CA3143971A1 - Dispositif de classification d'une source lumineuse - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de classification (14) d'une source lumineuse (11) comprenant: - un capteur (20) propre à recevoir un flux lumineux émis par une source lumineuse (11), le capteur (20) comprenant une pluralité de pixels regroupés en ensembles, chaque ensemble comprenant un premier pixel et un deuxième pixel, adjacent au premier pixel, chaque premier pixel étant propre à générer un premier signal relatif à une première portion de flux lumineux dans une première bande spectrale reçue par ledit premier pixel, chaque deuxième pixel étant propre à générer un deuxième signal relatif à une deuxième portion de flux lumineux dans une deuxième bande spectrale reçue par ledit deuxième pixel, - un calculateur (24) configuré pour comparer le premier et le deuxième signal et pour classifier la source lumineuse d'émission (11) en fonction du résultat de la comparaison.
Description
DESCRIPTION
TITRE : Dispositif de classification d'une source lumineuse La présente invention concerne un dispositif de classification d'une source lumineuse. L'invention concerne, également, un système optronique comprenant un tel dispositif de classification.
Les systèmes optroniques sont classiquement équipés de fonctions de détection de Io flux lumineux, notamment de flux laser.
En particulier, les systèmes optroniques actifs exploitant une émission laser sont de trois types : mono-statiques, bi-statiques et les systèmes dits de point à
point . Les systèmes mono-statiques sont des systèmes optroniques comprenant un émetteur et un récepteur intégrés dans le même système ou sur la même plateforme. Les systèmes mono-statiques sont, par exemple, des télémètres laser. Les systèmes bi-statiques sont des systèmes optroniques comprenant deux sous-ensembles : d'une part, un émetteur et, d'autre part, un récepteur intégrés respectivement dans des systèmes ou des plateformes séparées. Les systèmes bi-statiques sont, par exemple, des détecteurs de tâche laser, des détecteurs de pointeurs laser ou encore des pointeurs ou désignateurs laser fonctionnant en mode bi-statique. Les systèmes dits - de point à point sont des systèmes optroniques pour lesquels un laser illumine directement le récepteur. Toutefois, le laser peut illuminer le récepteur sur la périphérie de son lobe d'émission en délivrant un éclairement limité. Les systèmes dits de point à point sont, par exemple, des détecteurs d'alerte laser (abrégé
en DAL) ou des systèmes de guidage de missiles (en anglais beamriders ).
La détection de flux laser à partir de tels systèmes optroniques est soumise à
de nombreuses problématiques.
En particulier, l'une des problématiques pour les détecteurs d'alerte laser, consiste à diminuer le taux de fausses alarmes tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission. Les réflexions solaires (par exemple, les reflets du soleil sur des feuilles ou des structures urbaines) sont l'une des causes des fausses alarmes. En effet, du point de vue du détecteur d'alerte laser, certains reflets solaires peuvent avoir un comportement temporel proche du signal fourni par les émetteurs laser. Les émissions laser sont donc difficilement identifiables par des algorithmes vis-à-vis des reflets solaires.
Pour diminuer le taux de fausses alarmes, il convient donc de mieux distinguer les signaux d'origine solaire des signaux d'origine laser à détecter.
TITRE : Dispositif de classification d'une source lumineuse La présente invention concerne un dispositif de classification d'une source lumineuse. L'invention concerne, également, un système optronique comprenant un tel dispositif de classification.
Les systèmes optroniques sont classiquement équipés de fonctions de détection de Io flux lumineux, notamment de flux laser.
En particulier, les systèmes optroniques actifs exploitant une émission laser sont de trois types : mono-statiques, bi-statiques et les systèmes dits de point à
point . Les systèmes mono-statiques sont des systèmes optroniques comprenant un émetteur et un récepteur intégrés dans le même système ou sur la même plateforme. Les systèmes mono-statiques sont, par exemple, des télémètres laser. Les systèmes bi-statiques sont des systèmes optroniques comprenant deux sous-ensembles : d'une part, un émetteur et, d'autre part, un récepteur intégrés respectivement dans des systèmes ou des plateformes séparées. Les systèmes bi-statiques sont, par exemple, des détecteurs de tâche laser, des détecteurs de pointeurs laser ou encore des pointeurs ou désignateurs laser fonctionnant en mode bi-statique. Les systèmes dits - de point à point sont des systèmes optroniques pour lesquels un laser illumine directement le récepteur. Toutefois, le laser peut illuminer le récepteur sur la périphérie de son lobe d'émission en délivrant un éclairement limité. Les systèmes dits de point à point sont, par exemple, des détecteurs d'alerte laser (abrégé
en DAL) ou des systèmes de guidage de missiles (en anglais beamriders ).
