Brevet FR2605420A1 — publié le 19880422

1. La présente invention concerne des systèmes d'ima- gerie et, plus particulièrement, des systèmes d'imagerie dans lesquels on a besoin d'une image de sortie ayant une intensité constante. Selon la présente invention, on prévoit un système d'imagerie permettant de maintenir à une valeur constante l'in- tensité d'une image de sortie correspondant à une scène exami- née, le système comprenant: - un moyen de modulation à réseau de diffraction variable; - un moyen de focalisation pour former une image d'entrée de la scène examinée sur le moyen de modulation à ré- seau de diffraction variable; - un moyen d'imagerie pour lire l'image d'entrée et former un diagramme de la distribution de l'intensité de la scène qui correspond à l'image d'entrée; et - un moyen de sortie pour traiter le diagramme de 260542-0 2. la distribution de l'intensité de la scène afin de produire une image de sortie de la scène examinée, l'image de sortie ayant une plage constante de niveaux d'intensité qui ne dépend pas d'un changement de l'intensité de la scène examinée. Avantageusement, le diagramme de la distribution de l'intensité de la scène comprend deux histogrammes qui cor- respondent à l'image d'entrée de la scène examinée. De préférence, le moyen de sortie comprend un moyen de filtre variable afin de modifier le diagramme de la distri- bution de l'intensité de la scène afin de produire la plage constante des niveaux d'intensité de l'image de sortie. Le système d'imagerie peut comporter en outre un moyen de contrôle afin de surveiller le diagramme de la distribu- tion de l'intensité de la scène et focaliser l'information ainsi obtenue afin de commander le moyen de filtre variable. Le moyen de filtre variable peut être une roue fil- trante qui présente des caractéristiques de transmission varia- bles et qui est animée d'un mouvement de rotation pour donner une caractéristique de transmission désirée. En variante, le moyen de filtre variable peut être un dispositif à cristaux liquides dont on peut modifier les caractéristiques de trans- mission. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est un schéma d'un système d'imagerie incorporant un dispositif ayant un mode de diffraction varia- ble; La figure 2 est un graphique des caractéristiques de transmission d'un filtre utilisé dans le système de la figu- re 1; La figure 3 est un schéma d'un filtre à profil varia- ble utilisé dans le système de la figure 1; La figure 4 est un schéma d'un dispositif à cristaux liquides qu'on peut utiliser à la place du filtre de la 3. figure 3; et La figure 5 est un schéma d'un agencement à masque pour le codage numérique de l'image. Le système d'imagerie de la figure 1 comprend un dis- positif 1 à mode de diffraction variable qui est placé de maniè- re à recevoir l'image d'une scène examinée, l'image étant formée par un agencement d'imagerie représenté schématiquement par une lentille 2. Un faisceau 3 de "lecture" (représenté en tirets) est dirigé sur le dispositif 1 par un fractionneur de faisceau 4 O10 de sorte que l'image formée sur ce dispositif 1 peut être lue et qu'une sortie correspondant à l'image peut être obtenue. La sor- tie du dispositif 1 est focalisée sur un plan 5 par une lentil- le 6, et forme dans ce plan un diagramme de la distribution de l'intensité de la scène, ce diagramme étant un diagramme de diffraction contenant les ordres zéro et un. Un filtre 7 de blo- cage d'ordre zéro est disposé de manière à éliminer le diagram- me d'ordre zéro, c'est-à-dire le diagramme le plus brillant, afin d'éviter l'écrasement du diagramme. La présence du filtre 7 fractionne le diagramme de diffraction en deux diagrammes de diffraction du premier ordre ou histogrammes 8, 9. Chaque histo- gramme correspond à l'image de la scène examinée. La lumière provenant de l'histogramme inférieur 8 est alors reformée pour donner une image de la scène examinée en lui faisant traverser un filtre 10 de densité neutre. La caractéristique de transmis- sion du filtre 10 dans l'histogramme 8 est donnée en figure 2, c'est-àdire que la transmission varie de O % à 100 % sur la largeur x de l'histogramme 8. En fonction de la sortie requise, la transmission maximum du filtre 10 peut avoir lieu à l'une ou l'autre extrémité de l'histogramme 8. Le filtre 10 est représenté plus en détail en figu- re 3. Le filtre est formé sur une roue 11 et profilé sur sa longueur, sa largeur maximum x correspondant à la largeur du diagramme de diffraction du premier ordre. La roue 11 peut