Brevet FR2482400A1 — publié le 19811113

248240'0 L'invention concerne un procédé pour transmettre et reproduire des scènes vidéo, en particulier des scènes de vues aériennes, avec une fréquence réduite de récurrence-des images. Lors de la transmission air-sol de signaux vidéo notamment de signaux vidéo numériques, on s'efforce particu- lièrement, pour des raisons techniques et économiques, de maintenir à une faible valeur le flux de bits. La transmis- sion doit fournir des facteurs de réduction aussi élevés que possible, maintenir à un faible niveau les altérations de la qualité de la reproduction, même dans le cas -de condi- tions défavorables de transmission, et pouvoir être réalisée à bord moyennant une dépense modérée. Pour ce faire on prend en considération la transmis- sion avec une fréquence réduite de récurrence des images (par exemple 1 image par seconde), qui présente cependant l'inconvénient consistant en ce que le déplacement apparent continu de la scène est représenté, du côté réception, sous la forme d'un déplacement discontinu (par à-coups). Dans le cas d'une transmission de scènes de vues aériennes avec une fréquence réduite de récurrence des ima- ges, il est connu de simuler une représentation de déplace- ment continu en décalant en permanence, lors de la reproduc- tion, conformément au déplacement en vol, chaque image de la succession d'images transmises ("compensation du déplacement des images"). (M.L. Hershberger, R.J. Vanderkolk, "Etudes de réduction/. de compression de la largeur de bande d'images vidéo pour des véhicules télécommandés", Final Tech. Rep., 'janvier 1975-mai 1976, ASD-Tr-76-26, AD-A039762, Hughes Aircraft Co., Culver City, Calif. 90230, octobre 1976). - Des déplacements d'objets sur le fond de l'image ne sont pas représentés. Un autre inconvénient réside dans le fait que par suite du décalage des images il apparaît de façon croissante des zones d'images non.utilisées, qui limi- tent de façon transitoire le champ d'observation et ne sont remplies par une nouvelle information d'image que lors de l'enregistrement de l'image immédiatement suivante. L'informa- tion nécessaire du côté réception pour le calcul du décalage des-images est obtenue à partir de données transmises de me- sure à bord et de paramètres du système de prise de vues. L'invention a pour but d'indiquer un procédé qui, dans le cas de transmissions notamment de scènes de vues aériennes avec une fréquence réduite de récurrence d'images, permette, compte tenu de la perspective de formation d'images, une reproduction continue du déplacement du fond de l'image et de déplacement d'objets, ne pouvant pas être distingués du fond de l'image, en utilisant quasiment complètement le champ de l'image à chaque instant. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que des images intermédiaires produites du côté reproduction au moyen d'une interpolation et/ou d'une extrapolation, adaptée à la formation de l'image, en prenant pour base deux images respectivement transmises, sont insé- rées dans la succession des images transmises et que les positions des points images,devant être associées pour l'in- terpolation ou l'extrapolation, des deux images transmises sont déterminées à partir de l'association, déterminée comme étant connue, des positions des points images pour au moins deux points objets possédant des coordonnées horizontales et verticales différentes, dans chacune des deux images trans- mises. De préférence, pour l'interpolation et l'extrapola- tion, on prend pour base le modèle d'une modification, linéaire d'une image à la suivante, des positions associées des points images entre les images transmises. Les avantages pouvant être obtenus grâce à l'inven- tion résident notamment dans le fait que la reproduction du déplacement et la perspective d'observation de la scène correspondent dans une large mesure à l'image originelle et que de ce fait il est possible de réaliser des observations sans fatigue pendant un intervalle de temps assez long. La gamme d'utilisation englobe aussi bien les conditions du vol de croisière que celles du vol de radioralliement ou d'une focale d'objectif; variable. Le dispositif nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé est limité essentiellement au côté reproduction, de sorte qu'il existe des conditions favorables pour les transmissions air-sol. Le procédé fonctionne en présentant dans une large mesure une compatibilité entre les systèmes, c'est-à-dire par exemple indépendamment d'un codage source supplémentaire possible en vue d'accroître le facteur de réduction (par exemple méthodes de modulation différentielle impulsion- code ou méthodes de transformation),et peut être également introduit ultérieurement dans un système existant avec une fréquence réduite de récurrence des images. Les propriétés caractéristiques, favorables du point de vue des applica- tions, d'un tel système, comme par exemple un facteur élevé de réduction, une possibilité simple de réalisation à bord et une faible sensibilité au parasitage) restent conservées et peuvent être utilisées d'une façon plus universelle. