Brevet FR2740289A1 — publié le 19970425

La présente invention concerne un dispositif d'acquisition, de stockage et de restitution en temps réel d'un signal numérique. Bien que non exclusivement, la présente invention est plus particulièrement appropriée à la validation d'algorithmes de traitement d'images d'un calculateur de traitement d'images, en particulier un calculateur destiné à équiper un porteur, par exemple un aéronef, pour traiter des images émises en temps réel, sous forme d'un signal numérique, par un imageur monté sur ledit porteur. Les résultats obtenus par ce traitement sont souvent utilisés pour la localisation et le guidage du porteur. Pour valider un algorithme nouvellement conçu, c'est-à-dire pour vérifier son efficacité et sa précision en conditions opérationnelles, il est nécessaire, avant de l'utiliser en conditions réelles, de transmettre au calculateur muni dudit algorithme, dans des conditions proches des conditions réelles, notamment en temps réel, des signaux numériques du type de ceux que l'algorithme sera amené à traiter ultérieu-20 rement. A cet effet, il est nécessaire de pouvoir stocker des signaux numériques émis par des capteurs, notamment des imageurs à rayonnement infrarouge ou visible, et de pouvoir restituer en temps réel audit calculateur de traitement25 d'images ces signaux stockés, simultanément avec des paramètres caractéristiques associés auxdits signaux (et notamment à des trames, lorsque les signaux stockés sont émis sous forme de trames) et destinés en particulier à préciser les conditions de détection. On connaît des enregistreurs à têtes tournantes susceptibles d'être montés sur un aéronef et d'enregistrer en temps réel des signaux numériques émis par un capteur dudit aéronef. Toutefois, ces enregistreurs à têtes tournantes ne sont pas adaptés à la validation d'algorithmes de traitement d'ima- ges, car: - d'une part, bien que ces enregistreurs soient en mesure de restituer en temps réel des signaux stockés, la recherche de parties déterminées d'un signal stocké est longue et laborieuse et la mise en oeuvre de plusieurs restitutions successives, tel que nécessaire généralement pour la validation d'algorithmes, entraîne souvent la perte des signaux stockés dans le cas de nombreuses lectures; et - d'autre part, ces enregistreurs ne peuvent pas engendrer, simultanément au signal restitué, des paramètres caracté- ristiques associés audit signal et nécessaires à la validation des algorithmes. La présente invention a pour objet de remédier à ces in- convénients. Elle concerne un dispositif permettant à tout20 instant d'acquérir, de stocker et de restituer en temps réel, de façon simple et efficace, un signal numérique émis par une source d'informations, notamment un capteur. A cet effet, selon l'invention, ledit dispositif est remar- quable en ce qu'il comporte:25 - une unité de stockage rapide susceptible d'être montée: d'une part, par l'intermédiaire d'une interface d'en- trée, à la sortie d'une source d'informations, de manière à acquérir et à stocker en temps réel un signal numérique émis par ladite source d'informations; et 30. d'autre part, par l'intermédiaire d'une interface de sortie, à l'entrée d'un dispositif utilisateur, de manière à restituer en temps réel audit dispositif utilisateur, au moins une partie du signal numérique stocké; et - au moins un moyen d'enregistrement auxiliaire permettant d'enregistrer des paramètres caractéristiques associés au signal numérique stocké, lesdits paramètres caractéristi- ques étant susceptibles d'être restitués audit dispositif utilisateur simultanément audit signal numérique stocké. Ainsi, grâce à l'invention, ledit dispositif peut restituer en temps réel, à tout instant, à la fois un signal numérique stocké et des paramètres caractéristiques associés audit signal numérique et également stockés. Par conséquent, le dispositif conforme à l'invention est particulièrement bien approprié à la validation d'algorithmes de traitement de signaux. De préférence, ladite unité de stockage rapide comporte un réseau de disques de stockage associés, tel que précisé ci- après. Un tel réseau présente l'avantage d'avoir une capacité et un débit de transfert de données élevés, ainsi qu'un coût réduit. Selon l'invention, ladite source d'informations peut être constituée: soit d'un capteur directement relié au dispositif conforme à l'invention et transmettant à ce dernier en temps réel les mesures effectuées; - soit d'un enregistreur susceptible d'enregistrer en temps réel des mesures effectuées par un capteur et de les transmettre ultérieurement au dispositif conforme à l'invention. