Brevet FR2463392A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne des perfectionnements aux dispositifs indicateurs cartographiques dans lesquels une carte géographique est préalablement enregistrée sur un support optique, magnétique ou autre, en permettant le stockage et dans lesquels des moyens d'analyse permettent, par lecture appropriée du support, de sélectionner une zone de carte à visualiser sous-forme de si- gnaux vidéo aptes à la visualisation envisagée sur un indicateur cathodique. De manière plus précise, les perfectionnements objet de l'in- vention concerne les dispositifs du type indicateur cartographique dans lesquels l'image est visualisée en couleur. Les dispositifs cartographiques présentant l'image d'une carte géographique aux pilotes de certains véhicules sont de plus en plus utilisés, en particulier dans le domaine aéronautique. L'invention s'applique plus particulièrement dans ce domaine à la réalisation d'un système indicateur électronique de naviga- tion aérienne. Un indicateur cartographique est destiné princi- palement à présenter au pilote de l'avion la carte géographique de la zone survolée. La zone visualisée défile en correspondance avec le vol et son positionnement est commandé en fonction de la longitude et de la latitude de l'avion et éventuellement de son cap. Les données de latitude, longitude et cap sont fournies par le système de navigation de l'avion (capteurs, centrale à iner- tie, etc...). Outre la carte géographique, le système est agencé pour visualiser conjointement sur le tube cathodique un repère qui indique le point figuratif de l'avion ainsi que des informations, de navigation, par exemple la vitesse, la consommation de carbu- rant, la route à suivre, etc... Ces informations sont fréquemment produites selon un mode de balayage aléatoire, dit cavalier du tube cathodique pour former les symboles (vecteurs, cercles, etc...) ou les caractères alpha-numériques à visualiser. Pour parer au maximum de besoins, la carte géographique dispo- nible à bord du véhicule doit être la plus complète possible. Mais, lors de l'exécution d'une mission particulière, il n'est souvent pas utile de conserver l'ensemble de la carte, et même, il est souhaitable que seulement certains détails soient pré- sentés. Il est ainsi possible d'éviter la confusion possible de figures et la surcharge visuelle du pilote, et augmenter la ra- pidité d'intervention. Enfin, l'apparition de figures simpli- fiées plus explicites permet, par exemple, le recalage de navi- gation d'une façon plus aisée. Les cartes géographiques sont généralement en couleurs et la couleur est une manière de coder les différents types de détails indiqués: les routes en rouge., les bois en vert., l'hy- drographie en bleu, etc... L'objet principal de l'invention est de pouvoir extraire une ou plusieurs couleurs d'une image de carte à l'aide d'un dispositif électronique de façon à pouvoir présenter sur le tube cathodique de visualisation uniquement les détails souhaités, pour avoir une image simplifiée et mieux adap- tée à un travail particulier, ou bien une carte dont on a enlevé certains détails. Une autre particularité de l'invention est de permettre d'établir une visualisation de carte en couleurs standard à partir de documents hétéroclites c'est-à-dire dont les couleurs peuvent être différentes par suite notamment de diverses impressions ou origines. A la sortie de l'analyseur, la carte géographique sélection- née se trouve codée par trois signaux vidéo correspondant au rouge, au vert et au bleu. La solution proposée consiste à analyser en temps réel les signaux portés simultanément par ces trois voies et à identifier la couleur du point soumis à analyse. Grâce à un dispositif logique il est décidé en fonction des critères de sé- lection retenus d'afficher ou non le point en question ou d'en modifier sa couleur. La solution est réalisable sous forme d'un matériel opérationnel relativement simple compte tenu du nombre limité de couleurs distinctes apparaissant sur une carte géo- graphique imprimée. Suivant encore une autre particularité de l'invention, l'ana- lyse de la carte et la visualisation-peuvent être effectuées à des cadences différentes, ce qui peut être intéressant pour permettre notamment une lecture relativement lente d'un film optique sur lequel est stockée la carte géographique. Selon une caractéristique de l'invention un circuit de traitement vidéo est intercalé sur les connexions des trois voies vidéo allant du dispositif d'analyse au dispositif de visuali- sation, le