La détection de flux laser à partir de tels systèmes optroniques est soumise à
de nombreuses problématiques.
En particulier, l'une des problématiques pour les détecteurs d'alerte laser, consiste à diminuer le taux de fausses alarmes tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission. Les réflexions solaires (par exemple, les reflets du soleil sur des feuilles ou des structures urbaines) sont l'une des causes des fausses alarmes. En effet, du point de vue du détecteur d'alerte laser, certains reflets solaires peuvent avoir un comportement temporel proche du signal fourni par les émetteurs laser. Les émissions laser sont donc difficilement identifiables par des algorithmes vis-à-vis des reflets solaires.
Pour diminuer le taux de fausses alarmes, il convient donc de mieux distinguer les signaux d'origine solaire des signaux d'origine laser à détecter.
2 Il est classiquement connu d'utiliser des détecteurs d'alerte laser sous la forme de mono-détecteurs ou sous la forme de quatre détecteurs, dits quatre quadrants, ou encore sous la forme de barrettes de plusieurs détecteurs non rnultiplexés, ayant la faculté
de mesurer la forme temporelle du signal reçu avec une grande bande passante.
Les formes temporelles des émissions laser et du flux solaire étant différentes, de tels détecteurs permettent de classifier plus facilement l'information d'éclairement due à un flux solaire classique ou due à l'émission laser d'un télémètre. En effet, la durée d'impulsion et la fréquence de répétition des émetteurs laser est très déterministe, tandis que les réflexions solaires sont très aléatoires en durée, souvent bien plus lentes, sans cadence de répétition. Ainsi, un algorithme adapté permet de les différencier.
Néanmoins, de tels détecteurs laser ne permettent pas de fournir une localisation angulaire précise de la source d'émission, contrairement à un détecteur d'alerte laser utilisant un capteur matriciel, mais qui lui génère un taux plus important de fausses alarmes.
En effet, un tel détecteur d'alerte laser à capteur matriciel ne permet pas de donner précisément la forme temporelle du signal reçu de par sa bande passante plus limitée, ce qui fait que des reflets solaires rapides sont susceptibles d'être classifiés comme étant un signal laser.
Il existe donc un besoin pour un dispositif de classification d'une source lumineuse présentant un taux de fausses alarmes réduit tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de classification d'une source lumineuse comprenant :
- un capteur propre à recevoir un flux lumineux émis par au moins une source lumineuse, le flux lumineux étant reçu sur le capteur sous la forme d'une tâche, le capteur comprenant une pluralité de pixels regroupés en ensembles, chaque ensemble comprenant au moins un premier pixel et un deuxième pixel, adjacent au premier pixel, chaque premier pixel étant propre à générer un premier signal relatif à
une première portion de flux lumineux dans une première bande spectrale reçue par ledit premier pixel, chaque deuxième pixel étant propre à générer un deuxième signal relatif à une deuxième portion de flux lumineux dans une deuxième bande spectrale reçue par ledit deuxième pixel, la deuxième bande spectrale étant différente de la première bande spectrale, - une unité de contrôle de la taille et de la forme de la tâche de sorte que la tâche s'étende sur au moins un ensemble de pixels du capteur, et - un calculateur configuré pour comparer le premier et le deuxième signal et pour classifier la source lumineuse d'émission en fonction du résultat de la comparaison.
de mesurer la forme temporelle du signal reçu avec une grande bande passante.
Les formes temporelles des émissions laser et du flux solaire étant différentes, de tels détecteurs permettent de classifier plus facilement l'information d'éclairement due à un flux solaire classique ou due à l'émission laser d'un télémètre. En effet, la durée d'impulsion et la fréquence de répétition des émetteurs laser est très déterministe, tandis que les réflexions solaires sont très aléatoires en durée, souvent bien plus lentes, sans cadence de répétition. Ainsi, un algorithme adapté permet de les différencier.
