Brevet FR2726145A1 — publié le 19960426

La présente invention concerne un procédé et un système de formation d'images, notamment, mais non exclusivement, pour localiser des objets cachés. Les ondes électromagnétiques (EM) de fréquences inférieures à celles des ondes millimétriques ainsi que les ondes magnétiques de faible impédance d'une fréquence quelconque, possèdent la capacité de pénétrer dans des milieux tels que le sol ou la végétation et, par conséquent, peuvent être utilisés pour détecter la présence d'objets réfléchissants enterrés à l'intérieur du milieu, comme des fils, des tuyaux, etc. La manière classique de réaliser un semblable radar de formation d'images consiste à envisager une pluralité d'éléments d'antenne, chaque élément correspondant à un unique pixel dans l'image radar obtenue. Un tel ensemble, s'accompagnant des amplificateurs de signal associés, est volumineux complexe et coûteux. Selon un premier aspect, l'invention propose un procédé de formation d'images qui consiste à diriger des ondes EM en une région dont on veut former une image, de manière à produire, sur une surface électriquement résistante, un diagramme d'interférences spacialement variables entre ondes EM réfléchies par un objet placé à l'intérieur de la région et ondes EM arrivant directement sur la surface, et à observer à l'aide d'un dispositif de formation d'image thermique, l'image thermique formée sur la surface du fait de l'échauffement produit par le diagramme d'interférences. Telle qu'elle est utilisée ici, l'expression "ondes EM" est destinée à comprendre non seulement des ondes ayant une composante électrique notable, mais aussi des ondes d'une nature plus magnétique possédant peu ou pas du tout de cette composante. La surface résistante peut être formée d'une feuille de matériau électriquement résistant, ou bien peut être le milieu étudié, par exemple de la terre. L'invention propose également un système de formation d'images comprenant une source d'ondes EM, une surface électriquement résistante à l'intérieur de laquelle des courants peuvent être induits par la source d'ondes EM de façon à produire de la chaleur, et un dispositif de formation d'image thermique servant à former une image de la surface chauffée. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à permettre une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 représente schématiquement un système selon un mode de réalisation de l'invention, destiné à être utilisé, par exemple, pour former une image d'un bagage dans un aéroport; la figure 2 représente un système selon un autre mode de réalisation de l'invention, destiné à être utilisé par exemple pour détecter des objets enterrés dans le sol; la figure 3 montre une variante du mode de réalisation de la figure 2; la figure 4 montre une autre variante du mode de réalisation de la figure 2; la figure 5 montre un autre mode de réalisation de l'invention, incorporant un moyen générateur de champ magnétique; et la figure 6 est une vue en plan de la surface électriquement résistante destinée à être utilisée avec le mode de réalisation de la figure 5. Comme on peut le voir sur la figure 1, une source 1 d'ondes électromagnétiques (EM) est conçue de façon à éclairer un écran 2 formé à partir d'un matériau mince électriquement résistant. Les ondes EM peuvent avoir une fréquence largement variable, mais sont typiquement comprises entre 1 et 2 GHz. La source 1 peut être un dispositif pulsé, répétitif ou à émission d'un unique signal. L'écran 2 peut être formé par exemple en une matière plastique comportant un revêtement métallique mince. Un dispositif de formation d'image thermique 3 est placé de l'autre côté de la feuille électriquement résistante 2. Le dispositif de formation d'image thermique 3 est connecté à un équipement 4 de traitement d'image et à un dispositif d'affichage 5. Le montage présenté peut commodément être utilisé dans un système d'inspection de bagages, o un bagage 7 à l'intérieur duquel a été placé un objet métallique 8 passe à travers un faisceau d'ondes EM. Au niveau de l'écran, il est produit un diagramme qui est dû à la variation de densité des ondes résultant de leur diffusion par l'objet métallique 8, et de leur arrivée directe sur l'écran. Du fait de la nature électriquement résistante de l'écran 2, les ondes induisent des courants de conduction électrique qui sont convertis en chaleur, le diagramme thermique présent sur la surface correspondant aux variations de la densité d'image des ondes. Lorsqu'on utilise une salve relativement courte d'ondes de forte intensité, le diagramme thermique se forme en un temps relativement bref par comparaison avec les flux thermiques mis en circulation à l'intérieur de la feuille 2. Le diagramme thermique est capté par le dispositif 3 de formation d'image thermique avant que celui-ci ne s'élimine par diffusion sous l'effet des flux thermiques. On note que, de ce point de vue, le procédé differe des procédés connus, dans lesquels des anomalies thermiques formant des images se produisent en résultat de flux thermiques, ce qui demande un échauffement de l'objet. Selon l'invention, l'anomalie thermique ne résulte pas des propriétés thermiques de l'objet dont se forme l'image. Le dispositif de traitement 4, qui connait les particularités du rayonnement illuminant, comme la longueur d'ondes et la polarisation, calcule les conditions existant aux limites qui ont donné naissance au diagramme, après quoi une image de l'objet 8 est affichée sur l'écran S. Le mode de réalisation représenté sur la figure 2 est destiné à localiser des objets 8 enterrés dans le sol, ou bien disposés à la surface, mais cachés par la végétation. La disposition est sensiblement analogue à celle présentée sur la figure 1, et les mêmes parties sont désignées par les mêmes numéros de référence. L'écran électriquement résistant 2, qui est partiellement transparent, est placé au voisinage du sol, le dispositif 3 de formation d'image thermique et la source EM I étant tous deux disposés du même côté, à savoir au-dessus de l'écran. La disposition est telle que des ondes 6 traversent l'écran 2 et pénètrent dans le sol 9, puis sont réfléchies sur l'écran par les objets 8 de sorte qu'il se produit un diagramme d'interférences, de la même manière que ci-dessus indiqué en liaison avec la