Brevet FR2643159A1 — publié le 19900817

Procédé d'harmonisation d'axes. La présente invention concerne un procédé d'harmonisation des axes optiques de détecteurs opto- électroniques, par exemple d'appareils d'imagerie thermique, à l'aide de marques de contr8le qui sont produites par des sources de rayonnement dans des collimateurs. Dans l'art antérieur, des marques de contr8le sont produites dans des viseurs par des sources de rayonnement dans des collimateurs afin d'harmoniser les axes de détecteurs opto-électroniques, des réticules étant souvent utilisés pour une harmonisation manuelle, tandis que dans les procédés automatiques des marques en forme de disque sont représentées sur l'axe optique. Du fait des pertes inévitables dans les trajectoires de réflexion entre le collimateur et le détecteur, les marques ou dessins de contr8le apparaissent avec une clarté relativement réduite en particulier dans des appareils d'imagerie thermique pour une différence de température équivalente par rapport à l'arrière-plan ou à l'image du viseur. Il a déjà été proposé d'obtenir une amélioration des conditions dans des appareils d'imagerie thermique par une élévation de la température de la source mais -2- cette amélioration n'était que faible, étant donné 1 que dans la gamme comprise entre 8 et 12 pm, la puissance de rayonnement n'augmente approximativement que. T et la température de fusion ou la température d'oxydation des matériaux chauffés utilisés comme source limite l'augmentation de T. Il s'ensuit que dans l'art antérieur, un appareil d'imagerie thermique ne peut pas être sollicité par un rayonnement de scène lors de l'opération d'harmonisation, afin que le dessin de contr8le et des objets chauds ne fondent pas dans l'image de scène et n'influencent ainsi pas de manière indésirable l'opération d'harmonisation. L'invention a pour objet d'éliminer les inconvénients de l'art antérieur et de présenter un procédé qui fonctionne de telle sorte que l'observation de la scène ne soit ni interrompue ni gênée par l'opération d'harmonisation des axes optiques. Cet objectif est atteint en ce qu'un dessin de contr8le qui est composé d'une ou plusieurs marques de forme typique, telle que par exemple un cercle, une croix ou une étoile, est produit par la source de rayonnement sur l'axe optique du détecteur ou à une certaine distance dudit axe et en ce que le signal de sortie du détecteur opto-électronique est fourni à un calculateur qui effectue la corrélation des marques avec un dessin correspondant mémorisé et détermine le coefficient de corrélation ainsi que la position des marques dans l'image du détecteur. Selon des développements et des configurations de l'invention: - le dessin de contr8le est formé d'au moins trois marques (cercles, croix, étoiles, etc.) qui se trouvent de préférence dans la moitié supérieure du -3- champ-image du viseur (au-dessus de l'axe optique). 1 - des positions présentant un faible coefficient de corrélation sont éliminées. - la source de rayonnement utilisée dans le collimateur est commandée par un obturateur optique synchronisé avec le dispositif d'exploration de l'appareil d'immagerie thermique. - le rayonnement de la source thermique n'est visible dans le viseur de l'appareil d'imagerie thermique que pour un temps court, de préférence uniquement pour une seule trame. - un réticule (vidéo) synthétique est produit en tant que marque de visée sur la position d'axe déterminée. - la source de rayonnement est constituée par un laser, de préférence un laser au C02. - en cas d'utilisation d'une source laser, l'obturateur optique est remplacé par des impulsions de l'excitation de la source laser. Il convient à présent d'expliquer l'invention plus en détail à l'aide d'exemples de mise en oeuvre représentés sur les dessins, sur lesquels: la figure 1 représente une vue schématique du viseur avec la source de rayonnement, le collimateur, l'appareil d'imagerie thermique et le corrélateur, la figure 2 représente schématiquement différents exemples de dessins de contr8le, la figure 3 représente schématiquement un collimateur approprié d'un premier exemple de mise en oeuvre avec une source thermique la figure 4 représente schématiquement un collimateur approprié d'un premier exemple de mise en oeuvre avec une source laser. La figure 1 représente la structure schématique d'un -4- viseur tel qu'il a également été décrit dans 1 l'ancienne demande P 37 39 698.6-51. 1 désigne un collimateur, 2 un premier détecteur, par exemple une caméra vidéo et 3 un deuxième détecteur, par exemple un appareil d'imagerie thermique. La lumière qui arrive est répartie à l'aide d'un diviseur de rayon 5 sur le détecteur 3 et par l'intermédiaire d'autres miroirs 9 et 10 sur le détecteur 2. Le dessin de contrôle produit par le collimateur 1 est également transmis au diviseur de rayon 5 par l'intermédiaire du miroir S. Le bottier du viseur est fermé vers l'extérieur par une fenêtre 6. 4 désigne le corrélateur qui réalise l'interprétation électronique. La figure 2 représente quelques exemples de dessins de contrôle tels qu'ils sont produits par le collimateur 1 à l'aide d'une source lumineuse. Ces dessins sont formés par des ouvertures de diaphragme configurées de manière appropriée. Comme il a déjà été mentionné, en cas d'utilisation de sources thermiques, la faible clarté de la marque de contr8ôle dans l'appareil est un facteur qu'il convient de prendre en considération. Cependant, très souvent des points du rayonnement de scène présentent une clarté plus importante ou très approchante de celle des marques de contrôle. Cela provoque ces sensibilités aux perturbations connues qui sont désormais éliminées par le fait qu'un dessin de contr81e est produit qui est composé de formes typiques telles que par exemple des cercles, des croix, des étoiles, etc., qui ne se trouvent toutefois pas obligatoirement sur l'axe optique mais à une certaine distance de ce dernier, de préférence dans la