Brevet FR2683647A1 — publié le 19930514

DISPOSITIF DE LECTURE ET D'ANALYSE D'IMAGE La présente invention a pour objet un dispositif d'analyse d'image présentant un cycle de lecture d'image et comprenant un dispositif de lecture agencé pour délivrer séquentiellement ligne par ligne des pixels numérisés et comportant un premier moyen pour mémoriser (n-1) lignes1 un deuxième moyen pour mémoriser une fenêtre glissante comprenant p pixels de chacune de n lignes successives, ainsi qu'un troisième moyen pour traiter séquentiellement les informations de la fenêtre glissante selon au moins un critère. Un tel dispositif est connu de la demande de brevet français FR 2625396 déposé le 23 décembre 1987 par l'AGENCE SPATIALE EUROPEENNE. Selon cette antériorité, un flux de signaux binaires est reçu séquentiellement dans un ensemble de registres à décalage répartis sur trois rangées, les trois derniers étages constituant un réseau d'analyse 3 x 3. Six de ces signaux sont extraits en permanence pour qu'il soit vérifié s'ils correspondent à un photon valable selon un critère prédéterminé (seuil) et dans ce cas pour déterminer automatiquement les coordonnées de la position du centre du photon. Il en résulte que le temps d'analyse d'image est ralenti par le fait que les calculs de position du centre du photon (barycentre) sont effectués en temps réel pendant la lecture. On sait réaliser également une acquisition d'image en mémorisant une zone d'image dans laquelle on sait que se trouve le point lumineux à analyser. Le traitement et le calcul de barycentre sont alors assez longs car il faut d'abord localiser le point lumineux dans la zone mémorisée de l'image avant de pouvoir calculer son barycentre. L'invention a pour objet un dispositif d'analyse d'image qui ne présente pas ces inconvénients. L'idée de base de l'invention consiste à mémoriser la meilleure fenêtre glissante et à effectuer ensuite le calcul de barycentre en fin de cycle de lecture. Le calcul du critère permettant de choisir la fenêtre glissante optimale est très rapide et ne ralentit pas la lecture. Il reste ensuite un temps important pour effectuer (en pratique la totalité du cycle de lecture suivant) uniquement le calcul de barycentre du point lumineux (par exemple une étoile dans le cas d'un viseur d'étoiles). Un dispositif selon l'invention est ainsi caractérisé en ce que ledit critère est une pondération d'intensité lumineuse, en ce qu'il comporte un quatrième moyen pour mémoriser séquentiellement à la fin de chaque cycle de lecture d'image la fenêtre glissante correspondant au meilleur résultat selon ledit critère, en ce qu'il comporte un cinquième moyen pour calculer un barycentre de point lumineux en fonction des informations mémorisées par le quatrième moyen et en ce qu'il comporte un sixième moyen pour activer le cinquième moyen après la fin d'un cycle de lecture d'image. La fenêtre glissante peut comporter les p derniers pixels produits par le dispositif de lecture pour la ligne en cours de lecture ainsi que les p pixels de même rang des (n-i) lignes précédentes. La fenêtre glissante peut présenter une zone centrale destinée à la détection d'un point lumineux et au moins une zone latérale destinée à la mesure du fond local, et de préférence deux zones latérales disposées de part et d'autre de la zone centrale. Le critère peut être alors l'intensité lumineuse sommée dans la zone centrale moins l'intensité lumineuse sommée dans au moins une zone latérale. Selon un mode de réalisation préféré du troisième moyen, celui-ci comporte un premier groupe de registres agencé pour mémoriser la fenêtre glissante, et un deuxième groupe de registres agencé pour mémoriser la fenêtre glissante présentant le meilleur résultat pendant le cours d'un cycle de lecture. Un septième moyen est agencé pour transférer