Brevet FR2637106A1 — publié le 19900330

La présente invention est relative aux dispositifs de sécurité et se rapporte plus particuliè- rement aux dispositifs de détection d'intrusion. Les dispositifs de surveillance des biens et des personnes sont souvent réalisés à base de systèmes vidéo comprenant des caméras vidéo judicieusement disposées dans les locaux à surveiller et associées à un ou plusieurs moniteurs de controle. Il est également connu de superposer à 1 i- mage transmise au moniteur de controle des plages spécialisées dont la variation de luminance par rapport à 1 image normale peut déclencher un système d alarme Cependant, un tel agencement n'est utilisable que dans des immeubles fermés. avec un éclairage constant car dans le cas contraire, un nombre important de fausses alarmes rend le système inexploitable. L invention vise à remédier aux inconvénients des dispositifs du type défini ci-dessus en créant un dispositif de surveillance vidéo dans lequel les fausses alarmes sont éliminées. Elle a donc pour objet un dispositif de surveillance destiné notamment à la détection d'intrusions dans un local qu'il équipe. comprenant au moins une caméra vidéo, un dispositif d'analyse d'image spécialisé destine à détecter une variation significative de 1 image de la caméra vidéo et des moyens d'alarme commandés par le dispositif d'analyse d'image, caractérisé en ce que le dispositif d'analyse d'image spécialisé comporte des moyens de décomposition des signaux d'image de la caméra en signaux standard de synchronisation d'image de synchronisation de ligne et de luminance, des moyens de reconstitution à partir desdits signaux standard de signaux d'image à cadence réduite par rapport à celle des signaux de sortie de la caméra vidéo, des moyens de conversion analogique-numérique des signaux d'image à cadence réduite. des moyens de mémorisation d'une première image directe émise à un instant donné, des moyens de mémorisation d'une seconde image émise précédemment, des moyens de détermination et de mémorisation de l'écart entre lesdites première et seconde images, des moyens de mémorisation préalable d'images correspondant à des anomalies susceptibles de se présenter dans la zone observée par la caméra et des moyens de comparaison de l'écart entre lesdites première et seconde image, et les images correspondant auxdites anomalies et de commande du dispositif d'alarme lors de la coincidence entre l'écart entre les première et seconde images et une desdites images d anomalie. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l est un schéma synoptique simplifié d'un dispositif de surveillance vidéo classique; - la Fig.2 est un schéma synoptique plus détaillé du dispositif d'analyse d'image spécialisé suivant l'invention associé au dispositif de la Fig.1; et - la Fig.3 est un schéma synoptique d'une variante du dispositif de la Fig.2. Le dispositif représenté à la Fig t comporte une caméra vidéo 1 destinée à explorer en permanence une zone à contrôler. La caméra 1 est reliée à un moniteur de controle 2 destiné à afficher une image de la zone explorée par la caméra 1. Le moniteur de contrôle est en outre connecté à un dispositif d'analyse d'image spécialisé 3 destiné à détecter une variation significative de l'image affichée par le moniteur. Le dispositif d'analyse 3 est à son tour relié à un relais 4 dont l'actionnement lors de la détection d'une variation d'image assure le déclenchement d'un dispositif d'alarme 5 qui peut être un voyant lumineux, un générateur de signal sonore, un transmetteur d'alarme ou autre. Le dispositif représenté à la Fig.2 comporte un extracteur de signaux 6 connecté à la sortie de la caméra vidéo. L'extracteur 6 décompose le signal vidéo en trois signaux standard à savoir un signal de synchronisation d'image SI, un signal de synchronisation de ligne SL et un signal de luminance LU qui apparaissent respectivement sur les trois sorties 6a, 6b et 6c de ce circuit. Les sorties 6a et 6b du circuit extracteur 6 sont connectées à des entrées correspondantes d'un circuit d'échantillonnage 7 dont le râle sera expliqué par la suite. La sortie 6c de l'extracteur 6 est connectée à l'entrée d'un circuit 8 de contrôle automatique de luminance dont la sortie est connectée à une troisième entrée du circuit d'échantillonnage 7. La sortie du circuit d'échantillonnage 7 est reliée à l'entrée d'un convertisseur analogique-numérique 9. La sortie du convertisseur 9 est connectée à une entrée d'un microprocesseur 10 dont une autre entrée est connectée à une sortie SIR du circuit d'échantillonnage 7 sur laquelle apparaît un signal de synchronisation d image réduite. La sortie du microprocesseur 10 est connectée à une mémoire d'image directe MID 11, à une memoire d'image