Brevet FR2696010A1 — publié le 19940325

La présente invention est relative à un procédé qui vise à améliorer la qualité visuelle des images, notamment la qualité des images radar mises à disposition des contrôleurs de la navigation aérienne sur leurs moniteurs à balayage. Classiquement, ces moniteurs sont relativement similaires à des moniteurs télévision "grand public", si ce n'est que l'image est restituée sur un écran qui est couramment doté d'un balayage en 875 lignes, exceptionnellement en 1123 lignes. L'image visualisée par l'oeil est constituée d'un entrelacement consécutif dans le temps de deux trames, l'une se chargeant de transcrire les lignes paires, l'autre les lignes impaires ; ainsi à chaque période d'une trame, l'information visualisée se décale d'une ligne inférieure, puis d'une ligne supérieure et ainsi de suite, ce phénomène produit un effet de scintillement. L'augmentation du nombre de lignes par trame, définition en 1123 lignes au lieu de 875, réduit l'espace interligne et par voie de conséquence l'amplitude du scintillement lors du passage d'une trame à l'autre, mais lorsque le contenu de deux trames consécutives n'est pas identique, on doit alors réellement afficher 875 lignes différentes pour toutes les trames, le scintillement déjà présent se transforme en un phénomène de clignotement qui rend l'image inexploitable, le phénomène s'amplifie d'autant plus avec le passage en 1123 lignes. Les caractéristiques des images issues des générateurs graphiques de traitement radar rendent inévitables les phénomènes de scintillement et/ou de clignotement ; en effet, pour augmenter la capacité d'information du contrôleur aérien, la totalité des lignes contient des informations, sous forme de petits caractères graphiques et/ou alphanumériques, différentes entre deux trames consécutives. Le mouvement de déplacement des aéronefs est aussi interprété au cours du temps, le déplacement saccadé de l'appareil étant lié au laps de temps entre deux rotations de l'antenne radar. L'utilisation de ces écrans à forte luminosité amplifie la gêne visuelle et la fatigue oculaire du contrôleur de la navigation aérienne. Il existe des dispositifs de conversion de balayage d'images qui améliorent la qualité visuelle des images vidéo, on les retrouve sur les téléviseurs haut de gamme comme éléments de sophistication. Ainsi, un premier principe consiste à augmenter le nombre de lignes constituant l'image, de manière à ce que les interlignes ne soient plus discernables visuellement, schématiquement on écrit alternativement et successivement dans deux mémoires de trames, pendant le temps où l'on charge l'une des deux mémoires on lit l'autre deux fois de suite pendant le même laps de temps, de ce fait on présente donc à l'écran deux fois les lignes impaires de la première trame (11-11, 13-13..) de T1 puis respectivement deux fois les lignes paires de la deuxième trame (12-12, 14-14..) de T2. Un deuxième principe consiste non pas à afficher davantage de lignes dans une même hauteur d'écran de manière à ce que les interlignes ne soient plus discernables, mais au contraire à tenter d'annuler le scintillement de lignes. Dans ce cas, on dispose d'une mémoire de trames devant retarder durant la période d'une trame la trame actuelle. On obtient à tout instant la trame courante et la trame retardée, on visualise sur l'écran non plus les lignes successivement et de manière entrelacée 1.3.5.2.4.6... mais de façon continue et progressive 1.2.3.4.5.6..... malheureusement le fait de restituer sur l'écran une image désentrelacée, affichage simultané des trames (T1+T2), (T2+T3), (T3+T4), (Tn+Tn+l) implique qu'il est impossible de respecter la succession initiale de celles-ci telles qu'elles ont été émises temporellement lors de la prise de vue. Ainsi, la période d'affichage, deux lignes consécutives appartenant à deux trames différentes, peut être plus longue que le laps de temps compris entre elles à l'émission, si le contenu de l'image change, il y aura restitution fausse de l'information, ces problèmes sont d'autant plus marqués que le mouvement est rapide, on doit donc aménager un dispositif qui détecte les variations de contenu de l'image d'une trame à l'autre. Enfin, un dernier système connu permet de se libérer du clignotement de trames et du scintillement des lignes. On dispose aussi d'une série de mémoires qui ont pour but de mémoriser une trame de l'image. Pendant le temps où l'on charge la trame T2 dans l'une des mémoires, on lit deux fois l'autre qui est déjà mémorisée ; ensuite on fait de même avec la trame T2, l'image restituée est composée de trames doubles T1-T1, T2-T2 entrelacées, seule la fréquence de leur présentation a doublé. Néanmoins, tous ces systèmes présentent un inconvénient majeur, destinés au standard "grand public" soit 625 lignes entrelacées, soit 313 lignes dans la première trame et 312 lignes dans la seconde trame