Brevet FR3030775A1 — publié le 20160624

Procédé de fusion optronique-acoustique et dispositif associé DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne les procédés de détection, de localisation et de poursuite de cible et les systèmes associés. ETAT DE LA TECHNIQUE Les véhicules blindés sont généralement équipés d'une part d'une chaîne d'imagerie comprenant un capteur d'imagerie, et d'autre part une chaîne acoustique comprenant un capteur acoustique, un dispositif d'affichage d'images restituant à l'observateur embarqué dans le véhicule blindé, des informations visuelles acquises par le capteur d'imagerie, tandis qu'un dispositif de restitution du son lui restitue des informations sonores acquises par le capteur acoustique. Un problème est que l'observateur embarqué n'a pas de restitution cohérente des informations sonores et visuelles acquises respectivement par le capteur acoustique et le capteur d'imagerie. Notamment il ne peut pas visualiser précisément ce qu'il entend ni écouter ce qu'il visualise. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention permet de pallier au moins un des inconvénients précités en proposant un procédé de poursuite de cible couplant les informations visuelles transmises par un capteur d'imagerie et les informations sonores transmises par un capteur acoustique. A cet effet, l'invention propose un procédé de poursuite d'une cible, mis en oeuvre par un système de poursuite de cible comportant une chaine acoustique et une chaine d'imagerie comprenant un capteur d'imagerie orientable, le procédé de poursuite de cible comportant des étapes de : - détection d'une signature sonore d'une cible par la chaine acoustique ; - localisation de la cible sonore ainsi détectée ; - alignement de l'orientation du capteur d'imagerie en direction de la cible localisée de manière à imager une scène comprenant la cible localisée ; - acquisition d'une image de la scène par la chaine d'imagerie ; - identification sur l'image acquise de la cible détectée et localisée ; - caractérisation de la cible en couplant des informations visuelles acquises par la chaine d'imagerie et des informations sonores acquises par la chaine acoustique, lesdites informations visuelles et sonores étant issues de la scène. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l'une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles. Le procédé de poursuite de cible comporte en outre après l'étape de caractérisation, une étape d'évaluation de la qualité des informations sonores acquises par la chaine acoustique et d'évaluation de la qualité des informations visuelles reçues par le chaine d'imagerie, et une étape de réalignement de l'orientation du capteur d'imagerie, l'orientation du capteur d'imagerie étant alors alignée sur la cible détectée par le capteur d'imagerie orientable lorsque la qualité des informations visuelles reçues par le capteur d'imagerie et supérieure à la qualité des informations sonores reçues par le capteur acoustique. L'étape d'identification sur l'image acquise par la chaine d'imagerie de la cible détectée comporte des étapes selon lesquelles : - le système de poursuite de cible affiche sur un dispositif d'affichage l'image acquise par le capteur d'imagerie ; - l'utilisateur identifie la cible sur l'image acquise par la chaine d'imagerie. L'étape d'identification sur l'image acquise par le capteur d'imagerie de la cible détectée comporte une étape selon laquelle : - le système de poursuite de cible identifie sur l'image acquise par la chaine d'imagerie un élément qui pourrait correspondre à la cible. Le procédé de poursuite de cible comporte en outre une étape consistant à filtrer des signaux acoustiques acquis par la chaine acoustique de manière à ne sélectionner que les signaux acoustiques provenant de la direction dans laquelle est orienté le capteur d'imagerie et ainsi filtrer le bruit environnent. L'étape de caractérisation de la cible comprend l'estimation de la vitesse tangentielle de la cible. L'étape de caractérisation de la cible comprend l'estimation de la distance entre le système de poursuite et la cible. L'étape de caractérisation de la cible comprend l'estimation de la vitesse radiale de la cible. L'invention concernée propose également un système de poursuite de cible comportant une chaine acoustique, une chaine d'imagerie comprenant un capteur d'imagerie orientable, et une