Brevet FR2488473A1 — publié le 19820212

Dispositif analogique d'analyse vidéo. L'invention concerne l'analyse des signaux vidéo provenant d'une caméra de télévision qui observe une scène quelconque en vue de déterminer les états où les variations des caractéristiques de certains points particuliers de la scène en vue d'un traitement ultérieur tel que mesure, détection, affichage, ou traitement automatique. On entend naturellement par scène un lieu quelconque où se déroule un phénomène que l'on désire analyser. Parmi les dispositifs d'analyse vidéo, on connait déjà des détecteurs de mouvement qui analysent des points fixes, ou modifiables seulement par sauts, et réagissent à une variation en fonction du temps de la luminance du point observé, pour fournir par conséquent une indication fugitive renseignant seulement sur cette variation et non sur l'état permanent. On connaît également des dispositifs d'analyse numérique de type informatique réalisant la numérisation complète de tous les points d'une image afin d'en faire ensuite un traitement point par point, la mémorisation étant nécessairement faite sous forme d'état binaire. En plus de cette limitation à une analyse en tout ou rien ou en un petit nombre d'états, ces dispositifs présentent l'inconvénient d'être relativement onéreux en raison de la grande capacité de mémoire nécessaire. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif d'analyse qui élimine les inconvénients précédents, c'est à-dire qui soit simple et économique, et en même temps qui permette une modification continue des coordonnées et des dimensions de la fenêtre ou des fenêtres tout en conservant le caractère analogique du signal vidéo d'entrée pour fournir un signal de sortie également analogique. L'invention consiste à combiner un amplificateur vidéo et un séparateur ligne/trame, dont les entrées sont connectées à un bus vidéo provenant de la caméra, avec au moins un ensemble comprenant : un générateur de fenêtre de conception classique dont les entrées sont raccordées aux sorties de trames et de lignes dudit séparateur; un générateur vidéo synthétique dont l'entrée est raccordée à la sortie dudit générateur de fe nêtre; un échantillonneur dont une entrée de signal est réunie à la sortie de l'amplificateur vidéo et une entrée de commande est réunie à une sortie du générateur vidéo synthétique, un convertisseur vidéo/millivolt dont une entrée de signal est réunie à la sortie de l'échantillonneur et une entrée de synchronisation est réunie à la sortie de trames du sépa rateur; enfin un convertisseur de sortie qui est raccordé au convertisseur vidéo millivolt pour transformer le signal de tension qui en provient en un signal analogique de tension ou d'intensité situé dans les standards utilisés. Ledit ensemble peut être multiplié pour observer simulta nément divers points de diverses étendues et diversement disposes, et les sorties analogiques de ces divers ensembles peuvent être utilisées isolément ou raccordées par paire sur un comparateur analogique fournissant un signal différentiel par comparaison des états de deux fenêtres distinctes. L'ensemble se complète avantageusement par un interface vidéo raccordé à la fois sur le bus vidéo de la caméra et sur une ou des deuxième sorties du ou des générateurs vidéo synthétiques et dont la sortie alimente un moniteur vidéo de manière à pouvoir simultanément observer la scène vue par la caméra et éventuellement matérialiser sur l'écran la position et la grandeur de la ou des fenêtres. Un ou certains des générateurs de fenêtre peuvent comporter en outre une entrée analogique permettant de modifier à volonté certains ou la totalité des paramètres du générateur de fenêtre correspondant qui déterminent les coordonnées et les dimensions de la fenêtre. Dans ce dernier cas, certains des ensembles peuvent être utilisés uniquement pour matériliser sur le moniteur à l'aide des modifications de la fenêtre une visualisation d'au moins une grandeur analogique couplée à ladite entrée analogique, en utilisant pour cela seulement le générateur de fenêtre et le générateur video synthétique, les autres organes pouvant alors dans ce cas être supprimés pour cet ensemble particulier, ou simplement inutilisés. Enfin, ledit signal analogique ainsi visualisé sur le moniteur peut lui-même être couplé avec une des sorties analogique élaborée par les