stockées MIS 12. à une mémoire de silhouette MS 13 et à une mémoire de comparaison MC 14. Les mémoires 11, 12 et 14 sont des mémoires vives, tandis que la mémoire 13 et une ROM. Enfin, le programme du microprocesseur 10 est stocké dans une mémoire ROM 15 classique, une EPROM par exemple. Le microprocesseur 10 comporte une sortie 16 par laquelle il est connecté au dispositif de déclenchement d'alarme tel que le relais 4 de la Fig.1. Le dispositif décrit en référence à la Fig.1 fonctionne de la façon suivante. L'opération d'analyse du signal V de la caméra vidéo 2 (Fig.1) consiste à mémoriser de façon discrète, la valeur de la luminance du signal vidéo d'une image, à stocker les valeurs numérisées dans une mémoire, à comparer après un intervalle de temps prédéterminé de Is par exemple, les valeurs numérisées d'une nouvelle image à celles de la précédente et å comparer la différence entre images ainsi obtenue avec des signaux vidéo de référence mémorisés au préalable que l'on appelle signaux de silhouette. Si la comparaison entre l'écart vidéo entre deux images et une silhouette est positive, c'est à dire est trouvée semblable, les conditions d'alarme sont réunies. Dans le cas contraire, il y a une simple mise à jour des signaux numériques d'image stockes. En se référant plus particulièrement à la Fig.2, un signal vidéo composite délivré par la caméra vidéo au moniteur 2 est décomposé par l'extracteur 6 en trois signaux standard de synchronisation d'image, de synchronisation de ligne et de luminance. Pour des raisons liées aux propriétés optiques de l'oeil humain, une image vidéo, même représentant une scène fixe doit etre rafraîchie plusieurs fois par seconde (au moins 16 fois). Dans la pratique, les appareils courants assurent cette opération 50 à 60 fois par seconde et par demi-image (entrelacement) ce qui restitue 25 à 30 images rafraichies par seconde. Ceci donne lieu à une fréquence de luminance élevée qui n'a aucun intérêt dans le cas présent et qui demanderait pour être traitée un système processeur très rapide et une capacité de mémoire très élevée. Il y a donc lieu tout d'abord de reconstituer, à partir d'une image vidéo standard, une image vidéo lente, à une cadence d'une image par seconde. Si l'on procède à un stockage en mémoire des points de luminance avec une définition de 500 points identiques en vertical et en horizontal, ceci correspond à 500 x 500 = 250.000 points par seconde stockables en valeur de luminance dans une mémoire d'image de 250 kilooctets. Cette réduction de la cadence d'image est assurée par le circuit d'échantillonnage 7. La valeur du signal de luminance LU généré par le système vidéo de la caméra 1 (Fig.l) et séparé par l'extracteur 6, est déjà réglée par un iris automatique et un réglage de gain interne à la caméra. Ce réglage est complété en cas de besoin par le circuit 8 de contrôle automatique de luminance å partir de la luminance moyenne de l'image. Outre les signaux d'image à cadence lente, le circuit d'échantillonnage 7 délivre un signal SIR de synchronisation d'image réduite. Le signal vidéo échantillonné est appliqué au convertisseur analogique-numérique 9 qui assure la numérisation desdits signaux vidéo échantillonnés. Chacun des points vidéo numérisés par le convertisseur 9 est rangé dans la mémoire d'image directe 11 sous la commande du microprocesseur 10 selon une loi de composition d'image définie par le circuit d'échantillonnage 8 et avec une synchronisation donnée par les signaux de synchronisation d'image réduite transmis au microprosseur 10 par le circuit d échantillonnage 7. Du fait de la réduction de cadence assurée par le circuit d'échantillonnage 7, il est possible d'utiliser un microprocesseur standard couramment commercialisé. Chaque fois qu'une image est reconstituée dans la mémoire 11, elle est comparée à l'image précédente stockée dans la mémoire d'image stockée MIS 12. L'écart des deux images est alors transféré dans la mémoire de comparaison MC 14 après mise å l'échelle 1, c'est à dire à la hauteur normale d'image (500 lignes) par le microprocesseur 10 au moyen d'un algorithme de multiplication "Zoom Vidéo" classique, pour constituer une image d'écart IE. Le microprocesseur 10 compare ensuite le contenu de la mémoire de comparaison 14 à celui de la mémoire de silhouette 13 dans laquelle des "silhouettes" ont été stockées au préalable. Pour accélérer cette recherche, il peut d'abord, puisque la hauteur d'image est constante après mise à l'échelle 1, vérifier simplement le rap port hauteur/largeur de l'image d'écart stockée IE vis à vis du même rapport hauteur/largeur des silhouettes stockées dans la mémoire de silhouettes 13. Après cette première comparaison, le microprocesseur peut comparer l'image IE et