Brevet FR2113940A1 — publié le 19720630

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de sélection du contraste d'un objet dans un processus de poursuite par contraste vidéo. Un tel processus de poursuite par contraste peut être appliqué dans de nombreux domaines où il est nécessaire de déterminer automatiquement la position angulaire d'un objet fixe ou mobile par rapport à une direction de référence. Comme dans le cas de la détection visuelle et de l'observation d'un objet, il est nécessaire pour la poursuite par-contraste que l'objet présente un contraste suffisant par rapport à son fond environnant. L'oeil d'un être humain n'a habituellement aucune difficulté à effectuer la poursuite d'un objet si celui-ci change de contraste, par exemple par modification de la nature du fond. Dans un processus de poursuite par contraste, une modification du contraste pose cependant un problème sérieux qui est difficile à résoudre et qui peut se traduire par une perte de l'objet poursuivi. L'invention a pour bpt de permettre le traitement d'un signal vidéo de manière que le contraste de l'objet par rapport au fond soit réglé à une valeur optimale. Des procédés basés sur une sélection manuelle du contraste qui est considérée comme prédominante à un certain moment ne constituent pas une solution satisfaisante. De façon similaire, des procédés basés sur une rectification du signal vidéo, par exemple de manière quiun contraste sombre aussi bien qu'un contraste clair soient convertis en des contrastes respectivement clairs ou sombres, sont moins appropriés puisque l'ombre de l'obået est perçue comme une par tire de l'objet. L'invention a pour but principal de fournir un procédé et un dispositif de poursuite automatique d'objets par contraste dans lesquels on peut effectuer une poursuite précise par sélection automatique du contraste positif ou négatif prédominant dans l'objet. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 représente schématiquement un dispositif de poursuite par contraste vidéo suivant l'invention, et Fig. 2 est un schéma synoptique montrant comment la sélection d'un signal de contraste peut s'effectuer manuellement ou automatiquement conformément au procédé du dispositif suivant l'invention. Sur la fig. 1, on a désigné par 1 un champ de vision d'un viseur 2. Le viseur qui est représenté sur la figure à titre d'exemple par une caméra de télévision, est équipé de manière à produire un signal vidéo constituant une reproduction électronique des éléments situés dans le champ de vision. Par l'intermédiaire d'une unité de traitement de signaux 3, la caméra de télévision 2 est reliée électroniquement à un appareil de contrôle 4 sur l'écran 5 duquel une image visible des éléments de champ de vision est produite par le signal vidéo. Dans le champ de vision de la caméra,eflste un objet 6 qui se détache du fond environ nant. L'objet produit une image 7 sur l'écran 5. Du fait de l'action des circuits prévus dans l'unité de traitement de signaux 3, une fenêtre électronique correspondant à une partie du champ de vision est définie, son étendue sur l'écran 5 étant représentée par les points limites de bandes lumineuses 8 disposés à la manière d'un réticule. Les bandes lumineuses sont engendrées électroniquement dans l'unité de traitement de signaux. La fenêtre électronique peut être régléa manuellement de façon à prendre toute position requise sur l'écran 5, à l'aide d'une unité de commande 9-reliée à l'unité de traitement de signaux. L'unité de traitement de signaux 3 est destinée à assurer la poursuite automatique de l'objet 6, à partir du signal vidéo. Au cours de la poursuite, le signal vidéo compris dans la fenêtre électronique est en relation avec le signal de fond dans des zones limitées du champ de vision. Dans ce but, l'unité de traitement de signaux est pourvue de moyens d'exploration du contraste de l'objet, cette opération étant effectuée par exploration du signal vidéo dans la fenêtre électronique et par comparaison de ce signal avec le signal vidéo à l'extérieur de la fenêtre. Pour amorcer la poursuite par contraste, il est nécessaire d'effectuer un "accrochage" manuel sur l'objet. Ce problème eit résolu après détection de l'image de l'objet 6 sur l'écran 5, par déplacement de la fenêtre électronique sur l'objet à l'aide de l'unité de commande 9, à la suite de quoi un ordre d'accrochage est fourni. Si l'objet présente un contraste qui se prête à l'accrochage, l'appareil de poursuite par contraste remplit la fonc tion de poursuite et la fenêtre suit l'image 7 sur l'écran 5. Des signaux de poursuite provenant de l'unité de traitement 3 sont reçus en correspondance avec la position de l'objet 6 par rapport à l'axe optique de la caméra de télévision, lesdits signaux permettant à la caméra de télévision 2 d'être commandée de manière que son axe optique soit continuellement dirigé vers l'objet Il en résulte que l'image apparaît au centre