autres ensembles. D'autres particularités de l'invention apparattront dans la description qui va suivre d'un mode dè réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel la fig. 1 représente un schéma synoptique d'ensemble de l'installation; la fig. 2 est un schéma rappelant la constitution du générateur de fenêtre; la fig. 3 est un schéma de réalisation du convertisseur vidéo/millivolt; la fig. 4 représenté trois graphiques en fonction du temps les tensions caractéristiques, respectivement de trois points particuliers du schéma de la fig. 3. On voit sur la fig. 1 la caméra vidéo qui peut avantageusement être constituée par une caméra noir et blanc au standard habituel. I1 serait toutefois possible naturellement d'utiliser un standard spécial et également d'utiliser une caméra en couleur ou encore une caméra infrarouge. La sortie de cette caméra alimente un bus vidéo représenté sur la fig. 1 et sur lequel se raccordent d'une part un ampli vidéo alimentant à son tour un bus vidéo amplifié, et d'autre part un séparateur ligne/trame de-type connu extrayant du signal vidéo les tops de synchronisation de trame et de ligne, les deux sorties correspondantes alimentant respectivement un bus trame et un bus ligne également visible sur la figure. Le dispositif se complète par au moins un ensemble tel que désigné par la flèche E sur la fig. 1. Cet ensemble comprend en premier un générateur de fenêtre GF dont les deux entrées T et L sont raccordées respectivement au bus de trame et au bus de ligne. Un tel générateur de fenêtre est un dispositif connu, mais pour clarté de l'exposé on a rappelé sur la fig. 2 un schéma possible d'exécution de ce dispositif. Pour la compréhension on a représenté à nouveau la caméra et le séparateur ligne/trame, duquel partent la connexion de trame T et la connexion de ligne L qui sont réunies au dispositif GF. Ce dispositif peut être constitué essentiellement par un certain nombre de portes inverseuses à deux entrées, qui peuvent être couplées dans certains cas, et quatre monostables référencés MONO 1, 2, 3 et 4. La partie supérieure de la fig. 2 (Dec V) correspond au découpage vertical et les deux monostables 1 et 2, qui sont déclenchés simultanément par les tops de trame, décomptent des temps correspondant respectivement au bord supérieur et au bord inférieur de la fenêtre au cours du balayage de trame. Avec les standards habituels ce balayage de trame dure 20 mS et les deux monostables sont donc réglables l'un et l'autre depuis zéro jusqu'à 20 mS. Naturellement le mnostable 1 déclenche avant le second puisque c'est l'écart entre les deux qui détermine la hauteur de la fenêtre. La partie inférieure de la figure (Dec H) correspond au découpage horizontal avec les monostables 3 et 4 qui sont réglés pour déterminer le bord gauche et le bord droit de la fenêtre au cours du balayage de chaque ligne, qui dure avec les standards habituels 64 uS. Ces deux monostables 3 et 4 décomptent le temps à partir du top de synchronisation de ligne arrivant par L et découpent ainsi horizontalement le fenêtre dans chaque ligne, mais seulement dans celles des lignes qui ont déjà été sélectionnées par le découpeur vertical. Pour cela une des portes inverseuse désignée par P reçoit sur ses deux entrées à la fois par SFV le signal de fente vertical provenant du découpeur vertical et par L le signal provenant du bus de ligne par l'intermédiaire d'une autre porte inverseuse. En définitive, le générateur de fenêtre délivre dans sa sortie S un signal tout ou rien qui se trouve dans l'état actif seulement lorsque le spot de balayage de la caméra traverse la fenêtre rectangulaire voulue. Naturellement, pour modifier la position et les dimensions de la fenêtre, il suffit de régler les positions du bord supérieur, du bord inférieur, du bord gauche et du bord droit de la fenêtre en agissant respectivement sur les temps des monostables 1, 2, 3 et 4. Ces modifications des quatre temps des monostables sont de préférence produits par voie électronique à partir de quatre commandes analogiques non représentées, constituées par des tensions appropriées, par exemple entre O et 10 volts. L'ensemble E se complète par un générateur vidéo synthétique GVS dont l'entrée est raccordée à la sortie S du générateur de fenêtre GF. Ce générateur vidéo synthétique est un dispositif connu qui est utilisé pour générer un signal