Brevet FR3129217A1 — publié le 20230519

L’invention concerne une méthode mise en œuvre par ordinateur comprenant : la réception d’une série de mesures de distances générées, depuis une pluralité de positions différentes respectivement, par un système de détection fonctionnant par : émission d’une onde ; réception d’ondes réfléchies par l’environnement ; détermination des distances, par calcul de différences entre le temps d’émission de l’onde et les temps de réception des ondes réfléchies ; la génération (420), à partir de ladite série de mesures de distance, d’une image synthétique représentant les distances de l’environnement par rapport à une position de référence ; pour chaque distance de focalisation d’une pluralité de distances de focalisation: la génération, à partir de ladite série de mesures de distance ou de ladite image synthétique, d’une image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation, par l’application d’une compensation des effets de pénombre ; une détection de présence d’un objet dans ladite image synthétique focalisée. Figure pour l’abrégé : Fig. 4a. Détection d’objets améliorée par une antenne synthétique Domaine de l’invention La présente invention concerne le domaine de la détection d’objets à partir de signaux de capteurs. Plus spécifiquement, elle concerne la détection d’objets dans des signaux d’ antennes synthétiques réalisée par la combinaison de mesures de distances en différents points. Etat de l’art précédent Un sonar est un dispositif de mesure extrêmement utilisé dans la navigation sous-marine, permettant de détecter/localiser des objets dans l’eau, ainsi que mesurer leur distance. Un sonar actif fonctionne de la manière suivante : une onde sonore est émise ; l’onde sonore est réfléchie par les objets présents dans l’eau et les fonds marins ; les ondes sonores ainsi réfléchies sont captées en un point proche du point d’émission. Les différences de temps entre l’émission et la réception, et l’intensité de l’onde réfléchie permettent de déterminer, la distance du point le plus proche (objet ou fond marin) dans une direction donnée ; les distances pour les différentes directions sont agrégées en une image sonar, représentant en fait les distances des points les plus proches du sonar dans les différentes directions. La détection d’un objet dans une image sonar peut s’effectuer par la forme de l’écho de l’objet dans l’image, mais aussi grâce à son ombre, c’est-à-dire la forme de la portion du fonds marin qui n’est pas atteinte par l’onde sonore émise par le sonar, car elle est masquée par l’objet Afin d’améliorer la résolution d’un sonar, un système dit sonar à antenne synthétique peut être utilisé. Le sonar à antenne synthétique a pour but d’améliorer la résolution, à une portée donnée, sans augmenter la dimension linéaire physique de l’antenne de réception. Le principe du sonar à antenne synthétique consiste à utiliser une antenne physique composite formée par un réseau linéaire de N transducteurs. Dans ce type de sonar, lors de l’avancement du porteur, un émetteur, ou antenne d’émission, émet M impulsions successives dans un secteur élémentaire fixe par rapport au porteur. On utilise les signaux reçus par les N transducteurs de l’antenne physique de réception à M instants, et donc à M emplacements successifs pour former les voies de l’antenne synthétique. La résolution des images obtenues, c'est-à-dire la résolution des voies des antennes synthétiques (en anglais « array beams resolution »), est sensiblement équivalente à celle d’une antenne virtuelle dont la longueur correspond à la longueur parcourue par l’antenne physique pendant ces M instants successifs. Les sonars à antenne synthétique sont très utilisés, car ils permettent d’améliorer de manière importante la résolution des sonars, sans avoir à effectuer de modification matérielle. Cependant, les ombres des objets perçues par sonars à antenne synthétique sont affectées d’un effet de pénombre, également appelé effet de parallaxe : les angles d’émission de l’onde et de réception des échos étant modifiés entre chacune des prises de vue, les directions des ombres sont modifiées entre chaque prise de vue. Lors de la génération de l’image synthétique, les ombres sont ainsi rendues floues. Dans certains cas, par exemple lorsqu’un objet est étiré en hauteur, ou flottant entre deux eaux, l’ombre peut même devenir pratiquement indétectable. Cela peut par exemple être le cas d’un banc de poisson. Un problème similaire peut être rencontré pour des antennes synthétiques d’autres types, c’est-à-dire des capteurs fonctionnant sur le principe d’une émission et une réception d’ondes en différents points, et la génération d’une image synthétique à partir des ondes réfléchies reçues dans les différents