la silhouette choisie. Si les deux images sont trop dissemblables (par exemple plus de 50Z des points de la silhouette et ceux de l'image IE ne sont pas placés de façon identique), le microprocesseur exploire la silhouette suivante jusqu'à ce que les rapports hauteur/largeur des images comparées soient très différents, cette différence étant égale par exemple à + 50. Si le microprocesseur trouve une silhouette semblable à l'image IE, il déclenche les moyens d'alarme en excitant le relais 4 {Fig.1). Dans le cas contraire, il efface l'image précédente contenue dans la mémoire d'image stockée 12 et assure son remplacement par l'image contenue dans la mémoire MDI 11. Puis il procède à une nouvelle analyse des signaux de sortie du convertisseur analogique-numerique 10 avec la synchronisation d'image réduite SIR qui lui est transmise par le circuit d'échantillonnage 8. Le programme du microprocesseur 10 est chargé dans la mémoire 15 soit par entrée de données, soit par un programme auxiliaire qui charge le contenu de la mémoire d'écart MC 14 dans la mémoire de silhouette MS 13. On pourra alors simplement introduire dans l'image normale les situations à détecter, par exemple, un homme debout, à quatre pattes, rampant, etc. Si l'image principale est composée de 250.000 points, une silhouette sera définie par 25 000 points par exemple, cette définition dépendant surtout de l'angle d'ouverture de l objectif de la caméra vidéo et de la distance séparant cet objectif de la scè- ne à observer. Pour de telles valeurs des mémoires EEPROM permettent aisément le stockage des silhouettes. Ce dispositif peut naturellement faire l'objet de nombreux modes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention, On peut par exemple placer devant la caméra vidéo, un filtre optique de transparence choisie plus élevée sur la partie infrarouge du spectre de la scène à détecter (14N pour un humain par exemple). Ceci a pour effet de faire apparaître une meilleure définition de l'image dans la mémoire de comparaison 14 et de ce fait une plus grande précision de reconnaissance pourra etre obtenue. Selon une seconde variante, on peut traiter l'image de deux points de vue. La Fig.3 représente un mode de réalisation du dispositif de l'invention correspondant à cette seconde variante. Sur cette figure, les éléments similaires å ceux du dispositif de la Fig.2 portent les memes numéros de référence. Ce dispositif comporte des moyens de traitement de l'image, en ce qui concerne la luminance, identiques à ceux de la Fig.2. il comporte en outre des moyens de traitement colorimétrique comportant un circuit codeur-décodeur de couleurs 17 connecté à des sorties supplémen- taires du circuit extracteur de signaux 6 et destiné å recueillir les composantes colorées RY, BY de l'image. La sortie du circuit 17 est connectée à une entrée correspondante du circuit d'échantillonnage 7. Au microprocesseur 10 est en outre associé un circuit 18 de commande d'éclairage de la scène à observer. A la sortie du microprocesseur sont connectees, outre les mémoires 11 à 14 du dispositif de la Fig.2, une mémoire 19 de couleur d'image MCOI et une mémoire 20 de couleur MCCOI. Dès qu'un écart quelconque est détecté entre les contenus de la mémoire 11 d'image directe et de la mémoire 12 d'image stockée, le microprocesseur 10 applique un ordre du circuit de commande d'éclairage 18. Ce circuit provoque l'éclairage par une source lumineuse non représentée de la scène visée par la caméra vidéo 1. A la sortie de l'extracteur de signaux apparaissent en plus des signaux standard précédents, les composantes colorées de l'image (RY-BY par exemple). Les composantes de signaux d'image décodées dans le codeur-décodeur 17 sont composées pour former une couleur. Celle-ci est comparée à une palette de couleurs mémorisée dans le décodeur et exprimée par une valeur comprise entre 0 et 100 par exemple si l'on choisit une palette de 100 couleurs. L'échantillonneur 7 étant conçu pour découper l'image en 100 plages, le microprocesseur 10 stocke dans la mémoire de couleur d'image 19 une représentation simplifiée de l'image de 100 rectangles de couleurs à luminance constante. Il suffit alors de comparer ces valeurs à celles mises en mémoire dans la mémoire de couleurs 20 sur l'image de la scène non perturbée pour avoir une indication immédiate de la dérive colorimétrique de l'image. Cette information peut être utilisée soit en combinaison avec l'information de luminance dont l ob- tention a été décrite en référence à la Fig.2, soit seule, pour délivrer une instruction d'alarme. Le dispositif suivant l'invention peut également être utilisé pour la surveillance d'incendie. En effet, différents matériaux brulent avec des flammes de couleur bien spécifique. il