Brevet FR2604587A1 — publié le 19880401

La présente invention concerne un appareil des- tiné à former un affichage vidéo dans lequel une image obtenue à partir d'un ou plusieurs systèmes détecteurs, est superposée à une image visible provenant d'une caméra. De cette manière, un utilisateur de l'appareil peut être aidé par obtention d'une relation entre le signal de sortie d'un dispositif détecteur de signaux non visibles et l'aspectvisible de l'image d'un objet étudié, obtenue avec la camera. Bien que des techniques extrêmement élaborées de traitement et de manipulation d'images soient dispo- nibles et mettent en oeuvre des ordinateurs ou des microprocesseurs, un problème posé par le type précité de superposition d'images est celui du positionnement relatif d'une image par rapport à l'autre, avec la disposition et l'échelle qui conviennent. Le brevet britannique n 2 136 242 décrit une solution de ce problème mettant en oeuvre un appareil générateur d'un signal vidéo d'affichage capable de commander un système convenable de formation d'image qui crée des images superposées provenant d'au moins deux systèmes détecteurs, l'appareil comprenant une caméra, un ou plusieurs systèmes détecteurs, le système détecteur ou l'un au moins des systèmes détecteurs comprenant une sonde mobile, une source montée sur la sonde, la position de la source étant représentative de la position d'étude du système détecteur associé, cette source émettant de la lumière ou un autre rayon- nement auquel la caméra est sensible, au-delà d'une intensité prédéteriinée, chaque fois que le signal détecté par le système détecteur associé a une caracté- ristique prédéterminée, la caméra, lorsqu'elle est déplacée dans une zone comprenant la position d'étude, donnant un signal vidéo qui contient celui qui est formé par la lumière ou le rayonnement d'un autre type provenant de la source portée par la sonde, un détecteur de seuil destiné à détecter si la lumière ou le rayon- nement d'un autre type, reçu par la caméra, dépasse la- dite intensité prédéterminée, un système à mémoire, ana- lysé en synchronisme avec le signal vidéo provenant de la caméra et destiné à conserver le signal vidéo à toutes les positions auxquelles l'intensité prédéterminée est dépassée, et un dispositif destiné à mélanger les signaux vidéo provenant. du système à mémoire et les signaux vidéo provenant de la caméra, afin que les signaux mélangés, lorsqu'ils sont transmis à un système de formation d'image, soient affichés sous forme d'une image visible vue par la caméra, avec des points bril- lants superposés à toutes les positions de l'image auxquelles l'intensité prédéterminée a été dépassée. La présente invention est un perfectionnement de celle qui-est décrite dans le brevet britannique pré- cité n 2 136 242, et elle concerne un appareil généra- teur d'un signal d'affichage vidéo capable de commander un système convenable de formation d'image destiné à former des images superposées, l'appareil comprenant une caméra vidéo, un ou plusieurs systèmes détecteurs, le système détecteur ou un système détecteur au moins parmi plusieurs comprenant une sonde mobile, une source montée sur la sonde, la position de la source étant représentative d'une position d'étude du système détecteur associé, la source émettant de la lumière ou un rayonnement d'un autre type auquel la caméra est sensible, ce rayonnement ou la lumière ayant une caracté- ristique distinctive, la caméra, lorsqu'elle est placée sur une zone comprenant la position d'étude, formant un signal vidéo d'image qui comprend celui qui est produit par la lumière ou le rayonnement d'un"autre type. prove- nant de la source placée sur la sonde, un système à mémoire, un dispositif d'analyse du système à mémoire en synchronisme avec le signal vidéo d'image, un dispo- sitif commandé par la caractéristique distinctive et destiné à donner une identification de l'adresse, dans le système à mémoire, de la position de la sonde, un dispositif destiné à fonctionner indépendamment de la caractéristique distinctive, sous la commande du système détecteur et destiné à provoquer