Brevet FR2668007A1 — publié le 19920417

L'invention concerne d'une manière générale des unités de traitement de signaux à utiliser dans le traitement de données vidéo et analogues, et plus particulièrement des unités de traitement de signaux à utiliser avec des systèmes de formation d'image à capteurs multiples, tels que des systèmes de formation d'image à capteurs infrarouges à visée vers l'avant et analogues, qui produisent des images vidéo améliorées électroniquement, affichées sur un moniteur vidéo. Des systèmes classiques à capteurs infra- rouges à visée vers l'avant (FLIR) et analogues sont utilisés comme systèmes de vision de nuit en aéronautique, sur des chars, des navires et d'autres véhicules mili- taires Le système FLIR classique, par exemple, comprend un système capteur, une unité de traitement de signaux et un visuel vidéo Le capteur comprend un grand nombre de détecteurs dont les signaux de sortie sont multiplexés et appliqués à l'unité de traitement des signaux Cette unité réalise par voie électronique un démultiplexage, une amélioration et une conversion des signaux des cap- teurs en signaux vidéo compatibles avec le visuel vidéo, et applique les signaux vidéo améliorés au visuel afin qu'ils puissent être vus par l'opérateur du véhicule. Bien que tous les systèmes FLIR comprennent des unités de traitement de signaux, les possibilités de perfectionnement et d'amélioration de l'image varient largement d'un système à un autre Par exemple, des systèmes de l'art antérieur comprennent généralement un circuit d'égalisation de sensibilité, un circuit de commande automatique de gain et un circuit de compres- sion vidéo, incorporés dans ces systèmes Cependant, ces systèmes de l'art antérieur utilisent des circuits analogiques pour assumer les fonctions de commande de gain et de compression vidéo et comportent des potentio- mètres manoeuvrés à la main pour l'exécution de la fonc- tion d'égalisation de sensibilité L'utilisation de systèmes analogiques étalonnés manuellement dans des unités de traitement de siganux FLIR de l'art antérieur et analogues donne à ces systèmes des performances infé- rieures à l'optimum. Bien qu'ayant trait d'une façon générale à des réseaux détecteurs à plan focal d'observation, une publication intitulée "Reference-free nonuniformity compensation for IR imagin arrays", SPIE, vol 252, Smart Sensors II, 1980, pages 10-17, décrit certains problèmes classiques posés par le traitement de signaux infrarouges et décrit également un principe de compensa- tion sans référence pour réaliser une égalisation automa- tique de sensibilité Le principe de compensation décrit dans cet article utilise des statistiques de scène pour développer des signaux convenant à l'exécution d'une compensation de température. Pour repousser les limites des systèmes de traitement de signaux de l'art antérieur, la présente invention propose une unité de traitement de signaux qui peut être utilisée avec un système capteur de forma- tion d'image, tel qu'un système capteur infrarouge à visée vers l'avant (FLIR) ou analogue Le système FLIR, par exemple, comprend plusieurs capteurs ou détecteurs qui sont animés d'un mouvement de balayage parcourant une scène d'image pendant une première partie d'un cycle de balayage (la partie active) et qui sont animés d'un mouvement de balayage parcourant une source de tempéra- ture de référence interne pendant une seconde partie du cycle de balayage (la partie inactive ou de retour). L'unité de traitement de signaux selon l'invention trans- met des signaux vidéo améliorés de sortie à un visuel ou moniteur vidéo, ou dispositif d'affichage, lesquels signaux sont représentatifs de la scène de l'image. L'unité de traitement de signaux comprend une unité de traitement d'entrée couplée au système capteur de formation d'image, qui traite des signaux analogiques provenant de chacun de plusieurs détecteurs. L'unité de traitement d'entrée est conçue pour normaliser les signaux analogiques les uns par rapport aux autres pendant la partie active du cycle de balayage sur la base de données mémorisées, provenant d'un processus prédéterminé d'étalonnage de sensibilité du capteur. Cette fonction de normalisation égalise les gains asso- ciés à tous les canaux du système capteur L'unité de traitement d'entrée traite également les signaux analogi- ques afin de rétablir les niveaux de courant continu de chacun des canaux des capteurs à des valeurs de cou- rant continu respectives en relation avec la source de température de référence pendant la partie inactive du cycle de balayage Cette fonction de restauration de courant continu est exécutée pendant le processus d'éta- lonnage et alors que le système est en fonctionnement. L'unité de traitement d'entrée traite les signaux norma- lisés et restaurés en courant continu pour produire, à partir de ceux-ci, des premiers signaux de sortie sous forme numérique. L'unité de traitement de signaux comprend également un convertisseur de balayage couplé à l'unité de traitement d'entrée, qui enregistre les premiers signaux de sortie mis sous forme numérique dans une mémoire et traite les signaux ainsi mémorisés pour pro- duire des seconds signaux de sortie sous forme numérique qui sont compatibles avec le moniteur vidéo Le convertis- seur de balayage fonctionne à la manière d'un démulti- plexeur et d'un interpolateur pour l'unité de traitement de signaux Une unité de traitement de sortie est couplée au convertisseur de balayage et est utilisée pour traiter les seconds signaux de sortie sous forme numérique d'une manière qui en permet l'amélioration de l'image sous forme numérique, commandée par logiciel, et qui convertit les seconds signaux de sortie sous forme numérique, améliorés, en signaux analogiques vidéo de sortie com- patibles avec le