Brevet FR2467410A1 — publié le 19810417

L'invention concerne un procédé pour poursuivredes cibles, en particulier des avions de guerre ou autres objets mobiles, en utilisant un système de poursuite comportant un capteur générateur d'images, un système d'asservissement du capteur et un dispositif de repérage de corrélation de préférence à corrélation croisée. Des systèmes de poursuite de cible de ce type sont déjà connus ou ont été déjà réalisés. On a proposé dans la demande de brevet allemand 2.842.684 un appareil à reconnaî- tre et à poursuivre une cible qui comprend un capteur optico-électronique d'images, une logique d'interprétation d'images, un système automatique pour faire suivre le cap- teur d'images et un dispositif de manoeuvre. La logique d'interprétation d'images fonctionne selon le principe de corrélation en comparant les images de la scène actuelle, mémorisées par intermittence, à une scène de référence mémorisée de la cible et fournit après chaque image un signal de dérive au système automatique de poursuite. Le dispositif de repérage répond au plus grand nombre possi- ble de situations de poursuite, y compris pour les cibles au sol avec arrière-plan fortement structuré, et assure une coopération optimale entre l'opérateur et l'appareil du fait qu'une logique électronique de décision ou de reconnais- sance gràce à des informations telles que l'analogie entre l'aspect mémorisé et l'aspect réel de la cible, la vitesse de la cible, la dissimulation de la cible,- etc., assure l'actualisation ou la sélection parmi différentes mémoires de cibles reliées à un bus de données commun. Des disposi- tifg sont en outre prévus pour faire apparaître dans le contrôleur de surveillance du dispositif de manoeuvre des informationsimportantes pour l'opérateur. L'invention a pour objet de perfectionner les systè- mes de poursuite connus et de créer un procédé permettant une reconnaissance automatique de la cible. L'invention concerne également des procédés de marquage automatique de la cible ainsi qu'un processus automatique de recherche d'autres cibles lorsque le processus de recher- 246741 0 che et/ou de poursuite d'une première cible a eu lieu. Le problème qui est à la base de l'invention est résolu par le fait que l'on mémorise dans un dispositif de repérage de corrélation des caractéristiques prédéterminées d'une cible, que l'on met l'image du capteur en corrélation avec les caractéristiques de la cible jusqu'à ce qu'un seuil de similitude soit dépassé et que l'on introduit dans la mémoire de cible du dispositif de repérage de corrélation l'image actuelle de la cible, détectée par le dispositif de repérage de corrélation. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit à titre d'exemples non limitatifs. Les cas o l'invention peut s'appliquer avantageuse- ment sont ainsi les suivants: 1) la surveillance d'installations importantes (protection d'objets) cas o, par exemple, un passant doit être automa- tiquement détecté et ensuite automatiquement poursuivi, 2) une menace due à plusieurs cibles similaires, par exem- ple à un groupe d'avions de guerre, 3) la détermination quantitative de la trajectoire d'avions, et 4) la surveillance de deux zones intéressantes dans le champ d'une caméra à infrarouge ou d'une caméra de télévision. Dans le premier exemple d'application, on utilise un système de poursuite de cible fonctionnant par le pro- cédé selon l'invention en tant qu'installation de protec- tion d'objets. Lors de la mise en service d'une telle installation de protection d'objets, despropriétés d'un passant jouant le r8le de cibles, par exemple l'image du passant ou la forme typique du torse d'un homme, peuvent être mémorisées au moyen d'une mémoire morte programmable (PROM), dans la mémoire de cible du dispositif de repérage de corrélation. Il est possible aussi, par une lecture de bandes magnétiques, d'introduire dans la mémoire de cible une image déterminée d'un homme. Si on met dans le dispo- sitif de repérage de corrélation en état d'attente, c'est- à-dire si l'on met en service ce dispositif ou l'instal- lation de protection d'objets, on observe la corréla- tion à l'aide du contr8le de maximum pour voir s'il appa- raît dans l'image momentanée du capteur une strucutre présentant une concordance suffisante avec l'image mémo- risée. Si c'est le cas, le dispositif de repérage de corrélation introduit automatiquement l'image actuelle de la cible dans sa mémoire de cible. Une fois cette image introduite dans la mémoire de cible, un processus de poursuite de cible à reconnaissance automatique peut être amorcé. Ce cas s'applique avantageusement à la plupart des installations de surveillance. Avec une telle installation de protection