la mémorisation, par le système à mémoire, à ladite adresse identifiée, d'une représentation du signal de sortie du système détecteur à la position de la sonde correspondant à l'adresse identifiée, et un dispositif destiné à combiner des signaux vidéo d'image provenant de la caméra à des éléments de signaux video tirés du système à mémoire de manière que les signaux combinés, lorsqu'ils sont transmis à un système de formation d'image, soient affichés sous forme d'une image visible vue par la caméra avec des éléments superposés d'image qui sont représentatifs du signal de sortie du système détecteur aux positions d'étude de la sonde. Le dispositif commandé par le système détecteur peut déclencher le système à mémoire chaque fois que le signal de sortie du système détecteur présente une carac- téristique prédéterminée afin que des données représen- tant un élément prédéterminé de signal vidéo soient conservées à ladite adresse identifiée dans le système à mémoire, correspondant à la position de la sonde, si bien que les signaux combinés, lorsqu'ils sont transmis à un système de formation d'image, sont affichés sous forme d'une image visible vue par la caméra, avec les éléments prédéterminés superposés d'image dans toutes les positions d'étude de la sonde pour lesquelles le système détecteur a donné un signal de sortie présen- tant ladite caractéristique prédéterminée. De cette manière, l'utilisation d'une caméra qui est sensible à la lumière visible et d'une source lumineuse placée sur la sonde permet le déplacement de la sonde au-dessus d'un objet et la formation d'un arrangement de points brillants superposés à l'image visible ordinaire de l'objet, les points brillants correspondant à certaine caractéristique prédéterminée étudiée. Par exemple, le système détecteur peut être tel que décrit dans le brevet britannique n 2 044 198 dans lequel un rayonnement pénétrant rétrodiffusé est détecté, par exemple sous forme de neutrons destinés à. révéler la présence d'une matière de faible numéro atomique cachée derrière de l'acier. Des systèmes détecteurs supplémentaires peuvent être présents, chacun comprenant une sonde qui porte une source lumineuse. Dans ce cas, il est souhaitable qu'un système détecteur soit distingué d'un autre par 'utilisation de sources lumineuses de couleurs diffé- rentes, sur les sondes différentes. En outre, l'indica- tion de la réponse d'un seul système détecteur peut être subdivisée par disposition, sur la sonde, de plusieurs sources lumineuses qui peuvent être distinguées les unes des autres par leurs différences de couleur. Dans certaines applications, il est possible que l'affi- chage ne soit voulu que pour les images obtenues par balayage des sondes de deux ou plusieurs détecteurs, sans incorporation de l'affichage de la scène visible. Dans ce cas, la caméra peut être réglée afin- qu'elle ne soit sensible qu'à la luminosité des sources lumi- neuses portées par les sondes et qu'elle ne forme pas d'image à partir des autres sources de lumière: Dans un premier arrangement selon l'invention, la caractéristique distinctive est l'intensité de la lumière ou d'un rayonnement d'un autre type, lors- qu'elle dépasse une intensité prédéterminée. Dans ce cas, le dispositif sensible à la caractéristique distinc- tive comporte un détecteur de seuil. Il faut noter que l'intensité de la lumière ou du rayonnement d'un autre type, provenant de la source, doit dépasser celle du rayonnement provenant d'un autreobjet quelconque présent dans la scène observée par la caméra.afin que de fausses indications de position de la source soient évitées. Dans un autre arrangement selon l'invention, la caractéristiquedistinctive est le fait que la lumière ou le rayonnement d'un autre type, provenant de la source, présente un clignotement ou une modulation d'une manière prédéterminée, et le dispositif sensible à la caractéristique distinctive est sensible au clignotement ou à la modulation. L'élément prédéterminé de signal vidéo a avantageusement une première caractéristique, par exemple une coloration verte, lorsque le signal de sortie du système