moniteur vidéo. Pendant le fonctionnement, le système FLIR comprenant l'unité de traitement de signaux selon l'inven- tion est d'abord étalonné Le système FLIR peut compren- dre cent soixante ( 160) éléments détecteurs, par exemple, dont les signaux de sortie sont multiplexés avant d'être appliqués à l'unité de traitement de signaux Les détec- teurs sont en général orientés verticalement et animés d'un mouvement horizontal de balayage sur une scène d'image Pendant le processus d'étalonnage, les détec- teurs sont animés d'un mouvement de balayage sur une source de température à corps noir uniforme Chacun des éléments détecteurs présente un facteur de sensibili- té (gain) différent et chacun présente des erreurs diffé- rentes de niveau de courant continu durant chaque cycle de balayage Les capteurs sont animés d'un mouvement de balayage sur la source de température uniforme pendant la partie active du cycle de balayage, puis, pendant une partie de retour du cycle, ils sont animés d'un mouvement de balayage sur une source de température de référence interne Le processus d'étalonnage est réalisé pendant environ 30 à 40 cycles de balayage. Des constantes de correction de gain pour les canaux des détecteurs sont calculées automatiquement pendant le processus d'étalonnage Les constantes de correction de gain sont fixées pour chaque détecteur et ne changent pas en cours de fonctionnement normal. Les constantes de correction de gain sont enregistrées dans une mémoire rémanente de l'unité de traitement d'entrée et sont récupérées à la mise sous tension du système Les facteurs de correction d'erreur de courant continu sont calculés pendant chaque cycle de balayage et appliqués aux signaux des capteurs en cours de traite- ment Un microprocesseur, ou analogue, est utilisé pour calculer et commander le traitement des signaux dans l'unité de traitement d'entrée. Les signaux ayant fait l'objet d'une correc- tion de gain et de niveau de courant continu sont ensuite mis sous forme numérique et enregistrés dans une mémoire de convertisseur de balayage Le convertisseur de balayage comprend une section d'interpolation qui convertit les données numériques associées à chaque cycle de balayage en une trame de données compatible avec le moniteur vidéo Par exemple, le système capteur peut comporter lignes de vidéo, en raison du fait qu'il possède 160 détecteurs alignés verticalement, qui doivent être convertis en 480 lignes vidéo traitées par le moniteur vidéo. L'unité de traitement de sortie comprend une table de consultation qui est enregistrée dans une mémoire rémanente La table de consultation comprend une courbe de transfert enregistrée qui assume des fonc- tions d'amélioration de l'image La table de consulta- tion est générée à l'aide de statistiques dérivées d'un histogramme et d'un algorithme d'égalisation d'histo- gramme mis en application dans le microprocesseur Un programme à commande par logiciel mis en application dans le microprocesseur assume les fonctions d'améliora- tion de l'image affichée sur le moniteur vidéo Des fonctions telles qu'une commande automatique de niveau, une commande automatique de gain, une compression vidéo, une inversion d'image et une correction de gammapeuvent être exécutées L'unité de traitement de sortie comprend également un circuit de correction d'ouverture qui est conçu-pour améliorer la fonction de transfert de modula- tion horizontale (MTF) du système afin d'améliorer la réponse en fréquence du système. Les caractéristiques d'amélioration d'image numérique à commande par logiciel de la présente inven- tion peuvent être matérialisées à l'aide d'une quantité relativement faible de circuits intégrés normaux Le système permet un étalonnage adaptatif par le fait que les gains de tous les canaux des capteurs sont égalisés pendant le processus d'étalonnage et que les facteurs d'étalonnage sont enregistrés indéfiniment afin d'être utilisés par le système Il n'est pas nécessaire de connaître la température de la source de température de référence pour que le système fonctionne convenable- ment Les niveaux de courant continu de tous les détec- teurs du système sont rétablis automatiquement à la température de référence en courant continu définie par la source de température de référence Aucun réglage manuel n'est à effectuer en cours d'étalonnage ou de fonctionnement. Les fonctions d'amélioration de l'image sont prévues dans une table de consultation au lieu d'être calculées au moyen de circuits analogiques comme c'est le cas dans l'unité classique de traitement de signaux Une large gamme dynamique est obtenue par l'uti- lisation de techniques et de circuits numériques de traitement d 'image Une meilleure réponse en fréquence du système est obtenue au moyen du circuit de correction d'ouverture Souplesse et extension du système sont rendues possible par des changements apportés aux pro- grammes du logiciel. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique simpli- fiée d'une unité de traitement de signaux conforme aux principes de la présente invention; la figure 2 est un schéma simplifié d'une forme de réalisation d'une unité de traitement d'entrée à utiliser avec l'unité de traitement de signaux de la figure 1; la figure 3 est un schéma simplifié d'une forme de réalisation d'une unité de traitement de sortie à utiliser avec l'unité de traitement de signaux de la figure 1 i la figure 4 est un schéma simplifié d'une forme de réalisation d'un circuit de correction d'ouver- ture à utiliser avec l'unité de traitement de sortie de la figure 3; la figure 5 est un schéma simplifié fonction- nel de l'unité de traitement de signaux de la figure 1; et la figure 6 est un graphique d'un histogramme typique surmonté d'une courbe de transfert représentative provenant de l'unité de traitement