Brevet FR2588709A1 — publié le 19870417

SYSTEME DE GROSSISSEMENT D'UNE PARTIE D'UNE IMAGE DANS LES DISPOSITIFS DE PRISE DE VUES VIDEO NOTAMMENT A SENSEUR A TRANSFERT DE CHARGES L'invention est relative au domaine des dispositifs de prise de vues vidéo, et en particulier dont le senseur est du type à transfert de charges. Elle se rapporte plus particulièrement au grossissement d'une partie d'une image à la visualisation. Dans le domaine des dispositifs de prise de vues vidéo à tube Vidicon, on utilise déjà une fonction dite loupe, ou sous-balayage. Cette fonction permet au niveau du moniteur de visualisation d'obtenir une partie de l'image grandie dans un certain rapport déterminé. Cette fonction est particulièrement utile lorsque l'obser- vation s'effectue sur un moniteur de petit format (par exemple llcm de diagonale). Il peut ainsi bénéficier d'une présentation équivalente à un moniteur dont la diagonale est de 22cm, si le grossissement est de rapport 2. Ceci améliore le couplage écran-observateur, et réduit les fatigues de ce dernier. De même un moniteur à faibles performances électroniques peut ne pas présenter tous les détails d'une image, surtout si son amplificateur vidéo a des caractéristiques faibles. Les détails représentés par des fréquences élevées peuvent ne pas être représentés sur l'écran.Or, la technologie utilisée pour obtenir cette fonction de zoom ne peut pas être adaptée aux senseurs à transfert de charges. En effet, dans le cas des tubes Vidicon, on agit au niveau du senseur en changeant l'amplitude et la rampe du balayage de lecture au niveau de la partie à grossir. Le but de l'invention est de réaliser cette fonction de grossissement ou de zoom avec les caméras à cellules à transfert de charges. Un dispositif photosensible à transfert de charges interligne ou intertrame, utilisé dans les caméras CCD, comporte une matrice d'éléments photosensibles sur laquelle est projetée la lumière d'une image, pour créer dans chaque élément une charge électrique proportionnelle à l'éclairement reçu et à la durée d'accumulation de ces charges. Ce dispositif comporte une matrice d'éléments mémoires où sont transférées ces charges pour y être stockées en attendant d'être évacuées vers une sortie pour générer un signal vidéo. Parmi les caméras CCD connues on distingue plusieurs types de dispositifs au niveau du capteur, parmi lequels les dispositifs à transfert de trame.Dans le cas d'un tel dispositif dit à transfert de trame, la matrice photosensible et la matrice mémoire sont distinctes, l'accumulation des charges dans la première a lieu pendant la durée d'une trame, le transfert dans la seconde a lieu pendant l'intervalle entre l'analyse des deux trames. L'évacuation des charges a lieu pendant la durée de l'analyse de la trame suivante. Le déplacement des charges, pour leur transfert et leur évacuation, est commandé par des champs électriques appliqués au moyen d'un réseau d'électrodes surmontant les éléments photosensibles et les éléments mémoire. La caméra comporte un registre à décalage à entrée parallèle et sortie en série. Par déplacement successifs de la zone mémoire dans le sens vertical, c'est-à-dire ligne par ligne, on charge le registre à décalage qui est ensuite vidé à la fréquence point dans des circuits de traitement de signal.Le signal ainsi traité constitue la sortie vidéo de la caméra. Un circuit de commande piloté par une horloge, commande la lecture du registre à décalage. Selon l'invention, on obtient un grossissement de l'image en agissant au niveau de cette lecture. L'objet de l'invention est un système de grossissement d'une image dans un dispositif de prise de vues vidéo dont le capteur comporte un registre de sortie à sortie en série pour restituer en série les lignes stockées dans le capteur, des moyens de synchronisation et de lecture pour commander en outre la lecture du registre de sortie.Le système se caractérise en ce qu'il comprend un générateur de fenêtre délimitant la partie de l'image à grossir, des moyens de commande du grossissement de ladite partie de limage pilotés par des moyens de synchronisation et de lecture pour que la lecture du registre de sortie s'effectue, rapidement pendant les retours de trame et de ligne et pour les points situés en dehors dela fenêtre, et à une vitesse inférieure à la vitesse normale de lecture et pendant une trame complète pour les points situés dans la fenêtre, de façon à ce que le signal vidéo engendré ait la durée de l'image totale visualisée. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails apparaî tront plus nettement au cours de la description ci-dessous, accompagnée des figures suivantes: - Figure 1, un schéma du système de grossissement d'image selon l'invention - Figure 2, un schéma relatif au découpage de l'image dans le procédé utilisé dans le système selon l'invention ; - Figure 3, un graphique établi en fonction du temps et relatif au fonctionnement du système de grossissement selon l'invention. Sur une partie de la figure 1 est représenté la partie réception d'une caméra vidéo. Il s'agit d'un capteur à transfert de charges du type à transfert de trame. Le fait que ce capteur CCD soit à transfert de trame, ou du type interligne ou de toute autre organisation du capteur, n'a aucune importance dans la présente invention. Le capteur comporte une zone photosensible 1 constituée d'une matrice de M lignes comportant chacune N éléments photosensibles. Il comporte également une zone mémoire constituée d'une matrice comportant le même nombre M.N d'éléments mémoire. Les charges qui ont pris naissance dans la zone photosensible par suite dé la décomposition de photons en électrons au niveau de chaque point image, sont transférées dans la zone mémoire. Puis, une fois que toute l'image est ainsi transférée dans la zone mémoire, et que ia zone photosensible est de nouveau soumise au flux lumineux de l'image suivante, la zone mémoire est à son tour vidée dans un registre à décalage 3, ce dernier étant également à transfert de charges et ayant la sortie en série. La structure même du capteur est sans importance en ce qui concerne le principe selon l'invention; la seule caractéristique principale est que le registre à décalage 3 débite les charges, en série. Dans l'art antérieur, la sortie de ce registre est appliquée à un intégrateur 4 qui traduit les charges électriques en tension. La sortie de cet intégrateur est appliquée à l'entrée de circuit de traitement 5 qui transforme ces successives informations de tension en un signal vidéo prêt à être appliqué à un moniteur de visualisation. La commande la lecture du capteur et la progression de chacune des charges ponctuelles jusqu'au circuit de traitement est commandé par un circuit 6 piloté par des signaux d'horloge issus d'un circuit de synchronisation 7. L'invention consiste à obtenir un grossissement de l'image visualisée en agissant donc au niveau de la lecture du registre de sortie 3 du capteur 1 et 2. L'exemple de la figure I montre un système utilisant un grossissement de rapport 2, mais d'autres rapports peuvent être également envisagés. La figure 2 montre un découpage possible de l'image dans ce rapport 2. La longueur EF de la fenêtre représentant la longueur de la partie de l'image à grossir est deux fois plus petite que la longueur AB de l'image entière. I1 est est de même pour les largeurs EE' et FF' qui sont deux fois plus petites que les largeurs de l'image AA' et BB'. Un générateur de fenêtre 8 fournit des signaux de fenêtre SF au circuit de commande 6 pour que ce dernier puisse élaborer les signaux d'horloge nécessaires au grossissement de cette fenêtre. Le circuit d'horloge 7 fournit plusieurs signaux d'horloge, Hp qui est le signal de cadence point, H2p qui est le signal de cadence d'un intervalle de deux points, c'est-à-dire d'un intervalle correspondant au grossissement choisi, en l'occurrence 2, et un signal de lecture rapide Hz. Le principe de fonctionnement selon l'invention est le suivant. Le circuit de commande 6, le circuit d'horloge 7 et le générateur de fenêtre 8 sont prévus et agencés de manière à ce qu'ils constituent des moyens de synchronisation et de commande de la lecture du registre de sortie 3, pour que cette lecture s'effectue, rapidement pendant les suppressions de trame et suppression de ligne, et ceci pour les points situés en dehors de la fenêtre.Ces moyens sont également prévus pour que la lecture du registre de sortie se fasse à une vitesse inférieure à la vitesse normale de