Brevet FR2374616A1 — publié le 19780713

La présente invention concerne la mesure des surfaces et se rapporte plus particulièrement à un dispositif de mesure d'une surface sur une image telle qu'un cliché ou analogue. Les dispositifs de mesure de surfaces sur des images ont des applications diverses et sont utilisés en particulier en cardiologie pour effectuer des mesures sur les cavités du coeur en vue de déterminer la fraction d'éjection cardiaque. Les dispositifs connus de mesure de surfaces du type précité fonctionnent généralement par saisie et numérisation d'image avec recherche ou saisie du contour de celle-ci et un calcul automatique des aires par ordinateur. Ces dispositifs sont d'u#n encombrement important et d'un prix de revient élevé. L'invention vise à créer un dispositif de mesure de surfaces sur une image qui, tout en ayant une précision analogue à celle des dispositifs connus, soit de#construction simple et par conséquent d'un prix de revient modéré. Elle a -donc pour objet un dispositif de mesure de l'aire d'une zone d'une image délimitée par un contour, caractérisé en ce qu'il comprend une caméra de télévision, des moyens de reconnaissance de contour de la zone à mesurer, une horloge, des moyens de comptage des signaux d'horloge commandés par lesdits moyens de reconnaissance de contour et par les signaux de synchronisation de ligne et d'image de ladite caméra et des moyens d'affichage et/ou de mémorisation du compte desdits moyens de comptage représentant la mesure de l'aire. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ledit contour étant défini par un trait opaque, lesdits moyens de reconnaissance de contour comprennent un comparateur des signaux vidéo émis par la caméra à un niveau de seuil. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, ledit contour étant défini par une différence de niveau de brillance entre la zone à mesurer et le reste de l'image, lesdits moyens de reconnaissance de contour comprennent des moyens de commutation à seuil. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple - la Fig. 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de mesure de surfaces suivant l'invention - la Fig. 2 est un schéma synoptique d'un dispositif analogue à celui de la Fig. 1, pour la mesure de la surface de portions d'image délimitées par un contour fermé - la Fig. 3 est un schéma électrique plus détaillé d'un circuit de reconnaissance d'un contour formé d'une ligne sombre délimitant la surface à mesurer, utilisé dans le dispositif de la Fig. 2 et - la Fig. 4 est un schéma électrique d'une variante du circuit de la Fig. 2. Le dispositif représenté à la Fig. 1 comprend principalement une caméra de télévision 1 destinée à effectuer le balayage d'une image telle qu'un cliché (non représenté). La caméra 1 est connectée de façon classique à un moniteur 2. Le dispositif comporte en outre un comparateur 3 dont une entrée est connectée à la sortie vidéo de la caméra 1 et dont l'autre entrée reçoit un signal de référence qui traduit la variation du niveau de brillance perçu par la caméra lors de son franchissement de la limite de l'image qui définit la zone à mesurer. La sortie du comparateur 3 est connectée à une entrée d'une porte ET à trois entrées 4 dont une seconde entrée est connectée à la sortie d'un circuit d'horloge 5 de fréquence élevée. La troisième entrée de la porte ET 4 est connectée à la sortie d'un circuit 6 de commande d'arrêt de comptage dont l'entrée est connectée à la sortie de synchronisation de lignes de la caméra 1. La sortie de la porte ET 4 est connectée à l'entrée de comptage d'un compteur totalisateur 7 dont l'entrée de remise à zéro est reliée à la sortie d'un circuit 8 de remise en forme, l'entrée de ce dernier étant connectée à la sortie de synchronisation d'image de la caméra 1. La sortie du compteur totalisateur 7 est reliée à une entrée d'une porte ET 9 à deux entrées, la seconde entrée de cette porte étant connectée à la sortie du circuit 8 de remise en forme et sa sortie étant connectée à un dispositif 10 d'affichage numérique de l'aire mesurée et/ou de mise en mémoire de cette aire. Le dispositif de la Fig. 2 est analogue au dispositif de la Fig. 1 et ne diffère de celui-ci que par le fait qu'il est adapté à la mesure d'aires de portions d'images délimitées sur un cliché ou analogue. Ce dispositif