à chaque fin de cycle de lecture le contenu du deuxième groupe de registres dans le quatrième moyen. L'invention concerne également un analyseur d'image caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de tels dispositifs d'analyse d'image ainsi qu'un huitième moyen d'adressage pour affecter la fenêtre glissante de chacun des dispositifs d'analyse d'image à une sous-zone d'une matrice photo-sensible. L'analyseur d'image comporte de préférence une pluralité d'éléments de mémoire dont chacun est agencé pour stocker une fenêtre glissante donnée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif, en liaison avec les dessins qui représentent - La figure 1, un mode préféré d'une fenêtre glissante d'acquisition d'une image. - La figure 2, un exemple d'architecture générale pour le prétraitement. - La figure 3, un synoptique correspondant à une fonction de contrôle d'acquisition d'une fenêtre. - La figure 4, un synoptique correspondant à une fonction de contrôle d'un motif. - La figure 5, un synoptique correspondant à l'organisation des registres de la fonction d'acquisition d'un motif. - La figure 6, un exemple de mode de permutation des données correspondant à la figure 5. - La figure 7, un analyseur comportant plusieurs dispositifs d'analyse selon l'invention. Selon l'invention, un prétraitement numérique permet d'effectuer un premier traitement rapide sur les signaux vidéo numériques, de manière à alléger la fonction de gestion. Ce prétraitement est réalisé en temps réel sur une fenêtre glissante dont les pixels sont mémorisés dans des registres qui sont séquentiellement remis à jour dès qu'un nouveau pixel est lu. Une telle fenêtre glissante est représentée à la figure 1. Elle correspond à 7 x 3 pixels (sur trois lignes) d'une matrice photosensible M et comporte une zone centrale Z de 3 x 3 pixels dans laquelle il s'agit d'obtenir le signal maximum. Deux zones latérales Z1 et Z2 de chacune 3 pixels (sur trois lignes) situées de part et d'autre de la zone Z permettent d'obtenir une compensation du fond local. En effet, le fond local ne présente pas forcément un profil plat. Il peut en effet varier selon une pente donnée (par exemple dans des applications telles que les viseurs d'étoiles), ce qui a pour conséquence que le barycentre d'un point lumineux détecté est différent du barycentre du bruit de fond. Si on ne réalise pas une compensation du fond lumineux, la mesure peut être alors entachée d'erreurs. Le prétraitement consiste en pratique à filter, dans le lot des informations vidéo numériques, le sous-ensemble de données strictement nécessaire à la fonction de gestion (microprocesseur) pour déterminer la position d'un point lumineux, par exemple une étoile (ou plusieurs étoiles pour réaliser une cartographie). Il s'agit donc pour l'essentiel de simples traitements de comparaisons et de stockage dans une mémoire, fonctions qui peuvent être réalisées sans problème en temps réel sans imposer de contrainte sur le temps de lecture. On découple ainsi complètement les fonctions de lecture d'une matrice photosensible, du calcul de barycentre du ou des points lumineux, pour lequel peut être alors disponible la quasi-totalité du temps d'un cycle d'acquisition ou de lecture (soit N fois plus de temps, N étant le nombre de pixels d'une matrice). L'architecture d'ensemble du circuit de prétraitement est représentée à la figure 2. Il comporte quatre sous-ensembles gérés par une fonction de gestion (microprocesseur MP) 1) un contrôleur d'interface externe EXT qui gère les échanges avec la fonction de gestion à l'aide de signaux de données ED et d'adresse EA. Les paramètres de fonctionnement du prétraitement sont stockés dans des registres directement adressables. Les résultats du prétraitement sont stockés dans une mémoire vive (RAM) qui est directement