et d'une définition très médiocre, d'une bande passante inférieure à 5 MHZ tandis que dans le cas des images radar en 1123 lignes, la bande passante doit être de 60 MHz, chaque ligne pouvant contenir jusqu'à 1280 points au total. La résolution obtenue est énorme, supérieure au million de points par image, et totalement incompatible avec les technologies "grand public". La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en intercalant dans la chalne vidéo un procédé de désentrelacement des images graphiques issues d'un générateur d'images synthétiques tel que notamment un radar, de comprimer en une seule trame le contenu initialement affiché dans deux trames et d'en multiplier d'autant la fréquence de balayage. Selon l'invention, le procédé de désentrelacement d'image, se caractérise en ce qu'il s'intercale entre au moins un générateur graphique tel que notamment un radar fonctionnant en mode entrelacé et au moins un dispositif de restitution d'informations tel que notamment un moniteur de visualisation fonctionnant en mode entrelacé ou non entrelacé et qu'il recoit lesdits signaux issus de la source dans un format composite ou non, c'est à dire possédant un mélange de signaux vidéo et de signaux de synchronisation positifs, négatifs ou des trains de signaux vidéo et temporels distincts, puis les dirige vers tout ou partie des entités notamment choisies parmi au moins une unité de chronométrie chargée de gérer les autres entités du procédé, les signaux analogiques étant convertis en un format numérique dans au moins un convertisseur analogique/numérique, les mots binaires codés et représentatifs d'une pluralité de points de trames consécutives se succèdent au rythme de l'horloge et sont stockés dans une pluralité d'unités de mémorisation, devant les restituer à au moins une unité de conversion numérique/analogique, à une fréquence double, réalisant ainsi le désentrelacement de l'image. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures - la figure 1 est une vue globale des fonctions du procédé montrant l'articulation des divers sous-ensembles ; - la figure 2 est une vue synoptique de l'unité de chronométrie ; - la figure 3 est une vue synoptique de l'unité de conversion analogique/numérique ; - la figure 4 est une vue synoptique de l'unité de conversion numérique/analogique. Selon un mode préféré de réalisation de ce procédé de désentrelacement d'image, on réalise sur un ensemble de signaux issus d'une source, tel que notamment un générateur graphique d'image radar, une pluralité de traitements. Ainsi, on extrait dans une unité de chronométrie 1 des signaux composites vidéo, la composante de synchronisation vidéo "Sy", on peut noter que cette composante est directement exploitable si les signaux ne sont pas composites. Cette base de temps est véhiculée vers au moins une unité de séparation 2 qui fractionne le signal incident en un signal de synchro ligne "Syli" et un signal de synchro trame "Syt", ce dernier est encore subdivisé en série de sous-multiples "Syt/2", "Syt/4", afin de permettre de piloter les trames paires et impaires ou de suivre le multiplexage de deux plans images. L'unité de séparation 2 fournit également un signal temporel de suppression "Blkc" durant lequel le procédé ne fait rien et sert de réinitialisation à l'ensemble des composantes. La pluralité de ces signaux de synchronisation génère au passage de diverses unités les fréquences pixels "Fpix" fondamentales. Ainsi, le signal de synchro ligne "Syli" traverse au moins une unité réalisant la fonction de boucle de verrouillage de phase 3, cette dernière tient compte du nombre total de points ou de pixels par ligne, dans notre cas 1280, afin d'obtenir la fréquence point ou pixel "Fpix". Ladite fréquence point est acheminée vers au moins une unité arithmétique 4 afin de générer soit par son doublage la fréquence point du signal "Fpix2" vidéo désentrelacé de sortie, soit la fréquence d'échantillonnage "Fech" qui est dans tous les cas, supérieure à au moins deux fois la fréquence point "Fpix" d'origine. En sortie de l'unité arithmétique 4, ladite fréquence point "Fpix" désentrelacée est retransformée en au moins un signal de synchro ligne "Syli2" en phase avec la fréquence point désentrelacée de sortie pour être mélangée avec le signal de synchro trame "Syt", le signal ainsi formé devant piloter au moins une unité de visualisation 5 externe, une fraction du signal de synchro ligne est dirigée vers au moins une unité de suppression "Blkc2" qui inhibe la génération de signaux vidéo pendant les retours de lignes et de trames. Ladite unité de chronométrie 1 pilote une pluralité d'entités telle que notamment l'unité de numérisation et de traitement 6 des échantillons. Sous la commande de la fréquence d'échantillonnage "Fech", au moins un convertisseur analogique/numérique code et quantifie les signaux analogiques sur 6 bits afin de les rendre