Brevet FR2897711A1 — publié le 20070824

La présente invention concerne un système de suivi automatique de navires. On connaît des systèmes de suivi automatique de navires entrant et sortant d'une zone délimitée et qui soit nécessitent la présence permanente de guetteurs, soit utilisent des équipements électroniques disposés d'une part sur terre (par exemple à la capitainerie d'un port de plaisance), et d'autre part sur les navires (par exemple des cartes à puces numériques à lecture sans contact). Cependant le premier type de système (utilisation de guetteurs) n'est envisageable que pour des zones délimitées spécifiques telles que des installations à caractère militaire, et le second type (utilisation d'un matériel électronique embarqué) nécessite d'équiper individuellement chaque navire, ce qui implique une collaboration totale des usagers et une vérification régulière du bon état de fonctionnement du matériel embarqué, tout en ne garantissant pas le fait que le matériel électronique utilisé. La présente invention vise à réaliser un système de suivi automatique de navires dans une zone déterminée qui soit automatisé et qui ne dépende pas de la coopération des usagers. Selon l'invention, le système de suivi automatique de navires comprend un système de prise de vues disposé au niveau de l'accès à la zone et un système informatique relié au système de prise de vues et muni d'un logiciel de traitement numérique des images prises par le système de prise de vues, adapté à partir des images prises, d'identifier le navire par reconnaissance de la forme du navire et/ou de son immatriculation. Ainsi, par le système de suivi automatique de navires conformément à la présente invention, il est possible d'identifier les navires entrant ou sortant d'un port de plaisance, sans aucune coopération de la part d'un navigateur : ceci grâce au logiciel de traitement numérique d'images qui reconnaît la forme des navires et éventuellement leur immatriculation (la forme de leur immatriculation). Ce logiciel de reconnaissance de forme est particulièrement important étant donné que les règles concernant l'immatriculation des navires sont beaucoup plus souples que celles concernant l'immatriculation des véhicules automobiles. Ainsi, en ce qui concerne la France, le navire doit porter à la poupe son nom accompagné de l'identification de son quartier d'immatriculation (nom ou initiales) dès que sa jauge brute atteint 2 tonneaux, il doit porter à l'avant son nom dès que sa jauge brute atteint 25 tonneaux, et il doit porter de chaque côté de la coque son numéro d'immatriculation accompagné des initiales de son quartier d'immatriculation si c'est un navire à moteur dont la jauge brute atteint 25 tonneaux ou dont le moteur atteint une puissance de 7,36 kW. De ce fait, l'immatriculation n'est pas obligatoire pour les voiliers ayant une jauge brute de moins de 2 tonneaux et pour les navires à moteurs ayant également une jauge brute de moins de 2 tonneaux si leur moteur a une puissance inférieure à 7,36 kW. De plus, les couleurs de l'immatriculation sont libres du moment que l'immatriculation soit de couleur claire sur un fond foncé ou inversement. Enfin, les dimensions et la calligraphie sont libres, sauf en ce qui concerne le numéro d'immatriculation et les initiales de son quartier d'immatriculation à porter de chaque côté de la coque. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins mis en annexe dans lesquels : La figure 1 est un schéma représentant l'implantation d'un système de suivi automatique de navires à l'entrée d'un chenal d'un port, et La figure 2 est un schéma représentant les étapes de fonctionnement du logiciel de traitement numérique des images. Comme on peut le voir à la figure 1, un système 1 de suivi automatique de navires dans une zone déterminée 2 conforme à la présente invention comprend un système de prise de vues 3 qui est disposé au niveau de l'accès à la zone, et un système informatique 4 qui est relié au système de prise de vues et qui est muni d'un logiciel de traitement numérique des images prises par le système de prise de vues 3. Le logiciel de traitement est adapté, à partir des images qui lui ont été transmises par le système de prise de vues 3, d'identifier un navire 5 par reconnaissance de sa forme et/ou de son immatriculation. Dans le cas où la zone 2 est un port de plaisance 2, le système de prises de vues 3 est disposé au bord du chenal d'entrée et de sortie de port 2, et le système informatique 4 est disposé dans la capitainerie. De cette façon, seul l'aspect extérieur du navire (sa forme, ses couleurs, et son immatriculation quand il en porte) permet d'identifier le navire. Il n'est donc pas nécessaire de marquer d'une façon particulière les navires. La liaison 10 entre le système de prise de vues 3 et le système informatique 4 peut être réalisée par fil ou par radio, et, de préférence, elle est sécurisée. Le système de prises de vues 3 comprend au moins une caméra numérique 6. De préférence, il comprend suffisamment de caméras pour pouvoir identifier les navires même dans le cas de dépassement ou de croisement. Par exemple, le système de prises de vues 3 comprend au moins une caméra numérique 6 disposée de chaque côté du chenal du port, et, éventuellement une pour la