adressable en lecture par la fonction de gestion. Les transferts se font par l'intermédiaire d'un bus parallèle (8 bits de données, 12 bits d'adresse). Le contrôleur d'interface EXT peut également recevoir un signal d'initialisation RESET qui réinitialise toutes les fonctions électroniques du circuit et le place dans un état d'attente ainsi qu'un signal de remise à zéro RAZ du fonctionnement qui indique au circuit de prétraitement que l'on force un nouveau cycle de mesure et que l'on abandonne celui éventuellement en cours. Le contrôleur d'interface externe EXT émet également un signal qui indique à la fonction de gestion que les informations liées au précédent cycle d'acquisition sont disponibles. Le contrôleur d'interface externe EXT mémorise dans des registres les paramètres de fonctionnement du prétraitement fournis par la fonction de gestion afin de mettre ces informations à la disposition des autres sous-ensembles. Il distribue les signaux d'initialisation et réalise l'interface entre les différents bus internes et le bus externe. 2) un contrôleur d'acquisition de la fenêtre CAF qui permet de filtrer les informations vidéo appartenant à la fenêtre d'analyse. 3) un contrôleur du motif à prétraiter MC qui réalise la recherche du signal maximum supérieur à un seuil donné (signal calculé sur un motif 3 x 3 auquel a été préalablement soustrait le fond local) et la mémorisation de la fenêtre 3 x 7 centrée sur le motif 3 x 3 maximum. 4) une mémoire MEM organisée en 2K mots de 8 bits qui permet de mémoriser les lignes vidéo pour l'analyse du motif 3 x 3. L'architecture du contrôleur CAF est présentée à la figure 3. Elle se compose 1) d'un ensemble de compteurs-décompteurs AF d'acquisition de fenêtre qui permet de générer les informations DXY à savoir X X courant, Y courant ; les coordonnées du pixel en cours d'acquisition, les signaux "DX" et "DY" de discrimination des zones de la matrice à destination de l'automate de gestion, le signal "VALID" qui indique que le motif 3 x 7 pixels acquis est cohérent. (Ce signal est donc "invalide" pour les deux premières lignes et les six premières colonnes de la fenêtre d'analyse programmée), 2) d'un automate de gestion GF qui génère des signaux IPV de validation des pixels d'une fenêtre. L'architecture du contrôleur de motif MC est présentée à la figure 4. Elle se compose 1) d'un ensemble d'acquisition de motifs ACM (cf figure 5) constitué de 21 registres Vi, j pour mémoriser le "motif glissant" de 3 x 7 pixels et de 21 registres Mij pour mémoriser le motif de signal maximum supérieur au seuil (i désignant le numéro de ligne et j le numéro de colonne de la fenêtre glissante). Trois registres complémentaires R1 - R3 permettent de stocker temporairement la dernière vidéo reçue et les vidéos récupérées des deux registres tampon de ligne. Deux compteurs réalisent l'adressage en mémoire de ces deux registres tampon de ligne. 2) d'un ensemble d'analyse de motifs ANM organisé autour d'un additionneur à huit entrées. Le choix des données à traiter s'effectue par l'intermédiaire des multiplexeurs. Cet ensemble est dimensionné pour satisfaire le prétraitement selon quatre cycles d'addition CYCLE 1 : (à l'état initial de début de cycle de lecture, V = 0) V- 3 + V+ V1 .1 + V2.1 + V3.1 + V1.3 + V2.3 +V3.3 (le chiffre 3 est une correction car on ajoute l'inverse de trois valeurs dans le but de retrancher ces trois valeurs). CYCLE 2 V = 3 + V+ + Vl.7 + V2.7 + V3.7 + V1.4 + V2.4 + V3.4 CYCLE 3 V= 3 + V+ Vl.l + V2.7 + V3.1 + Vl.5 + V2.5 +V3.5 CYCLE 4 Vsup = signe de (V + Max) Si ce signe est positif, alors Max = Vr et on mémorise alors la fenêtre dans les registres Mij. 3) de l'automate de gestion du motif GM qui gère le sousensemble de contrôle de motif MC selon le mode de prétraitement demandé. L'automate de gestion de