de sortie selon l'in- vention. La figure 1 représente un schéma simplifié d'une unité de traitement de signaux conforme aux prin- cipes de la présente invention L'unité 20 de traitement de signaux est conçue pour recevoir des signaux analogi- ques d'entrée provenant d'une source de signaux vidéo et pour appliquer les signaux traités à un moniteur vidéo L'unité de traitement de signaux sera décrite en référence à son utilisation dans un système capteur infrarouge à visée vers l'avant (FLIR) Il convient cependant de noter que d'autres capteurs de formation d'image, tels que des systèmes radar à ouverture synthéti- que ou des capteurs vidéo classiques, peuvent également utiliser l'unité 20 de traitement de signaux et que la portée de la présente invention n'est pas limitée aux systèmes FLIR. L'unité 20 de traitement de signaux comprend une unité 21 de traitement d'entrée dont les entrées sont conçues pour recevoir des signaux analogiques d'en- trée provenant du capteur FLIR L'unité 21 de traitement d'entrée exécute des fonctions d'égalisation automatique de sensibilité et de rétablissement de courant continu et convertit les signaux analogiques en signaux numéri- ques compatibles avec un convertisseur numérique 22 de balayage couplé à sa sortie. Le convertisseur numérique 22 de balayage est conçu pour démultiplexer les signaux appliqués et les convertir en signaux compatibles avec le moniteur vidéo Le convertisseur 22 de balayage convertit des données d'image provenant d'un réseau vertical de détec- teurs qui est animé d'un mouvement horizontal de balayage, en données compatibles avec un format de télévision standard, qui est un réseau horizontal balayé verticale- ment Le convertisseur 22 de balayage réalise donc une rotation orthogonale de la synchronisation des données d'image et agit donc de façon à restructurer les données de la scène d'image. Le convertisseur 22 de balayage possède une sortie qui est couplée à une unité 23 de traitement de sortie L'unité 23 de traitement est utilisée pour traiter les données restructurées d'une manière en per- mettant l'amélioration d'image sous forme numérique, commandée par logiciel De plus, l'unité 23 de traitement de sortie convertit ces signaux restructurés améliorés en signaux analogiques vidéo de sortie compatibles avec le moniteur vidéo. Un circuit 24 de base de temps est utilisé pour commander la synchronisation des signaux à travers l'unité 20 de traitement de signaux et pour synchroniser le débit de données de la source de signaux FLIR au moniteur vidéo Une unité de traitement à calculateur, telle qu'un microprocesseur 25 ou analogue, est couplée aux composants de l'unité 20 de traitement de signaux afin d'en commander les fonctions de traitement de don- nées Le microprocesseur 25 commande le traitement des données d'entrée analogiques afin d'exécuter la fonction d'égalisation de gain dans l'unité de traitement d'entrée 21, et il commande le calcul d'algorithmes qui génèrent l'histogramme et la fonction de transfert de table de consultation dans l'unité 23 de traitement de sortie. On comprendra plus en détail la fonction du microproces- seur 25 en se référant aux figures détaillées décrites ci-dessous. En référence à la figure 2, on y voit repré- senté un schéma détaillé d'une forme de réalisation de l'unité 21 de traitement d'entrée Cette partie de l'unité 20 de traitement de signaux comprend un circuit 31 de sommation qui reçoit, à ses entrées, les signaux analogiques d'entrée provenant de la source de signaux FLIR, et des signaux analogiques représentatifs des constantes de correction d'égalisation automatique de sensibilité (ARE) et des facteurs de correction de réta- blissement de courant continu (DCR) Le signal de sortie du circuit 31 de sommation est traité par un premier convertisseur analogique/numérique 32, puis appliqué au convertisseur 22 de balayage. Les concepts d'égalisation automatique de sensibilité et de rétablissement de courant continu sont en général bien connus dans le domaine du traitement des signaux Un exemple de circuit de commande automa- tique de sensibilité est décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique N' 4 345 148 Il est donc inutile de décrire plus en détail ces concepts. Les facteurs d'égalisation automatique de sensibilité et de rétablissement de courant continu sont générés par le circuit suivant Une référence de tension de blocage est générée par un circuit 33 de référence de blocage DCR qui est couplé à la sortie du convertisseur numérique/analogique 32 Le circuit de référence de blocage DCR est couplé à un compteur/ décompteur 34 dont la sortie est conçue pour incrémenter ou décrémenter les facteurs de rétablissement de courant continu Le microprocesseur 25 est couplé à une mémoire vive 35, à une mémoire rémanente 40 et à des circuits 36, 37 à registres d'égalisation automatique de sensibi- lité et de rétablissement de courant continu, respective- ment Le circuit 37 de rétablissement de courant continu est couplé par un premier convertisseur numérique/analo- gique 38 au circuit 31 de sommation, alors que le circuit 36 d'égalisation automatique de sensibilité est couplé par un convertisseur numérique/analogique multiplica- teur 39 au circuit 31 de sommation. Le convertisseur 22 de balayage de la figure 1 n'est représenté en détail sur aucune figure Les convertisseurs numériques de balayage sont bien connus dans la technique et la conception de ce composant de l'unité 20 de traitement de signaux ne sera pas décrite en détail ici Cependant, un échantillon représentatif d'un convertisseur de balayage qui pourrait être adapté à une utilisation avec la présente invention est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 947 826. La section d'interpolation du convertisseur 22 de balayage