivant l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un capteur (1) présentant au moins une premier moyen captant une première série de rangées de pixels ou lignes d'une image et un deuxième moyen captant une deuxième série de rangées de pixels ou lignes de l'image au moins partiellement distants de pixels de la première rangée (la distance séparant lesdites première et deuxième séries de rangées ou lignes étant avantageusement un multiple de la taille d'un pixel, lesdites rangées ou lignes étant de préférence parallèles entre elles), - une mémoire retard (11) qui mémorise au moins partiellement la première série de rangées de pixels ou lignes (avantageusement une ou plusieurs lignes ou portions de lignes) et qui émet avec des retards prédéterminés les valeurs mémorisées correspondant à ladite première série de rangées de pixels ou lignes, - un comparateur (6) recevant des signaux du capteur correspondant aux valeurs des pixels de la deuxième série de rangées ou lignes au cours du temps, et des signaux provenant de la mémoire retard, ledit comparateur étant programmé ou étant associé à un processeur pour déterminer le retard à attribuer à la première série de rangée de pixels ou lignes pour lequel les valeurs mémorisées correspondant à ladite première série de rangées de pixels correspondent le mieux aux valeurs de la deuxième série de rangée de pixels.
19.Dispositif suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que le comparateur (6) détermine, pour des retards prédéterminés (RtdX) par la mémoire retard, une différence de valeur de pixels entre les pixels de la première rangée pris à des moments différents et la valeur des pixels de la deuxième rangée et émet des signaux comportant des différences de valeurs de pixels associées à des retards prédéterminés vers un processeur déterminant par interpolation ou extrapolation ou approximation ou itération successive le délai pour lequel la différence de valeur de pixels est minimale.
20.Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte une lentille de focalisation comprenant une lentille cylindre.
21. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 14 à 20, caractérisé en ce qu'il comporte des lentilles de focalisation distinctes pour chaque moyen captant une rangée de pixels.
22. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs filtres (5) pour les images linéaires (1A,1B).
23. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 14 à 22, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de contrôle de qualité du paramètre déterminé par le processeur, ce moyen comportant avantageusement un moyen pour déterminer un facteur de qualité à partir de signaux provenant du processeur et un atténuateur recevant le facteur de qualité déterminé et pondérant le paramètre déterminé par le processeur en fonction du facteur de qualité.
24. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 14 à 23, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre passe bas pour atténuer des erreurs dues à la forme tridimensionnelle de l'objet en déplacement relatif et/ou des bruits haute fréquence introduit dans les mesures.
25. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 14 à 24, caractérisé en ce que l'ensemble capteur reçoit des signaux provenant du comparateur ou du processeur ou de l'atténuateur pour adapter la fréquence de prise d'images linéaires et/ou un incrément de retard.
26. Dispositif suivant l'une des revendications 14 à 25, caractérisé en ce que l'ensemble capteur prend au moins une première image linéaire au moins bicolore ou linéaire RGB et au moins une deuxième image linéaire au moins bi - colore ou linéaire RGB.
27. Dispositif suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que l'ensemble capteur comporte 2 senseurs linéaires ou plus de deux senseurs linéaires ou un senseur matriciel adressable ligne par ligne.
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