vidéo synthétique synchronisé par le générateur de fenêtre avec une sélection dans l'échelle des gris réglable à la convenance de l'utilisateur. A la suite se trouve un échantillonneur dont une entrée v est connectée au bus vidéo amplifié, et dont une autre entrée d est raccordée à la sortie du générateur vidéo synthétique ou directement à la sortie de GF. Cet échantillonneur est un simple commutateur électronique analogique qui réalise, dans le signal vidéo de luminance, le découpage du signal analogique à l'intérieur des créneaux définis par le générateur de fenêtre. I1 sort donc à la sortie e de l'échantillonneur une tension d'échantillonnage représentée par la courbe a de la fig. 4 représentant Vue en fonction du temps.Cette courbe présente naturellement une série de trains d'impulsions. ana- logiques correspondant aux variations de luminance à l'intérieur des diverses traversées de la fenêtre, ces trains d'impulsions étant séparés par un niveau constant correspondant au noir. L'ensemble E comporte à la suite de cet échantillonneur un convertisseur vidéo/millivolt d'un type particulier représenté sur la fig. 3. Ce convertisseur comporte essentiellement un générateur de courant G commandé par l'entrée e recevant les trains d'impulsions définis par la courbe a et qui charge un condensateur cl pendant le temps de chaque balayage de la fenêtre. Pour cela ce condensateur cl se trouve déchargé à chaque début de trame par un commutateur électronique C raccordé par une connexion T' sur le bus de trame. La tension Vc1 aux bornes de ce condensateur, représentée par la courbe b de la fig. 4, comprend ainsi une partie au potentiel minimum pendant le balayage d'une trame qui précède la traversée de la fenêtre, puis une partie montante en escalier dont chaque gradin correspond aux diverses traversées successives de la fenêtre au cours de la même trame, cette tension présentant ensuite un palier sensiblement horizontal jusqu'à la chute verticale brusque qui correspond au début de la trame suivant, et ainsi de suite pour les diverses trames. Cette tension Vc alimente à travers un redresseur R un 1 deuxième condensateur c2 dont la tension aux bornes c2 est représentée par la courbe c de la fig. 4; et présente une montée lente pendant les créneaux trapézoidaux de la courbe b, et une partie lentement descendante pendant les interruptions de la courbe b, ces interruptions, contrairement à ce qui est représenté, constituant généralement la plus grande majorité du temps. Cette tension Vc2, reprise par un adaptateur d'impédance A, fournit donc à la sortie une tension ininterrompue et qui représente une tension analogique fonction de la luminance de la scène intégrée sur toute l'étendue de la fenêtre. Enfin, à cette sortie se trouve raccordé également un convertisseur de sortie visible sur la fig. 1 et qui transforme le signal analogique de tension Vc2 en un signal ana- logique adapté, soit en tension, soit en intensité, à des valeurs adaptées au standard d'utilisation, soit encore en toute autre grandeur électrique analogique. Il dispose en outre de préférence d'un réglage du zéro et de l'échelle. Le dispositif selon l'invention se complète de préférence par un interface vidéo raccordé à la fois au bus vidéo en provenance de la caméra, et au bus vidéo synthétique, et qui commande à son tour un moniteur vidéo qui permet a l'utilisateur d'observer la scène vue par la caméra en même temps que se fait l'analyse analogique qui vient d'être décrite. Sa double alimentation à l'aide du bus vidéo synthétique permet à volonté de faire apparaître sur l'écran du moniteur, en même temps que ladite scène, la matérialisation de la fenêtre en vue du réglage ou du contrôle de celle-ci. Naturellement, avec un seul ensemble de caméra, d'ampli vidéo, de séparateur de trame, ainsi que d'interface vidéo et de moniteur, on peut utiliser un nombre quelconque d'ensembles tels que E simplement raccordés sur les divers bus de manière à analyser simultanément autant de fenêtres que l'on désire et fournir un nombre égal de signaux analogiques s. I1 est également possible d'associer deux ensembles tels que E1 et E2 en couplant leurs signaux de sortie, respectivement sl et s2 sur un comparateur qui délivre un signal différentiel s'.Ce signal représente par exemple la différence des signaux de luminance intégrés de deux fenêtres, ce qui permet