Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02666030 2009-04-08
WO 2008/071866 PCT/FR2007/001919
1
Procédé et dispositif pour la détection d'un objet apte à rétroréfléchir la
lumière.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la
détection d'un objet apte à rétroréfiéchir la lumière. Quoique non exclusi-
vement, elle est particulièrement appropriée à la détection des optiques
grossissantes (y compris l'oril) qui présentent des propriétés de rétroré-
flexion en vertu du principe dit "effet oril de chat".
II est déjà connu, pour détecter un tel objet, d'éclairer celui-ci par
un signal laser et de former, à travers un filtre accordé sur la longueur
d'onde dudit signal laser, des images de la scène dans laquelle se trouve
ledit objet, pendant et entre les éclairements de celui-ci par ledit signal
laser. Pour ce faire, il est usuel de mettre en oruvre des capteurs pourvus
de détecteurs matriciels, de type CCD.
Ainsi, dans cette technique connue, la détection dudit objet rétro-
réfléchissant se fait en comparant une image acquise lors de l'éclairement
par le signal laser et une image acquise hors d'un tel éciairement, de façon
à faire disparaître la scène de fond et à faire apparaître l'écho laser prove-
nant dé la rétroréflexion par ledit objet.
Cette technique connue présente l'inconvénient d'engendrer des
fausses alarmes provenant de variations dans la scène entre les prises des
deux images, même si l'intervalle temporel entre elles est faible. De telles
variations peuvent être dues à des mouvements propres à des capteurs, à
des mouvements d'objets de la scène, à un effet de scintillement des re-
flets de soleil, etc ... A fortiori, cette technique antérieure est
inutilisable
lorsqu'un mouvement relatif important existe entre le capteur et ledit objet
à détecter.
La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient.
CA 02666030 2009-04-08
WO 2008/071866 PCT/FR2007/001919
2
A cette fin, selon l'invention, le procédé pour la détection d'un
objet se trouvant dans une scène, procédé selon lequel :
- on éclaire ledit objet par un signal laser ayant une première longueur
d'onde ;
- on forme, à travers un premier filtre, dont la bande passante est accor-
dée sur ladite première longueur d'onde, au moins une première image
de ladite scène dans laquelle se trouve ledit objet éclairé ;
- on forme, à travers un second filtre, dont la bande passante est accor-
dée sur une seconde longueur d'onde différente de ladite première lon-
1 o gueur d'onde, au moins une seconde image de ladite scène, dans la-
quelle se trouve ledit objet éclairé, de sorte qu'à chaque première image
correspond une seconde image ; et
- on forme des troisièmes images dont chacune d'elles est la différence
entre une première image et la seconde image correspondante,
est remarquable en ce que :
- ledit signal laser éclairant ledit objet est une suite d'impulsions laser ;
- on forme une première image et la seconde image correspondante en
synchronisme rigoureux avec chaque impulsion laser de ladite suite ; et
- ladite seconde longueur d'onde est suffisamment proche de ladite pre-
mière longueur d'onde pour que la rétrodiffusion de la lumière solaire
par ladite scène soit au moins approximativement semblable dans une
première image et dans la seconde image correspondante.
Ainsi, selon l'invention, on obtient des couples d'images de la
même scène au même instant et dans deux domaines spectraux diffé-
rents, de sorte que l'une des images d'un couple (la première) représente
ladite scène et l'écho laser sur ledit objet, alors que l'autre image dudit
couple (la seconde) ne représente que ladite scène sans ledit écho laser. Il
en résulte alors que les effets de mouvement et les effets de scintillement
CA 02666030 2009-04-08
WO 2008/071866 PCT/FR2007/001919
3
de la lumière sont les mêmes dans les deux images d'un couple et sont
éliminés lors de la formation de l'image de différence.
Grâce au fait que ladite seconde longueur d'onde, bien que diffé-
rente de ladite première longueur d'onde, est suffisamment proche de
celle-ci pour que la rétrodiffusion de la lumière solaire par ladite scène
soit
au moins approximativement semblable dans une première image et dans
la seconde image simultanée correspondante, on obtient des sensibilités
semblables pour les premières et secondes images dans le capteur utilisé
pour les former.