motif reçoit des signaux IPV d'information sur les pixels valides (première vidéo d'une fenêtre, nouvelle vidéo appartenant à la même fenêtre nouvelle vidéo et premier pixel d'une nouvelle ligne, acquisition d'une fenêtre - AF) et génère le signal CAM de contrôle d'analyse de motif et un signal CACM de contrôle d'acquisition d'un motif pour l'ensemble ACM d'acquisition de motif. Le dispositif ANM reçoit du dispositif ACM un signal de motif MOT à analyser. Le dispositif ACM reçoit des signaux de vidéo numérique NV afin de réaliser la fonction d'acquisition selon les signaux CACM de contrôle d'acquisition de motif. Le dispositif ANM génère un signal de maximum MAX pour la fonction de gestion et un signal de maximum SM pour le dispositif ACM. Les dispositifs ACM et ANM génèrent des données ID et des adresses IA pour la fonction de gestion. Selon la figure 5, le dispositif ACM d'acquisition de motif comporte les registres R1 à R3 déjà mentionnés, R1 stockant temporairement le dernier signal vidéo reçu (signal NV) et R2 et R3 les derniers signaux des mémoires tampon de ligne de manière à mémoriser les trois derniers pixels extraits, Sept registres V1.1 à V1.7 mémorisent les 7 pixels de la première ligne de la fenêtre glissante. Sept registres V2.1 à V2.7 mémorisent les 7 pixels de la deuxième ligne de la fenêtre glissante. Sept registres V3.1 à V3.7 mémorisent les 7 pixels de la troisième ligne de la fenêtre glissante. 21 registres Mij (M1.1 à M1.7, M2.1 à M2.7 et M3.1 à M3.7) mémorisent le motif de signal maximum supérieur au seuil. Le signal MOT est constitué par les 21 pixels mémorisés dans les registres Mij. Un signal ML de mémoire de ligne permet de gérer les transferts d'information en cours de lecture, en puisant dans la mémoire de ligne qui mémorise les 2 lignes précédentes (n-1 lignes pour une fenêtre de n lignes). Le signal CACM permet les transferts des registres Vij aux registres Mij. La figure 6 donne un exemple de transfert d'information dans les registres V.. lorsqu'un nouveau pixel Vp+3 est lu. Dans l'état précédent (on se limite ici à titre d'exemple à une fenêtre 3 x 3), la fenêtre F1 (instant T1) comporte sur sa première ligne les pixels numérisés Vnr Vn+î et Vn+2' sur sa deuxième ligne les pixels Vkr Vk+1' Vk+2r et sur sa troisième ligne (celle sur laquelle des données lues sont introduites), les pixels V p r Vp*1 et Vp+2 A l'instant T2, la fenêtre F2 a reçu l'information Vp+3. Elle comporte donc sur sa première ligne les pixels Vn+1' Vn+2 et Vn+3, sur sa deuxième ligne les pixels Vk+l, Vk+2 et Vk+3 et sur sa troisième ligner les pixels Vp+1r Vp+2 et Vp+3 Les pixels V +11 V V Vk+2r V et Vp+2 sont déjà présents dans la fenêtre F1. Il suffit de les décaler d'un rang dans les registres Vij correspondants. Vp+3 est le dernier pixel vidéo numérisé reçu, et Vn+3 et Vk+3 doivent être recherchés dans la mémoire de ligne (ML). Dans l'exemple ci-dessus, la mémoire de ligne présente au temps T1 (fenêtre F1) dans sa colonne notée (+3)r les données Vk+3 et Vn+3' c'est-à-dire pour les deux lignes précédentes, les pixels de même rang que Vp+3 Ces deux données sont puisées dans la mémoire ML pour être introduites dans la fenêtre F2. A l'instant T2, la donnée Vp+3 de la fenêtre F2 vient remplacer Vk+3 dans la mémoire de ligne, et Vk+3 vient remplacer Vn*3. Les données Vp+3 et Vk+3 sont alors disponibles lorsqu'on lira le pixel Vq+3 de la ligne suivante. Selon la figure 7, un microprocesseur pP commandé par un séquenceur SEQ qui reçoit des données extérieures de commande EXDr reçoit les motifs MOTîr MOT2 et MOT3 mémorisés dans les registres Mij de trois dispositifs d'analyse d'image tels que décrits ci-dessus. Chaque dispositif d'analyse d'image reçoit de la fonction de gestion (microprocesseur MP) les adresses d'une sous-zone d'image de la matrice photosensible dans laquelle il doit réaliser une acquisition de motif de fenêtre glissante. Le microprocesseur uP stocke ces données dans trois éléments de mémoire BAR1, BAR2 et BAR3, en vue de réaliser un calcul de barycentre. Le signal MAX généré par ANM permet à la fois de réaliser la mise en mémoire dans BAR11 BAR2 et BAR3 et le démarrage d'un calcul de barycentre, de manière connue en 501r et pour lequel seule la partie pertinente de l'image est mémorisée dans BAR BAR2 et BAR3. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits et représentés. On comprendra que le schéma de la figure 7 peut également fonctionner avec un seul motif d'analyse MOTî et un seul élément de mémoire BARI. La fenêtre glissante peut avoir toute dimension désirée correspondant à la dimension d'un point lumineux à analyser. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'analyse d'image présentant un cycle de lecture d'image et comprenant un dispositif de lecture agencé pour délivrer séquentiellement ligne par ligne des pixels numérisés et comportant un premier moyen pour mémoriser (n-1) lignes, un deuxième moyen pour mémoriser une fenêtre glissante comprenant p pixels de chacune de n lignes successives, un troisième moyen pour traiter séquentiellementtles informations de la fenêtre glissante selon au moins un critère caractérisé en ce que ledit critère est une pondération d'intensité lumineuse en ce qu'il comporte un quatrième moyen (BAR1) pour mémoriser séquentiellement à la fin de chaque cycle de lecture d'image la fenêtre glissante correspondant au meilleur résultat selon ledit critère en ce qu'il comporte un cinquième moyen (uP) pour calculer un barycentre de point lumineux en fonction des informations mémorisées par le quatrième moyen et en ce qu'il comporte un sixième moyen (MOT) pour activer le cinquième moyen après la fin d'un cycle de lecture d'image. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la fenêtre glissante comporte les p derniers pixels produits par le dispositif de lecture pour la ligne en cours de lecture ainsi que les p pixels de même rang des (n-1) lignes précédentes. 3. Dispositif selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que la fenêtre glissante présente une zone centrale (Z) destinée à la détection d'un point lumineux et au moins une zone latérale (Z1) destinée à la mesure du fond local. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la fenêtre glissante présente deux dites zones latérales (Z1r Z2) disposées de part et d'autre de la zone centrale (Z). 5. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le critère est l'intensité lumineuse sommée dans la zone centrale (Z) moins l'intensité lumineuse sommée dans au moins une dite zone latérale (Z1' Z2). 6. Dispositif selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que le troisième moyen comporte un premier groupe de registres (Vij) agencé pour mémoriser la fenêtre glissante et un deuxième groupe de registres (mit) agencé pour mémoriser la fenêtre glissante présentant le meilleur résultat pendant le cours d'un cycle de lecture. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte un septième moyen agencé pour transférer à chaque fin de cycle de lecture le contenu du deuxième groupe de registres M. dans le quatrième moyen (BAR 1). 8. Analyseur d'images caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de dispositifs d'analyse d'image selon une des revendications précédentes, un huitième moyen d'adressage pour affecter les fenêtres glissantes de chacun des dispositifs d'analyse d'image à une sous-zone d'une matrice photo-sensible (M). 9. Analyseur d'images selon la revendication 8 caractérisé en ce que le quatrième moyen présente une pluralité d'éléments de mémoire (BAR 1, BAR 2, BAR 3) dont chacun est agencé pour stocker une fenêtre glissante donnée.