Brevet FR2720536A1 — publié le 19951201

La présente invention concerne la suppression du fond parasite dans des images numérisées, et plus particu- lièrement un procédé pour isoler de petits objets formant cibles par rapport au fond parasite d'image en utilisant un algorithme de corrélation. Dans le système de formation d'images à infra- rouge d'observation directe (FLIR) d'une scène non uniforme, comme par exemple un terrain, les cibles ponc- tuelles, dont la température est nettement inférieure à celle du fond (par exemple un avion à longue portée) ne sont souvent pas détectées au moyen des algorithmes de détection de cibles habituellement utilisés dans l'imagerie FLIR. Des algorithmes classiques de détection de cibles peuvent aussi signaler par erreur des caractéristiques du fond parasite en tant que cibles. De tels algorithmes de détection de cibles incluent une détection bord avant - bord arrière et un filtrage selon la méthode des moindres carrés (LMS). Des filtres LMS unidimensionnels peuvent fournir de fausses indications de cibles au niveau des bords d'objets du fond, comme c'est le cas pour une détection bord avant - bord arrière, et même l'utilisation de deux filtres LMS unidimensionnels orthogonaux peut encore conduire à des fausses indications de cibles au niveau des coins. Pour isoler des cibles ponctuelles pour un affichage net, il est nécessaire de déterminer l'étendue spatiale et les "connexions" spatiales d'un objet auquel on s'intéresse, en temps réel - ce qui est une tâche de calcul difficile. L'art antérieur dans ce domaine inclut le brevet US N 4 742 557 déposé par Ma et qui décrit un système pour extraire une information de caractères à partir d'un fond parasité dans un scanner optique; le brevet US N'4 736 439 déposé par May et qui concerne le prétraitement d'une image au moyen d'une soustraction de médiane; et le brevet US N'4 685 143 déposé par Choate et qui concerne un système d'analyse de spectres de bords. Conformément à l'invention, le système électro- nique de formation d'images examine les intensités de pixels"' formant un contour fermé autour du 'entroïde" d'un objet formant cible potentielle. Le système électronique de formation d'images a besoin de savoir de quelle manière les intensités des pixels diffèrent de l'intensité du pixel centroïde pour déterminer s'ils font partie ducontour. Si un tel contour peut être tracé avant qu'un quelconque pixel de ce contour dépasse une distance prédéterminée par rapport au centroïde, l'objet formant cible potentielle est identifié en tant que cible réelle et peut être affiché en tant que tel. Pour permettre d'exécuter en temps réel les calculs requis, l'invention prévoit l'utilisation d'une configuration d'examen qui réduit au minimum le nombre des comparaisons d'intensités qui sont nécessaires pour déterminer l'existence d'un contour fermé. Ceci est exécuté au moyen des comparaisons suivant des trajets rectangulai- res et selon une configuration suivant un rayon, chaque rayon se terminant dès qu'une différence suffisante entre les intensités est trouvée sur ce rayon. Selon un premier aspect, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) repérer le pixel centroïde d'un objet formant cible potentielle dans une image, b) établir au moins un contour fermé de pixels autour dudit pixel centroïde, c) comparer l'intensité de chacun des pixels du contour à l'intensité dudit pixel centroïde, et d) produire une identification dudit objet for- mant cible potentielle en tant que cible vraie si la tota- lité desdits pixels individuels présente une relation d'in- tensité prédéterminée par rapport audit pixel centroïde.35 Selon un second aspect de l'invention, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant a: a) repérer le pixel centroïde d'un objet formant cible potentielle dans une image, b) établir une pluralité de trajets imbriqués fermés de pixels autour dudit pixel centroïde, c) comparer l'intensité des pixels particuliers desdits trajets à l'intensité dudit pixel centroïde, pour un trajet à la fois, en opérant en direction de l'exté- rieur à partir du plus intérieur desdits trajets imbriqués, lesdits pixels du trajet étant comparés selon une séquence numérique telle que des pixels possédant le même numéro dans la séquence et situés dans des trajets successifs forment des lignes