Brevet FR2604321A1 — publié le 19880325

DISPOSITIF D'INTERPRETATION D'UNE IMAGE EN WE DE L'IDENTIFICATION D'UN OBJECTIF L'invention se rapporte à un dispositif d'interprétation d'une image qui est prise par une caméra de télévision d'un missile ralliant un objectif et qui est représenté par des signaux d'image recueillis le long d'un tronçon de balayage, comprenant une section de ligne de transmission des données allant de la caméra de télévision à une installation de guidage pour le missile dans laquelle les signaux d'image sont interprétés en vue de l'identification de l'objectif et qui comporte au moins un récepteur ainsi qu'un dispositif d'enregistrement pour les signaux d'image. Dans les missiles les plus divers, on installe de plus en plus des caméras de télévision dont les images sont utilisées dans les installations de guidage pour le missile en vue de l'identification de l'objectif et du ralliement du missile sur celui-ci. L'identification de l'objectif s'effectue automatiquement dans un circuit d'interprétation, mais, dans de nombreux cas, elle peut aussi être effectuée par un tireur guidant le missile et interprétant visuellement l'image de télévision apparaissant sur un moniteur. En raison de la vitesse élevée et de la courte durée de vol des missiles utilisés ainsi que de la variation de l'image de télévision se produisant presque sous la forme d'une explosion en pareil cas, des exigences très sévères sont imposées aux dispositifs d'interprétation et, en particulier en cas d'interprétation visuelle, au système visuel du tireur guidant le missile. Les figures l et 2 représentent une situation typique illustrant l'emploi d'une caméra de télévision dans le cadre du guidage d'un missile. Le missile, désigné par l, vole à une hauteur prédéterminée H audessus du sol 2. Une caméra de télévision 3 fournit une image désignée par 4 à la figure 2 et couvrant l'angle d'observation / à partir du sol. L'image 4 est représentée par exemple sur un moniteur. Dans l'exemple illustré, le missile l suit une route rectiligne de largeur constante. Il en résulte l'image de télévision 4 de la figure 2 dans laquelle la route 6 reproduite se rétrécit en un point au niveau de l'horizon 5 représenté sur le bord supérieur de l'image et va en s'élargissant de plus en plus en direction du bord inférieur de l'image. Si, pendant le vol rapide du missile, on essaie d'identifier un objectif de forme connue sur le terrain, il se pose le problème que la grandeur réelle de l'objectif sur le moniteur reste inconnue.Elle dépend des paramètres suivants - de la grandeur absolue de l'objectif à identifier - des paramètres de la caméra de télévision comme par exemple sa distance focale et son dispositif de balayage - de l'emplacement de l'objectif à identifier sur le moniteur - de l'angle de vol du missile par rapport au sol - de la distance séparant l'objectif du missile. Comme les trois derniers paramètres varient constamment pendant le vol du missile, il faut que l'objectif recherché apparaissant sur l'image puisse être identifié en fonction d'une large gamme de grandeurs. Cela complique considérablement aussi bien une interprétation automatique de l'image dans l'installation de guidage du missile que l'interprétation visuelle effectuée par le tireur. La demande de brevet allemand 31 06 100 de la Demanderesse décrit un dispositif de signalisation des obstacles pour aéronefs, spationefs ou navires comprenant un affichage des distances codé en couleur et un appareil radar balayant un angle solide prédéfinissable et déterminant des caractéristiques spécifiques de l'objet, comme la position, la distance et la proximité de points de l'objet. Ce dispositif de signalisation des obstacles comprend, en plus, une caméra, par exemple une caméra de télévision, qui fournit une image électronique de la même zone ou'une plus grande zone de l'angle solide en utilisant les valeurs de l'appareil radar.Une reproduction de l'image sur un moniteur couleur est effectuée de telle sorte que tous les points d'image, dont les objets correspondants ont une distance inférieure à une valeur de seuil de distance prédéterminée, soient codés en différentes couleurs selon leur distance. Tous les points d'image ayant une distance supérieure à la valeur de seuil de distance prédéterminée sont représentés en une seule couleur sur le moniteur et fournissent l'image de la caméra. Cela permet à l'utilisateur de procéder en quelques