Néanmoins, de tels détecteurs laser ne permettent pas de fournir une localisation angulaire précise de la source d'émission, contrairement à un détecteur d'alerte laser utilisant un capteur matriciel, mais qui lui génère un taux plus important de fausses alarmes.
En effet, un tel détecteur d'alerte laser à capteur matriciel ne permet pas de donner précisément la forme temporelle du signal reçu de par sa bande passante plus limitée, ce qui fait que des reflets solaires rapides sont susceptibles d'être classifiés comme étant un signal laser.
Il existe donc un besoin pour un dispositif de classification d'une source lumineuse présentant un taux de fausses alarmes réduit tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de classification d'une source lumineuse comprenant :
- un capteur propre à recevoir un flux lumineux émis par au moins une source lumineuse, le flux lumineux étant reçu sur le capteur sous la forme d'une tâche, le capteur comprenant une pluralité de pixels regroupés en ensembles, chaque ensemble comprenant au moins un premier pixel et un deuxième pixel, adjacent au premier pixel, chaque premier pixel étant propre à générer un premier signal relatif à
une première portion de flux lumineux dans une première bande spectrale reçue par ledit premier pixel, chaque deuxième pixel étant propre à générer un deuxième signal relatif à une deuxième portion de flux lumineux dans une deuxième bande spectrale reçue par ledit deuxième pixel, la deuxième bande spectrale étant différente de la première bande spectrale, - une unité de contrôle de la taille et de la forme de la tâche de sorte que la tâche s'étende sur au moins un ensemble de pixels du capteur, et - un calculateur configuré pour comparer le premier et le deuxième signal et pour classifier la source lumineuse d'émission en fonction du résultat de la comparaison.
3 Selon d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif de classification comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le calculateur est configuré pour déterminer la direction de la source lumineuse d'émission par rapport au dispositif en fonction de la forme et de la position de la tâche sur le capteur ;
- chaque ensemble comprend au moins un troisième pixel parmi la pluralité de pixels du capteur, chaque troisième pixel étant propre à générer un troisième signal relatif à une troisième portion de flux lumineux dans une troisième bande spectrale reçue par ledit troisième pixel, la troisième bande spectrale étant différente de la première bande spectrale et de la deuxième bande spectrale, le calculateur étant configuré pour comparer le premier, le deuxième et le troisième signal pour classifier la source lumineuse d'émission ;
- la disposition des pixels de chaque ensemble est prédéfinie et est avantageusement identique d'un ensemble à un autre ;
- la première bande spectrale est une bande spectrale d'intérêt et la deuxième bande spectrale est une bande spectrale de référence, chaque bande spectrale d'intérêt étant centrée sur une longueur d'onde d'intérêt, chaque bande spectrale de référence étant choisie dans le groupe constitué de:
= une bande spectrale centrée sur une longueur d'onde différente de la ou chaque longueur d'onde d'intérêt, = une bande spectrale disjointe de la ou chaque bande spectrale d'intérêt, et = une bande spectrale dans laquelle au moins une bande spectrale d'intérêt est strictement inclue, le premier pixel comprenant un filtre propre à transmettre seulement la première bande spectrale, le deuxième pixel comprenant un filtre propre à transmettre seulement la deuxième bande spectrale ;
- la troisième bande spectrale est une bande spectrale d'intérêt centrée sur une longueur d'onde d'intérêt différente de la première bande spectrale, ou une bande spectrale de référence différente de la deuxième bande spectrale, le troisième pixel comprenant un filtre propre à transmettre seulement la troisième bande spectrale ;
- au moins une longueur d'onde d'intérêt est comprise entre 1,05 micromètres et 1,07 micromètres ou entre 1,50 micromètres et 1,70 micromètres, de préférence entre 1,55 micromètres et 1,65 micromètres ;