traitement-consistant en un codage binaire pour iden-- tifier la couleur du point, une sélection pour former le mot binaire représentant la couleur à afficher pour le point en fonc- tion d'un ordre de sélection reçu, et un décodage pour reformer les trois voies vidéo d'alimentation de la visualisation. D'autres particularités et avantages de l'invention appa- raîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif à l'aide des figures annexées qui représentent - la figure 1, un diagramme général d'un dispositif indica- teur cartographique aménagé conformément à l'invention; - la figure 2, un diagramme détaillé d'un dispositif selon la figure 1; - la figure 3, un schéma partiel montrant un exemple de ré- alisation des circuits de codage et de déco- dage utilisés; - la figure 4, un schéma relatif à une application à un sys- tème électronique de navigation aérienne. Suivant le diagramme général de la figure 1, les aménagements apportés à un dispositif indicateur cartographique comportent un circuit particulier de traitement vidéo 1 disposé entre le dispo- sitif d'analyse 2 délivrant les trois voies vidéo couleur, réfé- rencées respectivement R pour le rouge, V pour le vert et B pour le bleu, et le dispositif de visualisation 3 groupant un tube cathodique et ses circuits associés. Le bloc 4 représente des moyens de commande et de synchronisation normalement prévus pour contrôler l'analyseur 2 et la visualisation 3 en fonction de don- nées extérieures reçues et symbolisées par Sl, et qui assure éga- lement le contrôle dans le temps du circuit de traitement 1. Le circuit 1 élabore à partir des signaux R, V, B de nou- veaux signaux R', V', B', qui tiennent notamment compte de la sélection de couleur envisagée. A un instant considéré, les signaux vidéo R, V, B repré- sentent respectivement les niveaux de rouge, de vert et de bleu du point de la carte stockée analysé à cet instant. Des moyens de codage 5 assurent l'identification de la couleur correspondante de ce point en élaborant un mot binaire S2 de n bits composé de m bits pour traduire la chrominance qui revient à identifier la couleur proprement dite du point analysé, et de p bits tradui- sant la luminance c'est-à-dire l'intensité dans cette teinte. Des moyens de sélection 6 reçoivent le mot S2 et un deuxième mot binaire S3 correspondant à un signal d'ordre de sélection élaboré par un générateur d'ordre 7, ils délivrent un mot S4 cor- respondant à la couleur à afficher pour le point considéré en tenant compte de l'ordre de sélection S3. Le mot S4 est ensuite traité par des moyens de décodage 8 qui réalisent sensiblement la fonc- tion inverse des moyens 5 pour reproduire trois signaux vidéo R', V', B' correspondant à l'affichage sélectionné. Le bloc 9 représente une mémoire, de préférence non vola- tile, qui peut être insérée dans la chaîne pour stocker l'image point par point et autoriser des cadences différentes pour la vi- sualisation d'image et l'analyse. Dans le cas par exemple d'un balayage ligne par ligne type télévision, la visualisation s'ef- fectue normalement à 25 images/seconde tandis que l'analyse poura être produite à une cadence beaucoup plus faible. La mémoire 9 est commandée à l'écriture et à la lecture pour les moyens de commande et de synchronisation 4. Le fonctionnement du dispositif indicateur cartographique apparaîtra plus clairement dans l'exposé qui suit en liaison avec la représentation plus détaillée de la figure 2. Comme il a été indiqué dans le préambule, un document tel que une carte géographique se trouve représenté en utilisant un nombre assez limité de couleurs distinctes. Soit N ce nombre qui peut par exemple avoir une valeur voisine de dix. Par couleurs distinctes on entend aussi bien des couleurs nettement différentes telles que un tracé jaune et un autre en rouge, et celles qui dérivent d'une même couleur mais se distinguent par la nuance ou la teinte, par exemple une gamme de bleus entre un bleu clair et un bleu foncé. En fait tous les points d'une même couleur ou d'une même teinte sont identiques des points de vue chrominance et luminance. Il en résulte que les signaux vidéo R;V,B en sor- tie de l'analyseur vont également consister en N configurations distinctes au cours de l'analyse du document, chaque configuration R, V, B correspondant à une couleur ou teinte analysée. L'identification de couleur du point analysé est réalisée par les moyens de codage 5 qui comportent pour chaque voie un circuit 51R, V ou B, qui effectue la conversion sous forme numé- rique du signal vidéo analogique