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés un mode d'exécution du procédé selon l'invention. La figure 1 représente la disposition géométrique pour l'enregistrement d'une scène de vue aérienne, prise à la hauteur H au-dessus du sol, dans le cas o l'appareil de prise de vues (caméra vidéo) est dirigé obliquement vers l'avant (les axes x et x' sont perpendiculaires au plan du dessin). La figure 2 représente le plan d'enregistrement des images de l'appareil de prise de vues-ainsi-que la trajectoi- re de deux points du plan objet lors du déplacement de- l'appareil de prise de vues suivant la direction de vol con- formément à la figure 1. La figure 3 représente la disposition dans le temps de deux images transmises (image 0 et image N) et d'une image intercalaire (image n) interpolée du côté reproduction, avec les positions de points images AO, AN et Bo, BN déter- minées par la mesure et correspondant à un même objet, ainsi que l'association des points images Cni C0 et C, CN, déter- minée selon un modèle linéaire à partir desdites positions des points images. Dans le cas de la disposition géométrique de la figure 1, on a représenté des droites, qui sont parallèles à l'axe y au niveau de la scène (plan objet),-dans le plan de prise de vues (figure 2) conformément à la perspective de formation d'images sous la forme de droites obliques par rapport à l'axe y'. Ces droites représentent simultanément le lieu géométrique des positions des points images pour un point objet (ici: la trajectoire parcourue sur l'image) lors du déplacement de l'appareil de prise de vues suivant la direction de vol (voir figure 1). La dépendance de la position du point image d'un point objet en fonction du temps, c'est-à-dire son décalage d'une image à l'autre, est déterminée par les lois de la géométrie des points conjugués. Pour simplifier, comme cela est représenté sur la figure 3, on peut la représenter de façon approchée par une forme linéaire. Lorsque l'on connaît l'association des positions pour un couple de points objets dans deux images de référence, par exemple pour les posi- tions (points images) A., B0 dans l'image 0 et AN, BN dans l'image N sur la figure 3, on peut déterminer les associa- tions pour le reste du champ d'image, par exemple pour les points images C0o CN' à partir du rapport des distances du point objet conformément à la loi de propagation du rayonnement. L'association entre les points images C0 et- CN relatifs à un même objet et possédant les coordonnées xC^, yCO et xe, Y,, et le point image correspondant Cn ayant pour coordonnées xL, Y dans une image n est carac- térisée par une droite d'association, spécifique pour ce point, entre les images 0 et N et peut être déterminée à par- tir des-relations linéaires entre les coordonnées xl et yCn y' = hl Y + h2 (1) 0 n XCo = g1x6 +g2 (2) 0 n et Yc h3 y5 + h4, (3) - N n L 93 x +g94 (4) N -n Les coefficients h.h4 et g1 à g sont obtenus à partir des associations mesurées des points images AO, AN et BO, BN, hi (i=1,2,3,4) étant constants pour chaque n (c'est-à-dire à l'intérieur de chaque image) et gi étant constant pour chaque Y'Cn (c'est-à-dire à l'intérieur de chaque ligne d'image) (voir ci-après). L'algorithme repré- senté par les équations permet un traitement séquentiel du point de vue des lignes et du point de vue des images au sens du signal vidéo devant être délivré et est par consé- quent particulièrement approprié pour la mise en oeuvre technique du procédé. A partir des valeurs de gris SCO et SCN poôur les points images CO et CN possédant les coordonnées xco, CO et x'N YCN déterminées à partir des relations (1) à (4), on obtient la valeur de gris SCn, devant être régénérée, pour le point image C par interpolation conformément à la n relation: Cn = [(N-n) SC + n. SN] ou bien par extrapolation conformément à la relation: S2 SC (6a) ou S = S (6) n C0 Cn n On utilise l'extrapolation dans des parties d'image dans lesquelles une ou plusieurs des valeurs des coordonnées déterminées à partir des relations (1) à (4), sont situées à l'extérieur de la plage de valeurs: b b y, Co CN (7) O N' 2x' XC C c'est-à-dire à l'extérieur du plan de prise de vues possé- dant la largeur a et la hauteur b conformément à la figure 2. Une extrapolation effectuée à la place de l'inter- polation peut être appropriée dans d'autres cas, par exemple lorsque l'association entre les images de référence ne peut être déterminée de façon transitoire que de manière impré- cise ou bien lorsque la superposition des informations des images est relativement faible. Des déplacements d'objets dans la scène n'apparais- sent pas dans une succession d'images (ou d'images partielles) régénérée par extrapolation, tandis que dans le cas de l'in- terpolation elles sont caractérisées en général par une dimi- nution et une augmentation progressives de l'intensité lumi- neuse. Ce cas, lors duquel on ne prend pas des points images correspondant à un même objet pour l'interpolation, correspond dans ses effets à un fondu enchaîné entre les positions de l'objet mobile dans des images de référence successives. Les conditions sont analogues dans le cas de-pertur- bations de canal. Des variations de la valeur de gris