détecteur a une première caractéristique, par exemple représentative de l'absence de défaut, et l'élément prédéterminé de signal vidéo a une autre caractéristique, par exemple une coloration rouge, lors- que le signal de sortie du système détecteur a une autre caractéristique, par exemple représentative de la présence d'un défaut. Lorsqu'un système détecteur peut donner toute une gamme de signaux de sortie, représentatifs d'une gamme correspondante de la propriété à laquelle le système détecteur est sensible, une gamme correspondante de caractéristiques, par exemple sous forme d'une échelle de gris, de l'élément prédéter- miné de signal vidéo, peut ê-re créée. De préférence, le système à mémoire et le dis- positif d'analyse de ce système comportent un micro- ordinateur. Le synchronisme avec la caméra vidéo est obtenu par connexion d'un signal de sortie de synchroni- sation du microordinateur à une entrée de signal de synchronisation de la caméra afin que le balayage de la caméra soit assuré en synchronisme avec le généra- teur de signaux vidéo d'affichage du microordinateur. Une construction particulière d'appareil selon l'invention est maintenant décrite à titre illustratif et en référence aux dessins annexés dont la figure unique est un diagramme synoptique de l'appareil. La figure unique représente un appareil destiné à superposer, à une image d'une scène visible, une image obtenue à l'aide d'un détecteur de signaux non visibles, un système d'inspection ultrasonore dans le cas considéré. Un échantillon étudié est désigné par la référence 11. Un système classique 12 d'inspection ultra- sonore comporte une sonde 13 et transmet un signal de sortie par une ligne 14. Dans un arrangement simple, ce signal de sortie est sous forme numérique et a un premier niveau (1) lorsque le système détecte un défaut dans la région inspectée, et un autre niveau (0) lors- qu'aucun défaut n'est détecté. La sonde 13 est modifiée, dans l'exemple considéré, par montage d'une source lumineuse ponctuelle qui est mise en permanence à l'état allumé pendant la durée de l'étude. Une caméra vidéo monochrome 16 reçoit des signaux de synchronisation par une ligne 17, en prove- nance d'un microordinateur 18. Le signal de sortie de la caméra 16, représentant l'intensité de--chaque point image de la séquence de balayage par trame est transmis par une ligne 19 à un détecteur 21 de seuil et à un réseau 22 grâce auquel le signal monochrome modulé en intensité est appliqué par des commutateurs à semi- conducteurs 23, 24, 25 à trois lignes 26, 27, 28 respec- tivement connectées aux entrées rouge, verte et bleue RVB du moniteur 31 en couleurs. Comme l'indique clai- rement la description qui suit, le signal de synchroni- sation provenant de la ligne 17, avec les signaux R, V, B des lignes 26, 27, 28, qui sont tous transmis au moniteur 31 en couleurs, forment un signal d'entrée composite formant une image vidéo en couleurs, en format normalisé, pour le moniteur 31 en couleurs. Les commutateurs à semi-conducteur 23, 24, 25 sont commandés respectivement par les signaux de sortie R, V, B du microordinateur comme indiqué par les lignes 32, 33, 34. Le commutateur associé 23 est fermé lorsque la ligne 32 transmet un signal et est ouvert lorsque le signal est à un faible niveau prédéterminé. Les commutateurs 24, 25 fonctionnent de la même manière, pour les niveaux des signaux des lignes 33 et 34 respec- tivement. Un convertisseur 35 du type télévision-X-Y, est destiné à donner des coordonnées X, Y représentant une position destinée à un système à mémoire du microordina- teur à partir du signal de balayage par trame de télévi- sion. Un signal de synchronisation destiné au convertis- seur 35 est transmis par la ligne 17 et les signaux de sortie de la ligne 36, transmis au microordinateur 18, combinés à ceux de la ligne 14, provenant du système d'inspection ultrasonore, forment des 'signaux d'entrée -de données du microordinateur 18. Le fonctionnement du convertisseur 35 est réalisé sous la commande du détec- teur de seuil 21. Lors du fonctionnement, l'intensité de la lumière de la source 15 