moitié supérieure de l'image, comme le montre la figure 2. -5- Cette moitié d'image contient en général moins 1 d'éléments de scène perturbateurs. Le signal de sortie de l'appareil d'imagerie thermique est transmis au corrélateur 4 qui effectue la corrélation de chacune des marques (dans l'exemple décrit ici il en existe de préférence cinq) avec un dessin correspondant mémorisé et détermine le coefficient de corrélation ainsi que la position de la marque. La corrélation peut être réalisée par un logiciel dans un calculateur relativement lent, par exemple un microprocesseur, étant donné que l'espace escompté pour la marque considérée n'est que restreint du fait de la dérive d'axe lente, comme il sera décrit ci-dessous, et que seuls quelques pixels doivent &tre mémorisés dans une période de temps de demi-image (le plus souvent 20 ms) tandis que l'opération de corrélation peut durer plus longtemps, en principe jusqu'à la prochaine opération d'harmonisation. Des marques perturbées par des éléments de scène présentent des coefficients de corrélation plus faibles et sont donc éliminées pour la détermination de la position de l'axe (donc dans l'opération d'harmonisation), étant donné que la position d'une seule marque suffit pour pouvoir calculer la position de l'axe, étant donné que la distorsion de l'optique est connue et qu'elle est prise en considération dans. les calculs du microprocesseur. Un nombre suffisamment élevé de marques, il en existe cinq dans l'exemple de mise en oeuvre décrit ici, qui se trouvent de préférence dans la partie supérieure du champ-image permet donc d'obtenir une harmonisation d'axe sûre et fiable. Il convient de tenir compte du fait que la dérive d'axe s'effectue -6- avec des constantes de temps de plusieurs minutes et 1 que donc l'opération d'harmonisation peut avoir lieu avec une forte redondance. La variation de la scène du fait du déplacement de la ligne du viseur ou du support permet ainsi des corrélations faiblement perturbées. Les figures 3 et 4 représentent plus précisément la structure du collimateur 1 selon deux variantes. Deux sources lumineuses Q1 et Q2 sont représentées par un diviseur de rayon S2 chacune par l'intermédiaire d'un système optique L1 et L2 sur un diaphragme commun B et orientées parallèlement par le miroir concave S1. La source Qi1 est composée d'une lampe à incandescence et/ou d'une diode électroluminescente et sert à produire le dessin dans la gamme visible. La source thermique Q2 utilisée pour produire l'image thermique dans le collimateur est commandée par un obturateur optique V qui est synchronisé avec le dispositif d'exploration de l'appareil d'imagerie thermique de telle sorte que le rayonnement de la source Q2 soit toujours visible dans l'appareil d'imagerie thermique pour un temps court, de préférence pour une seule demi-image. Du fait de la constante de temps de l'oeil qui observe, une perturbation de l'observateur est ainsi exclue. Il est en outre possible de produire un réticule (vidéo) synthétique en tant que marque-but sur la position d'axe déterminée de la manière décrite précédemment. Dans le deuxième exemple de mise en oeuvre de la figure 4, on utilise au lieu d'une source thermique une source laser Q2', par exemple un laser au C02. Un laser de ce type permet de produire facilement des puissances qui saturent le signal de l'appareil -7- d'imagçrie thermique et produisent ainsi des marques de contr8le qui ont au moins la même clarté que l'objet le plus clair de la scène. Cela permet d'utiliser moins de points de contr8le, par exemple un seul ou de réaliser les opérations d'harmonisation avec une redondance plus faible. En outre, il est possible avec un laser de ce type de remplacer la fonction de l'obturateur optique par des pulsations de l'excitation. REVENDICATIONS I 1. Procédé d'harmonisation des axes optiques de détecteurs optoélectroniques, par exemple d'appareils d'imagerie thermique, à l'aide de marques de contrôle qui sont produites par des sources de rayonnement dans des collimateurs, caractérisé en ce qu'un dessin de contrôle qui est composé d'une ou plusieurs marques de forme typique, telle que par exemple un cercle, une croix ou une étoile, est produit par la source de rayonnement (Q1, Q2, Q2') sur l'axe optique du détecteur (2, 3) ou à une certaine distance dudit axe et en ce que le signal de sortie du détecteur (3) opto-électronique est fourni à un calculateur (4) qui effectue la corrélation des marques avec un dessin correspondant mémorisé et détermine le coefficient de corrélation ainsi que la position des marques dans l'image du détecteur (3). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dessin de contrôle (B3) est formé d'au moins trois marques (cercles, croix, étoiles, etc.) qui se trouvent de préférence dans la moitié supérieure du champimage du viseur (au-dessus de l'axe optique). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des positions présentant un faible coefficient de corrélation sont éliminées. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la source de rayonnement utilisée (Q2, Q2') dans le collimateur est commandée par un obturateur optique (V) synchronisé avec le dispositif d'exploration de l'appareil d'immagerie 1 thermique. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rayonnement de la source thermique (Q2, Q2') n'est visible dans le viseur de l'appareil d'imagerie thermique que pour un temps court, de préférence uniquement pour une seule trame. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un réticule (vidéo) synthétique est produit en tant que marque de visée sur la position d'axe déterminée. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la source de rayonnement est constituée par un laser (Q2'), de préférence un laser au C02. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'en cas d'utilisation d'une source laser (Q2'), l'obturateur optique (V) est remplacé par des impulsions de l'excitation de la source laser.