WO2010070122A1 - Procede d'imagerie passive et de detection de pluie - Google Patents

Procede d'imagerie passive et de detection de pluie Download PDF

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WO2010070122A1
WO2010070122A1 PCT/EP2009/067580 EP2009067580W WO2010070122A1 WO 2010070122 A1 WO2010070122 A1 WO 2010070122A1 EP 2009067580 W EP2009067580 W EP 2009067580W WO 2010070122 A1 WO2010070122 A1 WO 2010070122A1
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imaging
images
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passive
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Inventor
Yves Klein
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/97—Determining parameters from multiple pictures

Definitions

  • the field of the invention is that of passive imaging systems which comprise several different imaging channels, each channel having an external optical interface such as a window.
  • the cleanliness of the window is the responsibility of the operator: cleaning in the context of periodic maintenance or scheduled maintenance, cleaning carried out prior to a mission ...
  • a means of maintaining the cleanliness of the wiper-type window, washer fluid is necessary.
  • the field of the invention is more precisely that of the triggering of this means for maintaining the cleanliness of the porthole (s) in the event of the deposit of raindrops or splashing.
  • the subject of the invention is a passive imaging method by means of a passive optronic surveillance system which comprises at least two distinct imaging channels each provided with a separate external optical interface, and a processing unit comprising: images, the method comprising a step of acquisition by each imaging channel and in the same determined period of time, of an elementary image of a fraction of a global scene to be monitored observed at infinity, these elementary images different from one channel to another being intended to be juxtaposed to form the image of the global scene to be monitored, and having part of the scene observed in recovery.
  • the system comprises a device for cleaning said external interfaces, and each elementary image comprising the focused image of the fraction of scene observed at infinity and the image partially focused from a part of the external interface different from one elementary image to another
  • the method comprises a step of extracting a subimage in the overlapping zone of each elementary image, a calculation step a sub-image representative of the difference of the two sub-images, said difference sub-image and a triggering step of the cleaning device according to a predetermined criterion applied to the difference sub-image, these extraction steps , calculating and triggering being performed by the processing unit.
  • the sub-image having pixels the criterion of implementation of the cleaning device is for example that the sum of the absolute value of the pixels of the sub-image difference is greater than a predetermined threshold.
  • the images are typically IR or visible images.
  • the invention also relates to an optronic passive imaging system which comprises at least two distinct imaging channels each provided with a separate external optical interface, and at least one sensor, and a unit for processing the images acquired. by these imaging channels, characterized in that each imaging channel comprises means for focusing the image of a part of a global scene observed at infinity and partially focusing the image of a part of the external interface different from one image to another, on the (or) sensor (s), means of acquisition of images by the (or) sensor (s) within a specified period of time, and in that it comprises a device for cleaning the external interfaces and in that the processing unit comprises means for implementing the method according to one of the preceding claims.
  • the separate imaging channels each comprise a separate sensor.
  • At least two distinct imaging channels comprise a common sensor and an optical multiplexer.
  • At least two distinct imaging channels comprise a common sensor and a field-switched optical device.
  • the imaging pathways are IR or visible pathways.
  • FIG. 1 schematically represents the division of a scene observed in several scene fractions and the corresponding elementary images
  • FIG. 2 schematically represents the step of extracting a subimage in the overlapping zones of two elementary images
  • FIG. 3 schematically represents a first example of a system according to FIG. invention comprising a distinct sensor by imaging
  • FIGS. 4 schematically represent a second example of a system according to the invention comprising an optical multiplexing sensor common to the imaging channels
  • FIGS. 5 schematically represent a third example of a system according to FIG. the invention provided with a field-switched optical configuration.
  • the method applies to optronic imaging systems composed of several elementary imaging channels, each acquiring a fraction of the surveillance space to be covered, as is the case, for example, for optronic imaging systems. monitoring.
  • a passive optronic monitoring system of a scene observed at infinity comprises at least two distinct imaging channels each forming an elementary image of a fraction of the observed scene, these different elementary images from one channel to another being intended to be juxtaposed to form the complete image of the observed scene; these elementary images have an overlapping portion to ensure the continuity of the reformed complete image.
  • the coverage of an observed scene or panorama can be obtained by one of the following principles:
  • the invention exploits the fact that in order to guarantee effective coverage of an observed scene (for example a panoramic scene), the system is generally equipped with means for arranging overlaps between the images coming from the elementary channels and acquired at the same time.
  • An overlap is a part of an elementary image that corresponds to a part of the observed scene found in a part of the other elemental image that corresponds to the same part of the observed scene.
  • FIG. 1 shows an example of a panoramic scene whose covers in azimuth and elevation are indicated, which is divided into 3 adjacent observed scenes (observed scene 1, observed scene 2, observed scene 3) and to which correspond three elementary images 11, 12 , 13, said adjacent by extension; each of these images comes from a distinct elementary imaging pathway.