d'objets, il est aussi possible, après avoir reconnu et associé une image ac- tuelle d'une première cible, de rechercher et poursui- vre une ou-plusieurs autres cibles présentes dans l'ima- ge du capteur, en mettant en corrélation l'image du capteur soit avec les propriétés prédéterminées de la cible ou ses aspects, soit avec l'image actuelle de la première cible, découverte par le dispositif de repéra- ge de corrélation et introduite dans la mémoire de cible de celui-ci. Un système de poursuite de cible fonctionnant selon le procédé de l'invention peut servir de façon particulièrement avantageuse en cas de menace due à plusieurs avions de guerre (cas d'application 2). En effet, il est prévu, du fait d'une conception redondan- te du dispositif de repérage de corrélation comportant plusieurs logiques de fengtre de recherche et plusieurs mémoires de cible ou grâce à l'utilisation de plusieurs repéreurs similaires, de faire en sorte qu'après avoir détecté et suivi une cible, par exemple un avion de guerre, le système de poursuite de cible puisse, indé- pendamment du premier processus de repérage, détecter, capter et poursuivre d'autres cibles. Etant donné que, dans le cas de groupes d'avions de guerre, on peut supposer que toutes les cibles apparaissent de façon 2467410nq similaire et à peu près à la même distance. Il est aussi pos- sible, après avoir reconnu une cible et en utilisant les caractéristiques détectées de celle-ci, ou en utilisant l'as- pect obtenu (dite image de prévision), de rechercher, détec- ter et poursuivre automatiquement d'autres cibles présentant le même aspect que la première cible. Dans cet ordre d'idées, il est particulièrement avan- tageux que le procédé selon l'invention permette de cadrer automatiquement une cible repérée manuellement de façon grossière, par corrélation avec les caractéristiques prédé- terminées de la cible, de préférence l'aspect de celle-ci, et ensuite par corrélation avec l'image de la cible, repérée manuellement de façon grossière. Le dispositif de repérage de corrélation trouve, dans l'image de la cible qui lui est appliquée et dans l'image dite de prévision de cette cible, l'objet contenu dans l'image du capteur et les dérives cal- culées de la cible peuvent être distinguées en directions X et Y par un vecteur différentiel de dérive. En formant la différence des dérives constatées successivement pour les deux images de la cible, on peut calculer le vecteur diffé- rentiel de dérive et en tirer parti pour le cadrage automa- tique. Le cadrage automatique évite à l'opérateur de passer beaucoup de temps à rechercher la cible de façon précise. Il suffit d'introduire grossièrement une cible dans le sys- tème depoursuite de cible, par exemple par une manooeuvre manuelle ou au moyen d'un radar. Le dispositif de repérage de corrélation cherche alors la cible dans une plus grande zone de recherche, à l'aide des caractéristiques prédéter- minées de la cible ou au moyen d'un aspect de la cible - donc de l'image de prévision - et l'introduit dans la mémoi- re de cible lorsqu'un seuil de concordance est dépassé. Pour la mise en pratique du troisième cas d'applica- tion qui consiste dans une détermination quantitative de la trajectoire d'objets volants, il est prévu de monter à bord d'un avion un système de poursuite de cible fonction- mant suivant le procédé de l'invention ainsi qu'une caméra de télévision qui constitue le capteur générateur d'images. 2467410 X Il est alors possible de régler automatiquement le disposi- tif de repérage de corrrélation sur des structures au sol situées au bord supérieur de l'image et de vérifier le passage d'une fenêtre de marquage à travers l'image ou de l'utiliser pour commander des processus de traitement d'image. Dans tous les cas o la structure au sol poursui- vie atteint le bord inférieur ou un bord latéral de l'ima- ge, le dispositif de repérage de corrélation peut automa- tiquement ramener la fenêtre de marquage vers le bord supé- rieur de l'image ou bien détecter, mémoriser et poursuivre une autre structure au sol, située au bord supérieur de l'image. Un problème qui se pose alors est qu'il faut intro- duire dans la mémoire de cible des structures pouvant être poursuivies à l'aide d'une reconnaissance de référence, c'est-à-dire qui présentent un certain contraste et qui ne sont pas formées simplement, comme l'horizon, d'un bord difficile à poursuivre. Pour résoudre ce problème, il est prévu, avant la mémorisation définitive de la structure au sol dans la mémoire de cible du dispositif de repérage de la corrélation, d'explorer la zone supé- rieure de l'image à l'aide de ce dispositif et selon une stratégie de recherche. Le dispositif de repérage de corrélation ne passe au fonctionnement normal, c'est-à- dire ne commence à saisir une structure déterminée et à la mémoriser dans sa mémoire de cible, que lorsqu'une valeur de contraste pouvant 9tre tirée de la mémoire de cible à l'aide du dispositif de repérage de corrélation a atteint une valeur minimale déterminée et que le maxi- mu% de la fonction de corrélation est assez élevé et suffisamment délimité horizontalement et verticalement. Ainsi, grâce aux valeurs mesurées du contraste et de la forme du maximum de la fonction de corrélation, ainsi déterminées, on peut obtenir des données de mémorisation des cibles dont les caractéristiques ou les aspects sont inconnus. 