est réglée à une valeur dépas- sant celle de tout autre objet se trouvant dans le champ de vision de la caméra 16. Initialement, tous les commutateurs à semi- conducteur 23, 24, 25 sont fermés si bien que le moniteur 31 affiche une image en noir et blanc correspondant à la scène visible observée par la caméra 16. Cependant, lorsque le balayage de la caméra atteint l'image de la source ponctuelle 15, l'intensité lumineuse est telle que le niveau du signal dans la ligne 19 dépasse le seuil fixé par le détecteur 21. L'opération déclenche le convertisseur 35 qui transmet au microordinateur 18, par la ligne 36, l'adresse de l'emplacement de la mémoire de l'ordinateur qui correspond à la position de l'image de la source ponctuelle 15, à cet instant. Dans cet exemple, le microQrdinateur 18 est programmé de manière qu'il conserve, à cette adresse, des données provenant de la ligne 14 sous une forme telle que les signaux de sortie des lignes R, V et B, 32, 33, 34, provenant du microordinateur, aient l'effet suivant pour tous les balayages ultérieurs, jusqu'à ce que les données à cette adresse de la mémoire soient modifiées ou effacées: 1. en l'absence de signal de défaut dans la li- gne 14, les commutateurs 23 et 25 sont ouverts et le commutateur 24 est fermé, 2. en présence d'un signal de défaut dans la ligne- 14, les commutateurs 24 et 25 sont ouverts et le commutateur 23 est fermé. La conséquence est que le point image ou les points images de l'affichage correspondant à une ou plusieurs positions de la source ponctuelle 14 est affiché ou sont affichés en vert en l'absence de signal de défaut et en rouge en présence de signal de défaut. Lorsque la sonde 13 est alors déplacée afin qu'elle assure par exemple une inspection par balayage de l'échantillon 11, chaque nouvelle position est "peinte" sur le dispositif d'affichage, le vert indiquant les endroits o l'inspection a été réalisée et o aucun défaut n'a été trouvé, et le rouge indiquant les endroits o des défauts ont été trouvés. Dans cet exemple, l'ordinateur est programmé de manière que, lorsque la sonde 13 balaie une région plus d'une fois, l'affichage vert puisse être mis sous forme rouge mais non inversement. Ainsi, la détection d'un défaut est indiqué en rouge sur l'affichage même si un balayage antérieur de la même zone n'a pas révélé la présence d'un défaut. Cependant, lorsqu'un défaut a été détecté, l'affichage rouge associé ne peut pas être remis sous forme verte. Il faut noter que l'arrangement tel que décrit fonctionne avec n'importe quel type de système détecteur ayant un signal de sortie sous forme binaire ou par tout ou rien. Cependant, la souplesse d'un microordinateuz peut être facilement mise en oeuvre afin qu'elle donne des possibilités plus élaborés. Ainsi, un système détecteur donnant une gamme de six caractéristiques différentes des signaux de sortie peut être facilement utilisé dans l'arrangement décrit, par commutation permettant la création de signaux vert, rouge, bleu, rouge-vert, rouge-bleu, vert- bleu, selon la caractéristique du signal reçu du détec- teur. Par exemple, le système 12 d'inspection ultra- sonore peut donner une indication du fait que le couplage entre la sonde 13 et l'échantillon 11 est satifaisant ou non. Un signal indiquant un mauvais couplage peut ainsi donner lieu à une couleur particulière constituant un avertissement pour l'opérateur et indiquant des régions d'échantillon dans lesquelles l'analyse doit être répétée. Dans le cas d'une plus grande élaboration dans laquelle un plus grand nombre de caractéristiques des signaux de sortie des détecteurs peut être utilisé, un processus de mélange d'intensité des signaux provenant des sorties R, V, B de l'ordinateur et de ceux qui proviennent de la caméra vidéo doit être introduit, à la place d'une simple commutation. Un problème qui se présente parfois avec l'appareil de cet exemple est dû au fait que le niveau de seuil fixé par le détecteur 21 est dépassé par l'aspect d'un objet brillant qui n'a aucun lien avec la sonde 13, dans le champ de vision de la caméra 16. Une solution à ce problème comprend la