figure 1. La figure 3 présente une variante dans laquelle aucun écran n'est utilisé et o, à la place de celui-ci, on utilise la résistance électrique du sol, ou d'un autre milieu analogue, 9 pour créer un diagramme thermique de surface dont il se forme une image et que l'on traite comme précédemment indiqué. Le diagramme thermique est présent même à l'intérieur d'une surface texturée telle qu'on l'observerait du fait de la végétation 10. Il est possible de supprimer sensiblement cette texture à l'aide de techniques de soustraction d'image. En prenant une vue de l'image juste avant la salve d'énergie électromagnétique, puis une deuxième vue juste après la salve, la soustraction des deux vues ne laisse que les zones dont la température a changé du fait de l'action des ondes électromagnétiques. Le mode de réalisation présenté sur la figure 4 est sensiblement analogue à celui de la figure 2, sauf que l'écran 2 possède une aire plus petite et est disposé plus loin du sol 9. Une lentille 11 est prévue pour focaliser les ondes réfléchies en provenance du sol 9. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, une bobine 12 disposée au-dessous de la feuille électriquement résistance 13 est destinée à produire des ondes magnétiques, typiquement de l'ordre de 1 kHz, qui peuvent être réfléchies par des objets métalliques 8 sur une surface ou un écran résistant 13. Puisque les ondes présentent une nature plus magnétique, on réalise l'écran 13 en une pluralité de morceaux électriquement résistants 14, distincts ou isolés, comme représenté sur la figure 6. Des courants de bord magnétiques sont induits dans la périphérie de chaque morceau, puis se transforment en chaleur, et, de cette manière, chaque morceau 14 peut être considéré comme un élément d'image. Il serait possible de disposer la bobine 12 en avant d'un véhicule, de manière à pouvoir examiner rapidement de grandes aires du sol. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du procédé et du système dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de formation d'images, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à diriger des ondes électromagnétiques (6) sur une région (7; 9) dont on veut former une image, de manière à produire, sur une surface électriquement résistante (2; 9; 13), un diagramme d'interférences spatialement variables entre les ondes électromagnétiques réfléchies par un objet (8) se trouvant à l'intérieur de la région et les ondes électromagnétiques arrivant directement sur la surface et à observer, à l'aide d'un dispositif (3, 4, 5) de formation d'image thermique, l'image thermique formée sur la surface du fait de l'échauffement provoqué par le diagramme d'interférences. 2. Procédé de formation d'images selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à placer un écran électriquement résistant (2) d'un côté d'une région (7) dont on veut former une image, à diriger les ondes électromagnétiques, à travers la région, sur ce côté de l'écran et à observer l'image thermique résultante depuis l'autre côté de l'écran. 3. Procédé de formation d'images selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à placer un écran (2) électriquement résistant partiellement transparent d'un côté d'une région (9) dont on veut former une image, à diriger les ondes électromagnétiques, depuis ce côté de l'écran, sur la région, et à observer l'image thermique depuis ce même côté de l'écran. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à diriger les ondes électromagnétiques sur le sol (9), ou sur un milieu électriquement résistant analogue, afin de former des images d'objets (8) se trouvant sur le sol ou à l'intérieur du sol. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération préliminaire consistant à prendre une image thermique avant de diriger les ondes électromagnétiques sur le sol et l'opération consistant à soustraire l'image finale de l'image préliminaire afin de supprimer les effets de la végétation (10) placée sur le sol. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à placer le dispositif de formation d'image par rapport à la source d'ondes électromagnétiques de façon que les ondes soient réfléchies, en provenance d'une région dont on veut former une image, sur un écran électriquement résistant conçu pour sensiblement absorber toute l'énergie électromagnétique incidente. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à placer une lentille (11) d'un côté de l'écran de façon à focaliser l'énergie électromagnétique incidente. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ondes électromagnétiques sont sensiblement des ondes magnétiques et en ce que la surface électriquement résistante comprend un écran (13) subdivisé en plusieurs régions discrètes, un échauffement des régions étant alors induit par des courants de bord à l'intérieur de chaque région. 9. Système de formation d'images, caractérisé en ce qu'il comprend une source (1; 12) d'ondes électromagnétiques, une surface électriquement résistante (2; 9) à l'intérieur de laquelle des courants peuvent être induits par la source d'ondes électromagnétiques de façon à produire de la chaleur, et un dispositif (3, 4, 5) de formation d'image thermique servant à former une image de la surface qui a été échauffée. 10. Système de formation d'images selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface électriquement résistante comprend un écran (2), la source d'ondes électromagnétiques (1) et le dispositif de formation d'image thermique étant placés de part et d'autre de l'écran. 11. Système de formation d'images selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface électriquement résistante comprend un écran (2; 9), la source d'ondes électromagnétiques (1; 12) et le dispositif de formation d'image thermique étant tous deux placés du même côté de l'écran. 12. Système de formation d'images selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'une lentille (11) est placée en avant de la surface électriquement résistante afin de focaliser les rayons sur la surface. 13. Système de formation d'images selon la revendication 9, caractérisé en ce que la source d'ondes électromagnétiques (12) est conçue de façon à produire des ondes magnétiques, et en ce que la surface électriquement résistante (13) est subdivisée en une pluralité de régions distinctes (14).