Brevet FR2280943A1 — publié le 19760227

la présente invention concerne d'une manière générale, la simulation d'un panorama animé, à partir d'une image de paysage non animée et d'une image animée ou non d'un objet, insérée et déplaçable dans l'image du paysage. Elle concerne, plus particulièrement un procédé optique qut permet,de manière apparente > l'inser- tion et le déplacement de l'image de l'objet dans l'image du paysage. Cette invention se rapporte à la technique des nincrustationst' d'images, connue et appliquée de manière élémentaire en télévision, à laquelle elle apporte une solution beaucoup plus générale et plus perfectionnée qui conduit à de nombreuses applications dans les systèmes d'entratnement au tir et à la navigation. Ce procédé permet, par exemple, de simuler le déplacement d'une cible dans un paysage en respectant la résolution des images traitées et sans apporter de zones de discontinuité préjudiciables à la qualité de l'image finale du panorpe animé. Selon le principe de l'invention, les différents éléments du paysage se répartissent an deux ensembles forant respectivement une zone d'animation et une zone d'environnement. la zone d'animation, de dimensions restreintes par rapport à celles de la totalité du paysage, est délimitée par un contour prédéterminé fictif de forme appropriée à l'application considérée. Cette zone dans laquelle apparatt l'image de l'objet substituée aux éléments du paysage qu'il cache à l'observateup, est destinée à susciter l'intérêt de ce dernier et doit,par conséquent,offrir une résolution aussi bonne que possible. la zone d'environnement qui entoure la zone d'animation et qui représente le reste du paysage permet simplement à l'observateur de localiser visuellement l'objet et de se replacer lui-m^eme dans l'ambiance de la scène simulée. Cette zone pourrait, par suite, présenter une résolution de moindre valeur. Le déplacement de l'objet dans le paysage est obtenu par le déplacement de la zone d'animation, tandis que l'attitude de l'objet, en cap, gisement et site peut entre simultanément modifiée, et sa distance,apparente à l'observateur3 simulée par variation des dimensions apparentes de cet objet. las caractéristiques de l'objet lui-X8me peuvent être modifiées (rotation des roues etc...) tandis que des éléments secondaires peuvent apparattre, dans la zone d'animation, au voisinage de l'objet principal observé (fumée, traJectoires visualisées de projectiles etc...). Au cours du déplacement, les éléments du paysage en bordure du contour, traversant celui-ci, passent de la zone d'environnement à la zone d'animation et inversement. Aucune solution de continuité ne doit apparattre et la résolution dans la zone d'animation doit répondre aux exigences requises pour l'application considérée. Dans le procédé selon l'invention, l'image du payas est constituée,par exemple, par une photographie transparente du type diapositive, dont les dimensions et le grain permettent d'obtenir une résolution suffisante. Le traitement par lequel l'objet est substitué à certains éléments du paysage doit respecter cette résolution. Actuellement, ce traitement ne peut être qu'électronique. la matériel nécessaire doit donc comprendre, outre un dispositif de traitement proprement dit, des convertisseurs d'images optique/électronique d'une part, du type caméra de télévision, de façon à analyser l'image du paysage et celle de ltobJet et à transformer celles-ci sous forme de données électroniques et,d'autre part, du type moniteur de télévision de façon à restituer, après traitement électronique de ces images, l'image optique du panorama animé. Le procédé selon l'invention profite des faibles dimensions de l'objet vu dans le paysage. Cet objet, par exemple un véhicule de 10 m placé à une distance minimum de 100 m d'un observateur, apparatt sous un angle maximum de l'ordre de 60. Par ailleurs, les caméras actuelles de télévision en couleurs ne permettent de traiter que des images dont la résolution est au mieux de 1/400. Il en résulte que ces images télévisées, moyennant le pouvoir discriminateur de l'oeil égal à 1', apparaissent sous un angle égal, au maximum a 400 x 1 = 6,7 degrés. Cette valeur est donc sensiblement égale à celle de l'angle sous lequel est vu l'objet. Selon une première caractéristique du procédé, le traitement électronique est limitée à une zone d'animation entourant ltobJet. Selon une seconde caractéristique du procédé, l'image de la zone d'animation est prélevée de l'image du paysage, traitée, puis insérée à sa place primitive, par des moyens optiques ne laissant subsister aucune zone de recouvrement ni de discontinuité. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Eien entendu,cette description et les figures ne sont données qu a titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 représente le schéma de principe du procédé selon l'invention. La figure 2 représente un premier exemple de réalisation. La figure 3 représente un second exemple de réalisation. La description qui uit concerne le procédé selon l'invention. L'image T dU paysage est eonstituée, par exemple, par une nhotographie diapositive éclairée par transparence, de forme appropriée à l'application envisagée, dont la plus grande dimension est de 15 cm environ. Sur la figure 1, le paysage est représenté de manière symbolique par un trait sinueux tandis que la zone d'animation Z est représentée par un rectangle. a Un convertisseur optique/électronique d'image q, tel qu' une caméra de télévision, directement ou par un moyen optique classique 1' comportant, par exemple, une lame semi-transparente, analyse uniquement la zone d'animation Z a et fournit une image Il, (première image) sous forme électronique, des éléments de paysage situés à l'intérieur de cette zone. Un dispositif de liaison mécanique DL (représenté en tirets), commandé par un système electrocanique S, peut modifier la position de ce convertisseur de manière que la zone Z analysée puisse intéresser successivement les différentes a parties de l'imege I . p Le système optique permet également d'obtenir une image 12 (seconde image) qui reproduit l'image I , sauf en ce qui concerne la zone d'animation. p En effet, l'interposition d'un écran E, de contour identique à celui de cette zone et placé de manière convenable par le dispositif de liaison D se traduit sur cette image I par une zone Z de luminance nulle qui occupe un 2 o & emplacement identique à celui occupé par la zone d'animation sur l'image paysage. Une image Io, sous forme électronique, représente 11 objet, sur fond noir et à un emplacement déterminé par rapport au contour de cette image. Celle-ci peut être fournie par un dispositif quelconque D , qui peut être, par exemple, une o caméra de télévision associée à une maquette orientable de l'objet, ou un magnétoscope. las deux images I et I sont traitées par le dispositif de traitement D i o 3 qui fournit, sous forme électronique, une image I représentant l'image I sur 3 i laquelle 11 image de l'objet a été substituée aux éléments de paysage normalement cachés par cet objet. Un convertisseur électronique/optique d'image, D4, tel qu'un moniteur de télévision, fournit l'image 5 sous forme optique (troisième image). Ce moniteur est solidaire mécaniquement de l'écran E et de la caméra t2 par l'intermédiaire du dispositif de liaison D. Différentes images, telles que Ire représentant des objets secondaires ou des phénomènes lumineux au moyen de dispositifs divers programmés peuvent également venir se substituer aux éléments de paysage ou même à certaines parties de l'objet. Un système optique classique C2, tel qu'une lame semi-transparente, permet enfin d'obtenir, dans le champ d'observation d'une lunette L,par exemple, une image finale If représentant l'image I2 dans laquelle l'image I3 fournit ltempla- cement de la zone Z de luminance nulle. Le dispositif de liaison rigide assure o la coïncidence entre la zone d'animation, la zone de luminance nulle et l'image I3 issue du moniteur. La description du premier exemple de réalisation est illustrez au moyen de la figure 2. la caméra D2 ainsi que le moniteur de télévision D sont fixés à un support indéformable. du genre table de déplacement pour machine outil, représenté sous la forme simplifiée d'un plan horizontal, et qui constitue le dispositif de liaison DL. A ce support est fixée de plus une lame transparente La, horizontale, dont une partie rendue opaque constitue l'écran E. Ce support est déplaçable par translation dans un plan horizontal et entraîne la caméra, le moniteur et l'écran dans ce déplacement. Le dispositif d'entratnement S du support n ntest pas représenté. La lame transparente est placée de manière à pouvoir intercepter au moyen de l'écran, par déplacement horizontal du support, la totalité d'un faisceau optique vertical provenant de l'image Ip du paysage. Cette image Ip du paysage est constituée, par exemple, par une photographie diapositive éclairée par transparence et placée verticalement. L'axe moyen de la lunette L orientable qui