suffit par conséquent de munir le processeur 10 d'un programme spécial qui, dés l'apparition de la couleur surveillée déclenche une alarme commune ou une alarme d'incendie séparée. L'emploi des moyens d'éclairage de la scène à observer n'est pas obligatoire notamment de jour. il permet cependant de réaliser une économie d'énergie importante lors de la surveillance de nuit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de surveillance destiné notamment à la détection d'intrusions dans un local qu'il équipe, comprenant au moins une caméra vidéo (1), un dispositif (3) d'analyse d'image spécialisé destiné à détecter une variation significative de l'image de la caméra vidéo et des moyens d'alarme (4,5) commandés par le dispositif d'analyse d'image (3), caractérisé en ce que le dispositif d'analyse d'image spécialisé comporte des moyens (6) de décomposition des signaux d'image de la caméra en signaux standard de synchro nisation d'image (SI) de synchronisation de ligne (SL) et de luminance (LUI, des moyens (7) de reconstitution à partir desdits signaux standard de signaux d'image à cadence réduite par rapport à celle des signaux de sortie de la caméra vidéo, des moyens (9) de conversion analogique-numérique des signaux d'image à cadence réduite, des moyens (10,11) de mémorisation d'une première image directe (MDI) émise à un instant donné, des moyens (10,12) de mémorisation d'une seconde image émise précédemment, des moyens (10,14) de détermination et de mémorisation de l'écart entre lesdites première et seconde images, des moyens (13) de mémorisation préalable d'images correspondant à des anomalies susceptibles de se présenter dans la zone observée par la caméra et des moyens (10) de comparaison de l'écart entre lesdites première et seconde image, et les images correspondant auxdites anomalies et de commande du dispositif d'alarme lors de la coincidence entre l'écart entre les première et seconde images et une desdites images d'anomalie. 2. Dispositif de surveillance suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mémorisation de ladite première image, de ladite se conde image et les moyens de détermination et de mémorisation de l'écart entre lesdites première et seconde images comprennent respectivement des mémoires à accès direct (11,12,14) commandées par un microprocesseur (10 > . 3. Dispositif de surveillance suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de mémorisation des images correspondant à des anomalies comprennent une mémoire ROM (13 > dont L accès est commandé par ledit microproceseur (#0). 4. Dispositif de surveillance suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au microprocesseur (10) est associée une mémoire ROM (15) de stockage du programme du microprocesseur. 5. Dispositif de surveillance suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de reconstitution de signaux d'image å cadence réduite sont constitués par un circuit d'échantillonnage (7) interposé entre lesdits moyens de décomposition de signaux (6) et lesdits moyens (9) de conversion analogique-numérique. 6. Dispositif de surveillance suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit d'échantillonnage (7) est relié au microprocesseur (10) par une ligne de synchronisation d'image réduite. 7. Dispositif de surveillance suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (17,18,19) de détermination d'anomalies à partir de données colorimétriques des images délivrées par la caméra vidéo. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un codeur-décodeur de couleurs (17) connecté entre lesdits moyens de décomposition de signaux (6) et le circuit d'échantillonna ge (71, une mémoire de couleur d'image (~9 > destinée à stocker sous la commande du microprocesseur une représentation simplifiée formée de zones de couleur de l'image émise par la caméra vidéo (1) et une mémoire de couleurs (20) destinée à stocker des valeurs de couleur correspondant à la zone observée par la caméra vidéo (1), dans son état non perturbé, lesdites mémoires de couleur d'image (19) et de couleurs (20) étant commandées par le microprocesseur (10) qui constitue également un moyen de comparaison de leur contenu. 9. Dispositif de surveillance suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (18) de commande d'éclairage de la scène à observer par la caméra vidéo commandés par le microprocesseur lors de la détection d'un écart entre le contenu de la mémoire d'image directe (11) et celui de la mémoire d'image stockée (12). 10. Dispositif de surveillance suivnt l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (8) de contrôle automatique de luminance connecté entre les moyens de décomposition des signaux d'image (6) et les moyens reconstitution d'image à cadence réduite,