de pixels qui pratiquement rayonnent vers l'extérieur à partir dudit pixel centroïde, d) marquer les pixels du trajet qui, lors de la comparaison, s'avèrent présenter une relation d'intensité prédéterminée par rapport audit pixel centroïde, et marquer tous les pixels possédant le même numéro de séquence dans des trajets examinés ultérieurement, sans comparaison, et e) délivrer une identification dudit objet formant cible' potentielle en tant que cible vraie si tous les pixels situés dans l'un desdits trajets imbriqués sont marqués. Selon un troisième aspect de l'invention, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) repérer le pixel centroïde d'un objet formant cible potentielle dans une image, b) déterminer l'existence d'un trajet fermé de pixels entourant ledit pixel centroïde, et sur lequel tous les pixels possèdent une relation d'intensité prédéterminée par rapport audit pixel centroïde, et sont situés à unedistance dudit pixel centroïde, non supérieure35 à une distance prédéterminée, et c) délivrer une identification dudit objet formant cible potentielle en tant que cible vraie lorsqu'on établit qu'un tel trajet existe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure la est une image obtenue au moyen du système FLIR et représentant une cible; - la figure lb représente un schéma-bloc de l'en- vironnement, dans lequel l'invention fonctionne; - la figure lc est un diagramme représentant un çontour fermé autour d'un objet formant cible; la figure 2 est un diagramme montrant un exemple de trajets imbriqués de pixels et les séquences de comparaison de leurs pixels; et - la figure 3 est un organigramme illustrant le fonctionnement de l'invention. On va décrire un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention. La figure la représente une image FLIR 50 typique. La majeure partie des pixels de l'affichage peuvent être préalablement filtrés avant la mise en oeuvre de l'opération de suppression du fond parasite d'image par correélation. Sur la figure la, on a représenté un avion formant cible en 52. La figure lb représente, sous la forme d'un schéma-bloc, un dispositif de repérage de cibles FLIR typiques, qui met en oeuvre l'invention. L'image infrarouge vue par le détecteur 54 est traitée numériquement par le circuit de formation d'images 56 et est mémorisée à raison d'une trame à la fois, dans la mémoire de trames 58. Des algorithmes tels que l'algorithme des moindres carrés (LMS) sont utilisés habituellement dans le dispositif 60 de repérage de cibles pour filtrer de façon préalable des pixels et positionner et repérer, dans l'image 50, les "centroïdes" d'objets qui présentent des attributs de cibles potentielles. La nature de ces algorithmes est telle que l'on peut identifier des objets comme étant des cibles potentielles, même s'ils sont raccordés à des objets de grande taille ou trop allongés pour être des cibles réelles. Il en résulte que le traitement de l'image 50 pour l'affichage de cibles conduit fréquemment à des fausses cibles. Cette identification de fausses cibles est connue sous l'expression "signaux parasites" ou "fond parasite d'image". Chaque cible potentielle présente dans l'image 50 est alors examinée par le dispositif 62 de suppression de l'image de fond, conforme à la présente invention de manière à supprimer les fausses cibles et afficher (sous une forme renforcée) uniquement des cibles vraies sur le dispositif d'affichage 63. Dans le système de la figure lb, tous les éléments autres que le dispositif 62 de suppression du fond parasite d'image, sont classiques et bien connus. Conformément à l'invention, le centroïde d'une cible potentielle 52 est identifié dans l'image 50 au moyen d'un algorithme classique de repérage de cibles. Un essai est alors effectué pour trouver un contour fermé, tel que le contour 65 sur la figure lc, qui entoure le centroïde 64 sans passer par d'autres pixels qui présentent les attributs d'une cible potentielle (zones hachurées sur la figure lc). Dans une image numérisée telle que l'image 50, le pixel centroïde 64 peut être considéré comme étant entouré par une série de trajets fermés et imbriqués de pixels que l'on peut ou non rendre visibles comme sur la figure 1 et qui sont représentés de façon plus détaillée sur la figure 2. Sur cette figure, le pixel centroïde 64 est situé au centre (à