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, ledit moyen d'enregistrement auxiliaire est associé à un moyen d'émission, par exemple une base de temps, de manière à enregistrer directement, comme paramètres caractéristiques, des données émises par ledit moyen d'émission. En outre, dans un second mode de réalisation, ledit moyen d'enregistrement auxiliaire comporte un clavier permettant à un opérateur d'enregistrer des paramètres caractéristiques associés à un signal numérique stocké. Selon l'invention, lesdits paramètres caractéristiques concernent avantageusement au moins l'une des données suivantes relatives à la détection qui est effectuée par le capteur et qui est génératrice du signal numérique: la date et le lieu de la détection, les conditions météorologiques, le type de capteur utilisé. Par ailleurs, de façon avantageuse, le dispositif conforme à l'invention peut comporter un moyen d'archivage permettant d'archiver les signaux numériques stockés. Dans un premier mode de réalisation, ledit moyen d'archivage comporte une base de données, tandis que dans un second mode de réalisation, ledit moyen d'archivage est muni d'un support d'enregistrement magnétique. En outre, le dispositif conforme à l'invention peut compor- ter avantageusement un moyen de visualisation permettant de visualiser au moins l'un des signaux numériques suivants: - un signal numérique entrant, lors de son acquisition; - un signal numérique stocké; et - un signal numérique sortant, lors de sa restitution. La présente invention est particulièrement bien appropriée à un signal numérique qui correspond à un signal vidéo repré- sentant au moins une séquence d'images vidéo. Dans ce cas, de façon avantageuse, chaque image vidéo est enregistrée sous forme d'une trame, comportant par exemple 640 colonnes et 480 lignes, dont une grande partie des lignes, par exemple 625 pour une trame de 640 lignes, contiennent des informations concernant les pixels de l'image, et dont au moins une partie des lignes restantes, dites lignes noires, comportent des informations relatives auxdits paramètres caractéristiques. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des réfé- rences identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre le schéma synoptique d'un dispositif conforme à l'invention. Les figures 2A, 2B et 2C illustrent des phases successives de mise en oeuvre de l'invention à partir d'un second mode de réalisation. Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schéma- tiquement sur la figure 1 est destiné, d'une part, à acqué- rir et à stocker en temps réel des signaux numériques émis par une source d'informations 2 et, d'autre part, à resti- tuer ces signaux numériques stockés, également en temps réel, à un dispositif utilisateur 3. En ce qui concerne ladite source d'informations, il peut s'agir notamment d'un capteur 2, par exemple d'un imageur à25 rayonnement infrarouge ou visible, monté conjointement avec le dispositif 1 sur un porteur mobile non représenté, par exemple un aéronef, et destiné à former des images du paysage parcouru par ledit porteur et à transformer ces images en un signal numérique transmis au dispositif 1. Bien entendu, dans le cadre de l'invention, la source d'informations peut être un autre type de dispositif, notamment un enregistreur 20 comme celui décrit ci-dessous en référence à un second mode de réalisation représenté sur la figure 2A. La présente invention peut en effet s'appli- quer à toute source d'informations susceptible d'émettre un signal numérique. En ce qui concerne ledit dispositif utilisateur 3, il peut s'agir de tout type de dispositif de traitement de signal numérique, et en particulier un calculateur de traitement d'images, comme précisé ci-dessous. Afin de pouvoir acquérir, stocker et restituer en temps réel un signal numérique, ledit dispositif 1 comporte selon l'invention: - une unité de stockage rapide 4, comportant par exemple un réseau de disques de stockage associés, de préférence du type RAID ("Redundant Area of Inexpensive Disks"), suscep- tible d'enregistrer un signal numérique; et - des moyens auxiliaires d'enregistrement 5 et 6 suscepti- bles d'enregistrer des paramètres caractéristiques asso- ciés au signal numérique enregistré. L'utilisation d'un réseau de disques de stockage associés permet d'obtenir une unité de stockage de forte capacité (plusieurs giga octets), permettant des transferts d'infor- mations rapides (jusqu'à 15 méga octets par seconde), et de faible coût. De façon connue, dans un tel réseau, plusieurs disques de stockage sont regroupés sur une seule interface de sorte que la capacité du réseau correspond au produit de la capacité d'un disque par le nombre de disques groupés. Le dispositif 1 conforme à l'invention comporte en outre une interface d'entrée 7 et une interface de sortie 8 reliées respectivement par l'intermédiaire de liaisons 9 et 10 à l'unité de stockage 4. Par l'intermédiaire de ladite interface d'entrée 7 pouvant être reliée au capteur 2 par une liaison 11, le dispositif 1 est susceptible d'acquérir un signal numérique émis par ledit capteur 2 et de le stocker, tandis que, par l'intermé- diaire de l'interface de sortie 8 pouvant être reliée par une liaison 12 au dispositif utilisateur 