Brevet FR2137018A1 — publié le 19721229

La détermination complète de l'état de surface dtune étendue liquide, la mer notamment, nécessite la-con- naissance simultanée des trois spectres suivants - le spectre des fréquences ou répartition des amplitudes des vagues suivant les fréquences mesurées en des points fixes, - le spectre des nombres d'ondes ou répartition des amplitudes des vagues suivant les longueurs d'ondes observées à un instant donné, - le spectre directionnel ou répartition de l'éner- gie suivant les directions de propagation. L'obtention du spectre complet servant à définir l'état de surface de la mer n'est possible que si l'on peut disposer instantanément d'enregistrements de données sur une aire de grande dimension. Ceci exclut pratiquement tous les moyens de mesure in situ et oriente les recherches vers l'emploi de méthodes photographiques aériennes. Une première possibilité est offerte par la stéréophotographie qui permet de restituer nue image en relief mais requiert un matériel optique de grande précision et le dépouillement des photos nécessite l'intervention d'un opérateur qualifié, ce qui rend l'opération délicate et longue, Une deuxième possibilit conaiste à analyser la tt- che du soleil se reflétant à la surface de l'eau. Cette méthode (sur' 8 glitter) voit son exploitation limitée par les conditions suivantes - la présence du soleil est nécessaire, naturelle ment - seules les surfaces convenablementfKorientées sont réfléchissantes. On ne peut donc obtenir une image continue. En outre, cette méthode ne permet pas la restitution des amplitudes de houle. La présente invention permet d'éviter les inconvénients mentionnés plus haut, en procédant par l'analyse densitométrique d'une image photographique aérienne formée par la réflexion de la composante diffuse de la lumière à la surface de la mer, la photographie étant prise sous Une inclinaison notable --par exemple de l'ordre de 459 ou de- 60 -- de l'axe optique par rapport à la verticale.Cette analyse densitométrique se traduit par une courbe ondulée dont on peut tracer les enveloppes des maxima et des minima et mesurer l'écart entre points de méme ordonnée de ces enveloppes, ce qui permet.de déduire la longueur d'onde de la houle ainsi que la pente de la vague à son point d'inflexion, connaissant la focale de l'objectif de l'appareil photogra piquez Les valeurs de longueur d'onde et de pente au point d'inflexion ainsi obtenues permettent à leur tour de reconstituer le profil de la houle. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1 et 2 sont des schémas illustrant la prise de vue pour l'exécution de la présente invention. Ba figure 3 est une courbe densitométrique obtenue à partir de l'analyse d'un cliché photographique, On a représenté sur les figures 1 et 2 l'obJectif 1 d'un appareil de photographie aérienne dont l'axe optique est incliné à 450 par exemple et qui recueille les rayons lumineux R provenant de la réflexion à la surface de la mer S de la lumière diffuse naturelle rayonnée par l'ensemble ciel-soleil.L'intensité de chaque rayon R dépend évidemment de l'angleCR qu'il fait avec la normale au point correspondant de la surface S : on peut la considérer comme étant minimum au point dtinflexion P1 du flanc de la vague dirigé vers l'objectif 1 et maximum au point d'inflexion P2 du flanc opposé de la vague. I1 en résulte, sur la plaque photographique 2, une succession de bandes de densité variable matérialisant l'image de la houle. Le cliché ainsi obtenu est alors analysé par un microdensitomètre qui fournit la courbe ondulée C de la figure 3 dont les maxima et les minima correspondent aux points d'inflexion P2 et P1 des vagues. I1 existe une relation simple entre la pente de la vague au point-d'inflexion et la distance horizontale ZZ' séparant l'enveloppe des maxima E et des minima E Cette relation s'exprime de la façon suivante pour les petits angles : ZZ' # = 2f où est la pente de fa vague au point dtinflexion en ra- dianes et f la focale de l'objectif 1. On peut en effet démontrer géométriquement que : a) les maxima et les minima relatifs relevés sur la courbe densitométrique C correspondent aux points d'inflexion de chaque vague. Ceci est rigoureux dans le cas où l'appareil photo est placé à l'infini. Dans le cas réel, on établit que l'erreur faite sur la détermination de la position du point d'inflexion en la confondant avec celle du maximum ou minimum est 100 où # = longueur d'onde de la houle H = hauteur de l'appareil photo A = amplitude totale de la houle (fig. 1). Cette condition impose une hauteur H suffisante de l'appareil photo et est presque obligatoirement respectée du fait qu'un nombre minimum de vagues doit apparattre ds le champ de Itobjectif 2 pour que l'étude soit possible. b)Les enveloppes E et E' des maxima et minima relatifs se déduisent l'une de l'autre par translation suivant une parallèle à l'axe des abscisses OX. il est dès lors possible de reconstituer le profil de la houle à partir des valeurs ainsi obtenues. Connaissant la position dans l'espace de l'appareil photo, il est aisé d'en déduire les rapports de dimensions objet-image. La distance entre deux maxima ou deux minima successifs de la courbe densitométrique permet donc de calculer la longueur d'onde # de la houle. -Les deux valeurs précédentes calculées et ss associée s à un modèle de houle théorique (houle sinusoTdale pour les faibles rapports A - et houle trochoTdale pour les valeurs plus élevées) permettent de restituer le profil de houle avec une précision intéressante. Pour une houle sinusoidale, le profil est donné par : REVENDICATIOMS 1. Procédé de mesure des mouvements ondulatoires d'une étendue liquide telle que la mer, à partir d'une image photographique aérienne formée par la réflexion de la composante diffuse de la lumière à la surface de la mer, la photographique étant prise sous une inclinaison notable de llaxe optique par rapport à la verticale, procédé selon lequel on effectue l'analyse densitométrique de ladite image photographique, donnant une courbe ondulée dont on peut tracer les enveloppes des maxima et des minima et mesurer l'écart entre points de mtme ordonnée de ces enveloppes, ce qui permet de déduire la longueur d'onde de la houle ainsi que la pente de la vague à son point d'inflexion, connaissant la focale de l'objectif de l'appareil photographique. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'axe optique de l'appareil photographique est incliné par rapport à la verticale sous un angle de l'ordre de 45 à 600. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on effectue le rapport dudit écart entre points de mme ordonnée des enveloppes des maxima et minima de la courbe densitométrique et du double de ladite focale de l'objectif de l'appareil photographique1 pour obtenir la valeur de la pente de la vague à son point d'inflexion.