comprend un algorithme mis en application dans un disposi- tif câblé qui convertit, par exemple, le format de lignes de balayage FLIR ( 160 lignes par trame) en un format de lignes de balayage de télévision ( 240 lignes par trame) La mise en application particulière effectuée dans la présente invention consiste à projeter quatre lignes de balayage infrarouges (IR) successives dans six lignes de balayage de télévision suivant une combi- naison prédéterminée L'algorithme particulier projette quatre lignes de balayage IR (A, B, C et D) dans six ligr es de balayage de télévision (A, 1/2 A+ 1/2 B, B, C, 1/2 C+ 1/2 D, D). La figure 3 est un schéma simplifié d'une forme de réalisation d'une unité 23 de traitement de sortie destinée à être utilisée dans l'unité 20 de traite- ment de signaux de la figure 1 Ltunité 23 de traitement de sortie comprend un circuit 41 de génération d'histo- gramme qui comporte un circuit 45 à fenêtre, un circuit 1 i 42 de déclenchement, un circuit 43 d'histogramme et un compteur incrémentiel 44 Le circuit 41 de génération d'histogramme est conçu pour traiter des signaux de sortie sous forme numérique reçus du convertisseur 22 de balayage et pour générer un histogramme du nombre d'apparitions de signaux à chaque niveau d'intensité des détecteurs infrarouges dans chaque durée de trame. Le microprocesseur 25 est couplé au circuit 41 de généra- tion d'histogramme afin d'accéder aux données d'bisto- gramme. Une égalisation d'histogramme est en général bien connue dans le domaine du traitement des signaux et elle ne sera donc pas décrite en détail ici Des techniques d'égalisation d'histogramme représentatives et connues dans l'art antérieur sont décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique No 3 979 555 et No 3 983 320. Le microprocesseur 25 utilise les données d'histogramme pour générer une table 46 de consultation qui est enregistrée physiquement dans une mémoire vive. Les données d'histogramme sont utilisées pour convertir les signaux non améliorés, restructurés, mis sous forme numérique, reçus du convertisseur 22 de balayage en données d'image améliorées sous la commande du micro- proce-sseur 25 La table 46 de consultation comprend des données qui permettent au microprocesseur 25 d'exé- cuter plusieurs fonctions d'amélioration de l'image comprenant une correction automatique de niveau, une commande automatique de gain, une inversion de polarité et une correction de gamma. L'unité 23 de traitement de sortie comprend également un convertisseur numérique/analogique 47 qui accerte des signaux d'entrée provenant de la table 46 de consultation La sortie du convertisseur numérique/ analogique 47 délivre des signaux vidéo qui sont compa- tibles avec les niveaux d'intensité du moniteur La sortie du convertisseur numérique/analogique 47 est coup-ée, par un circuit 49 de correction d'ouverture,à un amplificateur 50 de sortie dont la sortie est couplée au moniteur vidéo. La figure 4 représente une forme de réalisa- tion du circuit 49 de correction d'ouverture à utiliser dans l'unité de traitement de sortie 23 Le circuit 49 de correction d'ouverture est conçu pour renforcer la réponse en fréquence du système et donc améliorer la fonction de transfert de modulation du système Le circuit 49 utilise un circuit 52 de temporisation et un réseau 53 à résistance variable qui applique des signaux à un circuit 54 de sommation Ce circuit se comporte comme un filtre en cosinus L'opération de combinaison des signaux temporisés avec les signaux en cours de traitement élève le gain au-dessus de cer- taines fréquences et améliore la réponse en fréquence du système. Le fonctionnement de l'unité 20 de traitement de signaux de la présente invention sera expliqué en référence à la figure 5 qui est un schéma fonctionnel simplifié de cette unité 20 de traitement de signaux. Le système sera décrit en référence à son utilisation avec le système de capteur infrarouge à visée vers l'avant Le capteur infrarouge à visée vers l'avant comprend plusieurs détecteurs, à savoir 160 aux fins de cezte description Les signaux de sortie des 160 canaux sont multiplexés dans le capteur FLIR avant d'être appliqués à l'unité 20 de traitement de signaux. Les signaux d'entrée FLIR multiplexés sont appliqués au circuit 31 de sommation Le signal de sortie du circuit 31 de sommation est traité par le circuit 36 d'égalisation automatique de sensibilité Des facteurs de gain sont extraits de la mémoire rémanente 39 pour être introduits dans la mémoire vive 35 Les valeurs enregistrées sont alors multipliées par les facteurs de gaîn et additionnées aux signaux analogiques FLIR dans le circuit 31 de sommation En outre, des facteurs de rétablissement de courant continu sont déterminés et additionnés aux signaux FLIR dans le circuit 31 de sommation. Le circuit 31 de sommation produit en sortie des signaux qui sont rétablis en courant continu et normalisés les uns par rapport aux autres Ces signaux sont ensuite convertis en données numériques dans le convertisseur analogique/numérique 32 et enregistrés dans le convertisseur de balayage 22 Le convertisseur de balayage travaille d'une manière telle qu'il restruc- ture (RST) et interpole (ITP) les données numériques pour ajuster le nombre de lignes de balayage à une valeur compatible avec le moniteur vidéo Le signal de sortie du convertisseur 22 de balayage est ensuite appliqué à l'unité 23 de traitement de sortie. L'unité 23 de traitement de sortie utilise le circuit 43 de génération d'histogramme et le micro- processeur 25 pour générer une table 46 de consultation dans une mémoire vive, qui comprend une fonction de transfert améliorant l'image vidéo numérique en cours de traitement La table de consultation contient des facteurs de multiplication qui sont appliqués aux données