3, le dispositif 1 est susceptible de restituer audit dispositif utilisateur 3 un signal numérique préalablement stocké. Dans de nombreuses utilisations pratiques, notamment lors de la validation d'algorithmes d'un calculateur de traitement de signal, il est nécessaire d'émettre en plus du signal numérique stocké et restitué des paramètres caractéristiques associés audit signal. Généralement, les paramètres caractéristiques nécessaires dans ces cas sont relatifs aux conditions dans lesquelles le capteur 2 a effectué les détections qui sont à l'origine du signal numérique enregistré. Il peut s'agir notamment de la date et du lieu de la détection, ainsi que des conditions météorologiques existantes. Selon l'invention, ces paramètres caractéristiques peuvent être enregistrés conjointement avec le signal associé: - d'une part, directement et automatiquement par le moyen d'enregistrement auxiliaire 5 relié par une liaison 13, à l'unité de stockage 4. Ce moyen 5 est particulièrement avantageux pour enregistrer des données objectives comme par exemple la date, en comportant à cet effet une base de temps intégré, ou en recevant les informations par un moyen d'émission externe (non représenté) par l'intermé- diaire d'une liaison 14; - d'autre part, de façon manuelle par le moyen d'enregistre- ment auxiliaire 6 qui est relié par une liaison 15 à l'unité de stockage 4 et qui peut être commandé par un opérateur à l'aide d'un clavier incorporé. Ainsi, l'opéra- teur peut entrer dans l'unité de stockage tous les paramè- tres nécessaires à un traitement ultérieur des signaux stockés. Dans le cas o le signal numérique acquis et stocké est un signal vidéo représentant au moins une image vidéo, dont l'enregistrement est effectué sous forme d'une trame, selon l'invention, le signal représentatif de ladite image est entré dans une grande partie de lignes de la trame et les paramètres caractéristiques sont stockés dans au moins certaines des lignes restantes, dites lignes noires. Selon l'invention, le dispositif 1 comporte de plus un moyen de visualisation 16 relié par une liaison 17 à l'unité de stockage 4, commandé par exemple par un opérateur du dispo- sitif 1 par l'intermédiaire du moyen 6 et susceptible de visualiser, par exemple sur un écran: - un signal entrant dans le dispositif 1 par l'interface d'entrée 7 lors d'une acquisition de signal, et/ou - un signal stocké, et/ou - un signal sortant du dispositif 1 par l'interface de sortie 8 lors d'une restitution de signal. Le dispositif 1 conforme à l'invention comporte par ailleurs un moyen d'archivage 18 relié par une liaison 19 à l'unité de stockage 4 et permettant d'enregistrer sur un support spécifique, par exemple un support magnétique, des signaux numériques et des paramètres caractéristiques associés qui30 sont stockés dans l'unité de stockage 4. Bien entendu, ledit moyen d'archivage 18 est susceptible également de transmet- tre à l'unité de stockage 4 des informations preenregistrées sur un support d'enregistrement, l'unité de stockage 4 pouvant transmettre ultérieurement ces informations au dispositif utilisateur 3. Ainsi, la transmission d'informa- tions d'un dispositif conforme à l'invention à un dispositif identique peut être effectuée par un simple transfert du support d'enregistrement utilisé, d'un dispositif à l'autre. Selon l'invention, l'archivage des informations stockées dans l'unité de stockage 4 peut également être effectué par l'intermédiaire d'une base de données non représentée et reliée à l'unité de stockage 2 par une liaison 20. Dans un second mode de réalisation particulièrement avanta- geux de l'invention, la mise en oeuvre des opérations de stockage et de restitution est réalisée en trois phases successives illustrées respectivement sur les figures 2A, 2B et 2C. La première desdites phases, relative à la figure 2A, est mise en oeuvre lors de la mission réalisée par le porteur, par exemple un vol d'essai pour un aéronef, et les deux autres phases sont mises en oeuvre au retour du porteur sur un site de traitement d'informations. Dans ce mode de réalisation, utilisant un aéronef non représenté, le dispositif 1 conforme à l'invention n'est pas monté sur l'aéronef, mais il reste au sol. En revanche, on monte sur l'aéronef: - une source d'informations constituée d'un enregistreur 20, par exemple un enregistreur à têtes tournantes, qui enregistre des signaux numériques reçus par l'intermé- diaire d'une liaison 22 d'un capteur 23, par exemple un imageur qui observe le territoire survolé par l'aéronef; et - un moyen d'enregistrement auxiliaire 21 qui enregistre, quant à lui, des informations concernant notamment l'aéro- nef ou le capteur 23 et reçues par l'intermédiaire d'une liaison 24 d'un moyen d'émission 25. Les informations ainsi enregistrées par le moyen d'enregistrement auxi- liaire 21, comme par exemple la vitesse de l'aéronef, seront utilisées comme paramètres caractéristiques asso- ciés