points. C’est par exemple le cas pour des radars à synthèse d’ouverture, ou certains types d’échographies. Il y a donc besoin d’une détection améliorée, par des antennes synthétiques basées sur l’émission d’onde et la réception d’ondes réfléchies en différents points, d’objets dont l’ombre portée est soumise à des effets de pénombre. A cet effet, l’invention a pour objet une méthode mise en œuvre par ordinateur comprenant : la réception d’une série de mesures de distances générées, depuis une pluralité de positions différentes respectivement, par un système de détection fonctionnant par : émission d’une onde ; réception d’ondes réfléchies par l’environnement ; détermination des distances, par calcul de différences entre le temps d’émission de l’onde et les temps de réception des ondes réfléchies ; la génération, à partir de ladite série de mesures de distance, d’une image synthétique représentant les distances de l’environnement par rapport à une position de référence ; pour chaque distance de focalisation d’une pluralité de distances de focalisation: la génération, à partir de ladite série de mesures de distance ou de ladite image synthétique, d’une image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation, par l’application d’une compensation des effets de pénombre ; une détection de présence d’un objet dans ladite image synthétique focalisée. Avantageusement, le système de détection est un système de sonar, et la génération de l’image synthétique définit un sonar à antenne synthétique. Avantageusement, la détection de présence d’un objet dans ladite image synthétique focalisée comprend l’application d’un moteur d’apprentissage machine supervisé entraîné avec une base d’apprentissage comprenant des images focalisées d’ombres d’objets du même type que ledit objet. Avantageusement, la méthode comprend: préalablement à la détection: le calcul, pour chaque pixel de l’image synthétique focalisée, d’un ratio entre les intensités du pixel dans l’image synthétique et l’image synthétique ; le seuillage des pixels de l’image synthétique pour lequel ce ratio est supérieur à un seuil ; l’application d’une opération de morphologie mathématique sur les pixels seuillés ; l’application de ladite détection à la sortie de ladite opération de morphologie mathématique. Avantageusement, la pluralité de distances de focalisation comprend une pluralité de distances de focalisation initiales définies par un premier pas de distance sur une première gamme de distances de focalisation, la méthode comprenant : une étape de définition d’une pluralité de distances de focalisation raffinées définies par : une deuxième gamme de distances de focalisation, plus étroite que la première, autour d’une première distance de focalisation de ladite pluralité de distances de focalisation initiales, à laquelle la présence d’un objet a été détectée ; un deuxième pas de distance, inférieur au premier ; pour chaque distance de focalisation parmi ladite pluralité de distances de focalisation raffinées, ladite génération, à partir de ladite série de mesures de distance, d’une image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation, par l’application d’une compensation des effets de pénombre. Avantageusement, l’étape de génération, à partir de ladite image synthétique, d’une image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation, par l’application d’une compensation des effets de pénombre s’effectue en appliquant un filtre à une dimension à l’image synthétique. Avantageusement, la méthode selon la revendication 1 comprend: la génération d’une image synthétique focalisée modifiée en ajoutant à ladite image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation une ombre associée à un label ; la génération d’une image synthétique modifiée en appliquant un filtre inverse dudit filtre à une dimension à l’image synthétique focalisée modifiée ; l’enrichissement d’une base d’apprentissage pour la détection de présence d’objet avec l’image synthétique focalisée modifiée, ladite distance de focalisation et ledit label. Avantageusement, la méthode comprend, en cas de détection de présence d’un objet dans ladite image synthétique focalisée, une génération d’une image composite à partir de ladite image synthétique et de ladite image synthétique focalisée. Avantageusement, ladite génération de l’image composite comprend : une détection d’ombres dans l’image synthétique focalisée ; l’affectation pour chaque pixel de l’image composite : de la valeur d’intensité du pixel correspondant de l’image synthétique focalisée pour chaque pixel appartenant à une ombre ; de la valeur d’intensité du pixel correspondant de l’image synthétique, dans le cas contraire. Avantageusement, ladite génération de l’image composite comprend l’affectation