de l'écran 5. Dans la caméra de télévision 2, les luminescences dans le champ de vision sont converties, comme indiqué plus haut, en un signal vidéo qui est une tension variant avec la luminescence, ladite tension produisant des impulsions de synchronisation d'image et de ligne en concordance avec les normes du CCIR. Lors d'une poursuite par contraste effectuée suivant le procédé de l'invention, il est nécessaire de faire intervenir d'autres parties du champ de vision en addition à ladite "fenêtre électronique" ces parties étant appelées des "intervalles". Ces fenêtres et "intervalles" sont adaptés électroniquement par des signaux de commande à l'aide desquels des portes électroniques peuvent canaliser les parties du signal vidéo comprises dans les intervalles ou bien des signaux dérivés de ces intervalles, en vue de leur traitement d'une certaine manière prédéterminée. Les signaux de commande sont produits par un générateur d'intervalle non-représenté sur les dessins.Les intervalles nécessaires sont définis comma ci-dessous, la désignation du signal de commande correspondant étant donné entre parenthèses intervalle de fond (BL) : certaines parties du fond situé à l'extérieur de la fenêtre d'objet; intervalle de région d'objet (t): intervalle comprenant la fene- tre d'objet et l'intervalle de fond; intervalle de sélection de signe (rCVL) : partie centrale de la fenêtre d'objet dont le prolongement est inférieur ou égal à la fenêtre d'objet. Les positions relatives des intervalles et de la fenêtre sont fixes mais leur étendue dans les directions horizontale et verticale peut varier dans certaines limites. Dans le procédé de sélection de contraste suivant l'invention on effectue une exploration du fond dans l'unité de traite-ment de signaux. L'exploratioSu fond a pour but de produire une mesure du niveau de luminescence du fond de manière que, en connaissant le niveau antérieur du fond, on ne puisse dériver du signal vidéo qu'une information qui concerne la variation de l'objet par rapport au fond. Sous l'effet du signal de commande Bt, le générateur d'intervalle établit une viveur moyenne à partir de la partie du signal vidéo qui est située à l'intérieur du niveau de fond. En soustrayant ladite valeur moyenne du signal vidéo dans l'intervalle de région d'objet, on obtient un signal vidéo UR en relation avec le fond.Il est évident que, puisque l'objet 6 peut être plus clair et plus sombre que le fond, le signal UR peut être à la fois positif et négatif par rapport au nouveau niveau de référence. Si l'éclairement de l'objet change ou bien si le fond varie, le contraste de l'objet peut changer à la fois en valeur et en signe. Différentes parties d'un seul et même objet peuvent en outre présenter simultanément des contrastes positif et négatif par rapport au fond, c'est-à-dire par exemple, si certaines parties sont éclairées par le soleil alors que d'autres sont à l'ombre.Pour pouvoir effectuer la poursuite d'un objet comportant des contrastes positif at négatif, on a proposé précédemment d'utiliser un redressement en double alternance du signal d'objet par rapport au niveau de fond de manière que des parties sombres et lumineuses de l'objet aient la même polarité. Cela signifie que l'ombre de l'objet est interprêtée comme une partie de l'objet qui peut introduire une incertitude au point de poursuite de l'appareil de poursuite d'objet. Avec l'appareil suivant l'invention, les inconvéniants mentionnés plus haut sont éliminés par introduction dans l'unité de traitement de signaux 3 du circuit représenté sur la fig. 2 dans lequel le signe du contraste à poursuivre est automatiquement sélectionné. Cependant, il est également possible d'effectuer, si nécessaire, une sélection manuelle du contraste. A l'aide du circuit représenté sur la fig. 2, et dont le fonctionnement sera décrit dans la suite, le contrasted'objet positif ou négatif qui contient le maximum d'information est sélectionné à partir du signal vidéo par une sélection automatique de contraste. Une mesure en vue de déterminer le signe de contraste à sélectionner est effectuée en examinant, dans l'intervalle de sélection de signe mentionné plus haut et établi par le signal de commande TVL Si le contenu d'information du signal vidéo UR est en prédominance positif ou négatif, le signal vidéo prenant le signe correspondant à la prédominance du contenu d'information dans l'intervalle de sélection de signe. Sur la fig. 2, le signal vidéo UR qui est en relation avec le fond est appliqué à deux portes électroniques 10,11 qui sont commandées par des signaux WL ou VL produits par le générateur d'intervalle. La porte 10 est reliée par sa sortie, d'une part, par l'intermédiaire d'un inverseur 12 à un redresseur 13 et à une porte électronique 14 et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un redresseur 15 et d'une porte électronique 16 à un point de sommation 17 prévu à l'entrée de l'amplificateur 