fractions de seconde à une identification extrêmement rapide des obstacles et de nouveaux obstacles surgissants par exemple pour des manoeuvres d'évitement en rase-mottes d'un hélicoptère, attendu que les obstacles et autres objets mobiles sont fortement mis en relief par le codage couleur et donc faciles à reconnaître.Le degré de la menace représentée par les obstacles peut, en outre,être signalé par des nuances de couleurs. Un tel dispositif de signalisation des obstacles ne peut, cependant, pas être utilisé pour le problème dont il est question ici étant donné, en particulier, qu'une identification spécifique de l'objectif, qui est d'une importance capitale pour le ralliement d'un missile sur un objectif, n'est ni possible ni recherché. Dans un dispositif du type précité, l'invention a pour objet de perfectionner l'identification de l'objectif dans l'image prise par la caméra de télévision du missile et par conséquent de simplifier l'interprétation de l'image. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le récepteur comprend un circuit séparateur divisant les signaux d'image en signaux vidéo et en signaux de coordonnées d'image, que les signaux vidéo et les signaux de coordonnées d'image sont appliqués à l'unité d'enregistrement par l'intermédiaire d'organes temporisateurs, qu'il est prévu un filtre passe-bande à fréquence variable auquel sont délivrés les ssignaux vidéo du circuit séparateur et dont la caractéristiques de filtrage varie constamment conformément à la perspective de l'image en fonction des signaux de coordonnées d'image dans la mesure de la grandeur de l'image de l'objectif à identifier, qu'en aval de la sortie du filtre passe-bande est monté un comparateur pour comparer la hauteur des signaux des composantes des signaux vidéo adaptées à la bande à un signal de référence, que la sortie du comparateur est raccordée à un dispositif de marquage repérant dans l'unité d'enregistrement les zones d'image qui sont déterminées par les composantes des signaux vidéo sélectionnés dans le comparateur et que le temps de retardement des organes temporisateurs est accordé au temps de réaction du filtre passe-bande. Par conséquent, une caractéristique essentielle de l'invention est un filtre passe-bande à fréquence variable auquel on applique les signaux vidéo et dont la caractéristique de filtrage varie continuellement conformément à la perspective de l'image en fonction des signaux de coordonnée d'image suivant la grandeur de l'image de l'objectif à identifier. Grâce à cette disposition, on peut identifier spéciiqueent des objectifs et les repérer en conséquence, notamment les coder en couleur, dans l'unité d'enregistrement, par exemple un moniteur. De cette façon, l'interprétation de l'image, en ce qui concerne les objectifs à identifier, est sensiblement simplifiée, indépendamment du fait que cette interprétation soit effectuée automatiquement ou visuellement par un tireur guidant le missile. On part ici du fait que les dimensions réelles de l'objectif recherché sont connues, ainsi par exemple la largeur réelle avec laquelle un blindé apparaît à un observateur qui se tient juste devant lui. Ces dimensions peuvent être définies par une zone qui est localisée par une largeur minimale bnin et une largeur maximale blax selon l'angle d'observation.En cas de données connues de la caméra de télévision et de la position de l'horizon sur l'image, la largeur b' de l'objectif à identifier sur l'image peut être déterminée par les valeurs limites b'min, b'szx pour n'importe quel endroit de coordonnées x et y de l'image et ce, conformément aux relations b'sin = F(bmin'x,y) b'aax = F(b..x,x,y) (1) La fonction F (b, x, y) peut être déterminée analytiquement à l'aide de la situation géométrique de la prise de vue. Si l'image de télévision est obtenue suivant un procédé usuel de balayage d'images ligne par ligne, on obtient lors du balayage d'une ligne qui coupe l'objectif recherché et qui passe par cet objectif, une composante de fréquences vidéo f pour laquelle on a flin # f # fmax (2) pour les valeurs limites f.in et fiax, on a alors a fmin = F(bmax,x,y) (3) a fmax = F(bmin,x,y) Dans ces équations, a est une constante de proportionalité. L'objectif recherché ne peut donc apparaître sur l'image que là où il existe des.amplitudes de signaux notables dans la zone de fréquences vidéo comprise entre f.in et fiax. L'intervalle de fréquences entre f.in et fiax se déplace lors du balayage de l'image du bord supérieur au bord inférieur de l'image aux fréquences les plus basses. En introduisant les dimensions réelles des objectifs recherchés, tous les objets ayant de telles dimensions sont automatiquement marqués de façon correspondante dans l'unité d'enregistrement, par exemple sur un moniteur. L'identification des objectifs s'en trouve sensiblement facilitée. Un tel dispositif avec auxiliaire automatique d'identification des objectifs est absolument nécessaire en particulier lors de l'utilisation de petites fusées à courte durée de vol pour obtenir un quota de coups au but volable. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'unité d'enregistrement comporte un moniteur. Il est également avantageux que le dispositif de marquage code en couleurs les zones d'image sélectionnées. Pour accorder le filtre passe-bande, l'invention prévoit une unité d'entrée pour les données concernant la trajectoire du missile et éventuellement pour des données de correction. Selon une autre particularité de l'invention, l'unité d'enregistrement est raccordée à une unité d'interprétation pour l'acquisition automatique des objectifs et éventuellement pour leur sélection. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure 3 est un schéma synoptique d'un dispositif selon l'invention pour l'interprétation d'une image en vue de l'identification d'un objectif la figure d représente la caractéristique de filtrage d'un filtre passe-bande à fréquence variable utilisé dans le dispositif. La figure 3 représente à nouveau le missile l avec sa caméra de télévision 3. Les signaux d'image de la caméra de télévision 3 sont transmis, par une section de ligne de transmission des données il, à une installation de guidage 12, dont seuls les éléments nécessaires à l'identification de l'objectif, et éventuellement à son interprétation, sont représentés à la figure 3. Les signaux d'image sont captés par un récepteur 13 et divisés en signaux vidéo (VS) et en signaux de coordonnées d'image X et Y dans un circuit séparateur 14. Ces signaux de coordonnées d'image X et Y sont associés aux coordonnées d'image x et y, ci-dessus mentionnées, à l'intérieur de l'image. Les signaux vidéo VS sont appliqués à l'entrée 15 d'un filtre passe-bande 16 à fréquence variable ; les signaux de coordonnées d'image X, Y sont délivrés aux entrées à fréquence variable 17 de ce filtre passe-bande 16. A une autre entrée à fréquence variable sont appliqués, en outre, les signaux d'une unité d'entrée 18 qui représentent les données concernant la trajectoire du missile et éventuellement des signaux de correction. Les valeurs précitées bain et biax pour les largeurs minimale et maximale réelles de l'objectif à identifier sont appliquées à une entrée de zone 19 du filtre passebande 16 par une unité d'entrée 20. Ces données indiquées permettent, comme expliqué ci-dessus, de déterminer la caractéristique de fréquence du filtre, et ce, par indication des composantas des fréquences vidéo minimales et maximales faix et fiax. Comme on peut le voir à la figure 4, la bande de fréquences ainsi déterminée se situe sur le bord supérieur de l'image pour les fréquences vidéo relativement élevées et sur le bord inférieur de l'image pour les fréquences relativement basses. Cette bande de fréquences est déplacée continuellement pendant le balayage de l'image, ce qui est représenté schématiquement par la flèche à la figure 4. Si l'image de la caméra de télévision est produite par un balayage ligne par ligne, la commande du déplacement n'est généralement nécessaire qu'en fonction du signal de coordonnées en hauteur Y. Un accord précis, par exemple pour la définition de la position de l'horizon, peut être effectué par l'unité d'entrée 18. Le signal de sortie du filtre passe-bande 16 est comparé dans un comparateur 21 à un signal de référence Ur f qui établit un niveau de détection pour les composantes des signaux vidéo adaptés à la bande. Si le signal de sortie du filtre passe-bande 16 dans la bande de fréquences sélectionnée est plus grand que le signal de référence , c'est qu'a cet endroit de l'image il se trouve un objet ayant des dimensions situées dans la plage définie des largeurs. Le comparateur 21 délivre un signal de sortie à un dispositif de marquage 22 qui repère la zone déterminée de l'image. La représentation de l'image complète s'effectue sur une unité d'affichage, par exemple un moniteur 23, à laquelle