Selon un autre aspect de la présente invention, un système pour la
détection d'un objet se trouvant dans une scène, système comportant :
- un émetteur éclairant ledit objet par un signal laser ayant une première
longueur d'onde ;
- un récepteur comportant :
. des premiers moyens de détection de type CCD, regardant la scène
dans laquelle se trouve ledit objet à travers un premier filtre dont la
bande passante est accordée sur ladite première longueur d'onde ;
. des premiers moyens de commande aptes à commander, par lesdits
premiers moyens de détection, l'intégration et la lecture d'au moins
une première image de ladite scène dans laquelle se trouve ledit objet
éclairé par ledit émetteur ;
. des seconds moyens de détection de type CCD, regardant ladite
scène dans laquelle se trouve ledit objet à travers un second filtre
dont la bande passante est accordée sur une seconde longueur
d'onde différente de ladite première longueur d'onde ;
. des seconds moyens de commande aptes à commander, par lesdits
seconds moyens de détection, l'intégration et la lecture d'au moins
une seconde image de ladite scène, dans laquelle se trouve ledit objet
CA 02666030 2009-04-08
WO 2008/071866 PCT/FR2007/001919
4
éclairé par ledit émetteur, de sorte qu'à chaque première image
correspond une seconde image ; et
des moyens de traitement pour former les différences entre une pre-
mière image et la seconde image correspondante,
est remarquable en ce que :
- ledit émetteur émet un signal constitué d'une suite d'impulsions laser ;
- lesdits premiers et seconds moyens de commande forment une pre-
mière image et la seconde image correspondante en synchronisme ri-
goureux avec chaque impulsion laser de ladite suite ; et
-(adite seconde longueur d'onde est suffisamment proche de ladite pre-
mière longueur d'onde pour que la rétrodiffusion de la lumière solaire
par ladite scène soit au moins approximativement semblable dans une
première image et dans la seconde image correspondante.
Lesdits premiers et seconds moyens de détection peuvent être
respectivement formés par des détecteurs CCD individuels ou bien par des
parties d'un unique détecteur CCD commun.
Par ailleurs, lesdits premiers moyens de commande et lesdits se-
conds moyens de commande peuvent former une unité de commande
commune auxdits premiers et seconds moyens de détection.
Avantageusement, le système comporte un système optique
commun auxdits premiers et auxdits seconds moyens de détection.
Lorsque ledit système est destiné à la détection d'un objet apte à
rétroréfléchir la lumière, il est avantageux que ledit émetteur et ledit récep-
teur soient proches l'un de l'autre.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment
l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques
désignent des éléments semblables.
La figure 1 illustre schématiquement un système pour la détection
d'un objet apte à rétroréfléchir la lumière.
CA 02666030 2009-04-08
WO 2008/071866 PCT/FR2007/001919
La figure 2 montre le schéma synoptique du récepteur d'un tel
système de détection conforme à la présente invention.
La figure 3 montre, en fonction du temps t, des chronogrammes
illustrant le fonctionnement dudit système de détection conforme à la pré-
5 sente invention.
Le système de détection 1 représenté sur la figure 1 comporte un
émetteur laser E et un récepteur R proches l'un de l'autre et même so(idai-
res l'un de l'autre. II a pour objet de détecter un objet OP, par exemple un
système optique de visée, un oeil, ..., apte à rétroréfléchir la lumière qu'il
reçoit. Pour ce faire, le système 1 est dirigé vers l'objet OP et son émet-
teur E éclaire celui-ci par une suite d'impulsions laser incidentes à (voir le
chronogramme A de la figure 3) suivant un trajet lumineux incident 2, et
ayant une longueur d'onde 21 prédéterminée.
L'objet OP étant rétroréfléchissant pour la lumière, lesdites impul-
sions laser sont rétroréfléchies en direction du système de détection 1, en
suivant un trajet lumineux réfléchi 3. Les impulsions laser ainsî rétroréflé-
chies et vues par le récepteur R sont désignées par la référence ft sur le
chronogramme B de la figure 3. Bien entendu, si la distance séparant le
système de détection 1 de l'objet OP est égale à d, les impulsions laser
rétroréfléchies sont retardées d'un délai c = 2d/c, expression dans laquelle
c est la vitesse de propagation de la lumière.
