Brevet FR2365255A1 — publié le 19780414

La présente invention concerne un procédé de représentation de la gamme de contrastes très élevée des images thermiques. L'oeil humain, adapté, à une luminance déterminée, n'est pas en état-de capter et d'interpréter plus de vingt degrés de contraste. Dans la télévision en noir et blanc, par exemple, on ne peut transmettre que dix degrés de contraste environ. rais en employant des moyens électroniques d'amplification de la luminance des images, il n'est pas possible d'augmenter la-gamme dé contraste que l'oeil humain peut capter. Dans la gamme de radiation tnermique propre, une transformation linéaire de signal entre la température (ou la densité de radiation) et un signal électrique est possible. Ce rapport linéaire peut avoir une étendue de contraste jusqu'à 60 dB. Si l'on suppose qu'une discrimination thermique de 0,1 C est aujourd'hui possible sans plus, il est possible, en présence de sources artificielles de radiations telles qu'échappement de moteur, radiations de gaz d'échappement, etc.., de capter avec des capteurs thermliques-une gamme allant de O,10G à plusieurs centaines de degrés centigrades, ce oui donne la possibilité de plus de 1.000 degrés de contraste. La présente invention a pour objet d'élargir au delà des limites actuelles la gamme de contraste pouvant être captée par l'oeil humain au moyen d'un nouveau mode de représentation d'image. Conformément à l'invention, la gamme de tensions de signal correspondant à la gamme de contraste est fractionnée en plusieurs gammes partielles, chaque gamme de signal partielle commandant une couleur particulière dans la représentation électronique d'image. Comme l'oeil humain peut capter sans difficulté au moins trois couleurs, le nombre de gammes perceptibles de contraste ne diminuant pas sensiblement, ce fractionnement permet de mieux présenter à l'oeil humain la gamme élevée- de contraste fournie par l'image thermique et par conséquent d'augmenter la densité d'information. Les images polychromes pourraient etre présentées sur divers appareils de reproduction: il faudrait, dans ce cas, que le spectateur observe tantôt l'un tantot l'autre écran. I-5ais alors l'observateur ne pourrait pas interpréter les diverses images directement dans son cerveau mais devrait les capter séparément puis les combiner logiquement. La combinaison de ces obse-rvations séparées en une image d'ensemble exige en outre un effort cré- bral supplémentaire retardant d'autant l'interprétation de l'image thermique ou même la rendant pratiquement impossible. Selon une autre idée de l'invention, les images polyc'nro- mes sont donc présentées ensemble à l'oeil ce qui peut se faire en projetant sur un écran commun les images obtenues par les diverses gammes partielles. L'observateur peut capter immédia- tement une telle image polychrome, tirer d--cectement ses conclusions et prendre les mesures adéquates. Il ne convient pas toujours de fractionner linéairement la gamme de contraste en tranches partieiles égales. Dans beau- coup de cas il s'est avéré préférable d'amplifier logarithmiquement la tension de signal captée en bloc et de fractionner les signaux de sortie en gammes de réception optimales pour la capacité perceptive de l'oeil humain. L'exemple ci-après fera mieux comprendre ce qui précède Un appareil à images thermiques capte linéairement dans son signal de sortie une gamme de températures de la scène comprise entre 0,10C et quelques centaines de degrés centigrades et produit un signal électrique lnéaire indépendant des différences de température entre les divers points d'image. La différence de température équivalente de bruit, donc la plus petite différence de température perceptible, peut être d'environ 0,1 C. En d'autres termes, on disposera, pour toute la gamme de températures, de plus de 1.000 degrés de contraste impossibles à interpréter par l'oeil humain dans une représentation linéaire monochrome. Comme il est extremement important, principalement pour les appareils militaires, de reconnaître la structure de l'arrière-plan naturel pour l1orlentation et que celui-ci ne comporte qu'une structuration de quelques degres centigrades, il est nécessaire de présenter cette différence de température en une couleur avec au moins 10 degrés de contraste. La gamme de températures des cibles chaudes, telles que des véhicules en marche, est située dans un ordre'de grandeur allant jusqu'à 100 C et les températures des fusées tirées dépassent 1,0000C. Pour cette raison, il convient de présenter la gamme des cibles de 10 à 1000C en une autre couleur (et également en 10 20 degrés de contrastre), et la gamme des cibles de 100 à 1.000 C en une troisième avec la même gamme de contraste. On peut donc, d'après la couleur, conclure immédiatement de la nature de la cible, ce qui facilite notablement l'interpréta tion directe. Le radiation de la cible se situant, comme on l'a dém tré ci-dessus, dans les grammes 1 à 40, 10 à 100 et 400 à 1.000, la solution de plus convenable est un traitement logarithmique du signal suivi d'un fractionnement linéaire du signal de sortie. Si l'on prend, par exemple, le vert pour la couleur de base, le bleu pour la seconde gramme, et le rouge pour le troisième, des appareils d'observation militaires laisseront apparaître des homme ou des animaux dans la gramme verte du spectre, des camions ou des blindés en marche dans la gramme bleue, et des aéronefs à vitesse supersonique ou des missiles dans la gamme rouge.La transmission/transformation en couleurs, conforme à l'invention pourra donc être décisive pour permettre à l'observateur une reconnaissance rapide. En ces de fort amortissement atmosphérique, un avion ou un missile éloigné pourra d'abord