Brevet FR2328970A1 — publié le 19770520

Laprésente invention concerne un dispositif d'identification et de -poursuite-d'une- d'une c Dle-à l'aide d'un- appareil d'observation dirigé sur cette dernière, avec filtrage dans l'image dudit appareil de la cible a poursuivre par fixation d'un seuil de contraste, détermination permanente de la dérive de lacible par rapport au centre de l'image, suivant les directions X et Y, et délivrance au servomoteur de signaux de réglage fonction de la dérive. Des dispositifs connus permettent d'observer un objet mobile, émettant ou réfléchissant un rayonnement électromagnétique (lumière, chaleur), à l'aide d'un appareil sensible au rayonnement considéré et de suivre automatiquement sa position. Dans ces dispositifs, l'information reçue par leurs capteurs d'image est traduite pour la production de signaux de pointage. On connait des systèmes de poursuite1 fonctionnant notamment selon le principe du contraste, dans lesquels une scène est divisée en zones claires ou sombres par fixation d'un seuil, en vue par exemple de la détermination d'un bord clair-sombre d'une surface claire ou sombre identifiée comme cible. La formation de la valeur moyenne de plusieurs bords permet en outre de calculer un centre de gravité (approximatif). Lors d'un déplacement de la cible, un signal de dérive est delivre a un servomécanisme, qui positionne le système d'information en conséquence.- Le bruit du signal de télévision peut rendre très fluctuante la position d'un bord clair-sombre, notamment dans le cas de cibles peu contrastées.Les méthodes connues donnent donc généralement un signal de dérive peu stable et par suite une poursuite tres instable. L'invention a pour objet un dispositif d'identification et de pour suite a d'une cible détectée par un appareil d'observation, permettant un accroissement notable des performances des systèmes de poursuite precé demment décrits. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'unité de poursuite comporte un calculateur pour la détermination précise du centre de gravité de l'aire de la cible. Selon une autre caractéristique de l'invention,l'unité de poursuite comporte un automatisme numérique pour le calcul automatique du seuil. Selon une autre caracteristique de l'invention, l'unité de poursuite comporte un calculateur pour la détermination précise de l'aire de la cible et un automatisme numérique pour le calcul automatique du seuil. Tous les points de l'image -appartenant à la cible et situés audessus ou au-dessous du seuil de luminosité mentionné, interviennent dans le calcul du centre de gravité de l'aire. Le centre de gravité de l'aire est calculé par rapport au centre de l'image, à l'aide des formules suivantes X s S coordonnées x de la cible XG = points image de la cible YG = coordonnées y de la cible Y # points image de la cible Ce dispositif de poursuite est pratiquement indépendant du buit, même quand le contraste "luminosité de la cible par rapport à la luminosité du fond" n'est pas très grand, car la formation de la moyenne sur l'aire totale réduit fortement l'influence des zones marginales fluctuantes de la cible. Une réalisation numérique assure dans ce cas aussi une precision, une fiabilité et une stabilité en température elevées, permettant de tirer pleinement parti d'un calcul automatique du seuil. Un automatisme de seuil realise a l'aide de modules analogiques est par contre très coûteux et lent. Dans le cas d'un éclairement variable de la cible, le risque de perte de cette dernière par suite d'un seuil mal situé est très faible avec la solution numérique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexes sur lesquels la figure 1 représente le diagramme de fluence du dispositif complet; la figure 2 représente le schéma bloc de l'unité de poursuite (détail 2 de la figure 1); la figure 3 représente le schéma synoptique du calculateur de centre de gravité (détails 7 de la figure 2); et la figure 4 représente le schéma synoptique d'un automatisme de seuil numérique (détail 8 de la figure 2). Sur la figure 1, l'image d'une scène comprenant la cible suivie est déterminée par un appareil d'observation 1, fonctionnant en capteur, puis transmise a l'unité de poursuite 2, sous forme par exemple du signal vidéo d'un équipement de télévision. L'unité de poursuite délivre les signaux de réglage calculés en fonction de la dérive à un servomécanisme biaxial 3, qui pointe l'appareil d'observation sur la cible. Un moniteur 4 est branché en aval de l'unité de poursuite 2, pour l'observation de la derive de la cible par rapport au centre de l'image. Le schéma synoptique de l'unité de poursuite 2, représenté à la figure 2, montre que le signal de capteur, tel que le signal vidéo d'un équipement de télévision, est transmis, après une conversion analogiquenumérique non représentée, à une logique a fenêtre 5, qui isole dans la scene complète un extraitdéteminé par la fenêtre (et entourant la cible suivie). La taille et la position de la fenêtre sont ajustables sur l'image complète par l'opérateur. Une logique a seuil 6, en aval de-la logique a fenêtre, recherche dans l'extrait les points d'image appartenant a la cible, c'est-à-dire situés au-dessus ou au-dessous d'un seuil de luminosité fixé par l'opérateur ou un automatisme 8.Chaque point image de l'objet produit dans le calculateur de centre de gravite 7, monté en aval de la logique a seuil6, une opération de calcul de la dérive suivant les directions X et Y. Après chaque image du capteur calculee, la dérive instantanée du centre de gravité de la cible suivant les directions X et Y est délivrée au servomécanisme 3. Les signaux de sortie de la logique a fenêtre 5, de la logique a seuil 6 et du calculateur de centre de gravite 7 peuvent être transmis à une unité de superposition d'images 8t dans laquelle le contour de la fenêtre, les