unité d'hybridation, - la chaine acoustique étant adaptée pour détecter une signature sonore d'une cible et localiser la cible sonore ainsi détectée ; - l'unité d'hybridation étant adaptée pour aligner l'orientation du capteur d'imagerie en direction de la cible localisée de manière à imager une scène comprenant la cible localisée ; - la chaine d'imagerie étant adaptée pour acquérir une image de la scène et identifier sur l'image acquise la cible détectée et localisée ; - l'unité d'hybridation étant en outre adaptée pour caractériser la cible en couplant des informations visuelles acquises par la chaine d'imagerie et des informations sonores acquises par la chaine acoustique, lesdites informations visuelles et sonores étant issues de la scène. L'invention présente de nombreux avantages. Notamment, le système de poursuite de cible et le procédé de l'invention permettent à l'utilisateur embarqué dans un véhicule dont il est équipé de détecter, visualiser et rallier sur une cible potentiellement masquée, ainsi que de valoriser une cible observée en déterminant notamment un type de cible, sa localisation, sa vitesse et la distance de l'observateur à la cible. Ils permettent en outre à l'utilisateur de visualisé le secteur angulaire correspondant à un évènement détecté par le capteur acoustique et inversement d'écouter dans la direction d'un événement détecté par le capteur d'imagerie. Le système et le procédé de l'invention permettent de pister une cible même lorsque celle-ci est masquée, par exemple par la végétation. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres objectifs, caractéristiques et avantages sortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins donnés à titre illustratif et non limitatif parmi lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du système de poursuite de cible, - la figure 2 est une représentation d'un capteur d'imagerie et d'un capteur acoustique d'un système de poursuite de cible conforme à l'invention, - les figures 3, 4 et 5 illustrent différentes étapes du procédé de poursuite de cible conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, un système de poursuite de cible 1 comporte une chaîne d'imagerie optronique 31, une chaîne acoustique 21 et une unité d'hybridation 4. Le système de poursuite de cible 1 est notamment installée à bord d'une plate-forme mobile. La plate-forme mobile est typiquement un véhicule terrestre, le capteur d'imagerie 3 et le capteur acoustique 2 étant, dans ce cas, de préférence, installé sur le toit du véhicule. La chaîne d'imagerie optronique 31 comporte notamment un capteur d'imagerie 3 et une unité de traitement de l'image 32. Le capteur d'imagerie 3 est un composant électronique photosensible servant à convertir un rayonnement électromagnétique (UV, visible ou IR) issu d'une scène à imager en un signal électrique analogique dit « signal optronique ». Ce signal est ensuite amplifié, puis numérisé par un convertisseur analogique-numérique et enfin traité par l'unité de traitement de l'image 32 pour obtenir une image numérique de la scène à imager. Le capteur d'imagerie 3 est par exemple une caméra CCD ou bien une caméra thermique. La chaîne acoustique 21 comporte notamment un capteur acoustique 2 et une unité de traitement de signal acoustique 22. Le capteur acoustique 2 transforme les ondes acoustiques reçues en un signal électrique analogique dit « sonore » qu'il transmet à l'unité de traitement de signal acoustique 22. La chaîne acoustique 21 est capable de classifier une cible, par exemple un véhicule, ou un individu, en analysant sa signature acoustique. La signature acoustique d'une cible est l'ensemble des éléments qui permettent de caractériser la présence, le type, ou l'identité d'une cible comme par exemple la signature fréquentielle de la cible. La chaîne acoustique 21 est également capable de localiser une cible par des procédés classiques utilisant par exemple le principe de triangulation. La chaîne acoustique 21 est notamment capable de localiser un tir d'arme à feu, par exemple, par analyse des propagations relatives de l'onde de Mach générée par la balle et de l'onde de bouche en sortie du canon. En référence à la figure 2, le capteur acoustique 2 a un champ de détection large et préférentiellement de 3600. Le capteur d'imagerie 3 a un champ de détection 35 étroit et par exemple compris entre 10 et 45°, le champ de détection 