soit de déceler le déplacement d'un objet encadré entre ces deux fenêtres et par un effet différentiel, soit encore de surveiller la luminance d'un point précis de la scène avec une fenêtre, et de mesurer la luminance du fond avec l'autre fenêtre afin d'avoir un signal analogique indépendant de 1' éclairage d'ambiance. On a vu que le générateur de fenêtre de chacun des ensembles reçoit de préférence des signaux analogiques permettant de régler électroniquement les quatre temporisations des monostables 1, 2, 3 et 4. On peut mettre à profit cette particularité en couplant par exemple une de ces entrées de commande analogique à une entrée analogique extérieure a afin de générer sur le moniteur une fenêtre dont une des positions ou une des dimensions au moins est représentative de ladite valeur analogique extérieure. Naturellement, dans cette application, l'échantillonneur, le convertisseur vidéo/millivolts avec le convertisseur de sortie de l'ensemble correspondant ne sont pas utilisés et peuvent soit être supprimés, pour réaliser un ensemble réduit tel que R sur la fig. 1, soit encore être simplement laissés inutilisés afin de se réserver toutes les possibilités d'utilisation. De la sorte, on peut avec un appareillage déterminé comportant un certain nombre d'ensembles complets tels E, en utiliser un nombre quelconque sous forme de sortie analogique simple s, un autre nombre quelconque, naturellement pair, sous forme de paires couplées sur des sorties différentielles s', et enfin un autre nombre quelconque sous forme de visualisation de grandeurs analogiques. Bien entendu la grandeur analogique extérieure a peut facilement si on le désire être couplée à une des sorties s ou s' pour visualiser, par la modification d'un certaine fenêtre la valeur de luminance mesurée dans une autre fenêtre, ou encore la différence ou le rapport entre deux autres fenêtres. Dans le cas d'un moniteur noir et blanc, ladite modification porte en général sur la dimension verticale de la fenêtre. Dans le cas d'un moniteur couleur, cette modification peut également porter sur la coloration de la fenêtre de visualisation. L'appareil est ainsi extrêmement simple et universel. Le champ d'application du dispositif selon l'invention est extrêmement étendu puisqu'il permet en fait d'apréhender tout ce qui peut se voir, même au besoin dans l'invisible avec une caméra infrarouge. A titre d'exemple, on peut assurer une fonction de détection, c'est-à-dire déterminer la présence ou l'absence d'un objet quelconque en un endroit de la scène, avec dans ce cas fonctionnement en tout ou rien. Naturellement, une seule caméra peut surveiller un très grand nombre de points à l'intérieur de son champ. Cette fonction de détection peut être utilise pour l'ouverture de portes, la surveillance de zones dangereuses et le repérage d'objets. Une autre application consiste à réaliser une fonction de positionnement d'objets dans un plan, en particulier d'un positionnement différentiel en vue de faciliter une conduite ou de permettre un asservissement. L'exploitation dans ce cas des sorties analogiques permet de situer l'avance ou le retrait de l'objet dans une fenêtre d'une manière parfaitement continue. Cette fonction est utilisable en particulier pour le guidage d'avions au parking, pour les manoeuvres de palétisation ou pour le conditionnement d'objets. Une autre possibilité consiste à surveiller en continu le niveau d'une matière solide, liquide ou granuleuse en agissant par remplissage graduel d'une fenêtre. Dans ce cas, la sortie analogique est proportionnelle au niveau, ce qui est parfaitement adapté à une régulation industrielle. Application à un niveau de betteraves en silo, ou un niveau de matière en fusion, tel que du verre, dans les verrerie. Enfin, l'utilisation combinée de plusieurs fenêtres, éventuellement réparties selon un contour modifiable à vo lonté, permet d'obtenir une régulation par opposition des divers signaux correspondants entre eux, ou entre eux et une référence extérieure. Une telle régulation peut être en particulier une régulation proportionnelle, intégrale et différentielle classique. On citera seulement pour mémoire la possibilité de visualisation d'un signal analogique. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'analyse des signaux vidéo provenant d'une caméra vidéo observant une scène, caractérisé par le fait qu'il comprend en combinaison un ampli vidéo recevant lesdits signaux et alimentant un bus vidéo amplifié, un séparateur ligne/ trame recevant également lesdits signaux et alimentant séparément un bus trame et un bus ligne, et au moins un ensemble d'analyse (E), lequel comporte en combinaison a) un générateur de fenêtre (GF) raccordé auxdits bus trame et ligne et élaborant un signal en créneaux dont chaque créneau dure, en synchronisme avec le balayage de ladite caméra, pendant les temps où ledit balayage traverse une certaine fenêtre fictive rectangulaire dont les quatre paramètres, correspondant aux positions respectives de ses quatre bords, sont réglables séparément, b) un générateur vidéo synthétique (GVS) alimenté par ledit signal en créneau et synchronisé avec celui-ci, c) un échantillonneur constitué par un commutateur électronique analogique comportant une entrée analogique (v) raccordée audit bus vidéo amplifié et une entrée numérique (d) recevant ledit signal en créneaux du générateur vidéo synthétique, ou directement du générateur de fenêtre, d) un convertisseur principal (vidéo/mV) comportant une entrée analogique (e) recevant le signal élaboré par l'échantillonneur et qui comporte le signal analogique vidéo limité à l'intérieur de la durée desdits créneaux, et une entrée numérique (T') raccordée au bus de trame pour assurer la synchronisation, ledit convertisseur principal transformant ledit signal analogique discontinu en un signal analogique continu, e) enfin un convertisseur de sortie transformant ledit signal continu en un signal analogique (s) d'une grandeur électrique quelconque. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit convertisseur principal comporte un générateur de courant (G) commandé par la sortie de l'echantil- lonneur et qui charge un premier condensateur (cl), décharge périodiquement par un commutateur électronique de décharge (C) raccordé au signal de trame (T'), la tension de charge (Vcl) de ce condensateur chargeant à travers un redresseur (R) un deuxième condensateur d'intégration (c2), qui à son tour fournit à travers un adaptateur d'impédance (A) le signal destiné au convertisseur de sortie. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs desdits ensembles électroniques (E, E1, E2, R) et que certains (E1, E2) ont leur sortie analogique (sl, s2) couplée par deux sur un comparateur afin de fournir un signal analogique différentiel (s') assurant la comparaison entre des parties de la scène situées dans deux fenêtres différentes. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit générateur de fenêtre est commandé par au moins une entrée analogique (a) agissant électroniquement sur au moins un desdits paramètres de fenêtre. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un interface vidéo dont une première entrée analogique reçoit lesdits signaux vidéo provenant de la caméra, dont une autre entrée analogique est raccordée-à un bus vidéo synthétique collectant la ou les sorties correspondantes du ou de chaque générateur vidéo synthétique, et dont la sortie analogique alimente un moniteur vidéo qui permet tout à la fois d'observer la scène vue par la caméra et, sur commande, la visualisation de la ou des fenêtres. 6. Dispositif selon les revendications 4 et 5 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait qu'un ensemble particulier (R) parmi lesdits ensembles (E, E1, E2, R) est utilisé pour visualiser sur l'écran du moniteur 1 l'amplitude du signal reçu de ladite entrée analogique (a). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que pour ledit ensemble particulier (R) les éléments non utilisés (échantillonneur, convertisseur principal, convertisseur de sortie) sont supprimés. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, associé à une caméra noir et blanc, caractérisé par le fait que le générateur vidéo synthétique est agencé pour permettre un réglage dans l'échelle des gris à la convenance de l'utilisateur. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 associé à une caméra en couleur, caractérisé par le fait qu'il comporte un moniteur couleur et que chaque générateur vidéo synthétique est agencé pour permettre un réglage et une sélection dans l'échelle d'une au moins des caractéristiques de luminance et de chrominance. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, associé à une caméra infrarouge.