détection pério- dique automatique de l'intensité maximale de l'image lorsque la source ponctuelle 15 est éteinte et le rétablissement de l'intensité de la source ponctuelle , par remise en circuit de celle-ci, à une valeur supérieure à la valeur maximale déterminée. Le détecteur 21 de seuil doit évidemment être remis simultanément à un niveau supérieur à la valeur maximale et inférieur à la nouvelle valeur de l'intensité de la source ponc- tuelle 15. Une autre solution est l'utilisation d'une variante dans laquelle la source ponctuelle 15 clignote par tout ou rien, en synchronisme avec chaque balayage successif d'une trame. Le détecteur 21 de seuil est supprimé et le microordinateur 18 est programmé afin qu'il enregistre les points de l'image qui sont commutés par tout ou rien en phase avec le balayage de l'image. L'invention n'est pas limitée aux détails de l'exemple précédent. D'autres systèmes détecteurs peuvent être utilisés, par exemple mettant en oeuvre un rayonnement pénétrant ou des courants de Foucault. En fait, l'appareil peut être utilisé avec n'importe quel système détecteur dont la réponse peut être déli- -mitée dans des zones restreintes, déterminées par une position de sonde ou par une sonde et la position d'une source ponctuelle associée. Comme décrit dans le brevet britannique n 2 136 242, l'utilisation d'une ou plusieurs lentilles et/ou d'un ou plusieurs miroirs peut être commode pour l'obtention d'une position apparente ou virtueile voulue de la source ponctuelle. L'arrangement peut être facilement adapté de manière qu'il puisse être utilisé avec une caméra qui est sensible à un rayonnement autre que le rayonnement visible. Ainsi, une caméra sensible au rayonnement infra- rouge peut être utilisée par exemple. Lorsque la caméra est aussi sensible à la lumière visible, comme cela est habituellement le cas, une diode émettant dans l'infra- rouge peut être utilisée comme source placée sur la sonde. L'intensité du rayonnement infrarouge émis par la diode doit être telle qu'elle dépasse une valeur prédéterminée de référence. Dans une variante, une caméra infrarouge peut manifestement permettre la formation d'une image générale d'une scène (par exemple la nuit) qui n'est 'pas éclairée par la lumière visible mais qui émet de l'infrarouge. Dans ce cas, la source portée par la sonde peut aussi être une diode émettant dans l'infrarouge ou peut être une source de lumière visible. Le signal vidéo composite de sortie peut être enregistré sur un magnétoscope afin qu'il soit affiché il par l'intermédiaire d'un moniteur, ultérieurement. Le signal vidéo composite peut être transmis sur de longues distances par câble ou par transmission radioélectrique le cas échéant. Dans un perfectionnement, le réglage initial du diaphragme de la caméra et de l'intensité de la source portée par la sonde est facilité par des détec- teurs supplémentaires des niveaux des signaux de sortie de la caméra et par une commande assurée par un logiciel. Ainsi, par exemple, en fonction d'instructions commandées parun logiciel et affichées sur l'écran, l'opérateur doit régler le diaphragme de la caméra, lorsque la source de la sonde n'est pas allumée, jusqu'à ce que l'intensité maximale du signal d'image (l'objet le plus brillant de la scène visible) dépasse 50 % du signal maximal (saturation) que peut transmettre la caméra, mais est inférieure à 70 % de ce signal maximal. La source de la sonde est alors allumée et son intensité est accrue progressivement jusqu'à ce qu'elle donne un signal de sortie dont l'inzensité correspond à 95 % de la valeur maximale de la camera. REVENDICATIONS 1. Appareil générateur d'un signal d'affichage vidéo, capable de commander un système convenable de formation d'image destiné à former des images super- posées, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend une caméra vidéo (16), un ou plusieurs systèmes détec- teurs (12), le système détecteur ou l'un au moins des systèmes détecteurs comprenant une sonde mobile (13), une source (15) placée sur la sonde, la position de cette source étant représentative d'une position d'étude du