18 dont la sortie constitue la sortie du circuit représenté sur la figure. te signal de sortie de l'amplificateur a été désigné par Ut. Des signaux de commande d'ouverture et de fermeture des portes 14,16, qui sont agencées de manière à s'ouvrir sous l'effet de tension positive de commande et à se fermer sous l'effet de tension négative de commande, sont produits par l'intermédiaire Me deux commutateurs calibrés à position H désignés respectivement par 19, 20. La porte 14 est reliée au contact mobile du commutateur 19 tandis que la porte 16 est reliée au contact mobile du commutateur 20. Dans le commutateur, les trois premières positions qui sont utilisables pour la sélection manuelle du contraste reçoivent la tension de commande à partir d'une borne négative 21 et d'une borne positive 22.Lorsque le commutateur est dans la quatrième position, les tensions de commande sont obtenues à partir d'un circuit de commande qui est conçu de manière à ouvrir ou fermer les portes 14,16 pendant une opération de sélection automatique de contraste, comme indiqué précédemment, en concordance avec le contenu d'information des parties positives et négatives du signal UR. On va décrire dans la suite comment ce problème est résolu. La connexion entre les bornes 21,22 et le contact fixe des comautateurs 19,20 est établie de manière que, lorsque le commutateur se trouve dans la position l,-la porte 14 soit ouverte et la porte 16 fermée et il en résulte que, du fait de l'action de l'inverseur 12 et du redresseur 13, seules les parties du signal UR qui ont un signe négatif peuvent arriver au point de sommation 17 après changement de signe.En conséquence, un contraste négatif est sélectionné manuellement lorsque les commuta- teurs 19,20 se trouvent dans la position 1. Un contraste positif analogue est sélectionné à l'aide des commutateurs placés dans la position 2. Lorsque les commutateurs 19,20 se trouvent dans la position 3, les deux portes sont ouvertes, ce qui signifie que des contrastes négatifs de signe positif et des contrastes positifs arrivent au point de sommation, c'est-à-dire qu'on effectue une sélection manuelle par redressement en double alternance. Le circuit de commande décrit plus haut, qui permet de commander les portes 14,16 par sélection automatique de contraste, se compose de la porte de sélection de signe 11 à l'aide de laquelle le signal UR contenu dans l'intervalle de sélection de signe est appliqué à un intég7 > teur 23. Le signal de sortie de l'intégrateur, qui est désigné par UT dans la suite, et dont la valeur constitue une mesure du contenu d'information du signal UR dans l'intervalle de sélection de signe, est emmagasiné pen snt une courte période dans un circuit de mémoire 24 qui a été conçu de manière à être remis à zéro par l'impulsion de remise à zéro 0" pour chaque image. La sortie du circuit de mémoire est reliée, par l'intermédiaire d'un point de sommation 25 et d'un filtre passe-bas 26 à un comparateur 27.La sortie du comparateur est reliée, d'une part directement au commutateur 20 de manière que, dans la position 4 de ce dernier, la sortie du comparateur soit reliée à la ligne de commande de la porte 16 et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un inverseur, au commutateur 19 de manière que, dans la position 4 de ce dernier, la sortie du comparateur soit reliée par l'intermédiaire d'un inverseur 28- à la ligne de commande de la porte 14. A partir du contact mobile du commutateur 20, qui est par conséquent relié à la sortie du comparateur 27 lorsque le commutateur se trouve dans la position 4, une boucle de réaction est reliée au point de totalisation 25. A partir du commuoateur 20, la boucle de réaction comprend un disjoncteur 29 et un circuit d'adaptation 30 reliés en série te circuit de commande des portes 14,16 pendant une opération de sélection automatique de contraste fonctionne de la fa çon suivante. Le signal de sortie du circuit de mémoire 24, qui est une valeur moyenne dans le temps du signal UT, est appliqué au point de sommation 25 et est transmis, après filtrage dans le filtre passe-bas 26, au comparateur 27. Le comparateur est agencé de manière à comparer le signal d'entrée avec le potentiel de masse, c'est-à-dire zéro volt, et de manière à produire une tension de sortie positive et fixe si le signal d'entrée est supérieur àzéro volt et une tension négative fixe si le signal d'entrée est inférieur à zéro volt.La connexion entre la sortie du comparateur et les lignes de commande des portes 14,16 correspond à ce qui a été dit plus haut du fait que la porte 14 est fermée dans le cas d'une tension positive de sortie du comparateur 28 alors que la porte 16 est ouverte, c'est--dire qutil se produit une sélection de contraste positif. De façon analogue, une tension négative de sortie du comparateur 27 produit une sé lection de contraste négatif. En conséquence le contraste correspondant u contenu maximal