35 d'un capteur d'imagerie étant la portion d'espace couverte sur une scène imagée. Le capteur d'imagerie 3 est orientable et préférentiellement orientable en rotation à 360°. Le système de poursuite de cible 1 comporte en outre une interface homme machine (IHM) 5 comportant notamment un dispositif d'affichage d'images 51, un dispositif de restitution du son 52 et un dispositif de contrôle 53 permettant à un utilisateur de contrôler certaines fonctions du système. Le dispositif d'affichage d'images 51 est typiquement un écran, le dispositif de contrôle 53 étant par exemple un clavier. Le dispositif d'affichage d'images 51 et le dispositif de contrôle 53 peuvent également être associés sous la forme d'un écran tactile. En relation avec les figures 3 et 4, le procédé de poursuite de cible mis en oeuvre par le système de poursuite de cible 1 comporte des étapes de : - détection (étape El) d'une signature sonore d'une cible par la chaine acoustique 2; - localisation (étape E2) de la cible sonore ainsi détectée ; - alignement (étape E3) de l'orientation du capteur d'imagerie 3 en direction de la cible localisée de manière à imager une scène comprenant la cible localisée, et préférentiellement centrée sur celle-ci ; - acquisition (étape E4) d'une image de la scène par la chaine d'imagerie 3 ; - identification (étape E5) sur l'image acquise de la cible détectée et localisée ; - caractérisation (étape E6) de la cible en couplant des informations visuelles acquises par la chaine d'imagerie 3 et des informations sonores acquises par la chaine acoustique 2, lesdites informations visuelles et sonores étant issues de la scène. En particulier, dans une première étape El de détection d'une signature sonore d'une cible par la chaine acoustique 2, l'unité de traitement acoustique 22 identifie une cible, par des procédés classiques de détection d'une signature acoustique dans le signal sonore transmis par le capteur acoustique 2. Dans une seconde étape E2 de localisation de la cible sonore ainsi détectée, la chaine acoustique 2 localise la cible par des procédés classiques de localisation acoustique mettant par exemple en oeuvre le principe de triangulation. Dans une troisième étape E3, l'unité d'hybridation 4 aligne l'orientation du capteur d'imagerie 3 en direction de la cible localisée de manière à imager une scène comprenant la cible localisée. De préférence, le capteur d'imagerie 3 est aligné sur la cible de manière à imager une scène centrée sur la cible localisée. Dans une quatrième étape E4 d'acquisition d'une image de la scène par la chaine d'imagerie 3, le capteur d'imagerie 3 acquiert une image de la scène et la transforme en signal optronique qu'il transmet à l'unité de traitement de l'image 32. Dans une cinquième étape E5 d'identification sur l'image acquise de la cible détectée et localisée, l'unité de traitement de l'image 32 identifie sur l'image acquise la cible détectée et localisée. La cinquième étape E5 peut être manuelle, automatique ou semi-automatique. Dans le mode de réalisation particulier dit « manuel », la cinquième étape E5 comporte des sous-étapes selon lesquelles : - l'unité de traitement de l'image 32 affiche sur un dispositif d'affichage 51 l'image acquise par le capteur d'imagerie 3, - l'utilisateur identifie la cible sur l'image acquise par le capteur d'imagerie 3. Dans le mode de réalisation particulier dit « automatique », la cinquième étape E5 comporte une étape au cours de laquelle l'unité de traitement de l'image 32 identifie sur l'image acquise par la chaine d'imagerie 3 un élément qui pourrait correspondre à la cible en utilisant des procédés classiques de traitement de l'image (détection de mouvement, corrélation entre la scène visuelle observée et la signature visuelle du type de cible recherchée,...). Dans le mode de réalisation particulier dit « semi-automatique », la cinquième étape E5 comporte les étapes suivantes : - l'unité de traitement de l'image 32 identifie sur l'image acquise par la chaine d'imagerie 3 un élément qui pourrait correspondre à la cible - l'unité de traitement de l'image 32 affiche sur le dispositif d'affichage 51 l'image acquise par le capteur d'imagerie 3, sur laquelle sont identifiés, par exemple par des plots, les éléments qui pourraient correspondre à la cible - l'utilisateur identifie la cible parmi les éléments identifiés par l'unité de traitement de l'image 