Brevet FR2172026A1 — publié le 19730928

La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure qui permet de déterminer à partir d'un signal vidéo les coordonnées d'un mobile par rapport à une origine choisie, L'invention permet également de déterminer la vitesse moyenne de ce mobile. Dans les dispositifs développés de ce genre, les systèmes de mesure font généralement appel à des techniques du type radar ou d'effet Doppler qui permettent effectivement de déterminer les paramètres recherchés ; mais ces systèmes ne peuvent fournir l'information nécessaire pour visualiser le mobile, le situer dans le champ de visée et éventuellement l'identifier. Le dispositif que nous proposons s incorpore à un système de prise de vue de Télévision, le signal vidéo fournit par la caméra est appliqué au dis positif objet de l'invention, lequel fournit les positions du mobile ainsi que sa vitesse. La visualisation globale de l'image fournie par la caméra permet à l'opérateur d'effectuer un choix spatial et un choix d'origine des coordonnées dans le plan image. Les systèmes radar où-à effet Doppler permettent d'évaluer les positions ou les vitesses d'objets situés à une distance relativement grande des dispositifs de mesure, dans notre système cette limitation n'existe pas, La mesure est seulement conditionnée par la possibilité d'obtention de l'image du mobile dans le plan image de l'analyseur ; il est ainsi possible de mesurer la position de l'image d'un mobile se déplaçant dans le plan objet d'un microscope si une caméra est couplée à celui-ci. Le dispositif objet de l'invention permet l'exploitation quantitative et de façon sélective de l'information vidéo issue d'un système de prise de vue qui traditionnellement ne fournit qu'une information qualitative et globale. Les coordonnées du mobile fournies par le dispositif sous forme numérique, codée ou analogique se rapportent à une origine choisie par l'opéra- teur en fonction de l'image à traiter.Cette possibilité de choix spatial d'origine et d'étendue de zone d'échantillonnage entrai ne une grande souplesse d'emploi du dispositif et permet par exemple d'effectuer le couplage de deux systèmes ayant des plans de visées différents, La connaissance des coordonnées dans deux plans imagesdifférents d'un mobile permet de synthétiser après un étalonnage approprié le déplacement spatial du mobile, Le dispositif, ne traitant que l'information vidéo, peut hêtre couplé soit à un système de prise de vue où alors les informations fournies sont consécutives à la prise de vue soit à un dispositif mémoire du type magnétoscope ou tube mémoire où dans ces conditions l'information stockée est traitée en temps différé, Dans le cas où l'information mobile acquise par le système de prise de vue ntest pas ponctuelle l'information prise en compte par le dispositif, correspondant à un point significatif du mobile, peut être indexée au signe de la vitesse du mobile, de façon automatique par un dispositif de décision incorporée au dispositif. Le dispositif objet de l'invention exploitant une information vidéo, il sera possible dans tous les cas de visualiser sur un récepteur vidéo l'information appliquée au dispositif. La visualisation n'est cependant pas nécessaire pour le fonctionnement du mesureur mais permet dans certaines applications des informations visuelles importantes pour le choix du domaine d'échantillonnage, La visualisation sur l'écran d'un récepteur vidéo de l'image analysée permet, de se rendre compte du champ effectivement couvert et de choisir dans ce plan l'origine des coordonnées cartésiennes de référence. Ces deux axes positionnés par l'opérateur vont délimiter les côtés gauche et inférieur de la fenêtre d'échantillonnage. L'observateur choisit l'aire qu'il juge significative et ajuste en conséquence la hauteur et la largeur de la fenêtre. Seule l'information vidéo contenue à l'intérieur de la fenêtre sera traitee. Ce signal échantillonnée est appliqué à un dispo sitif de détection approprié qui permet d'extraire l'information significative de la position du mobile. L'acquisition information mobile s'effectue chaque cycle de balayage image. Le repérage temporel de cette information, grâce à un dispositif logique de comptage et d'horloge permet d'évaluer simultanément l'abscisse et l'ordonnée du point mobile. Ce système de repérage temporel n'est valable que si l'analyse de l'image slef- fectue suivant une loi connue et bien definie. Cet impératif entraîne la nécessité d'asservir à des horloges les périodes de déplacement horizontal et vertical du faisceau d'analyse. Dans la majorité des applications on choisit un déplacement horizontal et vertical linéaire. Nous représentons Figure 1, sous forme de blocs fonctionnels, le dispositif objet de notre invention. Cette représentation illustre à titre d'exemple un mode de réalisation possible du dispositif pour la détermination des coordonnées d'un point d'un mobile. Sur la Figure 1 le numéro de référence 11 caractérise les dispositifs horloge pilotés par quartz qui fournissent - les signaux de base synchronisant les générateurs de balayage. - les signaux de base utilisés pour le pilotage du générateur de séquences. Le numéro de référence 1 caractérise le dispositif de prise de vue et d'analyse. Dans le plan image l'analyse spatiale s'effectue selon une loi déterminée par les signaux fournis par le générateur de balayage. Le dispositif optique avec son système d'obturation peut produire sur le plan image soit une image animée dans ce cas l'obturateur est toujours ouvert, où une succession d'images fixes de la scène animée correspondant à une succession d'expositions commandées par le générateur de séquences de l'obturateur (stroboscopie de l'image ge), Le numéro de référence 2 permet d'effectuer