Comme le montre schématiquement la figure 2, le récepteur R
comporte un unique système optique OS, pointé vers l'objet OP et rece-
vant les impulsions laser & rétroréfléchies selon le trajet 3.
Le récepteur R comporte de plus deux dispositifs de détection Dl
et D2 identiques en parallèle, de type CCD, disposés dans le plan focal du
système optique OS et en liaison avec un bloc électronique de commande
et de traitement d'images CT, commun aux deux dispositifs Dl et D2.
CA 02666030 2009-04-08
WO 2008/071866 PCT/FR2007/001919
6
Ceux-ci peuvent être deux détecteurs CCD individuels ou bien deux parties
d'un même détecteur CCD.
Le trajet lumineux 3 atteint le dispositif de détection Dl à travers
un dispositif séparateur LD, tel qu'une lame séparatrice ou un cube sépa-
rateur, et à travers un filtre F1 accordé sur la longueur d'onde 21 des im-
pulsions laser .E'i et ft.
De plus, le trajet lumineux 3 atteint le dispositif de détection D2
après réflexion sur le dispositif séparateur LD et sur un éventuel miroir M
et après traversée d'un filtre F2 accordé sur une longueur d'onde 12, dif-
férente de la longueur d'onde X1.
De façon connue, les dispositifs de détection Dl et D2 peuvent
comporter une matrice d'éléments photosensibles disposée dans un refroi-
disseur. Les filtres F1 et F2 peuvent également être du type refroidi et être
logé dans ledit refroidisseur.
Comme l'illustrent les chronogrammes C et E de la figure 3, en
synchronisme avec l'émission de chaque impulsion laser incidente à par
l'émetteur E, le bloc électronique CT ouvre une fenêtre d'intégration il
pour le dispositif de détection Dl et une fenêtre d'intégration i2 pour le
dispositif de détection D2. Chaque fenêtre d'intégration il et i2 contient
totalement l'impulsion laser rétroréfléchie correspondante .r?r et commence
au plus tôt à l'émission de l'impulsion laser incidente .Qi correspondante
(situation représentée sur la figure 3). Cependant le début des fenêtres
d'intégration il et i2 peut être temporellement situé entre l'instant de
l'émission de l'impulsion laser incidente .2i correspondante et cet instant
augmenté du délai ti mentionné ci-dessus. De plus, les temps d'ouverture
des fenêtres d'intégration il et i2 (quelques dizaines de microsecondes)
sont identiques.
La lecture des dispositifs de détection D1 et D2 par le bloc élec-
tronique CT, après fermeture de chaque fenêtre d'intégration il et i2,
CA 02666030 2009-04-08
WO 2008/071866 PCT/FR2007/001919
7
permet d'obtenir des images Il et 12, respectivement (voir les chrono-
grammes D et F de la figure 3).
On comprendra aisément que les images Il et 12, associées à une
même impulsion laser rétroréfléchie .2r, sont identiques sauf en ce qui
concerne la présence de l'objet OP. En effet, l'image Il, réalisée à la lon-
gueur d'onde M, comporte non seulement la scène dans laquelle se
trouve l'objet OP, mais encore ce dernier éclairé par l'impulsion laser inci-
dente .F?i correspondante de longueur d'onde M. En revanche, l'image 12
réalisée à la longueur d'onde U, ne peut voir ledit objet OP éclairé à la
longueur d'onde M, de sorte que l'image 12 ne comporte que la scène
dans laquelle se trouve ledit objet OP.
Ainsi, en soustrayant une image 12 de l'image Il associée, on ob-
tient une image de laquelle ladite scène est éliminée, seul subsistant ledit
objet OP éclairé. Il est alors aisé de déterminer la position de l'image dudit
objet OP dans l'image de différence ainsi obtenue et, par suite, la position
dudit objet OP par rapport audit système de détection 1.