32. Dans une sixième étape E6 de caractérisation de la cible, l'unité d'hybridation 4 caractérise la cible à partir d'informations visuelles fournies par le capteur d'imagerie 3 et d'informations sonores fournies par le capteur acoustique 2. La sixième étape E6 de caractérisation de la cible comprend avantageusement une étape d'estimation de la vitesse tangentielle angulaire de la cible. La vitesse tangentielle angulaire de la cible est déterminée en faisant deux mesures successives de la position angulaire de la cible et en calculant le déplacement angulaire de la cible pendant l'intervalle de temps entre les deux mesures. La sixième étape E6 de caractérisation de la cible comprend avantageusement une sous étape E7 d'évaluation de la qualité des informations sonores reçues par le capteur acoustique 2 et d'évaluation de la qualité des informations visuelles reçues par le capteur d'imagerie 3 et une étape E7' de réalignement du capteur d'imagerie 3 en fonction de la qualité de ces informations. Le procédé de poursuite de cible utilise alternativement les données visuelles issues du capteur d'imagerie 3 et les données sonores issues du capteur acoustique 2 pour suivre une cible, l'orientation du capteur d'imagerie 3 étant asservie sur la cible détectée par le capteur d'imagerie lorsque la qualité des informations visuelles reçues par le capteur d'imagerie 3 et supérieure à la qualité des informations sonores reçues par le capteur acoustique 2. La sixième étape E6 de caractérisation de la cible comprend avantageusement une étape de classification de la cible par analyse de sa signature acoustique dans le signal sonore. L'unité d'hybridation 4 peut notamment déterminer si la cible est un véhicule ou un individu, déterminer le type de véhicule, ou déterminer si le véhicule ou l'individu est armé. La sixième étape E6 de caractérisation de la cible comprend avantageusement une étape d'estimation de la vitesse angulaire de la cible par rapport à l'observateur. La vitesse angulaire est déterminée par mesure de la variation de la position angulaire de la cible sur un intervalle de temps déterminé. La sixième étape E6 de caractérisation de la cible comprend avantageusement en outre une étape d'estimation de la distance du système de poursuite 10 à la cible, par mesure du retard de l'information sonore par rapport à l'infirmation visuelle. Lorsque la chaine acoustique 21 et la chaine d'imagerie 31 détectent dans un intervalle de temps faible un même évènement, typiquement un tir d'arme à feu, l'unité d'hybridation 4 calcule le retard entre l'instant de la détection sonore de cet évènement et l'instant de la détection visuelle de cet évènement et en déduit la distance du système de poursuite 10 à la cible La sixième étape E6 de caractérisation de la cible comprend avantageusement en outre une étape d'estimation de la vitesse tangentielle de la cible, par multiplication de la distance estimée du système de poursuite 10 à la cible à la cible, avec la vitesse angulaire estimée de la cible. La sixième étape E6 peut en outre comporter une seconde étape de mesure du retard de l'information sonore par rapport à l'infirmation visuelle qui permet d'affiner l'estimation de distance et de vitesse. La seconde mesure de distance et de vitesse tangentielle ainsi obtenue permet, d'une part, d'actualiser l'information de distance et de vitesse, et d'autre part, de déterminer la direction de déplacement de la cible et sa vitesse réelle, à savoir tangentiel et radiale, par comparaison des deux positions dans l'intervalle de temps mesuré. La sixième étape E6 peut comporter d'autres mesures successives permettent d'augmenter la précision des calculs. L'unité de traitement de signal acoustique 22 est avantageusement adaptée pour sélectionner le son provenant d'une direction d'observation privilégiée en filtrant les signaux acoustiques reçus par le capteur acoustique 2 de manière à ne sélectionner que les signaux acoustiques provenant d'un secteur angulaire correspondant à cette direction privilégiée et diminuer de fait le bruit environnement. En référence à la figure 5, au cours d'une étape E8, l'unité de traitement de signal acoustique 22 filtre les signaux acoustiques acquis par la chaine acoustique 2 de manière à ne sélectionner que les signaux acoustiques provenant de la direction dans laquelle est orienté le capteur d'imagerie 3 et ainsi filtrer