capture de l'environnement et une autre pour la reconnaissance du nom du navire. De préférence, toujours dans le but d'éviter tout masquage des navires empêchant leur identification, chaque caméra est motorisée et son mouvement est asservi au déplacement d'un navire. La qualité des prises de vues est considérablement augmentée est protégeant chaque caméra 6 des intempéries par un caisson étanche qui, afin d'éviter toute condensation, est thermostaté. Par ailleurs, afin d'avoir des images qui ne soient ni surexposées, ni sous-exposées, chaque caméra 6 comprend un diaphragme asservi aux conditions de luminosité. En outre, de préférence, à chaque caméra 6 sont associés un projecteur infrarouge et un filtre infrarouge. Enfin, afin de pouvoir prendre des vues de nuit, le système de prises de vues 3 comprend un dispositif d'éclairage 7 qui délivre soit un éclairage continu, soit un éclairage pulsé. Pour des raisons d'économie, le système de prises de vues 3 est, par défaut, en veille, et un capteur de mouvement 8 permet de déclencher son activation en réponse à la détection d'un mouvement significatif. Le logiciel de traitement numérique d'images du système informatique 4 permet d'identifier à partir d'une image provenant du système de prise de vues 3, un navire 5 se trouvant dans cette image. Cette identification se fait selon un procédé dont les étapes sont illustrées à la figure 2. Dans une première étape de segmentation, le logiciel permet, à partir d'une 12 des images reçues, d'isoler un navire 13 des autres éléments de cette image 12. Le processus de segmentation emploie au moins un algorithme qui utilise les différentes informations d'une image sélectionnée 12 notamment en ce qui concerne les couleurs, aux variations de couleur, les niveaux et les variations de niveau. De préférence, le logiciel de traitement numérique d'images est adapté, pendant une étape de sélection se déroulant avant la segmentation, à sélectionner parmi l'ensemble des images reçues 11, celle(s) 12 où le navire est le mieux représenté, c'est-à-dire, en général, où il est intégralement représente ou où ses parties caractéristiques (par exemple, son immatriculation) sont intégralement représentées (non masquées). A cet effet, le logiciel, à partir d'une séquence d'images 11, est adapté à différencier les objets mobiles (les navires) des autres objets et à reconnaître ces objets mobiles dans chacune des images de cette séquence 11. Par ailleurs, le logiciel de traitement numérique est également adapté, par un processus d'amélioration d'image se déroulant avant le processus de segmentation, à filtrer et à enlever différents bruits liés à 1' (aux) image(s) sélectionnée(s). Dans une seconde étape d'évaluation, le logiciel permet, à partir de l'image du navire isolé 13, de déterminer des paramètres décrivant l'aspect extérieur du navire. Le processus d'évaluation emploie au moins un algorithme qui utilise des caractéristiques géométriques du contour externe du navire isolé et/ou des propriétés statistiques de la surface intérieure de ce dernier (par exemple, le marquage de son immatriculation) pour déterminer les paramètres. De préférence, pour minimiser la quantité d'information à analyser, les algorithmes utilisés n'utilisent que certains points remarquables 14, par exemples les points de Harris. De même, les algorithmes peuvent utiliser des moments géométriques pour déterminer des paramètres invariants associés à l'image du navire isolé, par exemples des invariants de Hu, de Bamieh ou de Zernike, ou encore déterminer des paramètres à partir d'une analyse fractale ou en ondelettes. De préférence, le traitement de l'image peut être affiné en utilisant des algorithmes spécifiques à certaines régions géographiques de l'image du navire isolé (poupe, proue, partie de coque), et également en décomposant cette image en plans de couleur correspondant respectivement aux couleurs de base, par exemple rouge, vert et bleu et en y appliquant ces différents algorithmes. Par ailleurs, le logiciel permet de tenir compte des différentes angulations et des mouvements des caméras qui conduisent à une déformation de l'image. Dans une troisième étape d'association, le logiciel permet, à partir des paramètres déterminés pour l'image du navire isolé et de ceux présents dans une base de données, d'associer ces paramètres et ce navire. De façon plus précise, un classifieur (en l'occurrence, un réseau de neurones artificiel) auquel sont présentés en entrée les paramètres précédemment calculés donne une information de vraisemblance associée à chaque navire de la base de données et un algorithme identifie à partir de ces informations provenant de la couche de sortie du classifieur, le navire correspondant aux paramètres mesurés. Si les paramètres ne correspondent à aucun navire, ceux-ci sont intégrés dans la base de données et, ultérieurement, une personne, associera à ces paramètres le navire identifié visuellement à partir des images transmises par le système de prise de vues 3, comme cela a été fait initialement pour implémenter la base de données. Pendant cette étape d'association, le logiciel peut également lire par reconnaissance de caractère l'immatriculation inscrite sur le navire. Dans une quatrième étape d'exploitation, le logiciel permet