comprend une caméra il à la sortie de laquelle est connecté un circuit 12 de reconnaissance de la zone à mesurer. La sortie du circuit 12 est reliée à une unité de commande 13 également reliée à un circuit 14 de remise en forme des signaux d'image dont l'entrée est connectée a une autre sortie de la caméra 11. Par ailleurs, l'unité de commande 13 est connectée à un circuit extérieur 15 de commande manuelle. La sortie de l'unité de commande 13 est connectée à l'entrée de comptage d'un compteur totalisateur 16 à cinq décades dont l'entrée de remise à zéro est reliée par l'intermédiaire d'un circuit de mixage 17, à un circuit de remise en forme du signal vidéo 18. Le circuit de mixage 17 est commandé par une horloge 19 d'une fréquence de 5 MHZ, tandis que le circuit 18 comporte une sortie supplémentaire par laquelle il est connectée à une entrée de la caméra 11 par l'intermédiaire d'un circuit 20 de renforcement des contours. Le compteur-totalisateur 16 est connecté à une unité d'affichage 21. La Fig. 3 représente un mode de réalisation du circuit 12 de reconnaissance d'un contour défini par un trait trace# sur un cliché, par exemple au crayon feutre ou analogue. Ce circuit comprend principalement un amplificateur formé d'un étage d'adaptation d'impédance constitué par un transistor 22 de type NPN dont la base est connectée à la sortie de signal vidéo de la caméra 11 du dispositif de la Fig. 1. par l'intermédiaire d'un condensateur 23. L'émetteur du transistor 22 est connecté à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 24, tandis que son collecteur est relié directement à la borne positive d'une source d'alimentation en courant continu, non représentée. La base du transistor 22 est en outre connectée à la borne positive de la source et à la masse par des résistances 25 et 26. L'amplificateur comprend en outre un second transistor NPN 27 dont la base est connectée à l'émetteur du transistor 22 par l'intermédiaire d'un condensateur 28. La base du transistor 27 est en outre connectée à la masse par une résistance 29. La polarisation de la base du transistor 27 est fixée par deux résistances 30, 31 formant diviseur de tension aux bornes de la source de courant continu. L'émetteur du transistor 27 est connecté à la masse par une résistance 32 et un condensateur de découplage 33 montés en parallèle, tandis que son collecteur est connecté à la borne positive de la source par une résistance 34. A la sortie de l'amplificateur 22, 27, est connecté un circuit de dérivation formé d'un condensateur de forte valeur 35 et d'une résistance 36, connectant à la masse la borne du condensateur 35 opposée au collecteur du transistor 27. Un condensateur 37 de faible valeur est connecté aux bornes de la résistance 36. La sortie du circuit de dérivation est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 38 à une entrée d'un comparateur 39 dont l'autre entrée est connectée au curseur d'un potentiomètre 40, lui-même connecté en série avec une résistance 41, aux bornes d'une source de tension continue. Le réglage du potentiomètre 40 définit la valeur de référence correspondant au tracé du contour délimitant la zone dont on doit mesurer la surface. Le comparateur 39 est avantageusement un comparateur à temps de réponse rapide de type MLM 710H fabriqué et vendu par la Société National Semi-Conductor. La Fig. 4 représente un circuit de reconnaissance d'un contour d'une zone à mesurer par détection du contraste entre cette zone et le reste de l'image. Ce circuit comprend un condensateur d'entrée 42 en série avec une résistance 43, connectée à la base d'un transistor NPN 44 dont l'émetteur est relié à la masse par une résistance 45. Le collecteur du transistor 44 est connecté à la borne positive d'une source de tension continue par une résistance 46. il est en outre connecté à la base d'un transistor NPN 47 par une résistance.48. La base du transistor 47 est en outre connectée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 49 et d'un condensateur 50 branchés en parallèle. L'émetteur du transistor 47 est connecté à la masse par une résistance 51 sur laquelle est branché en parallèle un condensateur 52, tandis que son collecteur est connecté à la source de tension continue par une résistance 53. Le collecteur du transistor 47 est en outre connecté à un condensateur 54 de forte valeur