pour chaque pixel de l’image composite, d’une valeur d’intensité égale à la somme pondérée de la valeur d’intensité du pixel correspondant de l’image synthétique focalisée, et de la valeur d’intensité du pixel correspondant de l’image synthétique, où, pour chaque pixel, le poids relatif de la valeur d’intensité du pixel correspondant de l’image synthétique focalisée croît avec un indice d’appartenance à une ombre du pixel. Avantageusement, la méthode comprend la définition d’une région d’intérêt de l’image synthétique, dans laquelle les étapes : de génération, à partir de ladite série de mesures de distance, d’une image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation, par l’application d’une compensation des effets de pénombre et ;de détection de présence d’un objet dans ladite image synthétique focalisée sont exécutées dans la région d’intérêt uniquement. Avantageusement, la région d’intérêt de l’image synthétique comprend : l’affichage de l’image synthétique sur une interface graphique; le tracé, par un utilisateur, d’un rectangle définissant la région d’intérêt. Avantageusement, la méthode comprend l’affichage de l’image focalisée ou composite à l’intérieur dudit rectangle. L’invention a également pour objet un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code informatique qui, lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur, conduisent celui-ci à exécuter la méthode selon l’un des modes de réalisation de l’invention. L’invention a également pour objet un système de traitement de données comprenant un processeur configuré pour mettre en œuvre la méthode selon l’un des modes de réalisation de l’invention. L’invention a également pour objet un support d’enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre la méthode selon l’un des modes de réalisation de l’invention. Liste des figures D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d’exemple et qui représentent, respectivement : un exemple de génération d’un flot d’images sonar à antenne synthétique pouvant servir de base à une détection d’objets dans un ensemble de modes de mise en œuvre de l’invention ; un premier exemple d’ombre d’une image sonar pouvant être utilisée par une méthode selon un ensemble de modes de réalisation de l’invention ; un deuxième exemple d’ombre d’une image sonar pouvant être utilisée par une méthode selon un ensemble de modes de réalisation de l’invention ; un exemple d’effet de pénombre pouvant être compensé dans le cadre d’un mode de réalisation de l’invention ; un premier exemple de méthode mise en œuvre par ordinateur dans un ensemble de modes de réalisation de l’invention ; un second exemple d’une méthode dans un ensemble de modes de réalisation de l’invention ; un exemple d’application d’une compensation des effets de pénombre dans un ensemble de modes de réalisation de l’invention ; un exemple d’interface graphique permettant de définir une région d’intérêt, et d’afficher l’image synthétique focalisée ou l’image composite dans cette région d’intérêt. Méthode mise en œuvre par ordinateur (400a, 400b) comprenant : la réception (410) d’une série de mesures de distances générées, depuis une pluralité de positions différentes respectivement, par un système de détection fonctionnant par : émission d’une onde ; réception d’ondes réfléchies par l’environnement ; détermination des distances, par calcul de différences entre le temps d’émission de l’onde et les temps de réception des ondes réfléchies ; la génération (420), à partir de ladite série de mesures de distance, d’une image synthétique représentant les distances de l’environnement par rapport à une position de référence ; pour chaque distance de focalisation d’une pluralité de distances de focalisation: la génération (430), à partir de ladite série de mesures de distance ou de ladite image synthétique, d’une image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation, par l’application d’une compensation des effets de pénombre ; une détection (440) de présence d’un objet dans ladite image synthétique focalisée. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle le système de détection est un système de sonar, et la génération de l’image synthétique définit un sonar à antenne synthétique. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la détection de présence d’un objet dans ladite image synthétique focalisée comprend l’application d’un moteur d’apprentissage machine supervisé entraîné avec une base d’apprentissage comprenant des images focalisées d’ombres d’objets du même type que ledit objet. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant : préalablement à la détection : le calcul, pour chaque pixel de l’image synthétique focalisée, d’un ratio entre les intensités du pixel dans l’image synthétique et l’image synthétique ; le seuillage des pixels de l’image synthétique pour lequel ce ratio est supérieur à un seuil ; l’application d’une opération de morphologie mathématique sur les pixels seuillés ; l’application de ladite détection à la sortie de ladite opération de morphologie mathématique. Méthode selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la pluralité de distances de focalisation comprend une pluralité de distances de focalisation initiales définies par un premier pas de distance sur une première gamme de distances de focalisation, la méthode comprenant : une étape (460b) de définition d’une pluralité de distances de focalisation raffinées définies par : une deuxième gamme de distances de focalisation, plus étroite que la première, autour d’une première distance de focalisation de ladite pluralité de distances de focalisation initiales, à laquelle la présence d’un objet a été détectée ; un deuxième pas de distance, inférieur au premier ; pour chaque distance de focalisation parmi ladite pluralité de distances de focalisation raffinées, ladite génération (430), à partir de ladite série de mesures de distance, d’une image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation, par l’application d’une compensation des effets de pénombre. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle l’étape de génération, à partir de ladite image synthétique, d’une image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation, par l’application d’une compensation des effets de pénombre s’effectue en appliquant un filtre à une dimension à l’image synthétique. Méthode selon la revendication 1, comprenant : la génération d’une image synthétique focalisée modifiée en ajoutant à ladite image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation une ombre associée à un label ; la génération d’une image synthétique modifiée en appliquant un filtre inverse dudit filtre à une dimension à l’image synthétique focalisée modifiée ; l’enrichissement d’une base d’apprentissage pour la détection de présence d’objet avec l’image synthétique focalisée modifiée, ladite distance de focalisation et ledit label. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant, en cas de détection de présence d’un objet dans ladite image synthétique focalisée, une génération (470b) d’une image composite à partir de ladite image synthétique et de ladite image synthétique focalisée. Méthode selon la revendication 8, dans laquelle ladite génération de l’image composite comprend : une détection d’ombres dans l’image synthétique focalisée ; l’affectation pour chaque pixel de l’image composite : de la valeur d’intensité du pixel correspondant de l’image synthétique focalisée pour chaque pixel appartenant à une ombre ; de la valeur d’intensité du pixel correspondant de l’image synthétique, dans le cas contraire. Méthode selon la revendication 8, dans laquelle ladite génération de l’image composite comprend l’affectation pour chaque pixel de l’image composite, d’une valeur d’intensité égale à la somme pondérée de la valeur d’intensité du pixel correspondant de l’image synthétique focalisée, et de la valeur d’intensité du pixel correspondant de l’image synthétique, où, pour chaque pixel, le poids relatif de la valeur d’intensité du pixel correspondant de l’image synthétique focalisée croît avec un indice d’appartenance à une ombre du pixel. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant la définition (450b) d’une région d’intérêt de l’image synthétique, dans laquelle les étapes : de génération, à partir de ladite série de mesures de distance, d’une image synthétique focalisée à ladite distance de focalisation, par l’application d’une compensation des effets de pénombre et ; de détection de présence d’un objet dans ladite image synthétique focalisée sont exécutées dans la région d’intérêt uniquement. Méthode selon la revendication 11, dans laquelle la définition de la région d’intérêt de l’image synthétique comprend : l’affichage de l’image synthétique sur une interface graphique (610, 620) ; le tracé, par un utilisateur, d’un rectangle (621) définissant la région d’intérêt. Méthode selon la revendication 11, dépendant d’une des revendications 8 à 10, comprenant l’affichage de l’image focalisée ou composite à l’intérieur dudit rectangle. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code informatique qui, lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur, conduisent celui-ci à exécuter la méthode selon l’une des revendications 1 à 13. Système de traitement de données comprenant un processeur configuré pour mettre en œuvre la méthode selon l’une des revendications 1 à 13. Support d’enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre la méthode selon l’une des revendications 1 à 13.