- le calculateur est configuré pour déterminer la direction de la source lumineuse d'émission par rapport au dispositif en fonction de la forme et de la position de la tâche sur le capteur ;
- chaque ensemble comprend au moins un troisième pixel parmi la pluralité de pixels du capteur, chaque troisième pixel étant propre à générer un troisième signal relatif à une troisième portion de flux lumineux dans une troisième bande spectrale reçue par ledit troisième pixel, la troisième bande spectrale étant différente de la première bande spectrale et de la deuxième bande spectrale, le calculateur étant configuré pour comparer le premier, le deuxième et le troisième signal pour classifier la source lumineuse d'émission ;
- la disposition des pixels de chaque ensemble est prédéfinie et est avantageusement identique d'un ensemble à un autre ;
- la première bande spectrale est une bande spectrale d'intérêt et la deuxième bande spectrale est une bande spectrale de référence, chaque bande spectrale d'intérêt étant centrée sur une longueur d'onde d'intérêt, chaque bande spectrale de référence étant choisie dans le groupe constitué de:
= une bande spectrale centrée sur une longueur d'onde différente de la ou chaque longueur d'onde d'intérêt, = une bande spectrale disjointe de la ou chaque bande spectrale d'intérêt, et = une bande spectrale dans laquelle au moins une bande spectrale d'intérêt est strictement inclue, le premier pixel comprenant un filtre propre à transmettre seulement la première bande spectrale, le deuxième pixel comprenant un filtre propre à transmettre seulement la deuxième bande spectrale ;
- la troisième bande spectrale est une bande spectrale d'intérêt centrée sur une longueur d'onde d'intérêt différente de la première bande spectrale, ou une bande spectrale de référence différente de la deuxième bande spectrale, le troisième pixel comprenant un filtre propre à transmettre seulement la troisième bande spectrale ;
- au moins une longueur d'onde d'intérêt est comprise entre 1,05 micromètres et 1,07 micromètres ou entre 1,50 micromètres et 1,70 micromètres, de préférence entre 1,55 micromètres et 1,65 micromètres ;
4 - le premier pixel comprend un filtre rouge d'une matrice de Bayer ou un filtre vert d'une matrice de Bayer, le deuxième pixel comprenant un filtre bleu d'une matrice de Bayer ;
- le dispositif comprend, en amont du capteur, un filtre pupillaire, la première bande spectrale étant le produit du spectre du filtre pupillaire et du spectre du filtre du premier pixel, la deuxième bande spectrale étant le produit du spectre du filtre pupillaire et du spectre du filtre du deuxième pixel, le filtre pupillaire étant, de préférence, un filtre coupe-bande dans une gamme de longueurs d'onde comprise entre 380 manomètres et 850 nanomètres;
- la première bande spectrale et la deuxième bande spectrale sont disjointes et comportent des longueurs d'onde comprises entre 800 nanomètres et 900 nanomètres.
L'invention concerne, également, un système optronique comprenant un dispositif de classification tel que décrit précédemment.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont :
- [Fig 1], la figure 1 est une représentation schématique d'une source lumineuse et d'un système optronique comprenant un dispositif de classification, - [Fig 2], la figure 2 est un graphique illustrant les profils spectraux de trois filtres, - [Fig 3], la figure 3 est une représentation schématique d'un capteur recevant un flux lumineux sous la forme d'une tâche, - [Fig 4], la figure 4 est une représentation schématique de la réponse de différents pixels recevant un flux solaire, - [Fig 5], la figure 5 est une représentation schématique de la réponse de différents pixels recevant un flux lumineux dans une première bande spectrale, - [Fig 6], la figure 6 est une représentation schématique de la réponse de différents pixels recevant un flux lumineux dans une première bande spectrale, ainsi qu'un flux solaire, - [Fig 7], la figure 7 est un graphique illustrant les profils spectraux des filtres d'une matrice de Bayer, - [Fig 8], la figure 8 est un graphique illustrant le profil spectral d'un filtre pupillaire, - [Fig 9], la figure 9 est une représentation schématique d'un ensemble de pixels, et - [Fig 10], la figure 10 est une représentation schématique d'un autre ensemble de pixels.