qui, avec une résistance 55 connectée à la masse, constitue un dérivateur. Le point commun au condensateur 54 et à la résistance 55 est connecté à la base d'un transistor NPN 56 dont l'émetteur est relié à la masse et dont le collecteur constitue la sortie du circuit de reconnaissance. Le collecteur du transistor 56 est connecté à la source de tension continue par une résistance 57. Le dispositif représenté à la Fig. 1 fonctionne de la façon suivante. La caméra 1 de télévision fournit au reste du circuit les signaux suivants : - un signal vidéo sensiblement proportionnel à la luminance du point analysé ; - un signal de début d'image - un signal de début de balayage de ligne. On suppose tout d'abord que le dispositif soit utilisé pour mesurer une surface intérieure à un- tracé;fermé. Le comparateur 3 reçoit de la caméra 1 les signaux vidéo qui sont comparés au seuil correspondant au trait qui délimite la zone dont la surface doit être mesurée. Le signal de sortie du comparateur 3 est à l'état bas tant que la caméra n'a pas rencontré le contour de ladite zone. Dès que le contour est atteint, le signal de sortie du comparateur 3 passe à l'état haut et ce signal est appliqué à l'entrée correspondante de la porte ET 4. Celle-ci reçoit par ailleurs les signaux de l'horloge 5 et les signaux de sortie du circuit 6. Par conséquent, la porte ET transmet alors les signaux de l'horloge 5 au compteur totalisateur 7 qui a été remis à zéro par le signal provenant du circuit 8 de remise en forme du signal de synchronisation d'image. Pendant un balayage de gauche à droite, le comparateur passe à l'état haut lorsque la caméra 1 passe pour la première fois sur le contour de la zone à mesurer et repasse à l'état bas lorsque la caméra passe pour la seconde fois sur ledit contour. Il en résulte que la porte ET est successivement déclenchée puis bloquée à chaque ligne balayée par la caméra de sorte que le compteur ne compte que les signaux d'horloge émis pendant la portion de ligne de balayage intérieure au contour. Etant donné que les signaux de sortie du circuit 6 qui est une bascule de Schmitt passent à l'état bas à chaque retour de ligne, le comptage par le compteur 7 n'a pas lieu lors desdits retours de lignes. Lorsqu'une image a été balayée dans sa totalité, le circuit 8 transmet un signal de commande d'affichage à la porte ET 9 et celle-ci transmet au dispositif d'affichage et/ou de mise en mémoire le compte du compteur 7. Simultanément, le compteur 7 reçoit un signal de remise à zéro de sorte qu'a l'image suivante le compte peut être repris. Le moniteur 2 permet de contrôler en permanence que la partie de l'image dont on mesure la surface est bien la bonne. La mesure de la surface intérieure à un contour est effectuée par comptage des impulsions d'horloge émises pendant que la caméra balaye la zone délimitée par le contour. Connaissant la fréquence des impulsions d'horloge, on connait le nombre d'impulsions émis par ligne complète de balayage Ce nombre représente la longueur de la ligne de sorte que la mesure de la partie d'une ligne délimitée par deux points du contour est donnée par le produit de la longueur de la ligne entière par le rapport entre le nombre d'impulsions produites au cours du balayage de ladite partie de ligne et le nombre d'impulsions par ligne complète. La hauteur de l'image est définie par le nombre de lignes qu'elle contient multiplié- par la distance entre les lignes. Par conséquent, en étalonnant le dispositif de façon appropriée, le contenu du compteur 7 donne directement la mesure de la surface délimitée par le contour. Le fonctionnement du dispositif de la Fig. 2 est analogue à celui de la Fi#g. 1 à l'exception près que le comptage est déclenché par le circuit 15 de commande manuelle extérieure. Par ailleurs, lorsque le circuit 12 de reconnaissance est un circuit tel que celui de la Fig. 3, la détection du contour est effectuée en comparant dans le comparateur 39 la valeur instantanée du signal vidéo qui passe dans l'amplificateur 22, 27 et subit une dérivation par le circuit 35, 36, à une valeur de seuil définie par le réglage du potentiomètre 40. Lorsque le niveau du signal vidéo dérivé est supérieur â la valeur de seuil, le comparateur 39 émet un signal correspondant à un passage de la caméra sur le contour. Lorsque le circuit 12 est un circuit tel que