provo- quées par des parasites dans une image de référence, augmen- tent progressivement dans la suite d'images interpolées, c'est-à-dire à l'intérieur de N périodes d'images, et dis- paraissent ensuite à nouveau de façon correspondante. L'association, nécessaire pour le procédé, des points de référence Ao0 AN et B0, BN peut être déterminée notamment au moyen d'une méthode de corrélation d'images ou bien à partir des données de mesure à bord connues du côté réception. Afin d'accroître la sécurité de décision, la mesure de l'association pour d'autres points images et une sélection ultérieure selon des critères prédéterminés (comme par exemple des critères de fiabilité ou de majorité) est possible. Si l'on mesure des associations de points de réfé- rence en particulier pour la zone d'un objet mobile à l'inté- rieur d'une scène, on peut également déterminer, dans de telles zones, des points images relatifs à un même objet pour l'interpolation et l'on peut reproduire par conséquent ces points objets directement, et non pas avec la diminution et l'augmentation décrites plus haut de l'intensité lumineuse. Ci-après on va définir les coefficients hi et gi. (i=1,2,3,4) utilisés dans les équations (1) à (4). La décomposition choisie des équations fournit des avantages pour l'exécution des opérations de calcul dans un dispositif technique d'appareillage. hl = N hl =N-n. 11 -n.12 h2 = N-n. 1 N(1-1) h3 = N-n. 1 Go (N-n) 12 h4 =N-n.11 4Nn. 1 (9a) (9b) (9c) (9d) 1 - k1 YC g1 = - k1 YC C n k2 (YC -Yu) g 2!- 0 C g2 = 1 - k yC n 1 - k Y y CN C {T = g3 =1 - k1 y' n k2 - _, (YN Cn) g4 i - k1 yn n Les grandeurs hi et gi possèdent des dénominateurs qui sont identiques. Les valeurs de hi doivent être déter- minées une fois pour chaque période verticale (durée d'une image) et les valeurs pour gi doivent être déterminées une fois pour chaque période horizontale (durée d'une ligne) du signal de télévision. Conformément à l'équation (1) ou (3), gi dépend de hi. On utilise les grandeurs auxiliaires suivantes: Y AY 'BN 1i = 1 - o yBo o y o (lla) Y' = Y' 1(1-1b) 12 Y Y'B -yB 1 (ib) N O (10a) (lOb) (lOc) (lOd) et d -d k1 = dy -A B kA-dB (12a) k2 = dA (1-k1 Y'l) + k1 x (12b) avec - A 1 - yI (12c) AN A 0 1 N O Y -(12d) d y y' BN BO Les valeurs pour 11, 12, k1, k2 doivent être détermi- nées une fois toutes les N périodes verticales. Les valeurs nécessaires des coordonnées sont connues par la mesure de l'association des positions des points images, relatifs à-un même objet, A0 (x0, y'0) et A (xA, y.) et Bo (Xo, yo) et BN (XN YN) Le procédé décrit est en principe également valable lorsque les associations des points images à l'intérieur de la séquence temporelle sont décrites par les relations exactes de la géométrie des points conjugués, au lieu de l'être par le modèle linéaire plus favorable du point de vue du coût. A titre de supplément ou de variante de l'interpola- tion ou de l'extrapolation décrites du décalage d'une image à la suivante pour l'ensemble de l'image, on peut réaliser une interpolation ou-une extrapolation correspondantes pour: des zones prédéterminées d'image, par exemple pour des objets se déplaçant par rapport au fond de l'image etpour lesquels il faut établir de façon particulière les points de coordonnées correspondants, ou bien d'une manière géné- rale pour l'accroissement de la précision de la reproduction et/ou la mise en évidence de parties individuelles d'images. En principe on peut également utiliser le procédé pour d'autres applications avec déplacement relatif entre l'appareil de prise de vues et-la scène. Selon le nombre des images intercalées introduites, la reproduction peut être réalisée avec la vitesse initiale, avec une compression du temps ou avec une dilatation du temps. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser la transmission et la re- production de scènes vidéo, notamment de scènes de vues aériennes, avec une fréquence réduite de récurrence des ima- ges dans le cas du déplacement relatif entre le capteur de prise de vues et l'objet de prise de vues, caractérisé en ce que l'on introduit dans la suite des images (0, N) trans- mises, des images intercalaires (n) produites du côté repro- duction par interpolation et/ou extrapolation adaptée à la formation de l'image, en prenant pour base deux images res- pectivement transmises (0, N) et qu'on détermine les posi- tions des points images (Ao, B0, CO; AN, BN, CN>l devant être associées pour l'interpolation ou l'extrapolation, des deux images transmises (0, N) à partir de l'association, déterminée comme étant connue, des positions des points images pour au moins deux points objets, possédant des coor- données horizontales et verticales différentes, dans chacune des deux images transmises (0, N). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour l'interpolation ou l'extrapolation, on prend pour base le modèle d'une modification, linéaire d'une image à la suivante, des positions associées des points images (Ao0 Bo0 CO; AN, BN, CN) entre les images transmises (0, N). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que des zones d'images sont interpolées ou extrapolées à partir de points objets différents.