  • This figure shows the following overlays: R1 that of the left elementary image 11 corresponding to the recovery R2g of the elementary image of the center 12, R2d of the elementary image of the center 12 corresponding to the recovery R3 of the elementary image right 13.
  • each imaging channel has its own window on which the drops or soils are deposited differently, which induces two different images of the drops, given that each elementary image comprises the partially focused image of a window different from an image to the other.
  • the optical beams do not pass through the same part of the window, which induces two different images of the drops, given that each elementary image comprises the image partially focused from a different part of the porthole.
  • each elementary imaging channel is acquired by a clean frontal optics on the porthole from which the drops or soils are deposited differently, which induces two different images of the images. drops considering that each elementary image includes the partially focused image of each window different from one image to another.
  • the method according to the invention comprises the following steps.
  • the criterion for implementing the cleaning device is, for example, that the sum of the absolute value over all the pixels of the difference sub-image is greater than a predetermined threshold. More generally it is to apply to this difference subimage, an appropriate estimator, then to perform a thresholding on the estimator to decide whether the corresponding sub-images extracted are identical or not.
  • spatial filtering is applied to each matching subimage; it is intended to erase the high frequencies (details) of the observed scene and to make each sub-image as blurred as the image of the drops, this to reduce the sensitivity of the device to the quality of matching.
  • the calculation of the difference image subimage is then performed on these filtered subimages.
  • This method is implemented by an imaging system of which three examples of embodiments will be presented.
  • the system comprises two separate imaging channels each acquiring a fraction of the observed scene. It comprises two sensors 13, 14 such as IR detectors, two focusing groups 20, 21. Focusing groups 20, 21 make it possible to form two images 11, 12 of the scene observed at infinity and portholes 40, 41, the image of the window possibly being a little fuzzy but making it possible to detect raindrops or soiling. .
  • the adjustment of the relative orientation of the imaging channels makes it possible to ensure the overlaps R1, R2g in the images 11, 12 as illustrated in FIG. 3b.
  • the sensors 13, 14 are connected to a processing unit 1 which is itself connected to a device 7 for cleaning the windows 40, 41.
  • the processing unit calculates the difference sub-image from the elementary images 11 and 12 from each of two sensors. We have limited our to two imaging channels in this example; the invention is generalized to any number of elementary imaging channels.
  • the system comprises six distinct imaging channels each acquiring a fraction of the observed scene. It comprises a sensor 1 such as an IR detector array, a focus group 2 and a periscope 5 rotatable around the axis of the sensor, which are optical elements common to the six channels.
  • the focusing group 2 makes it possible to form, through the periscope, an optical invariant, an image of the scene observed at infinity and of the window, the image of the window possibly being a little fuzzy but making it possible to detect the raindrops. or soiling.
  • each channel comprises part of a large porthole 4 common to some or all channels, the optical beams of the different channels not passing through the same part of the porthole; each of these porthole parts is designated external optical interface of the corresponding imaging channel.
  • Each channel also includes an optical head unit.
  • the median plane shown in FIG. 4a comprises the head optical units B3, B6 of two of the six channels, each of the blocks being composed in this example of a mirror M3, M6 oriented towards the window and returning onto a prism P3, P6 the incident optical beam that it intercepts through the porthole and which covers a fraction of the total field (1/6 of the total field in this example with 6 distinct channels); the prism P3, P6 is arranged to return the beam reflected by the mirror M3, M6, to the periscope 5 to form an image on the sensor 1.
  • Each optical unit may comprise only a mirror and a prism which can be replaced by two prisms, or one prism, or four mirrors.
  • the prisms P1, P2, P3, P4, P5, P6 and mirrors M1, M2, M3, M4, M5, M6 of the six head blocks are arranged on three levels N1, N2, N3 and facing the circle described by the face output of the periscope 5 as illustrated in FIG. 4b.
  • the orientation of the mirrors of the six head blocks makes it possible to obtain coverage by 6 adjacent elementary images which are successively acquired during the continuous rotation or step by step of the periscope 5.
  • the elementary images are not formed simultaneously on the sensor 1 since it is a time division multiplexing but in a sufficiently short time so that the part of the scene common to the two images does not change substantially. one image to another.
  • 6 elementary images 11, 12, ..., 16 corresponding to 6 fractions of the scene observed as illustrated in FIG. 4c are formed.
  • these elementary images are acquired, they are stored in the processing unit 3.
  • the processing unit 3 juxtaposes the previously stored elementary images, as follows: 12, 11, 13, 16, 14, 15 because: - 11 is the elementary image of the observed scene 2,
  • - 15 is the elementary image of the observed scene 6
  • - 16 is the elementary image of the observed scene 4.
  • the system comprises three distinct imaging channels each acquiring an image of a fraction of the observed scene: observed scene 1, observed scene 2, observed scene 3 as seen in FIG. 5b.
  • the system comprises a middle channel and two upper and lower channels symmetrical with respect to the OM optical axis of the middle channel.
  • the middle channel comprises a sensor 1 such as an IR detector and an objective 2 which are elements common to the three channels.