vidéo numériques afin d'exécuter la commande automatique de gain, la correction automatique de niveau, l'inversion de polarité et la correction de gamma Les signaux sor- tant de la table 46 de consultation comprennent des signaux vidéo numériques améliorés qui sont convertis en signaux vidéo analogiques dans le convertisseur numéri- que analogique 47 et qui sont appliqués au circuit 49 de correction d'ouverture Le circuit 49 de correction d'ouverture renforce le gain du signal à des fréquences prédéterminées La correction d'ouverture compense la disparition de la fonction de transfert de modulation due à une optique imparfaite, à une résolution dégradée du moniteur vidéo et à un échantillonnage des détecteurs dans le capteur FLIR. On donnera ci-dessous une description d'en- semble d'une unité de traitement de signaux réalisée conformément aux principes de la présente invention et utilisée en tant qu'élément d'un système infrarouge de visée vers l'avant (FLIR) L'unité de traitement de signaux ne sera pas décrite en référence à une figure particulière L'unité de traitement de signaux traite huit canaux en parallèle comprenant 20 signaux multi- plexés pour exécuter une restructuration d'image et un traitement vidéo afin de convertir les signaux de sortie de 160 détecteurs infrarouges en parallèle en un signal de sortie vidéo de télévision au standard 525 lignes (dont 480 lignes sont affichées). Les huit entrées des canaux vidéo infra- rouges multiplexées parallèles comprennent 20 détecteurs par canal Les signaux d'entrée provenant de chacun des 20 canaux sont rétablis en courant continu, corrigés en sensibilité et mis sous forme numérique à un niveau d'intensité de 9 bits dans huit circuits de traitement d'entrée Les signaux vidéo infrarouges numériques sont restructurés au moyen d'une translation orthogonale et enregistrés dans la mémoire du convertisseur de balayage L'image est enregistrée en coordonnées de télévision comprenant 320 lignes à 752 échantillons par ligne La mémoire du convertisseur de balayage uti- l se des circuits intégrés de mémoire vive d'une capacité de 64 K et enregistre chaque trame de l'image dans 36 circuits intégrés. L'image enregistrée est extraite sur quatre lignes infrarouges en parallèle et interpolée pour pro- duire six lignes de télévision sur le moniteur vidéo. L'image vidéo interpolée est échantillonnée dans la mémoire d'histogramme qui enregistre la fréquence d'appa- rition de chacun des 512 niveaux d'intensité ( 9 bits). L'histogramme est traité pour établir un niveau automati- que et une translation de gain pour l'image vidéo affi- chée Les fonctions de commande de niveau et de gain sont exécutées dans la table de consultation à mémoire vive qui transforme chaque niveau d'intensité infra- rouge en un niveau d'intensité du moniteur vidéo Des facteurs de correction de gamma et d'inversion d'image affichée sont également enregistrés dans la table de consultation Le signal de sortie de la table de consul- tation est converti en un signal analogique, corrigé en ouverture par la technique de filtrage en cosinus, puis appliqué au moniteur vidéo pour être vu. Les fonctions principales qui affectent le signal de sortie vidéo sont l'égalisation automatique de sensibilité (ARE), le rétablissement en courant conti- nu (DCR), l'interpolation, la correction automatique de niveau (ALC), la correction automatique de gain (AGC), la correction de gamma et l'accroissement de l'ouverture. Les fonctions d'égalisation automatique de sensibilité et de rétablissement en courant continu sont effectuées en parallèle sur chacun des huit canaux vidéo infra- rouges multiplexés Les valeurs ARE sont chargées d'une mémoire rémanente dans une mémoire vive lors de la mise sous tension du système Le rétablissement en courant continu est effectué en continu pour assurer une compen- sation automatique par rapport à l'environnement thermi- que de chaque détecteur du capteur infrarouge. Des valeurs d'égalisation automatique de sensibilité sont générées et mises à jour par le proces- sus d'étalonnage Le rétablissement en courant continu et l'étalonnage d'égalisation de sensibilité sont basés 1 c tous deux sur le balayage, par un réseau de détecteurs, d'une source uniforme de référence thermique pendant le temps d'inactivité du balayage (retour) Le temps de présence de cette source est relativement court (envi- ron 300 microsecondes), mais il offre suffisamment d'échantillons ( 32) pour corriger toute chute de courant continu et toute variation thermique dans la scène pen- dant la durée de chaque trame de balayage. Dans le mode de fonctionnement normal, chaque signal analogique d'entrée appliqué par un détecteur infrarouge à l'unité de traitement des signaux est com- pensé par l'addition d'un terme de rétablissement en courant continu et par la multiplication par un facteur de correction de sensibilité pour appliquer une tension * au convertisseur analogique/numérique L'équation définis- sant cette relation est: e O = ( 2,5 + e 1 DCR) / ( 1 +ARE). La constante de 2,5 volts centre le signal de sortie appliqué au convertisseur analogique/numérique. L'équation ei = GK T + L, dans laquelle G est le gain du canal, K est le facteur de sensibilité, T est la différence de température res- sentie par un détecteur et L est un décalage de niveau introduit par l'électronique, implique que, si ARE est rendu égal à K-1, le signal de sortie de chaque détecteur est alors normalisé Ces valeurs ARE sont calculées dans le processus initial d'étalonnage et enregistrées dans une mémoire rémanente D'autres équations intéres- santes comprennent: ARE = K 1, DCR = V O + GK Tsi + Li VDCR ( 1 + ARE), et O i VDCR e O = VDCR + G (Tsi -Ti). Les valeurs DCR sont mises à jour à chaque trame de balayage Lorsque le réseau de