le bruit environnant. REVENDICATIONS1. Procédé de poursuite d'une cible, mis en oeuvre par un système de poursuite de cible (1) comportant une chaine acoustique (21) et une chaine d'imagerie (31) comprenant un capteur d'imagerie orientable (3), le procédé de poursuite de cible comportant des étapes de : - détection (El) d'une signature sonore d'une cible par la chaine acoustique (2) ; - localisation (E2) de la cible sonore ainsi détectée ; - alignement (E3) de l'orientation du capteur d'imagerie (3) en direction de la cible localisée de manière à imager une scène comprenant la cible localisée ; - acquisition (E4) d'une image de la scène par la chaine d'imagerie (3) ; - identification (E5) sur l'image acquise de la cible détectée et localisée ; - caractérisation (E6) de la cible en couplant des informations visuelles acquises par la chaine d'imagerie (3) et des informations sonores acquises par la chaine acoustique (2), lesdites informations visuelles et sonores étant issues de la scène. 2. Procédé de poursuite de cible selon la revendication précédente, comportant en outre après l'étape (E6) de caractérisation, une étape (E7) d'évaluation de la qualité des informations sonores acquises par la chaine acoustique (2) et d'évaluation de la qualité des informations visuelles reçues par le chaine d'imagerie (3), et une étape (E7') de réalignement de l'orientation du capteur d'imagerie (3), l'orientation du capteur d'imagerie (3) étant alors alignée sur la cible détectée par le capteur d'imagerie orientable (3) lorsque la qualité des informationsvisuelles reçues par le capteur d'imagerie (3) et supérieure à la qualité des informations sonores reçues par le capteur acoustique (2). 3. Procédé de poursuite de cible, selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (E5) d'identification sur l'image acquise par la chaine d'imagerie (3) de la cible détectée comporte des étapes selon lesquelles : - le système de poursuite de cible (10) affiche sur un dispositif d'affichage (51) l'image acquise par le capteur d'imagerie (3) ; - l'utilisateur identifie la cible sur l'image acquise par la chaine d'imagerie (3). 4. Procédé de poursuite de cible, selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'étape (E5) d'identification sur l'image acquise par le capteur d'imagerie (3) de la cible détectée comporte une étape selon laquelle : - le système de poursuite de cible (10) identifie sur l'image acquise par la chaine d'imagerie (3) un élément qui pourrait correspondre à la cible. 5. Procédé de poursuite de cible selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre une étape (E8) consistant à filtrer des signaux acoustiques acquis par la chaine acoustique (2) de manière à ne sélectionner que les signaux acoustiques provenant de la direction dans laquelle est orienté le capteur d'imagerie (3) et ainsi filtrer le bruit environnant. 6. Procédé de poursuite de cible selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (E6) de caractérisation de la cible comprend l'estimation de la vitesse tangentielle de la cible. 7. Procédé de poursuite de cible selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (E6) de caractérisation de la cible comprend l'estimation de la distance entre le système de poursuite (10) et la cible. 8. Procédé de poursuite de cible selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de caractérisation de la cible comprend l'estimation de la vitesse radiale de la cible. 9. Système de poursuite de cible (10) comportant une chaine acoustique (21), une chaine d'imagerie (31) comprenant un capteur d'imagerie orientable (3), et une unité d'hybridation (4), - la chaine acoustique (21) étant adaptée pour détecter une signature sonore d'une cible et localiser la cible sonore ainsi détectée ; - l'unité d'hybridation (4) étant adaptée pour aligner l'orientation du capteur d'imagerie (3) en direction de la cible localisée de manière à imager une scène comprenant la cible localisée ; - la chaine d'imagerie (3) étant adaptée pour acquérir une image de la scène et identifier sur l'image acquise la cible détectée et localisée ; - l'unité d'hybridation (4) étant en outre adaptée pour caractériser la cible en couplant des informations visuelles acquises par la chaine d'imagerie (3) et des informations sonores acquises par la chaineacoustique (2), lesdites informations visuelles et sonores étant issues de la scène.