d'information du signal est sélection né automatiquenent. La boucle de réaction partant de la sortie du compa-eateur 27 et reliée au point de sommation 25 peut être enclenchée en cours de poursuite afin d'empecher, en combinaison avec le filtre passe-bas 26, une resélection du contraste si un signal transitoire dont le signe est opposé à celui du signal de contraste, apparat dans l'intervalle de sélection de signe. Dans le cas d?L ne interférence plus prolongée, une certaine préférénce est donnée au signe précédent du contraste de poursuite pendant une sélection automatique de contraste. te circuit d'adaptation 30 renvoie une certaine proportion de la tension de sortie du comparateur 27 au circuit de sommation 25 de sorte que l'entrée du filtre passe-bas 26 reçoit une tension qui diffère de la tension de sortie du circuit de mémoire 24 d'une valeur- constante. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes. REVFNDICAT IONS 1. Procédé de poursuite par contraste vidéo s'effectuant de manière que, par exploration d'un champ de vision, on produise un signal vidéo constituant un teproduction électronique du contenu du champ de vision, qu'une fenêtre électronique soit formée dans le signal vidéo de manière à représenter une partie appartenant au champ de vision et qui est dirigée sur un objet visible dans celui-ci, que le signal vidéo compris dans la fenêtte soit comparé avec le fond du champ de vision de façon qu'un signal d'objet représentant le contraste de l'objet soit reçu, et que la fenêtre soit "accrochée" sur l'objet, la fenêtre étant commandée par le signal d'objet de manière qu'elle reste dans une position désirée par rapport audit objet, ce procédé étant caractérisé en ce que, après la comparaison avec le fond, on effectue un examen pour déterminer si le contenu d'un signal compris dans la fenêtre est en prédominance positive ou négative (c'est-àdire si la partie d'image est respectivement plus claire ou plus sombre que le fond) et en ce .que le signal d'objet est formé à l'aide de l'information d'objet qui a le signe de contraste prédominant tandis que l'information présentant le signe opposé dans le signal vidéo est éliminée afin que la fenêtre de poursuite par contraste soit automatiquement amenée dans une position permettant de sélectionner et de poursuivre la partie de la aenê- tre où le contraste est le plus fort. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un intervalle spécial contenant au moins la partie centrale de la fenêtre est formé dans le signal vidéo à l'intérieur de la fenêtre et en ce que la sélection du signe dB contraste du signal d'objet est basée sur le signal vidéo contenu dans ledit intervalle. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un changement du signe de contraste avec le signal d'objet est retardé de manière qu'un tel changement et, par conséquent, également un déplacement de la position de la feneA tre, soit évité pour des changements de courte durée du contenu du signal vidéo à l'intérieur de la fenêtre. 4. Dispositif pour la mise en pratique du procédé suivant la revendication 1, comprenant un élément d'exploration d'image agencé pour engendrer un signal vidéo qui se compose d'une reproduction électronique d'un champ de vision exploré, une unité de traitement signaux qui reçoit le signal vidéo et qui comporte des moyens pour définir une fenêtre électronique représentant une partie du champ de vision explorée de manière que la partie du signal vidéo dans la fenêtre puisse être séparée, et des mo ;;yéns pour détecter le signal vidéo extérieur à la fenêtre et pour comparer ce signal au signal vidéo intérieur à la fenêtre, un dispositif pour orienter la fenêtre vers un objet sélectionné du champ de vision et pour accrocher la fenêtre sur l'objet et des moyens pour commander la fentre- de manière qu'elle reste dans une certaine position par rapport à objet, caractérisé en ce qu'il est prévu dans l'unité de traitement de signal vidéo des moyens reiiés auxdits moyens de détection et de comparaison du signal vidéo pour déterminer le signe prédominant dans la partie du signal vidéo à l'intérieur de la fenêtre en vue de transférer auxdits moyens de commande un signal contenant l'information d'objet qui a ce signe. 5. 3dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens agencés pour définir dans le signal vidéo un intervalle de sélection de signe qui est de préférence plus petit que la fenêtre et en ce qu on assure la commande desdits moyens de détermination de signe de façon que la détermination du signe soit effectuée sur le contenu du signal situé dans l'intervalle de sélection de signe. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de commande affectant desdits moyens de détermination de signe et agencé pour enpêcher, pour un changement de signe du contenu du signal, un changement de position du signal d'objet jusqu'à ce que le nouveau signe ait duré pendant une certaine période.