  • the sensor 1 is connected to a processing unit 3 also connected to a window cleaning device 7.
  • This middle channel further comprises an entry lens 10 and a window 40.
  • the optical beam incident on this path forms an image 12 on a portion of the sensor 1, in this case the middle part.
  • This image 12 is that of the observed scene 2.
  • the upper channel also comprises, in addition to the common elements, a porthole 41, a prism 21 arranged to cover a field (that of the scene observed 1) adjacent to that covered by the track.
  • the lower channel comprises in addition to the common elements, the same elements as the upper channel (42, 22, 12, 52, 62), arranged symmetrically with respect to the OM axis.
  • the optical beam incident on this path is sent to another part of the sensor, in this case the lower part on which an image 13 of the observed scene 3 is formed.
  • the reflecting mirrors 61 and 62 form a slot 8 which passes the incident beam of the middle way.
  • the elementary images are formed simultaneously on the sensor 1.
  • On the sensor are found three superimposed elementary images 11, 12, 13 respectively corresponding to the three adjacent observed scenes as illustrated in FIG. 5b, as well as to the portholes 40, 41 and 42. They become adjacent when the processing unit reconstructs the panoramic strip of the scene observed by aligning the images 11, 12 and 13 extracted from the image obtained from the sensor 1.
  • the overlaps between 11 and 12 which are at right of 11 (R1 d) and left of 12 (R2g) are not adjacent to the sensor; similarly for recoveries between 12 and 13 which are to the right of 12 (R2d) and to the left of 13 (R3). But this does not affect the processing unit which calculates the difference sub-image from the single image obtained from the sensor 1.
  • the elementary images are acquired "at the same time", that is to say within a determined period of time. This is generally the case when the rate of acquisition of the images by the sensors is sufficient: these sensors thus comprise means for acquiring these images in the desired lapse of time.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'imagerie passive au moyen d'un système optronique (100) passif qui comprend au moins deux voies d'imagerie distinctes pourvue chacune d'une interface optique externe distincte (40, 41, 42), et une unité de traitement (3) des images, le procédé comportant une étape d'acquisition par chaque voie d'imagerie et dans un même laps de temps déterminé, d'une image élémentaire (11, 12, 13) d'une fraction d'une scène observée à l'infini, ces images ayant une partie de la scène observée en recouvrement (R1, R2d, R2g). Le système comprenant un dispositif de nettoyage (7) desdites interfaces externes (40, 41, 42), et chaque image élémentaire comportant l'image partiellement focalisée de l'interface externe, le procédé comprend une étape d'extraction d'une sous-image (SR1, SR2) dans la zone de recouvrement de chaque image élémentaire (11, 12), une étape de calcul d'une sous-image représentative de la différence des deux sous-images, dite sous-image différence et une étape de déclenchement du dispositif de nettoyage (7) en fonction d'un critère prédéterminé appliqué à la sous- image différence, ces étapes d'extraction, de calcul et de déclenchement étant réalisées par l'unité de traitement (3).

Description

PROCEDE D'IMAGERIE PASSIVE ET DE DETECTION DE PLUIE
Le domaine de l'invention est celui des systèmes d'imagerie passive qui comportent plusieurs voies d'imagerie distinctes, chaque voie comportant une interface optique externe telle qu'un hublot.
Ces capteurs, lorsqu'ils sont employés en environnement extérieur, voient leur performance réduite en présence de gouttes d'eau ou de salissures telles que la suie sur leurs interfaces optiques externes.
En général, la propreté du hublot est à la charge de l'opérateur : nettoyage dans le cadre de l'entretien périodique ou de la maintenance programmée, nettoyage effectué au préalable d'une mission... Dans d'autres applications, notamment lorsque les hublots sont difficilement accessibles, du fait de leur implantation ou encore du caractère de la mission, un moyen de maintien de la propreté du hublot de type essuie glace, lave glace s'avère nécessaire.
Le domaine de l'invention est plus précisément celui du déclenchement de ce moyen de maintien de la propreté du ou des hublots en cas de dépôt de gouttes de pluie ou d'éclaboussures.
Actuellement ce moyen peut être déclenché manuellement par l'opérateur mais ce pilotage manuel induit une charge supplémentaire pour l'opérateur sans valeur ajoutée opérationnelle.
Il peut aussi être déclenché selon un mode automatique périodique. Cela induit :
- des déclenchements inutiles ayant pour conséquence une surconsommation de fluides de lavage et l'usure du dispositif de maintien de la propreté,
- des déclenchements trop tardifs ayant pour conséquence une perte de performance opérationnelle.