système détecteur associé, cette source formant de la lumière ou un rayonnement d'un autre type auquel la caméra est sensible, ce rayonnement ayant une caractéris- tique distinctive, la caméra (16), lorsqu'elle est déplacée au-dessus d'une zone cbmprenant ladite position d'étude, formant un signal d'image vidéo contenant celui qui est formé par la lumière ou un rayonnement d'un autre type provenant de la source placée sur la sonde, un système à mémoire, un dispositif (18) d'analyse du système à mémoire en synchronisme avec le signal d'image vidéo, un dispositif (21) sensible à la caractéristique distinctive et destiné à donner une identification de l'adresse de la position de la sonde dans le système à mémoire, un dispositif fonctionnant indépendamment de la caractéristique distinctive, sous la commande du système détecteur, et destiné à provoquer la conserva- tion, dans le système à mémoire et à l'adresse identi- fiée, d'une représentation d'un signal de sortie du système détecteur à la position de la sonde qui corres- pond à l'adresse identifiée, et un dispositif (22) de combinaison des signaux d'image vidéo provenant de la caméra aux éléments de signaux vidéo provenant du système à mémoire, afin que les signaux combinés, lorsqu'ils sont transmis à un système de formation d'image, soient affichés sous forme de l'image visible vue par la caméra avec des éléments superposés d'image représentatifs d'un signal de sortie du système détecteur aux positions d'étude de la sonde. 2. Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le dispositif commandé par le système détecteur (12) déclenche le système à mémoire chaque fois que le signal de sortie du' système détecteur a une caractéristique prédéterminée afin qu'il mémorise, à l'adresse identifiée dans le système à mémoire qui correspond à la position de la sonde, des données représentant un élément prédéterminé de signal vidéo, -si bien que les signaux combinés, lorsqu'ils sont transmis à un système de formation d'image, sont affi- chés sous forme de l'image visible vue par la caméra (16) avec des éléments prédéterminés superposés d'image à toutes les positions d'étude de la sonde (13) pour lesquelles le système détecteur a transmis un signal de sortie ayant la caractéristique prédéterminée. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la caractéristique distinctive est l'intensité de la lumière ou du rayonnement d'un autre type, lorsqu'elle dépasse une intensité prédéter- minée, et le dispositif sensible à la caractéristique distinctive comporte un détecteur de seuil (21). 4. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la caractéristique distinctive est telle que la lumière ou le rayonnement d'un autre type, provenant de la source, clignote ou est modulé d'une manière prédéterminée, et le dispositif sensible à la caractéristique distinctive est sensible au cligno- tement ou à la modulation. 5. Appareil selon la revendication 2, caracté- risé en ce que l'élément prédéterminé de signal vidéo a une première caractéristique, lorsque le signal de sortie du système détecteur (12) a une première carac- téristique, et l'élément prédéterminé de signal vidéo a une autre caractéristique lorsque le signal de sortie du système détecteur a une seconde caractéristique. 6. Appareil selon la revendication 2, caracté- risé en ce qu'un système détecteur (12) est destiné à transmettre toute une plage de signaux de sortie repré- sentatifs d'une plage correspondante de la propriété à laquelle le système détecteur est sensible, et une plage correspondante de caractéristiques de l'élément prédéterminé de signal vidéo est créée. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que.le système à mémoire et le dispositif d'analyse du système à mémoire comportent un microordinateur (18), et le synchronisme avec la caméra vidéo (16) est obtenu par transmission d'un signal de synchronisation de sortie du microordina- teur à une entrée de signal de synchronisation de la caméra, afin que le balayage de la caméra soit assuré en synchronisme avec le générateur de signaux d'affichage vidéo du microordinateur.