tourner autour de son centre 12 de manière à permettre le choix de la caractéristique désirée de la transmission en fonction 4. de la position relative de l'histogramme 8 et du filtre 10. La lumière sortant du filtre 10 est alors l'objet d'une nouvelle image au moyen d'une lentille 13 sur un disposi- tif sensible à la lumière, tel que la surface 14 d'"écriture" d'un modulateur de lumière spatiale 15. Un autre faisceau de "lecture" 16 (représenté en tirets) est dirigé sur une surfa- ce 17 de "lecture" du modulateur 15 via un autre fractionneur de faisceau 18. Le faisceau de "lecture" est alors réfléchi par la surface 17 pour former un faisceau de sortie 19 qui est transmis à un autre équipement de traitement (non représen- té). L'intensité de l'image formée sur la surface 14 "d'écriture" du modulateur 15 dépend de l'intensité du fais- ceau 3 de "lecture" et des caractéristiques de transmission du filtre 10. En utilisant un faisceau de "lecture" ayant une in- tensité constante donnée et un filtre 10 ayant des caractéris- tiques particulières de transmission, on peut modifier l'inten- sité de l'image formée sur la surface 14.-On peut également modifier le contraste de cette image en fonction des caractéris- tiques de transmission maximum et minimum du filtre 10. Cependant, avec la variation de la plage des intensi- tés de la scène examinée, il y aura des variations correspondan- tes de l'image formée sur le dispositif 1 et du diagramme de diffraction formé sur le plan 5. Si la plage des intensités et le contraste de l'image formée sur la surface 14 du modulateur et par conséquent du faisceau de sortie 19 doivent être main- tenus à des valeurs données, c'est-à-dire à une valeur constan- te, les caractéristiques de transmission du filtre 10 doivent être changées. Cela est obtenu en utilisant l'histogramme supé- rieur 9 de manière à contrôler indirectement l'intensité et le contraste de la scène examinée. La lumière provenant de l'his- togramme 9 tombe sur le réseau d'un dispositif à transfert de charges 20. La sortie du dispositif 20 est transmise à un ordi- nateur ou à un circuit logique qui l'utilise pour commander les caractéristiques de transmission du filtre 10, c'est-à-dire 5. que la sortie est utilisée pour animer la roue 11 d'un mou- vement de rotation jusqu'à la position désirée afin de mainte- nir l'intensité et le contraste de l'image tombant sur le modu- lateur 15 et par conséquent le faisceau de sortie 19. En utilisant un filtre de densité neutre pour recons- truire l'image, on peut effectuer la reconstruction de la tota- lité de l'image. Cela est à comparer à l'utilisation d'un obtu- rateur qui ne laisse passer que la lumière ayant certaines inten- sités et devant donc être reconstruite. A titre de variante pour le filtre 10, on peut utili- ser un dispositif 21 à cristaux liquides tel que celui illus- tré en figure 4. Dans ce cas, le filtre de densité neutre s'ob- tient en faisant varier la tension appliquée au dispositif de manière à modifier la caractéristique de transmission du matériau 22 et cette caractéristique de transmission est variable entre 0 % et 100 % dans le sens de la flèche 23. Naturellement, des éléments filtrants discrets peu- vent remplacer l'agencement profilé du filtre 10, mais cela peut ne pas donner une plage suffisante pour la caractéristique de transmission qui soit appropriée à la plage dynamique d'inten- sité de la scène examinée. On peut utiliser le système décrit avec un équipement de traitement numérique.Dans ce cas, le filtre 10 est remplacé par des masques, comme cela est représenté en figure 5. En figu- re 5, les masques correspondent à une largeur x de l'histogram- me, ayant seize niveaux de gris, et il faut quatre masques pour coder les seize niveaux de gris. Le premier masque, masque A, présente des zones de transmission 24 et des zones 25 ne transmet- tant pas qui sont placées en alternance, chaque zone correspon- dant à l'un des seize niveaux de gris. Le second masque, mas- que B, est semblable au masque A, mais ses zones de transmis- sion et ne transmettant pas 26 et 27, respectivement, correspon- dent chacune à deux niveaux contigus de gris. D'une façon simi- laire, dans les masques C et D, les zones de transmission sont 28 et 30, qui correspondent à quatre et huit niveaux contigus 6. de gris, repectivement, et les zones ne transmettant pas sont 29 et 31, respectivement. Les quatre masques pourraient être adressés soit en série, c'est-à-dire le premier masque A tout d'abord, puis le masque B, puis le