Il existe aussi des dispositifs de détection des gouttes de pluie qui sont proposés dans différents domaines. II est connu dans le secteur automobile de détecter les gouttes de pluie au moyen de dispositifs qui utilisent des capteurs :
- mettant en œuvre des phénomènes électriques induits par ces gouttes, ou - associés à des sources de lumière PIR (Proche Infrarouge) dont la rétro-réflexion sur les gouttes de pluie vers des détecteurs hors d'axe, indique la présence des gouttes, ou
- réalisant l'image de la surface externe de l'interface, surface pouvant être dépolie ou revêtue d'un film translucide pour y détecter les gouttes par des procédés de traitement d'image. Mais il ne s'agit pas de systèmes d'imagerie passive ayant pour vocation l'observation d'une scène.
Dans le domaine des capteurs de sécurité munis d'un hublot, du type détecteur de flamme et/ou de fumée, on trouve des dispositifs spécifiques qui emploient une source de lumière interne réfléchie après traversée du hublot, par un miroir externe en direction du capteur.
Dans le domaine des systèmes optroniques, on peut envisager d'utiliser un dispositif de type détecteur de pluie pour pare-brise de voiture mais ceci impose d'ajouter au système optronique IR, un hublot de détection de pluie transparent dans le visible. Il s'agit alors d'un composant dédié additionnel qui impacte la conception, le coût (récurrent et non récurrent) ainsi que la fiabilité du système optronique.
En conséquence, il demeure à ce jour un besoin pour un système donnant simultanément satisfaction à l'ensemble des exigences précitées, tant du point de vue de la conception que de l'aspect fonctionnel externe.
Plus précisément l'invention a pour objet un procédé d'imagerie passive au moyen d'un système optronique passif de surveillance qui comprend au moins deux voies d'imagerie distinctes pourvue chacune d'une interface optique externe distincte, et une unité de traitement des images, le procédé comportant une étape d'acquisition par chaque voie d'imagerie et dans un même laps de temps déterminé, d'une image élémentaire d'une fraction d'une scène globale à surveiller observée à l'infini, ces images élémentaires différentes d'une voie à l'autre étant destinées à être juxtaposées pour former l'image de la scène globale à surveiller, et ayant une partie de la scène observée en recouvrement. Il est principalement caractérisé en ce que le système comprenant un dispositif de nettoyage desdites interfaces externes, et chaque image élémentaire comportant l'image focalisée de la fraction de scène observée à l'infini et l'image partiellement focalisée d'une partie de l'interface externe différente d'une image élémentaire à l'autre, le procédé comprend une étape d'extraction d'une sous-image dans la zone de recouvrement de chaque image élémentaire, une étape de calcul d'une sous-image représentative de la différence des deux sous-images, dite sous-image différence et une étape de déclenchement du dispositif de nettoyage en fonction d'un critère prédéterminé appliqué à la sous-image différence, ces étapes d'extraction, de calcul et de déclenchement étant réalisées par l'unité de traitement.
La gestion automatique de la propreté des hublots des capteurs est ainsi rendue possible sans impact sur la conception matérielle, la fiabilité et le coût du système.
Ce procédé présente les avantages suivants :
- pas de charge opérateur supplémentaire,
- déclenchement qu'en cas de nécessité : optimisation de l'utilisation du dispositif de maintien de la propreté et de la consommation des fluides et additifs avec pour conséquence une maintenance réduite,
- amélioration des performances du système en cas de pluie car il permet de réduire au mieux la période de perturbation induite par les gouttes d'eau sur les éventuels traitements automatiques effectués sur les images de la scène observée,
- pas de matériel additionnel : ce procédé est donc sans impact sur la fiabilité, et n'entraîne pas de surcoût,
- détection et déclenchement sans perturber le procédé d'imagerie lui- même. La sous-image présentant des pixels, le critère de mise en œuvre du dispositif de nettoyage est par exemple que la somme de la valeur absolue des pixels de la sous-image différence soit supérieure à un seuil prédéterminé.
Les images sont typiquement des images IR ou visibles. L'invention a aussi pour objet un système optronique d'imagerie passive qui comprend au moins deux voies d'imagerie distinctes pourvue chacune d'une interface optique externe distincte, et d'au moins un capteur, et une unité de traitement des images acquises par ces voies d'imagerie, caractérisé en ce que chaque voie d'imagerie comprend des moyens de focalisation de l'image d'une partie d'une scène globale observée à l'infini et de focalisation partielle de l'image d'une partie de l'interface externe différente d'une image à l'autre, sur le (ou les) capteur(s), des moyens d'acquisition des images par le (ou les) capteur(s) dans un laps de temps déterminé, et en ce qu'il comprend un dispositif de nettoyage des interfaces externes et en ce que l'unité de traitement comprend des moyens de mise œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.
Selon une première variante, les voies d'imagerie distinctes comportent chacune un capteur distinct.
Selon une deuxième variante, au moins deux voies d'imagerie distinctes comportent un capteur commun et un multiplexeur optique.
Selon une troisième variante, au moins deux voies d'imagerie distinctes comportent un capteur commun et un dispositif optique à découpage de champ.