détecteur effec- tue un balayage sur la source de référence thermique, le signal de sortie du convertisseur analogique/numérique est comparé à la valeur de 1,5 volt qui correspond à une température de source de référence prévue de 20 G C au-dessus de la température ambiante et à une sensibilité de 0,075 V/ C Etant donné que tous les détecteurs sont en liaison multiplexée avec l'unité de traitement d'en- trée, le terme de correction DCR correspondant est ex- trait de la mémoire et additionné à la tension du détec- teur Le terme DGR est également utilisé pour préposition- ner le compteur-décompteur Le comparateur de tension échantillonne le compteur, en comptage ou en décomptage, suivant le signal d'entrée appliqué au convertisseur analogique/numérique. Si le signal d'entrée du détecteur FLIR, augmenté du terme ancien de correction DCR est bas, le compteur est alors échantillonné pour effectuer un comptage jusqu'à ce que le signal d'entrée augmenté de la correction DCR soit égal (normalisé) à 1,5 volt. Si le signal d'entrée du détecteur FLIR augmenté de l'ancien terme est haut, le compteur est alors échan- tillonrné en décomptage jusqu'àa ce que le signal d'entrée soit normalisé En appliquant plusieurs échantillons à l'entrée du compteur, on réduit, par calcul de moyenne, le bruit à + 1 bit de poids faible (LSB) du terme DCR. La correction DCR est de + 2 volts avec une quantification de 8 bits, donnant ainsi une correction DCR à + 16 milli- volts ou + 0,3 %/ de la gamme dynamique d'entrée du conver- tisseur analogique/numérique La nouvelle correction DCR est enregistrée en mémoire et utilisée pour corriger le balayage de la trame active suivante du capteur FLIR. L'étalonnage initial des valeurs ARE est effectué pendant le mode d'étalonnage Dans ce mode, le réseau FLIR en balayage vise une cible à température uniforme Le réseau FLIR balaie donc une source de tempé- 1 C rature uniforme pendant le temps de balayage de trame active et il balaie la source de référence thermique pendant la partie inactive (retour) du balayage de trame. Tous les détecteurs visant la même différence de tempéra- ture entre le champ de visée active et la référence thermique, les seules différences affectant le signal de sortie sont dues aux différences de sensibilité entre détecteurs. Initialement, les valeurs ARE sont établies à zéro et les décalages DCR demandés pour un signal de sortie uniforme sont générés La température moyenne de la scène d'étalonnage est alors calculée à partir de huit histogrammes successifs Cette température moyen- ne de la scène est utilisée comme une tension de réfé- rence de comparaison pour déterminer les valeurs ARE. Cette référence auto-adaptative du comparateur permet l'étalonnage du réseau de détecteurs avec différentes informations d'entrée de la scène d'étalonnage, telles que le ciel, le sol ou une cible d'essai, et analogues. Les valeurs ARE sont générées d'une manière similaire à celles utilisées pour les termes DCR, en utilisant le comparateur pour échantillonner le compteur/décompteur afin de corriger la valeur ARE La génération des valeurs ARE et DCR est un processus itératif Les nouvelles valeurs ARE décalent les valeurs DCR qui, à leur tour, ajustent les valeurs ARE Ce processus est convergent 1 9 et, après plusieurs trames, les termes ARE et DCR sont stables. Pour réduire encore la sensibilité au bruit des termes AR', les valeurs ARE enregistrées réelles représentent la moyenne de 32 corrections ARE consécu- tives Etant donné que l'étalonnage DCR et ARE s'effectue dars un système à boucle fermée autour du convertisseur A/D, toutes différences de traitement entre canaux sont êgalemert compensées automatiquement par la production du même signal numérique de sortie par chaque détecteur pour le même signal d'entrée de variation de tempéra- ture La compensation ARE établit une plage d'un facteur de multiplication de 1 + 0,5 avec une quantification de 8 bits pour une précision de + 0,21 % à l'entrée du convertisseur analogique/numérique. L'interpolation des lignes de balayage IR sur les lignes de télévision est nécessaire pour injecter 320 lignes IR sur un visuel de télévision à 525 lignes dont 480 sont utilisées L'algorithme d'interpolation injecte quatre lignes de balayage IR successives sur six lignes de télévision L'interpolation est effectuée sur une base infrarouge/trame de télévision afin d'éli- miner la coupure d'image qui se produirait si l'image complète IR/TV (deux trames) était interpolée Cette interpolation de trame unique, tout en supprimant la coupure d'image provoquée par un mouvement de l'image ou du capteur, introduit une certaine dégradation de la résolution dans la dimension verticale Cependant, dans l'environnement d'une scène dynamique d'un vol à basse altitude, par exemple, la qualité de l'image résultante est meilleure avec cette forme d'interpolation de trames. Un réglage automatique de gain et de niveau est réalisé par collecte d'un histogramme des intensités de la scène, déterminant à la fois les intensités mini- ma Ie et maximale à partir d'une fenêtre de 7,5 par 10 de-rés dans le centre inférieur du champ de visée, ou à Partir de la scène totale Le champ de visée est choisi par l'utilisation d'un circuit de déclenchement Le gain et le niveau sont ensuite ajustés afin de n'afficher que les intensités vidéo représentant des caractéristi- ques du terrain. L'algorithme de logiciel mis en oeuvre dans le microprocesseur se comporte comme un filtre passe- bas vis-à-vis des maxima et minima d'une image complète à une autre, en utilisant la relation suivante Mi = K(I-Mi-1 + Mi-1 o I est le maximum ou minimum détecté, M est le maximum ou minimum utilisé pour le calcul suivant, M est le maximum ou minimum provenant de l'image complète précé- dente et K est un facteur