masque C, puis le masque D, soit en parallèle en fractionnant la lumière tombant sur les masques en quatre parties identiques à l'aide de fractionneurs de faisceau. Les images de sortie alors obtenues correspondraient à des éléments binaires de poids différent de l'image codée numé- riquement. Par exemple, si la sortie provenant des quatre masques était la suivante: Masque A O Masque B 1 Masque C 1 Masque D O o O et 1 se rapportent aux zones ne transmettant pas et trans- mettant respectivement, le niveau codé du gris serait 6. Naturel- lement, le nombre des niveaux de gris impose le nombre de masques; par exemple, pour 8 niveaux seulement, il faudrait trois masques et pour 32 niveaux, cinq masques seraient nécessaires, c'est-à- dire que le nombre des niveaux de gris peut être exprimé par 2N, o N est le nombre des masques nécessaires. Le dispositif à mode de diffraction variable, lors- qu'il fonctionne dans des conditions de polarisation constantes peut produire des non-linéarités constantes dans l'histogramme. Ces non-linéarités peuvent être éliminées par le système de fil- trage afin de produire une représentation vraie de la scène examinée. D'une façon similaire, des détecteurs tels qu'un ré- seau de dispositifs à transfert de charges ou une caméra de télévision auront leur propre réponse non linéaire à l'intensi- té qui peut être également corrigée par le système de filtra- ge afin de produire une représentation vraie de la scène exami- née. On pourrait remplacer le filtre 10 dans le plan 5 afin de créer des images de sortie ayant un histogramme d'intensité standard: ces images pourraient alors être utilisées 7. dans un traitementnumérique des images. Des filtres similai- res pourraient produire des histogrammes d'intensité arbitrai- res à des fins de traitement d'image. Naturellement, il n'est pas obligatoire que le dispo- sitif sensible à la lumière soit un modulateur tel que celui décrit ci-dessus et peut être une caméra de télévision ou un ré- seau de dispositifs à transfert de charges produisant directe- ment une sortie. Le système venant d'être décrit est particulièrement utile pour des détecteurs, par exemple pour des modulateurs de lumière spatiale et des caméras pour la vision robotique, qui ont une gamme dynamique limitée. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contrai- re susceptible de modifications et-de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 8. REVENDICATIONS 1 - Système d'imagerie afin de maintenir constante l'intensité d'une image de sortie correspondant à une scène examinée, caractérisé en ce qu'il comprend: - un moyen de modulation à diffraction -variable (1); - un moyen (2) de focalisation pour former une ima- ge d'entrée de la scène examinée sur le moyen de modulation; - un moyen d'imagerie (6) pour lire l'image d'entrée et former un diagramme de la distribution de l'intensité de la scène correspondant à l'image d'entrée; et - un moyen de sortie pour traiter le diagramme de la distribution de l'intensité de la scène afin de produire une image de sortie de la scène examinée, l'image de sortie ayant une plage constante de niveaux d'intensité qui ne dépend pas d'une variation quelconque de l'intensité de la scène examinée. 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diagramme de la distribution de l'intensité de la scène comprend deux histogrammes (8, 9) qui correspondent à l'image d'entrée de la scène examinée. 3 - Système selon la revendication 1 ou la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le moyen de sortie comprend un moyen de filtre variable (10) afin.de modifier le diagramme de la distribution de l'intensité de la scène et produire la pla- ge constante des niveaux d'intensité de l'image de sortie. 4 - Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que des moyens de contrôle sont prévus pour surveiller le diagramme de la distribution de l'intensité de la scène et foca- liser l'information ainsi obtenue afin de commander le moyen de filtre variable. 5 - Système selon la revendication 3 ou la revendica- tion 4, caractérisé en ce que le moyen de filtre variable est une roue filtrante (11) qui présente des caractéristiques de transmission variables et qui est animée d'un mouvement de rota- tion pour donner une caractéristique de transmission désirée. 6 - Dispositif selon la revendication 3 ou la 9. revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de filtre varia- ble est un dispositif à cristaux liquides (21) dont on peut modifier les caractéristiques de transmission.