lecture, pendant une trame complète, et pour les points situés dans la fenêtre. Ces différentes vitesses de lecture sont calculées pour que les points situés à l'intérieur de la fenêtre remplissent entièrement l'écran de visualisation. Pour permettre d'appliquer ces différentes vitesses de lecture, on utilise deux registre à décalage 10 et Il qui sont, par exemple, égalemennt des dispositifs à transfert de charges, et un premier interrupteur 12 recevant la sortie du registre 3 et orientant les charges, soit dans le premier registre 10, soit dans le second registre 11. Ce premier interrupteur est commandé à la cadence ligne HL, c'est-à-dire qu'il oriente dans le premier registre 10 une ligne L, et qu'il oriente dans le second la ligne suivante L+1, et ainsi de suite. Le registre de sortie 3 du capteur est commandé à la lecture à la cadence point par le signal Hp. Une ligne de l'image captée est ainsi rentrée à la cadence point dans un des deux registres 10 ou 11. Pendant que la ligne suivante est rentrée dans le deuxième registre, la lecture du premier registre est commandée, soit à la vitesse rapide Hz, quand il s'agit de point ne faisant pas partie de la fenêtre. Elle est commandée à la vitesse H2p, qui est deux fois moins rapide que la vitesse de cadence point Hp lorsque les points concernés font partie de la fenêtre. En se rapportant à la figure 2, on peut voir que pour la ligne L, les points situés entre A et E seront lus à une vitesse très rapide et Hz ainsi que les points compris entre F et B, tandis que les points compris entre E et F seront lus à une vitesse deux fois moins rapide que la vitesse de lecture normale. La longueur EF étant deux fois plus petite que la longueur totale de l'image AB, EF contient deux fois moins de points que AB.De ce fait, étant lus à une vitesse deux fois moins rapide et après être appliqués à l'intégrateur 4, ces points compris entre E et F rempliront sur l'écran de visualisation une ligne complète. La vitesse rapide de lecture Hz est choisie suffisamment rapide pour que, pendant le retour ligne, ou le retour trame, les points n'étant pas compris entre E et F ne soient pas visualisés. La constante d'intégration de l'intégrateur 4 est réglable en fonction du rapport de grossissement pour que le signal soit convenablement lissé. Une fois la ligne L lue dans le premier registre par l'intermédiaire d'un deuxième interrupteur 13, ce dernier se commute sur le deuxième registre 11 pour lire de la même manière la ligne suivante L+1. Pendant que cette ligne L+1 est lue, la ligne suivante L+2 est rentrée dans le premier registre à la cadence point Hp, et ainsi de suite pour toutes les lignes de la fenêtre c'est-à-dire comprises entre E F E' F'. En ce qui concerne les autres lignes elles sont toutes lues à la vitesse rapide Hz et ceci pendant le retour trame de l'écran de visualisation. Dans le cas d'un rapport de grossissement égal à deux, pour remplir verticalement, l'écran de visualisation, il est nécessaire de lire deux fois chaque ligne issue de l'interrupteur 13. thaque ligne est donc stockée simultanément dans deux registres à décalage 15 et 16. Un interrupteur 17 commandé par la synchronisation de ligne de la visualisation H LB lit alternativement la sortie de l'un et de l'autre de ces registres 15 et 16. Au vu des figures 2 et 3, on peut comprendre plus facilement le fonctionnement du système selon l'invention. Sur la figure 3, on a représenté en abscisse le temps et en ordonnée la vitesse de lecture des charges à la sortie des deux registres 10 et Il de la figure 1. En correspondance, et en dessous, la première ligne donne les lignes du capteur qui sont lues. Toujours en correspondance , la deuxième ligne donne les points de ces lignes qui sont lus. Enfin, sur la troisième ligne on a figuré toujours en correspondance, les lignes de l'écran de visualisation qui sont balayées. En référence à la figure 2, lorsque l'on commence à lire les premières lignes de l'image captée puis mémorisée, cette lecture s'effectue à la vitesse rapide Hz appliquée au registre de sortie 3 du capteur, et ceci de la ligne 1 de la figure à la ligne L-1 qui est la dernière ligne ne comprenant aucun point de la fenêtre. Ceci s'effectue pendant le retour trame du balayage de