Selon une caractéristique de l'invention, les voies d'imagerie sont des voies IR ou visible.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement le découpage d'une scène observée en plusieurs fractions de scènes et les images élémentaires correspondantes, la figure 2 représente schématiquement l'étape d'extraction d'une sous-image dans les zones de recouvrement de deux images élémentaires, les figures 3 représentent schématiquement un premier exemple de système selon l'invention comportant un capteur distinct par voie d'imagerie, les figures 4 représentent schématiquement un deuxième exemple de système selon l'invention comportant un capteur à multiplexage optique commun aux voies d'imagerie, les figures 5 représentent schématiquement un troisième exemple de système selon l'invention muni d'une configuration optique à découpage de champ.
D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références. Le procédé s'applique aux systèmes optroniques d'imagerie composés de plusieurs voies d'imagerie élémentaires réalisant chacune l'acquisition d'une fraction de l'espace de surveillance à couvrir, comme c'est le cas par exemple pour les systèmes optroniques de surveillance.
Comme on va le voir plus en détail plus loin, un système optronique passif de surveillance d'une scène observée à l'infini, comprend au moins deux voies d'imagerie distinctes formant chacune une image élémentaire d'une fraction de la scène observée, ces images élémentaires différentes d'une voie à l'autre étant destinées à être juxtaposées pour former l'image complète de la scène observée ; ces images élémentaires ont une partie en recouvrement pour assurer la continuité de l'image complète reformée.
Il s'agit plus généralement de systèmes optroniques d'imagerie passive fonctionnant dans les domaines visible et/ou proche infrarouge et/ou infrarouge.
La couverture d'une scène observée ou d'un panorama peut être obtenue par un des principes suivants :
- emploi d'un capteur par voie d'imagerie élémentaire, - emploi d'un ou plusieurs capteurs à multiplexage optique dont un exemple est décrit dans le brevet FR 2 833086 où le multiplexage de plusieurs voies optiques à faisceaux parallèles est obtenu au moyen d'un périscope ou d'un barreau à faces parallèles en rotation, - emploi d'un ou plusieurs capteurs munis d'une configuration optique à découpage de champ dont un exemple est décrit dans le brevet FR 2 739944 basé sur une configuration optique triplex.
L'invention exploite le fait que pour garantir une couverture effective d'une scène observée (par exemple une scène panoramique), le système est généralement équipé de moyens pour disposer de recouvrements entre les images issues des voies élémentaires et acquises en même temps.
Un recouvrement est une partie d'une image élémentaire qui correspond à une partie de la scène observée que l'on retrouve dans une partie de l'autre image élémentaire qui correspond à la même partie de la scène observée. Ces recouvrements sont pris en compte dans la mesure où les deux images élémentaires sont acquises en même temps c'est-à-dire dans un laps de temps suffisamment court pour que cette partie de scène commune aux deux images ne change pas d'une image à l'autre ; ce laps de temps est typiquement inférieur à 100 ms.
On montre figure 1 un exemple de scène panoramique dont les couvertures en azimuth et en élévation sont indiquées, qui est divisée en 3 scènes observées adjacentes (scène observée 1 , scène observée 2, scène observée 3) et auxquelles correspondent trois images élémentaires 11 , 12, 13, dites adjacentes par extension ; chacune de ces images est issue d'une voie d'imagerie élémentaire distincte. On voit sur cette figure les recouvrements suivants : R1 celui de l'image élémentaire de gauche 11 correspondant au recouvrement R2g de l'image élémentaire du centre 12, R2d de l'image élémentaire du centre 12 correspondant au recouvrement R3 de l'image élémentaire de droite 13.
En présence de pluie ou de salissures sur les hublots du ou des capteurs assurant l'acquisition des images élémentaires, une différence entre deux images élémentaires adjacentes apparaît dans les zones de recouvrement en correspondance, due aux localisations des gouttes de pluie ou des salissures qui diffèrent d'un hublot à l'autre. Cette différence apparaît sur ces images élémentaires dans la mesure où le plan de la face externe du hublot est focalisé ou partiellement focalisé sur le capteur. Ceci est illustré figure 2 sur laquelle sont représentées 2 images élémentaires adjacentes 11 , 12 ayant un recouvrement R1 correspondant au recouvrement R2. Une saleté S1 apparaît sur le recouvrement R1 qui n'apparaît pas sur le recouvrement R2. Dans ce cas, la sous-image différence fera donc apparaître S1. On pourrait aussi avoir une saleté S2 sur R2, auquel cas la sous-image différence ferait apparaître S1 et S2. Dans le cas où chaque interface est propre (absence de saleté), les deux sous images sont identiques.
Dans le cas où un capteur est employé par voie d'imagerie élémentaire, chaque voie d'imagerie dispose de son propre hublot sur lequel les gouttes ou salissures se déposent différemment, ce qui induit deux images différentes des gouttes compte tenu que chaque image élémentaire comporte l'image partiellement focalisée d'un hublot différent d'une image à l'autre. Dans le cas d'un capteur à multiplexage optique, suivant la voie d'imagerie élémentaire, les faisceaux optiques ne passent pas par la même partie du hublot, ce qui induit deux images différentes des gouttes compte tenu que chaque image élémentaire comporte l'image partiellement focalisée d'une partie différente du hublot. Dans le cas d'un capteur muni d'une optique à découpage de champ, chaque voie d'imagerie élémentaire est acquise par une optique frontale propre sur le hublot de laquelle les gouttes ou salissures se déposent différemment, ce qui induit deux images différentes des gouttes compte tenu que chaque image élémentaire comporte l'image partiellement focalisée de chaque hublot différent d'une image à l'autre.