2467410 t Dans le quatrième cas d'application, on tire parti du système de poursuite de cible pour mesurer la distance entre deux cibles et le capteur d'image. A cet effet, le dispositif de repérage de corrélation possède deux fenêtres et deux mémoires de cible. Lorsqu'on dirige le dispositif sur deux structures de cible, on affecte une structure à chaque fenêtre et on contr8le la distance des deux fenê- tres et donc des structures de cible. A titre d'exemple de mesure d'une distance, on mentionnera la mesure de la dis- tance entre un navire équipé d'un système de poursuite de cible et une plate-forme de forage. Sur la plate-forme de forage, on dispose, à une distance prédéterminée l'un de l'autre, deux points de marquage à grand contraste qui sont poursuivis par le dispositif de repérage de corrélation lorsque le navire s'approche de la plate-forme de forage. Lorsque le navire s'approche de la plate-forme de forage, le maniement est simplifié car il suffitd'associer au dis- positif de repérage de corrélation un seul point de marqua- ge, et ce dispositif cherche de lui-même, reconnaît et poursuit automatiquement le deuxième point de marquage, comme dans le cas d'application 2. Le procédé selon l'invention permet également de résoudre un problème qui se pose en particulier dans le premier cas d'application concernant la surveillance d'installations importantes. Lorsqu'il s'agit de la re- connaissance d'un homme par une installation de protection d'objets, de la façon décrite plus haut, ce problème rési- de dans la distance inconnue et donc dans la grandeur de l'homme dans l'image du capteur. Avant d'exécuter la cor- rélation, il faut modifier soit la grandeur de l'image du capteur, soit l'aspect de l'homme dans la mémoire de cible de façon telle que l'on puisse constater une similitude entre les deux images. Ici, le procédé selon l'invention offre trois moyens de solution: 1) Devant le capteur d'images, par exemple une caméra de télévision, on dispose un objectif à focale variable qui fait continuellement varier la grandeur de l'image du capteur pour garantir une reconnaissance sûre et rapide 2467410 i de la cible. 2) Pour faire varier continuellement la grandeur de l'ima- ge dans la mémoire de cible du dispositif de repérage de corrélation à l'aide d'une loupe électrique, on lit cette image à des agrandissements variables. 3) On mémorise dans la mémoire de cible du dispositif de repérage des images de grandeur différente d'une cible qui sont disponibles pour l'exécution d'un processus de corrélation. Dans les trois procédés mentionnés ci-dessus, il est possible, en tenant compte de la grandeur reconnue de la cible, d'obtenir une indication concernant la dis- tance à laquelle elle se trouve. Dans le contrôleur d'observation, on peut introduire, dans l'aspect d'Esem- ble de l'installation à protéger, une marque désignant l'emplacement de l'intrus et ainsi, malgré le grand champ de la caméra de télévision, rendre l'intrus visible. Il est possible de faire pivoter automatiquement la caméra pour l'amener à la position marquée de l'intrus, de même qu'il est possible de commuter la distance focale de l'objectif de prise de vues et donc d'obtenir une repré- sentation agrandie de l'intrus. 2467410, REVENDICATIONS 1. Procédé pour poursuivre des cibles,en particulier des avions de guerre ou autres objets mobiles en utilisant un système de poursuite comportant un capteur générateur d'images, un système d'asservissement du capteur et un dispositif de repérage de corrélation, de préférence à corrélation croisée, caractérisé ep.f ce que l'on mémorise un dispositif de repérage de corrélation des caractéristi- ques prédéterminées d'une cible, que l'on met l'image du capteur en corrélation avec les caractéristiques de la cible jusqu'à ce qu'un seuil de similitude soit dépassé et que l'on introduit dans la mémoire de cible du dispositif de repérage de corrélation l'image actuelle de la cible détectée par le dispositif de repérage de corrélation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on introduit dans la mémoire du disposi- tif de repérage de corrélation certains aspects de la cible. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'après avoir introduit dans la mémoire de cible l'image actuelle de la cible, on amorce un processus de poursuite de cible à reconnaissance auto- matique. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'après avoir reconnu et associé une image actuelle d'une première cible, on recherche automatiquement une ou plusieurs autres cibles présentes dans l'image du capteur en mettant en corrélation l'image du capteur avec les caractéristiques prédéterminées de-la cible ou certains aspects de celle-ci. - 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'après avoir reconnu et associé une image actuelle d'une première cible, on recherche automatiquement une ou plusieurs autres cibles présentes dans l'image du capteur en mettant en corrélation l'image du capteur avec l'image actuelle de la première cible, détectée par le dispositif de repérage de corrélation et introduite dans sa mémoire de cible. 2467410; 6. Procédé selon l'une des revendications 1, 3, 4 et t caractérisé par le fait que les cibles détectées par le dispositif de repérage présentent des signes de marqua- ge. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les signes de marquage sont des fenêtres carrées. 8. Procédé selon l'une des revendications 1, 4 et , caractérisé par le fait qu'après avoir perçu un objec- tif manuellement de façon grossière, on le cadre automa- tiquement par corrélation avec les caractéristiques prédé- terminées de la cible et ensuite par corrélation avec l'image de la cible, perçue manuellement de façon grossiè-.- re. 9. Procédé selon l'une des revendications 1,2, 4 et 8, caractérisé par le fait que, l'aspect de l'objectif étant inconnu, le dispositif de repérage de corrélation est commuté seulement au fonctionnement normal (processus de poursuite de cible avec reconnaissance) lorsque la cible ou l'aspect de celle-ci présente des caractéristi- ques prédéterminées en ce qui concerne son contraste et la forme du maximum de la fonction de corrélation à pré- voir dans le cas de corrélation croisée. 10. Procédé selon la revendication 9, caractéri- sé par le fait qu'en tenant compte de l'image du capteur et de la mémoire de cible du dispositif de repérage de corrélation, on détermine à l'aide de l'algorithme de corrélation les valeurs assurées du contraste de la cible et la forme du maximum de la fonction de corrélation. 11. Procédé selon l'une des revendications 9 et , caractérisé par le fait que lorsqu'une cible poursui- vie atteint le boaide l'image, on recherche automatique- ment une nouvelle cible à l'aide du dispositif de repéra- ge de corrélation et avec une stratégie de recherche. 12. Procédé selon l'une des revendications 4 et , caractérisé par le fait que l'on tireparti de la reconnaissance, de l'association et de la poursuite de deux cibles pour la mesure d'une distance entre les cibles et le capteur d'image. 13. Procédé selon l'une des revendications 1, 4 et 5, caractérisé par le fait que pour reconnaître sûrement et rapidement la cible, on fait varier continuellement la gran- deur de l'image du capteur à l'aide d'un objectif à focale variable. 14. Procédé selon l'une des revendications 1, 3, 5 et 10, caractérisé par le fait que l'on fait varier conti- nuellement la grandeur de l'image dans la mémoire de cible du dispositif de repérage de corrélation au moyen d'une loupe électronique, avant la corrélation. 15. Procédé selon l'une des revendications 1, 3, 5, et 14, caractérisé par le fait que l'on mémorise dans la mémoire de cible du dispositif de repérage de corréla- tion des aspects de grandeur différente d'une cible et qu'on les rend disponibles pour la corrélation avec l'image du capteur. 16. Procédé selon l'une des revendications 1, 3, 5, 10, 14 et 15, caractérisé par le fait que l'on mémorise dans la mémoire de cible du dispositif de repérage de corrélation plusieurs formes différentes d'une cible. 17. Procédé selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé par le fait qu'en tenant compte de la gran- deur reconnue d'une cible, on détermine la distance entre la cible et le capteur d'images et que l'on utilise la va- leur mesurée pour faire apparaître une marque de cible dans une image globale créée par une autre caméra d'obser- vation. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé par le fait que le capteur créant V'image globale est amené à pivoter automatiquement pour viser la partie marquée d'un terrain. 19. Procédé selon l'une des revendications 17 et 18, caractérisé par le fait que la partie marquée du terrain est représentée à plus grande échelle.