lléchan- tillonnage spatial et le positionnement de l'origine des axes de références. Cet échantillonnage spatial est quantifié en abscisse et en ordonnée par l'horloge.Le numéro de référence 9 correspond au dispositif de visualisation du système de prise de vue cet appareil, non indispensable, permet de visualiser l'image globale et les contours de la fenêtre d'échantillonna- ge, Le numéro de référence 3 représente le dispositif de traitement du signal vidéo permettant l'amélioration du rapport signal/bruit avant détection de l'information significative et l'élimination des informations redondantes, Le numéro de référence & représente le détecteur qui permet d'extraire l'in- formation mobile du signal vidéo précédemment échantillonné. La constitution du detecteur est fonction des critères choisis pour effectuer l'acquisition, dans le cas où l'on se réfère à la luminance du mobile des comparateurs à circuits intégrés peuvent jouer le rôle du détecteur, Le bloc 5 correspond à un dispositif de numérisation commandé simultanément par les impulsions horloge, les signaux caractéristiques mobile, de syn- chronisation et d'échantillonnage, L'ensemble 6 qui suit est un dispositif de comptage synchrone ou asynchrone suivant l'uti- lisation envisagée, commandé simultanément par les informations numérisées et les signaux de cadence de comptage.Les données fournies par le système de comptage sont appliquées à une mémoire de stockage (7) qui les transmet à une cadence fournie par le générateur de séquences au dispositif de visualisation numérique (8), A la sortie du dispositif de comptage (6) on peut prélever,par l'intermédiaire d'une mémoire de stockage (7'),les informations de positions formées de signaux d8cimalcodé binaire. Le bloc fonctionnel 13 correspond au système convertisseur numérique analogique qui fournit les informations de positions sous forme de signaux analogiques, Le numéro de référence 10 correspond au générateur de balayage synchronisé par l'horloge permettant de fournir des courants de forme convenable nécessaires à l'analyseur. Si la surface image de l'objet ne peut être considérée comme ponctuelle on peut désirer connaître les positions dans le plan de ce mobile soit des parties extrême supérieure, inférieure, ou latérale. En d'autres termes ces quatre parties limites caractérisent le rectangle d'aire minimal dans lequel s'inscrit l'objet , Dans le dispositif de mesure des coordonnées un système logique permet d'agir sur le détecteur en vue de prendre en compte simplement l'information caractéristique correspondante (Haut - Bas - Droite - Gauche). Cet organe de décision est représenté par le bloc 14 de la Figure 1. La Figure 2 représente une configuration du dispositif objet de l'invention permettant la mesure des vitesses d'un mobile ponctuel ou non ponctuel, Sur cette figure le bloc 6 correspond à un système effectuant la différence des grandeurs représentant les positions prises par le mobile à deux instants différents. Les ordres de commande pour effectuer cette différence sont fournis par le générateur de séquence 12. Le bloc 14 correspond à l'organe de décision d'acquisition automatique, il ne prend en compte que le point limite du mobile dans le sens du vecteur vitesse. Le bloc 15 représente un détecteur de signe, cette dernière information est absolument nécessaire pour l'indication des signes des vitesses visualisées en (16). Le bloc 8 représente le système de visualisation des composantes vitesses en ordonnée et en abscisse. Les autres blocs de la Figure 2 correspondant à une numérotation identique à celle de la Figure (1) remplissent des fonctions identiques. REVENDICATIONS 1 - Dispositif fournissant les coordonnées d'un objet image, caractérisé par le fait que les coordonnées sont obtenues à partir d'un signal électrique correspondant à une infor mation vidéo pouvant être visualisé au point de vue spatial. 2 - Dispositif satisfaisant la revendication 1 caractérisé par le fait que les coordonnées fournies par le dispositif se rapportent a un système d'axes normaux dont l'origine est choisie préalablement dans le plan image. 3 - Dispositif satisfaisant aux revendications 1-2, caractérisé par le fait de pouvoir déterminer la position relative d'un mobile dans l'espace par couplage de deux dispositifs iden tiques, comme permet de l'effectuer un couple de théodolite par un moyen de visée optique. 4 - Dispositif satisfaisant aux revendications 1y,3 caractérisé par le fait de fournir après étalonnage les coordonnées réelles du mobile dans le plan ou dans l'espace. 5 - Dispositif satisfaisant aux revendications 1)2 caractérisé par le fait de fournir les-coordonnées du mobile à la date d'acquisition de l'information video significative, lorsque celle-ci correspond à une image animée. 6 - Dispositif satisfaisant aux revendications 172}4, caracté risé par le fait de fournir les coordonnées du mobile à la date de mise en mémoire de l'information image lorsque ce dispositif traite un signal vidéo correspondant à l'analyse d'une image fixe produite par un échantillonnage temporel d'une image animée. 7 - Dispositif satisfaisant aux revendications 172 1 > 2,4, caractérisé par le fait d'effectuer ltacquisition de l'information objet image en tenant compte simultanément de critères spatiaux, de luminance et de forme. 8 - Dispositif satisfaisant aux revendications 1,-2*47 carac prise par le fait de prendre le sens de déplacement du mobile comme référence pour l'acquisition de l'information significative pour des objets image non ponctuels. 9 - Dispositif satisfaisant aux revendications 1,-2,4 caractérisé par le fait de fournir la valeur moyenne des composantes de lå ~-vit sse, entre deux instants d'acquisition consécutifs ou non, suivant deux axes de référence.