de pondération. En utilisant les valeurs maximales et mini- males, après filtrage, on peut calculer les valeurs de gain et de niveau à partir des équations suivantes G = 2 N/(Max Min) L = (Max + Min)/2 o G est le gain, L est le niveau et N est le nombre de bits pour une gamme dynamique d'affichages complets. La transformation en sortie peut être calcu- lée d'après les équations suivantes: X(I) = G(I-L) + ( 2 N/2 1) X(I) 0, X(I) = O X(I) > 2 N 1, X(I) = 2 N _ 1 o X(I) est la valeur de sortie pour une entrée I, I M es_ l'entrée pour O à 2 1, et M est le nombre de bios d'entrée. Le signal vidéo numérique provenant de l'in- te-polateur est transmis à la mémoire d'histogramme. Le champ total de visée ou la petite fenêtre est échan- tislonné sur des trames de télévision alternées Chaque niveau d'intensité augmente le compte enregistré en mémoire pour l'intensité particulière A la fin d'une durée de trame IR, l'histogramme est extrait du micro- prccesseur pour permettre le calcul des réglages de gain et de niveau Le microprocesseur exécute également une opération de filtre passe-bas pour intégrer plusieurs nmages complètes de données Puis les réglages de gain et de niveau sont calculés d'après les données filtrées. La fonction de transfert de gain et de niveau est réalisée dans la table de consultation qui est char- gée dans une mémoire vive par le microprocesseur La table de consultation est utilisée pour convertir chaque intensité FLIR numérique à 9 bits en une intensité vidéo d'affichage à 8 bits Les facteurs de correction de gamma demandés pour l'affichage et les facteurs de pola- rité d'image sont également enregistrés dans la table de consultation L'accroissement de l'ouverture est réalisé après conversion numérique/analogique des signaux vidéo afin de compenser la disparition de la fonction de transfert de modulation (MTF) due à l'optique, à la résolution du -visuel et à l'échantillonnage des détec- teurs La correction d'ouverture produit un renforcement de 6 d 3 à la fréquence d'échantillonnage de Nyquist ( 0,54 période/mrad, T = 0,66 microseconde). On a donc décrit une unité de traitement de signaux nouvelle et perfectionnée qui peut être uti- lisée pour produire des images vidéo améliorées électro- niquemert Les caractéristiques d'amélioration numériques de l'image, commandées par logiciel, selon l'invention, peuvent être obtenues par l'utilisation d'une quantité relativement petite de circuits intégrés classiques. Le système réalise un étalonnage adaptatif et les fac- teurs d'étalonnage sont enregistrés indéfiniment afin d'être utilisés par le système La température de la source de température de référence utilisée pour étalon- ner le système ne doit pas nécessairement être connue pour que le système fonctionne convenablement Les niveaux de courant continu de tous les détecteurs du système sont rétablis automatiquement à la température de réfé- rence en courant continu définie par la source de tempé- rature de référence Aucun réglage manuel n'est néces- saire pendant l'étalonnage ou fonctionnement. Les fonctions d'amélioration de l'image sont établies dans une table de consultation au lieu d'être calculées à l'aide de circuits analogiques, comme c'est le cas dans les unités classiques de traitement de signaux Une large gamme dynamique est obtenue à l'aide de techniques et de circuits numériques de traite- ment d'image Une réponse accrue en fréquence du système est obtenue au moyen du circuit de correction d'ouver- ture Souplesse et extension du système sont possibles par modification des programmes de logiciel. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'unité de traitement de signaux décrite et représentée sans sortir du cadre de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1 Unité de traitement de signaux à utiliser avec un système capteur de formation d'image, qui com- prend plusieurs détecteurs exécutant un mouvement de balayage su une scène d'image durant une première partie d'un cycle de balayage et exécutant un mouvement de balayage sur une source de température de référence pendant une seconde partie du cycle de balayage, l'unité de traitement de signaux transmettant des signaux vidéo de sortie à un moniteur vidéo, lesquels signaux sont représentatifs de la scène d'image, l'unité de traitement de signaux étant caractérisée en ce qu'elle comporte une unité ( 21) de Traitement d'entrée couplée au système capteur de formation d'image afin de traiter des signaux analogiques provenant de chacun des détecteurs pour égaliser les gains des signaux analogiques les uns par rapport aux autres durant ladite première partie du cycle de balayage sur la base de signaux de correction de gain enregistrés, provenant d'un processus prédéter- miné d'étalonnage de la sensibilité du capteur, afin que les signaux analogiques soient traités pour rétablir les niveaux de courant continu de signaux provenant de chacun desdits détecteurs et les porter à des valeurs de courant continu associées à ladite source de tempéra- ture de référence pendant la seconde partie du cycle de balayage, et pour traiter les signaux égalisés et rétablis en courant continu afin que ladite unité de traitement d'entrée produise des premiers signaux de sortie sous forme numérique, l'unité de traitement de signaux comportant en outre un convertisseur ( 22) de balayage couplé à ladite unité de traitement d'entrée afin d'enregistrer les premiers signaux de sortie sous forme numérique et de traiter les signaux sous forme numérique enregistrés pour produire des seconds signaux de sortie sous forme numérique qui sont compatibles avec De moniteur vidéo, et une unité ( 23) de traitement de sortie couplée au convertisseur de balayage afin de traiter les seconds signaux de sortie sous forme numérique d'une manière permettant une amélioration d'image sous forme numérique, commandée par logiciel, et pour convertir les seconds signaux de sortie sous forme numérique, améliorés, en signaux analogiques vidéo de sorzie compatibles avec le moniteur vidéo. 