exploitables par des circuits informatiques. Les signaux analogiques devant être échantillonnés traversent au préalable au moins une unité de mise en forme 7, devant effectuer des améliorations de gain sur les fronts de montée et de descente des signaux vidéo avant leur traitement à leur sortie et suivant la fréquence d'échantillonnage fixée "Fech", notamment à une fréquence de trois fois la fréquence pixel "Fech" et asservie en phase avec la fréquence synchro "Sy", les signaux analogiques sont codés sur 6 bits. Ainsi par exemple, pour 1024 points contenus sur une ligne d'une trame, on possède 3072 échantillons codés en 18432 bits. Les limites de taille mémoire sont très vite atteintes ; en effet, ces 18432 bits représentent une ligne d'écran, la définition que l'on cherche à obtenir est d'au moins 1024 lignes. En conséquence, le procédé, objet de l'invention, vise aussi à réduire le nombre d'échantillons représentatif d'un pixel, à produire un codage significatif sur un faible nombre de bits avec une marge d'erreur contrôlée. On procède donc à un regroupement d'échantillons, la fréquence d'échantillonnage "Fech" est calée sur le front montant du pixel et sert de point de référence, le premier échantillon n'est pas conservé ; les deux autres échantillons sont obtenus en fonction du pas de fréquence d'échantillonnage, conservés dans une mémoire afin de subir un calcul de moyenne dans un additionneur ultra-rapide 8 et réduits en un seul échantillon représentatif du pixel. Pour tenir compte de la qualité imparfaite des signaux vidéo dégradés par du bruit, ledit convertisseur analogique/numérique 6 supprime les bits de poids faible, ceux qui pourraient être entachés d'erreur, et seuls les bits de poids forts (en l'occurrence quatre) sont transcrits en mémoire. De même, afin de limiter la marge d'erreur sur le calcul de la moyenne des échantillons, le procédé pondère par une mise à l'état 1 des deux bits de poids faible de chaque échantillon avant leur sommation dans l'additionneur 8. En liaison avec ladite unité de chronométrie 1 et l'unité de conversion analogique/numérique 6, le procédé engrange toutes les données numérisées au sein d'une pluralité de mémoires 9 ; ainsi, un échantillon représentatif de l'état d'un pixel se présente au rythme de trois fois la fréquence d'échantillonnage "Fech", mais comme il a été précisé ci-dessus, il existe une relation entre la fréquence d'échantillonnage et la fréquence du pixel (Fech=3*Fpix), le procédé couvre bien tous les points contenus sur une ligne. Les mémoires 9 permettent également de désentrelacer les images. Ainsi, il faut deux trames consécutives pour constituer une image complète en mode entrelacé ; le procédé utilise deux familles de mémoires, la première se remplit d'échantillons numérisés pendant deux trames tandis que l'autre vide son lot d'échantillons au moniteur graphique durant le temps de deux trames, donc deux fois plus vite. Ce basculement de familles de mémoires est orchestré par les sous-multiples "Syt/2", "Syt/4" de synchro trame "Syt" générés par l'unité de chronométrie 1. Chaque plan mémoire est constitué d'un tableau qui se remplit (en écriture) ou se vide (en lecture) et est bloqué dans un des états à l'aide des différents signaux de synchronisation. En écriture, la fréquence pixel "Fpix" adresse l'ensemble des points contenus sur une ligne, en fin de ligne le signal de suppression "Blkc" bloque le système en l'état, le signal de synchro ligne "Syl" commande le passage à une autre ligne, parallèllement le signal sous-multiple du signal de synchro trame permet de lire soit les lignes paires, soit les lignes impaires, en fin de trame le signal de suppression de trame remet les compteurs lignes à zéro et ainsi de suite pour chaque écriture de deux trames consécutives. En lecture, il faut lire deux fois le contenu de la mémoire pour permettre le remplissage de deux trames en écriture, on utilise donc les fréquences doubles de pixel "Fpix2" et de ligne "Syl2". La fréquence pixel double lit une ligne de point, le signal de suppression double "Blkc2" bloque le système en l'état, le signal de synchro ligne double commande le passage à une autre ligne et ainsi de suite. Ces trains d'informations numériques qui ressortent à fréquence double doivent être reconvertis en signaux analogiques afin d'être exploitables par l'unité de visualisation terminale 5. De façon similaire, le procédé, en liaison avec les autres fonctions préalablement décrites, transmet les informations numériques à au moins un convertisseur numérique/analogique 10, il fonctionne à l'aide des fréquences pixel double "Fpix2", synchronisation double "Syt2", de suppression de ligne et de trame "Blkc". Le signal vidéo après son passage dans au moins un ampli 11 à large bande et gain variable, ressort sous un format utilisable en tension et en impédance par le moniteur de sortie 5. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le procédé de désentrelacement est avantageusement réalisé pour effectuer un travail en temps réel sur l'ensemble des informations véhiculées par l'image, ainsi, quels que soient les mouvements de ces dernières, ils seront restitués intégralement par ce procédé. Les applications ne sont nullement limitées aux images radar, relativement statiques, mais peuvent déboucher sur de nouvelles technologies en matière de télécommunication. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés cidessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé de désentrelacement d'image, caractérisé en ce qu'il s'intercale entre au moins un générateur graphique (12) tel que notamment un radar fonctionnant en mode entrelacé et au moins un dispositif de restitution d'informations (5) tel que notamment un moniteur de visualisation fonctionnant en mode entrelacé ou non entrelacé et qu'il recoit lesdits signaux issus de la source dans un format composite ou non, c'est à dire possédant un mélange de signaux vidéo et de signaux de synchronisation positifs, négatifs ou des trains de signaux vidéo et temporels distincts, puis les dirige vers tout ou partie des entités notamment choisies parmi au moins une unité de chronométrie (1) chargée de gérer les autres entités du procédé, les signaux analogiques étant convertis en un format numérique dans au moins un convertisseur analogique/numérique (6), les mots binaires codés et représentatifs d'une pluralité de points de trames consécutives se succèdent au rythme de l'horloge et sont stockés dans une pluralité d'unités de mémorisation (9), devant les restituer à au moins une unité de conversion numérique/analogique (10), à une fréquence double, réalisant ainsi le désentrelacement de l'image. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il effectue le désentrelacement de signaux vidéo "Sy" dont le format peut être notamment en 875 lignes ou en 1123 lignes. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les signaux générés par l'unité de chronométrie 1 sont asservis à l'aide d'au moins une unité de boucle de verrouillage de phase (3) selon le signal de synchronisation entrant dans le procédé. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il réalise dans au moins une unité de conversion analogique/numérique (6) une numérisation des échantillons représentatifs des pixels contenus dans l'image, à une fréquence d'échantillonnage ("Fech") d'au moins deux et préférentiellement trois fois la fréquence pixel ("Fpix"). 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il exécute dans au moins une unité de traitement arithmétique (8) un calcul spécifique permettant de ne conserver qu'un seul échantillon sur trois, codé seulement sur quatre bits. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de mémoires travaillant en alternance et de façon indépendante et qui permettent d'obtenir une image en temps réel obtenue à partir des deux trames précédentes. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que toutes les fréquences doubles de lignes ("Syl2") et de suppression ("Blkc2") sont calées sur une fréquence double de pixel ("Fpix2"), asservie en phase avec le signal de synchro ligne ("Syl") du signal d'entrée entrelacé. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de chronométrie accepte indifféremment des signaux vidéo avec synchronisation interne ou externe, positive ou négative. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signaux vidéo devant subir le traitement numérique traversent au préalable au moins une unité de correction (7), afin d'améliorer leur qualité. 10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'adressage des plans mémoires devant servir au désentrelacement des signaux est indépendant d'une mémoire à l'autre. 11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signaux issus d'au moins une unité numérique/analogique (10) et destinés à au moins une unité de visualisation (5) traversent au préalable au moins un ampli (11) à large bande et gain variable, ressort sous un format compatible en tension et en impédance avec ladite unité (5). 12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des composants entrant dans l'architecture des différentes entités de traitement et de calcul, autorise un traitement en temps réel sur les informations 13 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'elle comprend tout ou partie des entités suivantes : une unité de conversion analogique/numérique (6), une unité de chronométrie (1), une unité de traitement numérique (4), au moins deux unités de mémorisation (9), une unité de conversion numérique/analogique (10), une pluralité de modules de mise en forme des signaux, aussi bien à la sortie qu'à l'entrée (7, 11), puis une unité de visualisation (5), et réalise le désentrelacement de signaux vidéo provenant d'un générateur graphique tel que notamment une image radar.