celui de la Fig. 4, le signa#l vidéo qu'il reçoit est amplifié dans l'amplificateur 44, 47 et dérivé par le circuit 54, 55. Il est ensuite appliqué à la base du transistor 56 monté en commutateur dont le seuil correspond au niveau de brillance de la zone à mesurer. Lorsque ce seuil est franchi, le transistor 56 conduit ce qui indique que la caméra se trouve au-dessus de la zone à mesurer. Lorsque le dispositif suivant l'invention est utilisé pour mesurer des surfaces délimitées par des différences de niveaux de brillances, l'amplificateur de la caméra doit être remplace par un amplificateur à gain constant. Si l'on se réfère à nouveau à la Fig. 2, on voit qu'après la fin de la mesure d'une surface, le dispositif s'arrête et qu'il faut commander un nouveau comptage en actionnant le circuit de commande extérieur 15. Le dispositif suivant l'invention permet la mesure des surfaces et par extension, celle des volumes des cavités cardiaques, et permet donc de faciliter considérablement le calcul de la fraction d'éjection cardiaque. Le dispositif de la Fig. 2 est particulièrement adapté à cette application. Avec ce dispositif, l'opération de comptage est déclenchée par commande manuelle qui débloque le compteur 16 pendant la durée d'analyse d'une image ou d'un nombre entier d'images Si on veut établir une moyenne pour tenir compte de fluctuations éventuelles. Les applications du dispositif suivant l'invention s'étendent à tous les problèmes de mesure rapide des surfaces et des volumes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de l'aired'ur.e zone d'une image délimitée par un contour, caractérisé en ce qu'il comprend une caméra de télévision (1; 11), des moyens (3 ; 12) de reconnaissance de contour de la zone à mesurer, une horloge, des moyens 4 7 ; 16) de comptage des signaux d'horloge commandés par lesdits moyens de reconnaissance de contour et par les signaux de synchronisation de ligne et d'image de ladite caméra (1; 11) et des moyens (10 ; 21) d'affichage et/ou de mémorisation du compte desdits moyens de comptage représentant la mesure de l'alre.- 2.Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contour étant défini par un trait opaque, lesdits moyens de reconnaissance de contour comprennent un comparateur (39) des signaux vidéo émis par la caméra à un niveau de seuil. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contour étant défini par une différence de niveau de brillance entre la zone à mesurer et le reste de l'image, lesdits moyens de reconnaissance de contour comprennent des moyens (56) de commutation à seuil. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de reconnaissance de contour comprennent un circuit (35, 36 ; 54, 55) de dérivation desdits signaux vidéo provenant de ladite caméra (1 ; 11). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, càractériséen ce qu'il comporte en outre un circuit (6) de remise en forme de signaux de ligne de la caméra (1) connecté à une entrée d'une porte ET (4) à trois entrées dont une autre entrée est connectée à la sortie de ladite horloge (5) et dont une troisième entrée est connectée à la sortie desdits soyons de reconnaissance de contour (3), et un circuit (8) de remise en forme de signaux d'image la caméra (1) connecté à l'entrée de remise à zéro desdits moyens de comptage (7). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de comptage (7) sont connectés auxdits moyens d'affichage et/ou de mise en mémoire (10) par l'interme- diaire d'une porte ET (9) commandée par ledit circuit de remise en forme des signaux d'image. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (14) de remise en forme de signaux d'image de ladite caméra (11) connecté auxdits moyens de comptage (14) par l'interm8- diaire d'une unité de commande (13) elle-même connectée à un circuit de commande extérieure (15), ladite unité de commande étant en outre connectée auxdits moyens (12) de reconnaissance de contour tandis que l'entrée de comptage desdits moyens de comptage (16) est connectée à ladite horloge (19) par l'intermédiaire d'un circuit de mixage (17) lui-même connecté à un circuit (18) de remise en forme de signaux vidéo. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (20) de renforcement de contours connecté entre une sortie du circuit (18) de remise en forme essignaux vidéo et une entrée de la caméra (11).