apparaître dans la gamme verte, puis à distance moyenne dans la gamme bleue, et seulement à proximité dans la gamme rouge. Ceci n'èst pas forcément un inconvénient car cela permet d'évaluer approximativement la distance et facilite également la décision concernant les mesures à prendre. La représentation des couleurs pourra se faire, par exemple, par des diodes luminescentes de diverses couleurs commandées chacune pqr un signal partiel. Le rayonnement des diodes luminescentes pourra être concentré en un point unique par des dispositifs optiques appropriés. Les dimensions de ce point seront adaptées, par un diaphragme approprié, à la dimension nécessaire du point d'image de l'image à représenter. La représentation de l'image s'effectue au moyen d'un dispositif optique déviateur déplaçant le point d'image horizontalement dans le sens des lignes et verticalement dans le sens de l'image. Si le dispositif explorateur de réception de l'image thermique et le dispositif déviateur de reproduction de l'image colorée sont actionnés par le même mécanisme, on obtiendra une synchronisation positive de la réception et de la reproduction. L'expérience a révélé qu'il convenait de produire ltexplo- ration de l'image thermique au moyen d'un prisme polygonal tour nant, transparent au rayonnement thermique. Si l'on utilise, pour la reproduction, un prisme polygonal transparent aux rrdia- tions visibles et qu'on le monte sur le même axe de rotation que le prisme d'exploration, on réalise la synchronisation posi- tive précitée. Le dessin annexé représente un exemple de la concentration en un seul point de la radiation de diodes luminescentes de diverses couleurs. Les radiations de deux dioles luminescentés 1 et 2, rouge et verte, sont rassemblées en faisceau parallèle par des lentilles 3 et 4 et réunies par un prisme diviseur 5 de radiations. L'image du faisceau parallèle est ensuite formée, par une autre lentille 6, en un point. Dans ce plan d'image se trouve un diaphragme -correspondant aux dimensions du oint d'image. Selon une autre idée de l'invention, ce diaphragme se trouve immédiatement avant le prisme déviateur 7, de sorte que la section du faisceau tombant sur le prisme est très petite de même, donc, que le temps que met une arête du prisme à fractionner le faisceau en deux parties, de qui réduit à l'extrêm le temps mort pendant lequel l'image doit être éliminée du fait l'une imagerie défectueuse. REVENDICATIONS - Procédé de représentation vidéo d'images thermiques, caractéris en ce tue la gamme levée de contraste des images thermiques est fractionnée en plusieurs gammes partielles et qu'une couleur particulière est associée à chaque gamme partielle dans la représentation électronique vidéo. 2 - Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que les diverses images colorées sont superposées et présentées ensemble à l' - - Procédé selon les Revendications 1 et 2, caractérisé en ce eue la tension ae signal émise par le capteur thermique est passée dans un amplificateur logarithmique et en ce que la tension de signal obtenue est fractionnée en gammes partielles de contraste optimales pour la capacité réceptrice de l'oeil humain. 4 - Procédé selon la Revendication 3, caractérisé en ce qu'il sert à la reproduction d'image thermiques dans de grandes gammes de températures. 5 - Procédé selon les Revendications 3 et- 4, caractérisé en ce que les gammes individuelles de contraste sont choisies de façon que la gamme fondamentale de températures n'est située qu'à environ S à Co de la température normale de l'arrière-plan, celles des autres couleurs entre +10 et +500C de différence de température ou entre 50 C et quelques centaines de degrés centigrades de différence de température. 6 - zvoc--dé elon une quelconque des Revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pour chaque gamme de température, des diodes luminescentes de couleur différente sont utilisées pour la reproduction et qu'elles sont présentées a l'oeil humain par une optique appropriée sous forme d'une image colorée. 7 - Dispositif de mise en oeuvre dn procédé selon une quelconnue des Revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif explorateur de réception de l'image thermique et le dispositif déviateur de reproduction de l'image thermique sont actionnés par le même système mécanique de façon à réaliser une synchronisation positive. 8 - Dispositif selon la Revendication 7, caractérisé en ce qu'il utilise un prisme polygonal transparent à la radiation thermique pour l'exploration de l'image thermique et un prisme polygonal transparent à la ration visible pour ta reproduc- tion, les deux prismes étant montés sur lemme axe de rotation. 9 - Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la Revendication 6, caractérisé en ce cue la radiation de chacune des diverses diodes luminescentes polychromes est réunie, par des systèmes optiques d'imagerie et des déviateurs de radiations, en un point d'image produisant ensuite la représentation l'ima- ge par le ou les prismes polygonaux mobiles. 10 - Dispositif selon une quelconque de Revendications 5, 7 8 ou 9, caractérisé en ce que la radiation des d odes luminescen- tes polycnromes est transformée par un système de lentilles en un faisceau parallèle, en ce que les divers f ceaux sont rassemblés par des diviseurs optiques de radiations et en ce que le faisceau commun est focalisé par une optique collectrice dans un plan d'image dans lequel se trouve un diaphragme de la dimension du point d'image nécessaire. - Dispositif selon une quelconque des Revendications 6, 7 8, 9 ou 40, caractérisé en ce que l'image des diodes luminescentes définie par un diaphragme se trouve au voisinage immédiat du prisme polygonal déviateur.