correspondant. Sur l'exemple figuré le signal de voie est transformé en un mot de quatre bits qui traduit seize niveaux possibles de luminance dans le rouge, ou le vert, ou le bleu, pour le point analysé. La configuration R, V, B présente à l'entrée est ainsi traduite en un mot de douze bits à l'entrée d'un second circuit 52 constitué de préférence par une mémoire morte préprogrammée, dite PROM. La programmation de la mémoire s'effectue en tenant compte des N mots de douze bits distincts à reconnaître en correspondance avec les N configurations R, Y, B possibles, et à faire corres- pondre à chacun d'eux un mot S2 délivré en sortie. Le mot S2 comporte par exemple quatre bits pour identifier la chrominance du point analysé et deux bits pour fournir une information de luminance pour la représentation cathodique. La mémoire PROM 52 agit en fait comme une table de tri qui fait correspondre à un mot d'entrée de douze bits un mot prédéterminé parmi les N prévus en sortie. Le mot d'ordre S3, par exemple de quatre bits, est appliqué au circuit de sélection 6 conjointement avec le mot d'identifica- tion S2. Le mot d'ordre S3 résulte de la sélection choisie par l'opérateur, il peut être élaboré directement par le circuit géné- rateur 7 qui comportera à cet effet. une commande manuelle à plu- sieurs positions, chaque position correspondant à un mode de sé- lection différent, et un circuit précâblé qui fournira les valeurs de bits O ou 1 sur les quatre sorties formant S3. A titre d'exem- ple, la série 0000 peut correspondre à la commande représentation complète de la carte sans sélection de couleur, la série 0101 à la position sélection de rouge pour faire apparaître les routes etc... Dans la version représentée les mots S3 sont sto- ckés dans un circuit de gestion 41 qui reçoit une sortie ana- logique du circuit 7 qui joue le rôle de circuit de commande. Le circuit 6 peut être également constitué par une deuxième mémoire PROM programmée en sorte de délivrer un mot S4 qui tient compte de la sélection chois-iparmi les diverses sélections pré- vues. Ainsi dans le cas de sélection du rouge seul précité, lors- que le mot S2 identifie un point rouge analysé le circuit 6 dé- livre également un mot S4 en sortie correspondant à l'affichage d'un point rouge sur l'indicateur de visualisation, et lorsque le mot S2 identifie un point de couleur différente du rouge pour le point analysé le mot S4 délivré en sortie correspondra à une absence d'affichage pour ce point c'est-à-dire son remplacement sur l'écran par un point noir. La programmation de la mémoire 6 et le nombre de mots stockés tient compte des diverses situations possibles résultant des sélections envisagées.Le mot S4 en sortie peut comporter comme S2, quatre bits de chrominance et deux bits de luminance. Parmi les diverses situations possibles il peut être remarqué que la sélection d'une couleur ou teinte du document ana- lysé n'impose pas du fait de la présence du circuit 6 l'affichage des points correspondants dans une même couleur; il peut être prévu une sélection du rouge avec un affichage dans une autre teinte, en violet par exemple. Le nombre de bits du mot S3 est déterminé en fonction du nombre de sélections diverses envisagées. Les moyens de décodage 8 comportent de manière inverse au codage, une troisième mémoire PROM 82 qui fait correspondre au mot S4 trois mots de quatre bits correspondant aux taux respectifs de rouge, de vert et de bleu dans le point à afficher, et trois cir- cuit de conversion 81R', V' et B' sous forme analogique pour délivrer les signaux R', V' et B' destinés à l'indicateur catho- dique 32. Les moyens de commande et de synchronisation peuvent con- sister en un microprocesseur 42 et un circuit de gestion 41 compte tenu que la partie analysée 2 peut être éloignée du dis- positif indicateur (figure 4). Le circuit 31 symbolise le cir- cuit de balayage du tube. Les signaux R, V, B, sont échantil- lonnés régulièrement pour constituer les points successifs sur application d'un signal d'horloge S5 correspondant au circuit mémoire 52. La liaison S6 commande l'analyseur, par exemple le balayage d'un tube flying-spot (figure 4)aet la liaison S7 commande le balayage de l'indicateur cathodique. La figure 3 représente un exemple de réalisation possible des circuits de codage et de décodage. Chaque voie vidéo attaque en parallèle des comparateurs à sortie numérique et dont le ni- veau de référence VR est ajusté différemment pour quantifier l'amplitude du signal analogique reçu. Ainsi pour l'un des cir- cuits 51R représenté, quatre