Mode de réalisation général Dans ce qui suit, il est décrit, en référence à la figure 1, la structure générale d'une source lumineuse 11 et d'un système optronique 12 comprenant un dispositif de classification 14. Le dispositif de classification 14 sera ensuite décrit plus en détails dans la
- le dispositif comprend, en amont du capteur, un filtre pupillaire, la première bande spectrale étant le produit du spectre du filtre pupillaire et du spectre du filtre du premier pixel, la deuxième bande spectrale étant le produit du spectre du filtre pupillaire et du spectre du filtre du deuxième pixel, le filtre pupillaire étant, de préférence, un filtre coupe-bande dans une gamme de longueurs d'onde comprise entre 380 manomètres et 850 nanomètres;
- la première bande spectrale et la deuxième bande spectrale sont disjointes et comportent des longueurs d'onde comprises entre 800 nanomètres et 900 nanomètres.
L'invention concerne, également, un système optronique comprenant un dispositif de classification tel que décrit précédemment.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont :
- [Fig 1], la figure 1 est une représentation schématique d'une source lumineuse et d'un système optronique comprenant un dispositif de classification, - [Fig 2], la figure 2 est un graphique illustrant les profils spectraux de trois filtres, - [Fig 3], la figure 3 est une représentation schématique d'un capteur recevant un flux lumineux sous la forme d'une tâche, - [Fig 4], la figure 4 est une représentation schématique de la réponse de différents pixels recevant un flux solaire, - [Fig 5], la figure 5 est une représentation schématique de la réponse de différents pixels recevant un flux lumineux dans une première bande spectrale, - [Fig 6], la figure 6 est une représentation schématique de la réponse de différents pixels recevant un flux lumineux dans une première bande spectrale, ainsi qu'un flux solaire, - [Fig 7], la figure 7 est un graphique illustrant les profils spectraux des filtres d'une matrice de Bayer, - [Fig 8], la figure 8 est un graphique illustrant le profil spectral d'un filtre pupillaire, - [Fig 9], la figure 9 est une représentation schématique d'un ensemble de pixels, et - [Fig 10], la figure 10 est une représentation schématique d'un autre ensemble de pixels.
Mode de réalisation général Dans ce qui suit, il est décrit, en référence à la figure 1, la structure générale d'une source lumineuse 11 et d'un système optronique 12 comprenant un dispositif de classification 14. Le dispositif de classification 14 sera ensuite décrit plus en détails dans la
5 suite de la description dans des exemples de premier, deuxième et troisième modes de réalisation.
La source lumineuse 11 est propre à émettre un flux lumineux dans différentes directions et notamment dans la direction du système optronique 12. Le flux lumineux émis par la source lumineuse 11 présente une bande spectrale d'émission Bl.
La source lumineuse 11 est, par exemple, un émetteur monochromatique tel qu'un laser ou une diode électroluminescente (abrégé en LED, de l'anglais : Light-Emitting Diode, ou DEL en français). Dans un autre exemple, la source lumineuse 11 est une ampoule à
décharge électrique dans un gaz basse pression. Dans encore un autre exemple, la source lumineuse 11 est une source à spectre large bande, telle qu'une lampe flash, le soleil, le ciel ou la scène éclairée par le ciel et le soleil. Dans encore un autre exemple, la source lumineuse 11 comprend des éclairages artificiels utilisant des lampes à
incandescence, à
fluorescence, des ampoules à décharges électriques dans des gaz à haute pression ou encore des LED associées à des composés fluorescents.
Le système optronique 12 est, par exemple, un système optronique actif, tel qu'un système mono-statique, un système bi-statique ou un système dit de point à
point .
Les systèmes mono-statiques sont des systèmes optroniques comprenant un émetteur et un récepteur intégrés dans le même système ou sur la même plateforme. Les systèmes mono-statiques sont, par exemple, des télémètres laser.
Les systèmes bi-statiques sont des systèmes optroniques comprenant deux sous-ensembles : d'une part, un émetteur et, d'autre part, un récepteur intégrés respectivement dans des systèmes ou des plateformes séparées. Les sous-ensembles de systèmes bi-statiques sont, par exemple, des détecteurs de tâche laser, des détecteurs de pointeurs laser ou encore des pointeurs laser ou des désignateurs laser fonctionnant en mode bi-statique.