2 Unité de traitement de signaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de traitement d'entrée comprend des moyens ( 32) de conver- sion analogique/numérique destinés à produire lesdits premiers signaux de sortie sous forme numérique par conversion de signaux analogiques appliqués, des moyens ( 31) de sommation destinés à combiner les signaux analo- giques, les signaux de rétablissement de courant continu et les signaux de correction de gain et à appliquer les signaux combinés au convertisseur analogique/numéri- que, et une unité ( 25) de traitement à calculateur cou- plée aux moyens de conversion analogique/numérique et aux moyens de sommation pour calculer les signaux de correction de niveau de courant continu et pour commander la combinaison des signaux analogiques, des signaux de correction de gain et des signaux de correction de niveau de courant continu d'une manière prédéterminée afin de produire des signaux qui sont mis sous forme numérique par lesdits moyens de conversion analogique/ numérique. 3 Unité de traitement de signaux selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'unité de traitement à calculateur comprend une mémoire rémanente ( 40) destinée à enregistrer des constantes de correc- tion de gain provenant dudit processus d'étalonnage, une première mémoire ( 37) couplée aux moyens de sommation afin d'enregistrer lesdits signaux de rétablissement en courant continu avant leur application aux moyens de sonmazion, une seconde mémoire ( 36) couplée aux moyens de sommation afin d'enregistrer lesdits signaux de correc- ion de gain avant leur application aux moyens de somma- tion, une unité ( 25) de traitement à calculateur couplée a -a mémoire rémanente, auxdites première et seconde mémoires et au convertisseur analogique/numérique afin de calculer lesdits signaux de rétablissement en courant conzinu et de les enregistrer dans la première mémoire, t O de charger lesdits signaux de correction de gain de {ad-te mémoire rémanente dans ladite seconde mémoire, et de commander le traitement des signaux analogiques et les signaux de correction de gain pour combiner les- dits signaux dans ledit convertisseur analogique/numéri- L 5 que. 4 Unité de traitement de signaux selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première mémoire comprend un circuit ( 33) de référence de tension de blocage couplé au convertisseur analogique/numérique afin de traiter des signaux de sortie qui en proviennent pour produire des signaux de référence de tension fixe pour le calcul des signaux de rétablissement en courant con:inu, et un circuit ( 34) de calcul destiné à traiter lesdits signaux de référence de tension pour appliquer à la première mémoire des signaux d'incrémentation et de décrémentation qui ajustent et normalisent les signaux de rétablissement en courant continu par rapport à la référence de tension fixe pendant chaque cycle de balayage. Unité de traitement de signaux selon la revendication 4, caractérisée en ce que les première et seconde mémoires comprennent en outre des première et seconde mémoires vives, des premier et second conver- tisseurs numériques/analogiques ( 38, 39) couplés entre lesdites première et seconde mémoires vives, respective- ment, afin de convertir des signaux numériques enregistrés ans:esdites mémoires en signaux analogiques compatibles avec De convertisseur analogique/numérique ( 32). 6 Unité de traitement de signaux selon L'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisée en ce que les moyens de conversion de balayage comprennent un convertisseur ( 22) de balayage destiné à enregistrer les premiers signaux de sortie sous forme numérique, et des moyens d'interpolation CIT?) couplés audit convertisseur de balayage afin de O convertir les premiers signaux de sortie sous forme numérique en seconds signaux de sortie sous forme numé- rique qui sont compatibles avec le moniteur vidéo. 7 Unité de traitement de signaux selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'unité de traitement de sortie comprend des moyens de génération d'une table de consultation ( 46) destinés à calculer et enregistrer une table de consultation comprenant des signaux de correction d'améliorataion d'image, des moyens ( 47) de conversion numérique/analogique couplés aux moyens de génération de table de consultation afin de convertir des signaux reçus desdits moyens de conver- sion de balayage en signaux vidéo analogiques de sortie compatibles avec le moniteur vidéo, des moyens ( 49) de correction d'ouverture couplés au convertisseur numé- riqueianalogique afin de traiter les signaux améliorés provenant des moyens de génération de table de consul- tation pour améliorer la fonction de transfert de modula- tion du système, et une unité de traitement à calculateur couplée aux moyens de génération de table de consultation 3 O afin de calculer les signaux constituant ladite table de consultation. 8 Unité de traitement de signaux selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de génération de table de consultation comprennent des moyens ( 41) de génération d'histogramme destinés à géné- rer un histogramme du nombre d'apparitions desdits pre- miers signaux de sortie à chaque niveau d'intensité associé audit capteur, une mémoire ( 46) de table de consultation destinée à enregistrer lesdits signaux d'amélioration d'image, l'unité de traitement à calcula- teur calculant lesdits signaux de correction d'améliora- tion d'image à l'aide de l'histogramme et enregistrant lesdits signaux calculés dans ladite mémoire de table de consultation.