titre d'exemple) d'un réseau 66 de 11 x 11 pixels de l'image numérisée 50 mémorisée dans la mémoire 58. Le réseau 66 est formé, comme cela est représenté sur la figure 2, par des trajets de pixels 68, 70, 72, 74 et 76. On considère qu'une cible potentielle est une cible vraie, si l'on peut tracer une ligne fermée imaginaire autour du centroïde 64, dans les limites d'une distance prédéterminée de sorte que pour tous les points du trajet, la somme de l'intensité du pixel et d'un seuil positif est inférieure à l'intensité du centroïde 64 (pour une cible chaude) ou si la différence entre l'intensité du pixel et un seuil positif est supérieure à l'intensité du centroïde 64 (pour une cible froide). Le seuil est un facteur de sensibilité qui est utilisé pour la suppression du fond parasite d'image. Dans la forme de réalisation préférée de la figure 2, l'invention détecte l'existence d'un tel trajet au moyen de l'examen de l'intensité des pixels des trajets 70, 72, 74, 76 dans cet ordre (le trajet 68 n'est pas examiné étant donné que, en supposant que la cible possède une taille d'au moins 3 x 3 pixels, elle est si proche du centroïde 64 qu'elle serait toujours supposée faire partie de la cible). Dans l'algorithme de corrélation utilisé dans le mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, les pixels du trajet 70 sont examinés tout d'abord dans l'ordre numérique indiqué sur la figure 2. Il existe un quelconque de ces pixels (dans le cas d'une cible chaude) dont on trouve qu'il possède une intensité supérieure à l'intensité du centroïde 64 moins un seuil positif, un "drapeau"n'est pas positionné dans la mémoire. Ensuite, les pixels du trajet 72 sont examinés dans l'ordre numérique représenté; cependant, si un pixel possédant le même numéro a été marqué dans le trajet précédent (c'est-à-dire le trajet ), il est marqué sans aucun examen. Si l'on trouve un trajet quelconque, sur lequel tous les pixels sont marqués, alors la cible potentielle est soumise au test. Sinon, le processus est ensuite répété avec le trajet 74 si aucun pixel n'est marqué en 72, et finalement avec le trajet 76, si aucun pixel n'est marqué par 74. Un organigramme illustrant ce processus est représenté sur la figure 3. La séquence d'examen des pixels des trajets 70, 72, 74, 76 comme représenté sur la figure 2 est choisie de préférence de manière que les pixels possédant le même numéro dans la séquence sur des trajets successifs forment une configuration en forme de rayon qui s'étend à partir du centroïde 64, et que les numéros de séquence sur chaque trajet sont disposés par couples de numéros successifs positionnés sur des côtés diamétralement opposés par rapport au centroïde 64. Cet agencement est réglé au moyen de l'examen des données de cibles et de la détermination de l'agencemnet qui possède la probabilité statistique la plus élevée de permettre la détection d'un trajet fermé, s'il en existe un, en l'intervalle de temps le plus court possible. Si, lors de l'achèvement de l'examen du trajet 76 ou de n'importe quel trajet précédent, les pixels du trajets sont marqués, un trajet fermé d'intensité moindre existe sur la distance allouée à partir du centroïde 64, et la cible centiée sur le centroide 64 est identifiée comme vraie. Si des pixels non marqués subsistent dans le dernier trajet 76, la cible est identifiée comme fausse. On comprendra que, bien que quatre trajets soient examinés sur la figure 2, le nombre de trajets peut être supérieur ou inférieur et que leur distance par rapport au centroïde 64 peut être modifiée, de manière à s'adapter aux paramètres d'une technique particulière de formation d'images ou d'un type particulier de cible. A cet effet, il est avantageux d'afficher d'une manière visible les trajets comme représenté sur la figure 1. De même, les trajets peuvent être espacés les uns des autres et peuvent avoir une forme autre que carrée, sans pour autant s'écarter du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'élimination du fond parasite dans des images numérisées, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) repérer le pixel centroïde (64) d'un objet formant cible potentielle (52) dans une image, b) établir au moins un contour fermé (65) de pixels autour dudit pixel centroïde, c) comparer l'intensité de chacun des pixels du contour (65) à l'intensité dudit pixel centroïde (64), et d) produire une identification dudit objet formant cible potentielle (52) en tant que cible vraie si la totalité desdits pixels individuels présente une relation d'intensité prédéterminée par rapport audit pixel centroïde (64). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on établit une pluralité de trajets imbriqués de pixels (68,70,72,74,76) autour dudit pixel centroïde (64), et que ledit objet formant cible potentielle (52) est identifié en tant que cible vraie si tous les pixels d'un trajet quelconque présentent ladite relation d'intensité prédéterminée par rapport audit pixel centroïde (64). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits pixels d'un trajet (68,70,72,74,76) sont comparés audit pixel centroïde (64) pour un trajet à la fois, et ce en direction de l'extérieur à partir du plus intérieur desdits trajets imbriqués. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits pixels d'un contour (65) sont comparés selon une séquence numérique telle que des pixels possédant le même numéro dans la séquence et situés dans des trajets successifs forment des lignes de pixels qui rayonnent pratiquement vers l'extérieur à partir dudit pixel centroïde (64). 5. Procédé d'élimination du fond parasite dans des images numérisées, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) repérer le pixel centroïde (64) d'un objet formant cible potentielle (52) dans une image, b) établir une pluralité de trajets imbriqués fermés de - pixels autour dudit pixel centroïde (64), c) comparer l'intensité des pixels particuliers desdits trajets à l'intensité dudit pixel centroide (64), pour un trajet à la fois, en opérant en direction de l'extérieur à partir du plus intérieur desdits trajets imbriqués, lesdits pixels du trajet étant comparés, selon - une séquence numérique telle que des pixels possédant le même numéro dans la séquence et situés dans des trajets successifs forment des lignes de pixels qui pratiqueent rayonnent vers l'extérieur à partir dudit pixel centroide (64), d) marquer les pixels du trajet qui, lors de la comparaison, s'avèrent présenter une relation d'intensité prédéterminée par rapport audit pixel centroïde (64), et marquer tous les pixels possédant le même numéro de séquence dans des trajets examinés ultérieurement, sans comparaison, et e) délivrer une identification dudit objet formant cible potentielle (52) en tant que cible vraie si tous les pixels situés dans l'un desdits trajets imbriqués sont marqués. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits numéros de séquence sont affectés par couples auxdits pixels des trajets, le second numéro du couple étant affecté à un pixel diamétralement opposé, par rapport audit pixel centroïde (64), au pixel auquel le premier numéro du couple est affecté. 7. Procédé pour éliminer le fond parasite dans des images numérisées, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) repérer le pixel centroïde (64) d'un objet formant cible potentielle (52) dans une image, b) déterminer l'existence d'uncontour fermé (65) de pixels entourant ledit pixel centroïde (64),contour sur lequel tous les pixels possèdent une relation d'intensité prédéterminée par rapport audit pixel centroïde (64), et étant situés à une distance dudit pixel centroïde, non supérieure à une distance prédéterminée, et c) délivrer une identification dudit objet formant cible potentielle (52) en tant que cible vraie lorsqu'on établit qu'un tel contour existe. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite étape de détermination comprend: i) la définition d'une pluralité de trajets fermés et imbriqués de pixels entourant ledit pixel centroïde (64); ii) la détermination de l'existence de ladite relation d'intensité prédéterminée pour des pixels succes- sifs sur un trajet intérieur faisant partie desdits trajets, iii) pour chaque pixel dudit trajet intérieur, pour lequel ladite relation n'existe pas, la détenrmination du fait que ladite relation existe pour un pixel situé radialement à l'extérieur dudit pixel situé sur celui desdits trajets fermés, qui est le suivant immédiat vers l'extérieur, l'existence d'un trajet fermé vrai de pixels présentant ladite relation prédéterminée pouvant être déterminée même si ledit trajet vrai possède une forme qui diffère de la forme desdits trajets imbriqués.