aux informations enregistrées par l'enregistreur 20. Afin de pouvoir dater les diverses informations enregistrées par l'enregistreur 20 et le moyen d'enregistrement auxi- liaire 21, on prévoit une base de temps 26 qui transmet la date respectivement par l'intermédiaire de liaisons 27A et 27B aux éléments précédents. Lors du retour au sol de l'aéronef, à la fin de la mission, on relie l'enregistreur 20 et le moyen d'enregistrement auxiliaire 21 au dispositif 1 respectivement par l'intermé- diaire de liaisons 28 et 29, afin de transmettre audit dispositif 1 au moins une partie des informations enregis- trées. Le dispositif 1 reçoit ainsi, en temps réel, pour leur stockage: de l'enregistreur 20, des signaux numériques émis par exemple sous forme d'un signal vidéo représentant des séquences d'images vidéo; et - du moyen d'enregistrement auxiliaire 21, des paramètres caractéristiques associés aux signaux numériques reçus de l'enregistreur 20. Ultérieurement, dans une troisième phase, le dispositif 1 peut restituer au dispositif utilisateur 3, en temps réel, les diverses informations ainsi stockées, tel que représenté sur la figure 2C. A cet effet, la liaison 12 utilisée pour cette restitution peut être une liaison double de manière à séparer la transmission des signaux numériques, de celle des paramètres caractéristiques. il REVENDICATIONS 1. Dispositif d'acquisition, de stockage et de restitution en temps réel d'un signal numérique, caractérisé en ce qu'il comporte: - une unité de stockage rapide (4) susceptible d'être montée: d'une part, par l'intermédiaire d'une interface d'entrée (7), à la sortie d'une source d'informations (2, 20), de manière à acquérir et à stocker en temps réel un signal numérique émis par ladite source d'informations (2, 20); et d'autre part, par l'intermédiaire d'une interface de sortie (8), à l'entrée d'un dispositif utilisateur (3), de manière à restituer en temps réel audit dispositif utilisateur (3), au moins une partie du signal numérique stocké; et - au moins un moyen d'enregistrement auxiliaire (5, 6) permettant d'enregistrer des paramètres caractéristiques associés au signal numérique stocké, lesdits paramètres caractéristiques étant susceptibles d'être restitués audit dispositif utilisateur (3) simultanément audit signal numérique stocké. 2. Dispositif de la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité de stockage rapide (4) comporte un réseau de disques de stockage associés. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite source d'informations est constituée d'au moins un capteur (2). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite source d'informations est constituée d'au moins un enregistreur (20). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit enregistreur (20) est suscepti- ble d'enregistrer des informations émises par un capteur (23, 26). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moyen d'enregistrement auxi- liaire (5) est associé à un moyen d'émission de manière à enregistrer directement, comme paramètres caractéristiques, des données émises par ledit moyen d'émission. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit moyen d'enregistrement auxi- liaire (6) comporte un clavier permettant à un opérateur d'enregistrer des paramètres caractéristiques associés à un signal numérique stocké. 8. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 5, caractérisé en ce que ledit capteur (2, 23) est un imageur. 9. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 5, caractérisé en ce que lesdits paramètres caractéristiques concernent au moins l'une des données suivantes relatives à la détection qui est effectuée par le capteur (2, 23) et qui est génératrice du signal numérique: la date et le lieu de la détection, les conditions météorologiques, le type de capteur utilisé. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'archivage (18) permettant d'archiver les signaux numériques stockés. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit moyen d'archivage comporte une base de données. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit moyen d'archivage (18) est muni d'un support d'enregistrement magnétique. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de visualisation (16) permettant de visualiser au moins l'un des signaux numériques suivants: - un signal numérique entrant, lors de son acquisition; - un signal numérique stocké; et - un signal numérique sortant, lors de sa restitution. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit signal numérique est un signal vidéo représentant au moins une séquence d'images vidéo. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que chaque image vidéo est enregistrée sous forme d'une trame, dont une grande partie des lignes contiennent des informations concernant les pixels de l'image, et dont au moins une partie des lignes restantes comportent des informations relatives auxdits paramètres25 caractéristiques.