Les images 11 , 12, 13,... avec recouvrements R1 , R2,... étant acquises, le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes.
- Extraction d'une sous-image SR1 , SR2 dans la zone de recouvrement R1 , R2 de chaque image élémentaire 11 , 12. Cette extraction est fondée sur une connaissance a priori des zones de recouvrement des images et donc sur une connaissance des positions relatives des voies d'imagerie élémentaires ; on en verra différents exemples plus loin.
- Calcul d'une sous-image représentative de la différence (dite sous-image différence) des deux sous-images SR1 , SR2 en correspondance obtenues à l'étape précédente.
- Mise en œuvre du dispositif de nettoyage en fonction d'un critère prédéterminé appliqué à la sous-image différence. Le critère de mise en œuvre du dispositif de nettoyage est par exemple que la somme de la valeur absolue sur l'ensemble des pixels de la sous-image différence soit supérieure à un seuil prédéterminé. Plus généralement il s'agit d'appliquer à cette sous-image différence, un estimateur approprié, puis de réaliser un seuillage sur l'estimateur pour décider si les sous-images en correspondance extraites sont identiques ou non. Eventuellement, un filtrage spatial est appliqué à chaque sous- image en correspondance ; il est destiné à gommer les hautes fréquences (détails) de la scène observée et à rendre chaque sous-image aussi floue que l'image des gouttes, ceci pour diminuer la sensibilité du dispositif à la qualité de la mise en correspondance. Le calcul de la sous-image image différence est alors effectué sur ces sous-images filtrées. Ces opérations peuvent ainsi être implantées sans adjonction de composant matériel sur le système d'imagerie.
Par ce procédé, il est ainsi possible d'obtenir l'information que les hublots ne sont plus intègres (présence de gouttes ou salissures) et de déclencher en conséquence une action de nettoyage telle qu'un essuyage, éventuellement doublée d'un nouveau nettoyage tel qu'un lavage si une nouvelle analyse des différences d'images consécutive à l'essuyage ne montre pas de retour à la normale.
Ce procédé est mis en œuvre par un système d'imagerie dont on va présenter trois exemples de modes de réalisation.
Dans l'exemple de la figure 3a, le système comprend 2 voies d'imagerie distinctes acquérant chacune une fraction de la scène observée. Il comprend deux capteurs 13, 14 tel que des détecteurs IR, deux groupes de focalisation 20, 21 . Les groupes de focalisation 20, 21 permettent de former deux images 11 , 12 de la scène observée à l'infini et des hublots 40,41 , l'image du hublot étant éventuellement un peu floue mais permettant de détecter les gouttes de pluie ou salissures. Le réglage de l'orientation relative des voies d'imagerie permet d'assurer les recouvrements R1 , R2g dans les images 11 , 12 comme illustré figure 3b. Les capteurs 13, 14 sont reliés à une unité de traitement 1 elle-même reliée à un dispositif 7 de nettoyage des hublots 40, 41 . L'unité de traitement réalise le calcul de la sous-image différence à partir des images élémentaires 11 et 12 issues de chacun de deux capteurs. On s'est limité à deux voies d'imagerie dans cet exemple ; l'invention se généralise à un nombre quelconque de voies d'imagerie élémentaires.