les signaux vidéo VS et les signaux de coordonnées d'image X, Y sont appliqués par l'intermédiaire d'organes temporisateurs 24, 25, 26 et qui reçoit, en plus, le signal de sortie du dispositif de marquage 22. Les organes temporisateurs ont un temps de retardement T qui est adapté au temps de réaction ou de traitement du filtre passe-bande à fréquence variable et qui compense celui-ci. Les zones d'image sélectionnées par le filtre passe-bande 16 et le comparateur 21 sont par exemple codées en couleurs et affichées sur le moniteur 23 en synchronisme avec le reste de l'image de télévision.Le tireur n'a donc à examiner l'écran de visualisation du moniteur 23 que dans les zones repérées de l'image pour voir si ces zones repérées représentent des objectif s à identifier ou des objets inintéressants. Cela facilite considérablement l'identification des objectifs étant donné que le tireur n'a plus qu'à examiner une petite partie de la surface de l'image. Il est, en outre, possible de raccorder l'unité d'enregistrement 23 à une unité d'interprétation 24 dans laquelle est effectuée une acquisition automatique des objectifs et une sélection de ceux-ci. Les signaux de sortie de cette unité d'interprétation 24 peuvent alors être directement utilisés pour le guidage du missile au moyen d'unités de guidage non représentées ici. L'auxiliaire automatique d'identification des objectifs est bien entendu indépendant du procédé de balayage employé par la caméra de télévision utilisée, si bien qu'il n'est pas cantonné au seul balayage ligne par ligne. De la même façon, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation simplifié qui vient d'être décrit pour un missile volant à hauteur constante au-dessus du sol. D'autres trajectoires de vol peuvent aussi être considérées moyennant l'introduction de données appropriées par l'intermédiaire de l'unité d'entrée 18. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'interprétation d'une image qui est prise par une caméra de télévision d'un missile ralliant un objectif et qui est représenté par des signaux d'image recueillis le long d'un tronçon de balayage, comprenant une section de ligne de transmission des données allant de la caméra de télévision à une installation de guidage pour le missile dans laquelle les signaux d'image sont interprétés en vue de l'identification de l'objectif et qui comporte au moins un récepteur ainsi qu'un dispositif d'enregistrement pour les signaux d'image, caractérisé par le fait que le récepteur (13) comprend un circuit séparateur (14) divisant les signaux d'image en signaux vidéo (VS) et en signaux de coordonnées d'image (X, Y), que les signaux vidéo (VS) et les signaux de coordonnées d'image (X, Y) sont appliqués à l'unité d'enregistrement (23) par l'intermédiaire d'organes temporisateurs (24, 25, 26), qu'il est prévu un filtre passe-bande (16) à fréquence variable auquel sont délivrés les signaux vidéo (VS) du circuit séparateur (14) et dont la caractéristique de filtrage (funin, fiat) varie constamment conformément à la perspective de l'image en fonction des signaux de coordonnées d'image (X, Y) dans la mesure de la grandeur de l'image de l'objectif à identifier, qu'en aval de la sortie du filtre passe-bande (16) est monté un comparateur (21) pour comparer la hauteur des signaux des composantes des signaux vidéo adaptées à la bande à un signal de référence (bref ), que la sortie du comparateur (21) est raccordée à un dispositif de marquage (22) repérant dans l'unité d'enregistrement les zones d'image qui sont déterminées par les composantes des signaux vidéo sélectionnés dans le comparateur (21) et que le temps de retardement (T ) des organes temporisateurs (24, 25, 26) est accordé au temps de réaction du filtre passe-bande (16). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'unité d'enregistrement (23) comporte un moniteur. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif de marquage (22) code en couleurs les zones d'image sélectionnées. 4.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que pour l'accord du filtre passe-bande (16) il est prévu une unité d'entrée (18) pour les données concernant la trajectoire de vol du missile (1) et éventuellement pour des données de correction. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'unité d'enregistrement (23) est raccordée à une unité d'interprétation (24) pour l'acquisition automatique et éventuellement la sélection des objectifs.