de donner les informations d'entrée et de sortie relatives au navire identifié. A cet effet, le logiciel enregistre, pour le navire identifié, une sélection des images reçues ainsi que la date et l'heure d'enregistrement de ces images, ce qui correspond à la date et à l'heure d'entrée ou de sortie du navire. Le système informatique comprend au moins un ordinateur 9 servant d'interface pour le logiciel de traitement numérique d'images, et notamment pour les identifications visuelles des navires lors de leur entrée dans la base de données, et pour les visualisations des données relatives aux navires (images et informations concernant leurs déplacements). En outre, l'ordinateur 9 peut permettre la visualisation en direct des images prises par le système de prises de vues 3 ainsi que le pilotage dynamique de chaque caméra 6. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation donné à titre d'exemple. Il serait ainsi possible d'utiliser d'autres logiciels, comme, par exemple, des logiciels ne se limitant pas à certains points remarquables pendant l'étape d'évaluation. Il serait également possible d'utiliser le logiciel décrit dans des applications autres que la reconnaissance de navires entrant et sortant d'une zone prédéfinie. Il serait également possible d'utiliser des caméras fixes et non pas motorisées. REVENDICATIONS 1. Système de suivi automatique de navires (1) dans une zone déterminée (2), caractérisé en ce qu'il comprend un système de prise de vues (3) disposé au niveau de l'accès à la zone (2) et un système informatique (4) relié au système de prise de vues (3) et muni d'un logiciel de traitement numérique des images prises par le système de prise de vues (3), adapté à partir des images prises, d'identifier un navire (5) par reconnaissance de sa forme et/ou de son immatriculation. 2. Système de suivi (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de prise de vues (3) comprend au moins une caméra numérique (6) comprenant un diaphragme asservi aux conditions de luminosité. 3. Système de suivi (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de prise de vues (3) comprend un dispositif d'éclairage (7). 4. Système de suivi (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de mouvement (8) adapté à déclencher l'activation du système de prise de vues (3) en réponse à la détection d'un mouvement significatif. 5. Svsteme de suivi (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le logiciel de traitement numérique d'images est adapté, pendant une étape de segmentation, à isoler, dans une des images reçues, un navire des autres éléments de cette image, ensuite, pendant une étape d'évaluation, de déterminer des paramètres décrivant l'aspect du navire isolé, puis, pendant une étape d'association, d'associer ces paramètres et ce navire, et enfin, pendant une étaped'exploitation, de donner les information d'entrée et de sortie de la zone (2) relatives à ce navire. 6. Système de suivi (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le logiciel de traitement numérique d'images est adapté, pendant une étape de sélection se déroulant avant la segmentation, à sélectionner parmi l'ensemble des images reçues, celle(s) où le navire est le mieux représenté. 7. Système de suivi (1) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que pendant l'évaluation, le logiciel de traitement numérique d'images emploie au moins un algorithme utilisant des caractéristiques géométriques du contour externe du navire isolé et/ou des propriétés statistiques de la surface intérieure de ce dernier pour déterminer les paramètres. 8. Système de suivi (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que pendant l'évaluation, le logiciel de traitement numérique d'images applique au moins un algorithme spécifique à certaines régions de l'image segmentée. 9. Système de suivi (1) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que pendant l'évaluation, le logiciel de traitement numérique d'images décompose l'image segmentée en plans de couleur correspondant respectivement aux couleurs de base, les algorithmes étant appliqués à chacun de ces plans. 10. Système de suivi (1) selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que pendant l'évaluation, les algorithmes n'utilisent que certains points remarquables de l'image segmentée. 11. Système de suivi (1) selon l'une des revendications à 10, caractérisé en ce que pendantl'association, le logiciel de traitement numérique d'images compare les paramètres calculés à ceux présents dans une base de données préalablement réalisée afin d'identifier le navire si ces paramètres sont présents dans la base ou de compléter la base dans le cas contraire. 12. Système de suivi (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que pendant l'association, le logiciel présente les paramètres calculés à l'entrée d'un classifieur qui en sortie donne une information de vraisemblance d'identification associée à chaque navire de la base. 13. Système de suivi (1) selon l'une des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que pendant l'exploitation, le logiciel de traitement numérique d'images enregistre, pour le navire identifié, une sélection d'images prises par le système de prise de vues (3) ainsi que la date et l'heure de la prise de vues.20