l'écran de visualisation. Puis, la lecture de la suite de l'image s'effectue toujours à cette vitesse rapide pendant le début de la ligne L qui est la première ligne contenant des points à visualiser.Les points compris entre A et E qui sont en dehors de la fenêtre sont lus encore à vitesse rapide Hz mais les points compris entre E et F sont lus à vitesse lente, en l'occurrence H2p, le temps de lecture étant alors de 52 microsecondes, ce qui correspond au temps de balayage d'une ligne entière de l'écran de visualisation. Ensuite, pendant le retour ligne du balayage de la visualisation la vitesse de lecture des charges à la sortie des registres à décalage 10 et 11 de la figure 1 est de nouveau rapide Hz de manière à lire pendant ce retour ligne d'une part, les points compris entre F et B de la ligne L et les points compris A et E de la ligne L+1 qui sont tous en dehors de la fenêtre à visualiser.Lorsque la ligne 2 de l'écran de visualisation est prête à être balayée la lecture de l'image en est au point E de la ligne L+1, la vitesse redescend alors à la valeur H2p de manière à lire de nouveau pendant 52 microsecondes les points compris entre E et F. La vitesse reprend sa valeur rapide lorsqu'on lit les points compris entre F et B de la ligne L+1 et ceci pendant le retour ligne du balayage de l'écran de visualisation. Cette lecture se prolonge jusqu'à ce que toutes les lignes de la fenêtre soient lues et ainsi visualisées sur tout l'écran. Les lignes qui se trouvent en dessous les points E' et F' sont de nouveau lues entièrement à la vitesse rapide. comme les lignes 1 à L qui se trouvent au-dessus des points E à F. La hauteur de la fenêtre à visualiser étant deux fois plus petite que la hauteur de l'image captée, pour compenser la perte de lignes dans le sens vertical on prévoit de lire deux fois chacune des lignes que l'on prend en compte. Le circuit de commande 6 comprend donc des mémoires dans lesquelles les chronogrammes du principe qui vient d'être décrit, et qui, à la commande du générateur de fenêtre permettent de lire les différentes charges de façon à ce que le grossissement soit obtenu à la visualisation. REVENDICATIONS 1. Système de grossissement d'une image dans un dispositif de prise de vues vidéo dont le capteur (1,2) comporte un registre de sortie (3) à sortie en série pour restituer en série les lignes stockées dans le capteur, des moyens de synchronisation et de lecture (6,7) pour commander en outre la lecture du registre de sortie, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de fenêtre (8) délimitant la partie de l'image à grossir, des moyens de commande du grossissement de ladite partie de l'image pilotés par des moyens de synchronisation et de lecture (6,7) pour que la lecture du registre de sortie s'effectue rapidement pendant les retours de trame et de ligne et pour les points situés en dehors de la fenêtre, et à une vitesse inférieure à la vitesse normale de lecture pendant une trame complète pour les points situés dans la fenêtre de façon à ce que le signal vidéo engendré ait la durée de l'image totale visualisée. 2. Système selon la revendication I, caractérisé en ce que les moyens de commande du grossissement comprennent pour un rapport d'agrandissement égal à deux: - deux premiers registres à décalage (10,11) à entrée et sortie en série pour recevoir alternativement les lignes horizontales issues du registre de sortie (3);; - deux interrupteurs (12,13) pour assurer l'entrée et la sortie alternatives desdits registres et commander à la fréquence ligne (H - un circuit de commande (6) pour commander la lecture, soit très rapide, soit lente, desdits registres - un circuit de synchronisation (7) pour fournir un circuit de commande des signaux d'horloge de fréquence point (hop), fréquence p deux points (H2p) et fréquence rapide (Hz), fréquence ligne (HL) - un générateur de fenêtre (8) pour fournir au circuit de commande un signal de fenêtre (SF); - deux seconds registres à décalage (15, 16) à entrée et sortie en série recevant la sortie du deuxième interrupteur (13); ; - un troisième interrupteur (17) connecté alternativement à l'une ou l'autre des sorties des seconds interrupteurs à la cadence de la synchronisation de ligne du balayage de visualisation.