comparateurs à seuil 53-1 à 53-4 sont utilisés pour quantifier le niveau selon un mot de quatre bits et distinguer ainsi au plus seize niveaux d'amplitude grâce a des valeurs progressives des seuils VR1, VR2, VR3 et VR4 ajustés au préalable.Chaque couleur analysée est ainsi traduite en trois mots de quatre bits en sortie des circuits 51R, V et B. Si les documents d'origine sont hétéroclites du point de vue des couleurs utilisées par leur impression, l'ajustage des différents seuils permet de retrouver le même codage binaire pour indiquer la même information d'origine. De cette manière, la couleur d'affichage de cette information sur l'indicateur est inchangée quel que soit le document d'origine, il est produit une présentation avec des couleurs standardisées. Le bloc 10 symbolise les circuits de traitement entre les circuits de codage 51 et les circuits de décodage 81 dont on a également représenté l'un deux,le circuit 81 R'. La restitution de la composante analogique de rouge R' à afficher peut être ob- tenue au moyen de transistors à effet de champ 83-1 à 83-4 à partir des quatre sorties numériques correspondantes issues du circuit 82 (figure 2). Selon l'état 0 ou 1 de ces sorties seize niveaux différents peuvent être produits à la sortie R' connectée à une tension d'alimentation VA à travers les transistors 83 et un réseau de résistances 84-1 à 84-4. A chacune des N configu- rations R, V, B d'entrée correspond une configuration R', V', B' prédéterminée qui n'est pas forcément strictement la même, c'est- à-dire que la couleur d'affichage pourra différer légèrement de celle d'entrée selon les critères de standardisation retenus pour la représentation. La figure 4 représente le dispositif indicateur cartogra- phique intégré dans un équipement de bord plus complet en vue de réaliser un système indicateur électronique de navigation. Un coffret d'analyse 2 du type flying-spot comporte: un tube catho- dique d'analyse 20 sur lequel on affiche une image blanche, une optique 21 servant à former l'image de la face du tube sur la portion de film à analyser, un dispositif support de film 22 avec le film 23, un séparateur trichrome 24,trois photomultiplicateurs recevant respectivement les trois signaux rouge, vert et bleu, des amplificateurs vidéo 26 sur les trois voies de sortie, un circuit 27 générateur des tensions de balayage du tube 20, un cir- cuit 28 d'asservissement de position du film, un circuit de com- mande et de synchronisation 42. Le signal vidéo trichrome est transmis à un coffret indicateur 30 qui reçoit par ailleurs une vidéo synthétique élaborée par un générateur de symboles 29. Le circuit 33, du type mélangeur ou autre, permet de combiner la vidéo de carte avec la vidéo de symboles. Une structure de ce genre est connue et décrite notamment dans la demande de brevet français n0 76.20256 déposée le 02 Juillet 1976 et publiée sous le no 2.357.022. Conformément à la présente invention, la vidéo R, B, V est traitée dans le circuit 1 avant d'être transmise à l'indicateur cathodique 32. Le bloc 35 symbolise un générateur vidéo annexe, par exemple un radar de bord. Le pilote par action sur les commandes du coffret 7 choisit le mode de sélection de couleur qui l'intéresse; par ailleurs, il peut commander la visualisation radar à la place de celle de carte, la sélection vidéo s'effectuant en 33. Le dispositif indicateur décrit dans ce qui précède permet de reconnaître les N couleurs de base qui entrent dans l'impres- sion d'un document à visualiser, tel une carte géographique. La terminologie indicateur cartographique est par suite à inter- préter dans un sens général et non de manière exhaustive. Chaque signal rouge, vert et bleu attaque un codeur suivi d'une logique rapide qui commande soit l'affichage du point analysé, soit une couleur de remplacement. Le circuit de traitement vidéo 1 permet de faire correspondre à une couleur analysée (un mot logique à l'entrée), une couleur quelconque synthétisée par réglage des composantes de chaque cou- leur de base. On peut ainsi reconstituer, pour une couleur donnée à l'entrée, une couleur quelconque qui lui correspond à la sortie. Il devient ainsi possible de présenter sur le tube de visu- alisation, une image qui représente l'image initiale, mais dont les couleurs peuvent en être différentes. Trois résultats peuvent être ainsi obtenus f si les documents de base sont hétéroclites du point de vue des couleurs utilisées pour leur impression (cartes de provenances différentes, cartes étrangères, etc...), les couleurs de présentation demeurent toujours identiques; pour reproduire la carte, on peut utiliser un film dont le rendu chro- matique peut être modifié de façon à obtenir un bon codage de couleur, c'est-à-dire, qui se prête à une distinction facile des couleurs (composantes chromatiques très différentes d'une couleur à l'autre); enfin il est possible d'adapter les couleurs de pré- sentation indépendamment du système de film et l'analyse, et rendre ainsi la vision de l'image plus confortable et plus agre- able, permettant de diminuer la fatigue des opérateurs, et d'aug- menter leur efficacité en diminuant le taux d'erreur. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif du type indicateur cartographique suivant le- quel le document à visualiser est formé par un nombre limité de couleurs et dans lequel, un dispositif d'analyse élabore trois voies de signaux vidéo-alimentant un dispositif de visualisation cathodique en couleurs, caractérisé en ce que les trois voies vi- déo sont traitées par l'intermédiaire d'un circuit (1) groupant, des moyens de codage des signaux de voie (R, V, B) en un premier mot binaire (S2) d'identification de la couleur du point analysé, des moyens de sélection (6) transformant ce premier mot en un deuxième mot binaire (S4) correspondant à l'affichage couleur dudit point déterminé en fonction d'un ordre de sélection (S3) reçu, un circuit générateur (7) d'ordre de sélection, et des _ moyens de décodage (8) du deuxième mot pour reformer de manière inverse au codage les trois voies vidéo d'alimentation (R', V', B') du dispositif de visualisation cathodique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de codage comportent un ensemble (51) de trois cir- cuits de conversion (51R,V,B) alimentés respectivement par les trois voies vidéo, rouge, vert et bleu, et effectuant une con- version binaire du niveau vidéo incident selon un codage prédé- terminé, et une première mémoire morte programmée (52) pour faire correspondre aux trois mots binaires résultant de la conversion le mot d'identification de couleur du point analysé constituant ledit premier mot binaire; les moyens de sélection (6) sont constitués par une deuxième mémoire morte programmée recevant le premier mot binaire (S2) et le mot d'ordre (S3) choisi et délivrant le deu- xième mot binaire; les moyens de décodage comportent une troi- sième mémoire morte programmée (82) pour retransformer le deu- xième mot binaire en trois mots correspondant au rouge, au vert et au bleu à afficher et un ensemble (81) de trois circuits (81 R' V', B') pour reformer les trois voies vidéo (R', V', B') alimen- tant l'indicateur cathodique (32). il 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les circuits de codage (51 R, V, B) comportent des compara- teurs à seuil (53) à sortie numérique et à seuil réglable (VR) et les circuits de décodage (81 R', V', B')comportent des tran- sistors à effet de champ (83) pour commuter une tension d'ali- mentation (VA) à travers un réseau de résistances (84). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant des moyens annexes de commande et de synchronisation (4) de l'analyseur et de la visualisation et dans lequel les trois voies vidéo analysées sont des signaux analogiques, carac- térisé en ce que les moyens de commande et de synchronisation produisent un signal d'horloge (S5) pour synchroniser les moyens de codage (5) à la cadence point. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de traitement comporte com- plementairement une mémoire d'images (G) interposée entre les moyens de sélection et ceux de décodage. 6. Dispositif selon les revendications 4 et 5, et dans lequel le dispositif d'analyse est du type flying-spot, carac- térisé en ce que la mémoire d'image est commandée à l'écriture et à la lecture par les moyens de commande et de synchronisa- tion (4) en sorte de produire l'analyse d'image à une cadence réglable et pouvant être notablement inférieure à celle de la visualisation cathodique. 7. Système indicateur électronique de navigation aérienne, équipé d'un dispositif indicateur cartographique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les sorties vidéo du circuit de traitement (1) sont appliquées à un circuit de superposition et de sélection (33) recevant par ailleurs une vidéo synthétique de symboles d'un générateur de symboles (29) et un vidéo radar d'un système radar(35),et permet- tant sur commande de l'opérateur de superposer la vidéo de carte ou radar avec une vidéo de symboles et de sélectionner la vidéo de carte ou la vidéo radar pour l'affichage cathodique.