explore le paysage, est horizontal, perpendiculaire au plan de cette diapositive, mais déporté verticalement par rapport à l'axe central de celle-ci de manière à obtenir, au moyen de deux miroirs M4 et M2 orientés à 450, un faisceau optique traversant la lame transparente.La caméra de télévision n'analyse que les éléments de paysage situés dans la zone d'animation Za pour fournir l'image I1 de cette zone, L'axe de l'objectif de cette caméra étant horizontal, une partie des rayons lumineux émis par la diapositive sont renvoyés verticalement par la lame semi-transparente 01, et par un miroir E solidaire du support. L'image du paysage est de plus1 transmise horizontalement par la lame semi-transparente , puis renvoyée verticalement par le miroir M2 afin de traverser la lame transparente. L'écran E arrête les rayons lumineux qui correspondent à la zone d'animation Za L'image 12 obtenue, qui comporte une zone de luminance nulleyest ensuite renvoyée horizontalement par le miroir trfi vers la lunette L, à travers la lame semi-transparente O2. L'image I1, obtenue sous forme électronique par la caméra D2 est traitée par le dispositif D3 avec l'image I de l'objet fournie par le dispositif D. L'image optique 5 fournie par le moniteur D4 est renvoyée verticalement au moyen d'un miroir 5 orienté à 5) sur la lame semi-transparente 02 En raison de la position appropriée du moniteur, cette image vient s'insérer dans l'image I2, exactement à ltemplacement de la zone Z de luminance nulle. o Dans cet appareillage, la diapositive I , les deux lames semi-transparentes p e et 2' les deux miroirs M2 et M4 sont fixes tandis que le dispositif de liaison DL, entratne dans un même mouvement de translation horizontale, le moniteur I, la caméra D2 ainsi que les deux miroirs M3 et fl va de soi que les divers moyens usuels tels que des dispositifs de grandissement, des dispositifs de renversement, des diaphragmes, propres à l'optique classique, ainsi qu'un dispositif d'éclairement de l'image du paysage n'ont pas été représentés. La description du second exemple de réalisation est illustrée au moyen de la figure 3. La caméra de télévision D2 et le moniteur de télévision D4 sont fixés à un support, indéformable, du genre table de déplacement pour machine-outil, représenté sous la forme simplifiée d'un plan horizontal qui constitue le dispositif de liaison DL. A ce support est fixée, en outre, la lame transparente L verticale, dont une partie rendue opaque par un moyen quelconque constitue l'écran E. De plus, cette lame est rendue réfléchissante, d'un coté seulement (non vu sur la figure), sur une surface coïncidant exactement avec la partie opaque constituant l'écran. Ce support est déplaçable, par translation dans un plan vertical, et entre dans un même 'e mot la camera, le moniteur et la lame transparente. la dispositif d'entraînement S de ce support n'est pas représenté. L'image Ip du paysage est constituée, par exemple, par une photographie diapositive placée verticalerent, de façon à se trouver parallèle au plan vertical de translation et située à très faible distance de la lame transparente. Cette image est éclairée par son envers et vue des deux cotés. A l'endroit, l'image I et l'écran placé devant celle-ci, forment l'image p 12 > l'écran lui-même constituant la zone de luminance nulle. Cette image I2 est vue, à travers la lame semi-transparente O2 au moyen de la lunette L. A l'envers, la caméra D2 n'analyse que la partie de l'image I placée en p regard de la surface réfléchissante de la lame transparente, le dispositif d'éclairement non représenté,étant placé au voisinage de la caméra. L'image Iî > ainsi obtenue est à l'envers, mais peut être redressée par un moyen quelconque. Cette image est ensuite traitée par le dispositif de traitement D3 avec l'image lo de l'objet, fournie par le dispositif D . Enfin, l'image L3 fournie par le moniteur D4 est renvoyée, par un miroir M3 placé à 450, sur la lame semi-transparente O2, de manière à coRncider exactement avec la zone de luminance nulle (écran E) de l'image I2, dans le champ de la lunette L. Dans cet appareillage, l'image du paysage, la lame semi-transparente 2 et le miroir 5 sont fixes, tandis que le dispositif de liaison DL entrasse dans un rate mouvement de translation S le moniteur DZ, la caméra D2 ainsi que la lame transparente La. I1 va de soi que les divers moyens usuels, tels que des dispositifs de grandissement, des dispositifs de renversement, des diaphragmes, propres à l'optique classique nlont pas été représentés. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la nortée de l'invention. REVENDICATIdNS 1. Procédé d'animation d'images pour système de simulation, destiné à représenter un paysage dans lequel évolue un objet, à partir d'une image du paysage et dune image de I'objet, caractérisé en ce qu'il consiste - à prélever une première image de image du paysage au moyen d'une caméra de télévision ou d'un dispositif équivalent, cette première image ne représentant que les éléments du paysage situés dans une zone d'animation , cette zone étant définie par un contour de faibles dimensions par rapport au champ d'observation , la caméra, solidaire d'un système de liaison mécanique, étant déplaçable par celui-ci de façon à déplacer la zone d'animation sur toute la surface de l'image du paysage, - à obtenir à l'aide d'un moyen optique classique, une seconde image, identique -de à l'image du paysage mais présentant une zongzluminance nulle due à l'interposition d'un écran destiné à empêcher la présenoe, sur cette seconde image, des éléments de paysage situés dans la zone d'animation , le contour de la zone de luminance nulle et le contour de l'écran étant identiqut au contour de la zone d'animation écran étant solidaire du système de liaison et déplaçable par celui-ci de façon à déplacer la zone de luminance nulle sur toute la surface de cette seconde image, - b obtenir, par un dispositif de traitement électronique, à partir de la première image et d'rab image de l'obJet, une troisième image fournie par un moniteur de télévision ou par un dispositif équivalent ; le traitement consistant à substituer l'objet aux éléments de paysage supposés cachés par cet objet , le moniteur étant solidaire du système de liaison et déplaçable par celui-ci - à insérer par un moyen optique classique et par une position appropriée du moniteur, la troisième image dans la seconde image à 1' emplacement exact de la zone de luminance nulle de façon à obtenir une image finale de paysage animé, - à obtenir un déplacement du système de liaison, commandé par le dispositif de traitement, de façon à simuler le déplacement de l'objet dans le paysage , la caméra, le moniteur et 11 écran étant solidaires mécaniquement de ce système de liaison indéformeble de manière à obtenir une correspondance exacte au cours du mouvement, entre la zone d'animation, la zone de luminance nulle et la troisième image. 2. Premier appareillage destiné à mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'image du paysage est fixe, verticale, éclairée par son envers et vue par transparence, en ce que le dispositif de liaison constitue un support commun pour la caméra, le moniteur et la lame trans- parente, en ce que le mouvement imprimé au dispositif de liaison en vue de déplacer la zone d'animation sur l'image du paysage, est un mouvement de translation dans un plan horizontal, en ce que la lame transparente portant l'écran est horizontale, et placée dans une partie verticale du faisceau optique, provenant de l'image du paysage, et en ce que le prélèvement de la première nmage ainsi que l'insertion de la troisième image dans la seconde image sont effectués respectivement au moyen de deux lames semi-transparentes. 3. Second appareillage destiné à mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'image du paysage est fie, éclairée par son envers et vue par transparence, en ce que le dispositif de liaison constitue un support commun pour la caméra, le moniteur et la lame transparente, en ce que le mouvement imprimé au dispositif de liaison est un mouvement de translation dans un plan vertical parallèle au plan de l'image du paysage, en ce que la lame transparente est rendue réfléchissante, d'un côté seulement, sur une surface coïncidant exactement avec la partie opaque de cette lame constituant l'écran, en ce que la lame transparente est verticale, placée à très faible distance de l'image du paysage et se déplace du coté endroit de cette image et de façon que sa partie réfléchissante soit placée face à cette image, en ce que la première image est obtenue par une caméra placée du cooté envers de l'image du paysage, cette caméra n'analysant que la partie de cette image de paysage placée en regard de la partie réfléchissante de la lame transparente, en ce que la seconde image est obtenue par la simple interposition de la lame transparente portant l'écran, en regard de l'image du paysage, et en ce que la troisième image est insérée dans la seconde image au moyen d'une lame semi-transparente.