Dans l'exemple de la figure 4a, le système comprend six voies d'imagerie distinctes acquérant chacune une fraction de la scène observée. Il comprend un capteur 1 tel qu'une matrice de détecteurs IR, un groupe de focalisation 2 et un périscope 5 mobile en rotation autour de l'axe du capteur, qui sont des éléments optiques communs aux six voies. Le groupe de focalisation 2 permet de former au travers du périscope, invariant optique, une image de la scène observée à l'infini et du hublot, l'image du hublot étant éventuellement un peu floue mais permettant de détecter les gouttes de pluie ou salissures. Pour les deux blocs B3 et B6 représentés sur cette figure, les seuls faisceaux optiques tracés correspondent aux rayons d'ouverture d'un faisceau parallèle provenant d'un point d'une scène à l'infini situé au centre du champ d'un bloc. Pour ne pas surcharger la figure on n'a pas représenté les rayons extrêmes du champ de chaque bloc. Le capteur 1 est relié à une unité de traitement 3 elle-même reliée à un dispositif 7 de nettoyage d'un hublot 4. Chaque voie comprend un hublot distinct. Ou comme représenté sur la figure, chaque voie comprend une partie d'un grand hublot 4 commun à certaines voies voire à toutes les voies, les faisceaux optiques des différentes voies ne passant pas par la même partie du hublot ; chacune de ces parties de hublot est désignée interface optique externe de la voie d'imagerie correspondante. Chaque voie comprend aussi un bloc optique de tête. Le plan médian représenté sur la figure 4a comprend les blocs optiques de tête B3, B6 de deux des six voies, chacun des blocs étant composé dans cet exemple d'un miroir M3, M6 orienté vers le hublot et renvoyant sur un prisme P3, P6 le faisceau optique incident qu'il intercepte à travers le hublot et qui couvre une fraction du champ total (1/6 du champ total dans cet exemple à 6 voies distinctes) ; le prisme P3, P6 est disposé de manière à renvoyer le faisceau réfléchi par le miroir M3, M6, vers le périscope 5 pour former une image sur le capteur 1. Chaque bloc optique peut comporter seulement un miroir et un prisme qui peuvent être remplacés par deux prismes, ou un seul prisme, ou quatre miroirs. Les prismes P1 , P2, P3, P4, P5, P6 et miroirs M1 , M2, M3, M4, M5, M6 des six blocs de tête sont disposés sur trois niveaux N1 , N2, N3 et en regard du cercle décrit par la face de sortie du périscope 5 comme illustré figure 4b. L'orientation des miroirs des six blocs de tête permet d'obtenir la couverture par 6 images élémentaires adjacentes qui sont successivement acquises au cours de la rotation continue ou pas à pas du périscope 5.
Dans cet exemple les images élémentaires ne sont pas formées simultanément sur le capteur 1 puisqu'il s'agit d'un multiplexage temporel mais dans un laps de temps suffisamment court pour que la partie de scène commune aux deux images ne change pas sensiblement d'une image à l'autre. Sont ainsi formées sur le capteur 6 images élémentaires 11 , 12, ..., 16 correspondant respectivement à 6 fractions de la scène observée comme illustré figure 4c. Au fur et à mesure que ces images élémentaires sont acquises, elles sont stockées dans l'unité de traitement 3. Pour reconstituer une image panoramique de la scène, l'unité de traitement 3 juxtapose les images élémentaires préalablement stockées, de la façon suivante : 12, 11 , 13, 16, 14, 15, car : - 11 est l'image élémentaire de la scène observée 2,
- 12 est l'image élémentaire de la scène observée 1 ,
- 13 est l'image élémentaire de la scène observée 3,
- 14 est l'image élémentaire de la scène observée 5,
- 15 est l'image élémentaire de la scène observée 6, - 16 est l'image élémentaire de la scène observée 4.
On a alors R2 qui correspond à R1 g (recouvrement gauche de 11 ), R1 d (recouvrement droit de 11 ) qui correspond à R3g (recouvrement gauche de 13), etc, mais cela n'a pas d'incidence au niveau de l'unité de traitement pour le calcul de la sous-image différence à partir des images élémentaires stockées.
Dans l'exemple des figures 5, le système comprend trois voies d'imagerie distinctes acquérant chacune une image d'une fraction de la scène observée : scène observée 1 , scène observée 2, scène observée 3 comme on le voit figure 5b. On se reporte à la figure 5a ; le système comprend une voie médiane et deux voies supérieure et inférieure symétriques par rapport à l'axe optique OM de la voie médiane.
La voie médiane comprend un capteur 1 tel qu'un détecteur IR et un objectif 2 qui sont des éléments communs aux trois voies. Le capteur 1 est relié à une unité de traitement 3 également reliée à un dispositif 7 de nettoyage de hublots. Cette voie médiane comprend en outre un objectif d'entrée 10 et un hublot 40. Le faisceau optique incident sur cette voie, forme une image 12 sur une partie du capteur 1 , en l'occurrence la partie médiane. Cette image 12 est celle de la scène observée 2. La voie supérieure comprend également outre les éléments communs, un hublot 41 , un prisme 21 disposé de manière à couvrir un champ (celui de la scène observée 1 ) adjacent à celui couvert par la voie médiane, un objectif d'entrée 1 1 et situés entre les deux objectifs 1 1 et 2, deux miroirs 51 , 61 disposés symétriquement à 45° par rapport à l'axe optique OM et parallèles entre eux de façon à envoyer le faisceau optique incident sur cette voie, sur une autre partie du capteur, en l'occurrence la partie haute sur laquelle est alors formée une image 11 de la scène observée 1.
La voie inférieure comprend outre les éléments communs, les mêmes éléments que la voie supérieure (42, 22, 12, 52, 62), disposés symétriquement par rapport à l'axe OM. Le faisceau optique incident sur cette voie, est envoyé sur une autre partie du capteur, en l'occurrence la partie basse sur laquelle est alors formée une image 13 de la scène observée 3. Les miroirs de renvoi 61 et 62 forment une fente 8 par laquelle passe le faisceau incident de la voie médiane. On a représenté 3 hublots distincts qui peuvent être remplacés par un grand hublot.