points de la cible "identifiés", le centre de gravité calculé de l'aire de la cible et un réticule sont superposés électroniquement a 11 image instantanée.Le moniteur 4 de la figure 1 visualise cette superposition pour un observateur. Sur la figure 3, le calculateur de centre de gravité 7 de la figure 2 comporte deux additionneurs 10 et 11 pour les coordonnées x. et Yi des points image faisant partie de la cible, ainsi qu'un compteur 12, qui enregistre le nombre de ces points image. Un diviseur 13; branché en aval de ces trois modules, reçoit à l'entrée la somme de toutes les coordonnées Ex, Zy et de tous les points image SPI, et délivre à la sortie les coordonnées du centre de gravité XG et Le signal de capteur délivré par l'appareil d'observation 1 contient la totalité des points image. La quantite partielle située dans la fenêtre de la logique 5 est analysée pour déterminer les points image situés au-dessus (alignement du blanc) ou au-dessous (alignement du noir) d'un seuil et devant donc être affectés a la cible. Le seuil peut être prédéterminé manuellement, mais doit s'adapter aux variations rapides de la scène observée, de sorte que l'invention prévoit son calcul à l'aide d'un automatisme numérique 8. Ce dernier fonctionne de préférence selon le principe suivant (cf. figure 4) : le module 14 détermine la valeur moyenne du signal vidéo digitalisé dans l'extrait d'image et le module 15 une valeur extrême, claire ou sombre. Le module 16 calcule le seuil; sous forme d'une valeur intermédiaire, ajustable manuellement en pourcentage entre les valeurs extrême et moyenne. Cette possibilité de variation manuelle 17 constitue une correction de l'automatisme, permettant une adaptation optimale de la position du seuil aux conditions instantanées de la scène, par intervention manuelle, afin de garantir une souplesse suffisante lors de l'application à certains types d'armes. Des circuits produisant une selection de contraste automatique sobt prévus pour perfectionner encore l'invention. Deux solutions sont alors concevables, selon la scène observée. Soit par exemple un objet volant,éclairé par le soleil et-représentant un contraste clair, puis présentant soudain sa face à l'ombre â l'observateur. I1 est possible d'utiliser la chute de la différence "valeur extrême de clarté moins valeur moyenne" au-dessous d'une valeur - minimale pour provoquer la commutation sur contraste sombre. Un autre critère est utilisable : le voisinage d'un objet clair par exemple doit comporter plus de points image au-dessous qu'au-dessus du seuil. La minorité instantanée de l'ensemble des décisions de seuil dans une zone selectée autour de la cible péut alors constituer une définition du contraste de cette cible. Si par exemple dans cette dernière zone il se trouve moins de points image au-dessus (clair) qu'au-dessous du seuil, il convient de rechercher des objets clairs, car l'environnement est essentiellement sombre. Il est ainsi possible de réaliser en particulier une sélection de contraste automatique lors du déclenchement de la poursuite. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif d'identification et de poursuite d'une cible à laide d'un appareil d' observation dirigé sur cette dernière, avec filtrage dans l'image dudit appareil de la cible à poursuivre par fixation d'un seuil de contraste, détermination permanente de la dérive de la cible par rapport au centre de l'image suivant les directions X et Y, et délivrance au servomoteur de signaux de réglage fonction de la dérive, ledit dispositif étant caractérise en ce que l'unité de poursuite comporte un calculateur pour la détermination précise du centre de gravité de l'aire de-la cible. 2. Dispositif d'identification et de poursuite d'une cible à l'aide d'un appareil d'observation dirigé sur cette dernière, avec filtrage dans l'image dudit appareil de la cible à poursuivre par fixation d'un seuil de contraste, détermination permanente de la dérive de la cible par rapport au centre de l'image suivant les directions X et Y, et délivrance au servomoteur de signaux de réglage fonction de la dérive, ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'unité de poursuite comporte un automatisme numérique pour le calcul automatique du seuil. 3. Dispositif d'identification et de poursuite d'une cible à l'aide d'un appareil d'observation dirigé sur cette dernière, avec filtrage dans l'image dudit appareil de la cible à poursuivre par fixation d'un seuil de contraste, détermination permanente de la dérive de la cible par rapport au centre de l'image suivant les directions X et Y, et délivrance au servomoteur de signaux de réglage fonction de la dérive, ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'unité de poursuite comporte un calculateur pour la détermination précise de l'aire de la cible et un automatisme numérique pour le calcul automatique du seuil. 4. Dispositif selon une des revendications 1 et 3, caractérisé par l'emploi de calculateurs numériques, câblés pour le calcul du centre de gravité de l'aire selon la formule G - L coordonnees (x ou v > x, y Z points image - 5. Dispositif selon une des revendications 2 et 3, caractérisé par la détermination automatique du seuil numérique, sous forme d'une valeur intermediaire ajustable entre les valeurs extrêmes et moyennes, calcu lées numériquement. 6. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3 et 5, caractérisé par une commutation de contraste automatique quand la différence des valeurs extrême et moyenne du contraste traduit tombe audessous d'une valeur minimale. 7. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3 et 5, caractérisé en ce qu'une sélection de contraste automatique est effectuée par ajustage du contraste (clair ou sombre) fixé par la minorité en pourcentage des points image de la zone marginale, situés au-dessus ou au-dessous du seuil.