Dans cet exemple les images élémentaires sont formées simultanément sur le capteur 1. On retrouve sur le capteur trois images élémentaires 11 , 12, 13 superposées correspondant respectivement aux trois scènes observées adjacentes comme illustré figure 5b, ainsi qu'aux hublots 40, 41 et 42. Elles deviennent adjacentes lorsque l'unité de traitement reconstitue le bandeau panoramique de la scène observée en alignant les images 11 , 12 et 13 extraites de l'image obtenue du capteur 1. On remarquera que les recouvrements entre 11 et 12 qui se trouvent à droite de 11 (R1 d) et à gauche de 12 (R2g) ne sont pas adjacents au niveau du capteur ; de même pour les recouvrements entre 12 et 13 qui se trouvent à droite de 12 (R2d) et à gauche de 13 (R3). Mais cela n'a pas d'incidence au niveau de l'unité de traitement qui calcule la sous-image différence à partir de l'unique image obtenue du capteur 1.
Comme indiqué précédemment, les images élémentaires sont acquises « en même temps » c'est-à-dire dans un laps de temps déterminé. Ceci est généralement le cas lorsque la cadence d'acquisition des images par les capteurs est suffisante : ces capteurs comportent ainsi des moyens d'acquisition de ces images dans le laps de temps voulu.
On a pris un hublot comme exemple d'interface externe d'une voie d'imagerie ; l'invention s'applique également au cas où l'interface externe est la face externe du premier élément optique d'entrée du système optique (lentille ou prisme) comme celui décrit en relation avec les figures 3 ou 5.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'imagerie passive au moyen d'un système optronique (100) passif de surveillance qui comprend au moins deux voies d'imagerie distinctes pourvue chacune d'une interface optique externe distincte (40, 41 , 42), et une unité de traitement (3) des images, le procédé comportant une étape d'acquisition par chaque voie d'imagerie et dans un même laps de temps déterminé, d'une image élémentaire (11 ,
12, 13) d'une fraction d'une scène globale à surveiller observée à l'infini, ces images élémentaires différentes d'une voie à l'autre étant destinées à être juxtaposées pour former l'image de la scène globale à surveiller, et ayant une partie de la scène observée en recouvrement (R1 , R2d, R2g), caractérisé en ce que le système comprenant un dispositif de nettoyage (7) desdites interfaces externes (40, 41 , 42), et chaque image élémentaire comportant l'image focalisée de la fraction de scène observée à l'infini et l'image partiellement focalisée d'une partie de l'interface externe différente d'une image élémentaire à l'autre, le procédé comprend une étape d'extraction d'une sous-image
(SR1 , SR2) dans la zone de recouvrement de chaque image élémentaire (11 , 12), une étape de calcul d'une sous-image représentative de la différence des deux sous-images, dite sous- image différence et une étape de déclenchement du dispositif de nettoyage (7) en fonction d'un critère prédéterminé appliqué à la sous- image différence, ces étapes d'extraction, de calcul et de déclenchement étant réalisées par l'unité de traitement (3).
2. Procédé d'imagerie passive selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le laps de temps est inférieur à 100 ms.
3. Procédé d'imagerie passive selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sous-image différence présentant des pixels, le critère de mise en œuvre du dispositif de nettoyage (7) est fondé sur un seuil déterminé en fonction de la somme de la valeur absolue des pixels de la sous-image différence.
4. Procédé d'imagerie passive selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que préalablement à l'étape de calcul d'une sous-image différence, les sous-images (SR1 , SR2) sont filtrées.
5. Procédé d'imagerie passive selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les images sont des images IR ou visibles.
6. Système optronique d'imagerie passive de surveillance (100) qui comprend au moins deux voies d'imagerie distinctes pourvue chacune d'une interface optique externe distincte (4, 40, 41 , 42), d'au moins un capteur (1 , 13,14) et une unité de traitement (3) des images acquises par ces voies d'imagerie, caractérisé en ce que chaque voie d'imagerie comprend des moyens de focalisation de l'image d'une partie d'une scène globale observée à l'infini et de focalisation partielle de l'image d'une partie de l'interface externe différente d'une image à l'autre, sur le capteur (1 , 13, 14), des moyens d'acquisition des images par le (ou les) capteur(s) dans un laps de temps déterminé, et en ce qu'il comprend un dispositif de nettoyage (7) des interfaces externes et en ce que l'unité de traitement (3) comprend des moyens de mise œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.
7. Système optronique d'imagerie passive (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les voies d'imagerie distinctes comportent chacune un capteur distinct (13, 14).
8. Système optronique d'imagerie passive (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins deux voies d'imagerie distinctes comportent un capteur commun (1 ) et un multiplexeur optique (5).
9. Système optronique d'imagerie passive (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins deux voies d'imagerie distinctes comportent un capteur commun (1 ) et un dispositif optique à découpage de champ.
10. Système optronique d'imagerie passive (100) selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les voies d'imagerie sont des voies IR ou visible.
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