Les systèmes dits de point à point sont des systèmes optroniques se décomposant en deux sous-ensembles : un émetteur et un récepteur en intervisibilité ou encore sur une ligne de visée ou proche d'une ligne de visée, pour lesquels par exemple un laser illumine directement le récepteur. Toutefois, le laser peut illuminer le récepteur sur la périphérie de son lobe d'émission en délivrant un éclairement limité. Les sous-ensembles entrant dans les systèmes dits de point à point sont, par exemple, des détecteurs d'alerte laser (abrégé en DAL) ou des systèmes de guidage de missiles (en
La source lumineuse 11 est propre à émettre un flux lumineux dans différentes directions et notamment dans la direction du système optronique 12. Le flux lumineux émis par la source lumineuse 11 présente une bande spectrale d'émission Bl.
La source lumineuse 11 est, par exemple, un émetteur monochromatique tel qu'un laser ou une diode électroluminescente (abrégé en LED, de l'anglais : Light-Emitting Diode, ou DEL en français). Dans un autre exemple, la source lumineuse 11 est une ampoule à
décharge électrique dans un gaz basse pression. Dans encore un autre exemple, la source lumineuse 11 est une source à spectre large bande, telle qu'une lampe flash, le soleil, le ciel ou la scène éclairée par le ciel et le soleil. Dans encore un autre exemple, la source lumineuse 11 comprend des éclairages artificiels utilisant des lampes à
incandescence, à
fluorescence, des ampoules à décharges électriques dans des gaz à haute pression ou encore des LED associées à des composés fluorescents.
Le système optronique 12 est, par exemple, un système optronique actif, tel qu'un système mono-statique, un système bi-statique ou un système dit de point à
point .
Les systèmes mono-statiques sont des systèmes optroniques comprenant un émetteur et un récepteur intégrés dans le même système ou sur la même plateforme. Les systèmes mono-statiques sont, par exemple, des télémètres laser.
Les systèmes bi-statiques sont des systèmes optroniques comprenant deux sous-ensembles : d'une part, un émetteur et, d'autre part, un récepteur intégrés respectivement dans des systèmes ou des plateformes séparées. Les sous-ensembles de systèmes bi-statiques sont, par exemple, des détecteurs de tâche laser, des détecteurs de pointeurs laser ou encore des pointeurs laser ou des désignateurs laser fonctionnant en mode bi-statique.
Les systèmes dits de point à point sont des systèmes optroniques se décomposant en deux sous-ensembles : un émetteur et un récepteur en intervisibilité ou encore sur une ligne de visée ou proche d'une ligne de visée, pour lesquels par exemple un laser illumine directement le récepteur. Toutefois, le laser peut illuminer le récepteur sur la périphérie de son lobe d'émission en délivrant un éclairement limité. Les sous-ensembles entrant dans les systèmes dits de point à point sont, par exemple, des détecteurs d'alerte laser (abrégé en DAL) ou des systèmes de guidage de missiles (en
6 anglais c< beannriders ) ou encore des dispositifs de télécommunication optique en espace libre.
Avantageusement, le système optronique 12 et la source lumineuse 11 évoluent en milieu extérieur sur une même scène. Une scène désigne un théâtre d'opérations, c'est-à-s dire le lieu où se déroule une action. La scène est donc un espace étendu avec des dimensions suffisantes pour permettre le déroulement d'une action.
Le système optronique 12 est, par exemple, destiné à être intégré dans une plateforme, telle qu'un aéronef, un véhicule terrestre ou un navire.
Le dispositif de classification 14 est configuré pour classifier une source lumineuse émettant un flux lumineux en direction du système optronique 12, telle que la source lumineuse 11. Par classifier une source lumineuse, il est entendu identifier la nature de la source lumineuse 11, ce qui consiste au moins à identifier si la source lumineuse 11 est un laser ou pas (discrimination d'une menace laser du reste de la scène) et, si c'est le cas, à
donner si possible les caractéristiques principales de ce laser telles que sa durée d'impulsion et sa cadence de répétition pour tenter de le ranger dans une catégorie de menace (par exemple : télémètre, pointeur, désignateur ou système de guidage de missiles).
Le dispositif de classification 14 comprend un capteur 20, une unité de contrôle 22 et un calculateur 24.
Le capteur 20 est un capteur matriciel, c'est-à-dire un capteur formé d'une matrice de pixels.
Le capteur 20 est propre à recevoir un flux lumineux émis par la source lumineuse 11. Le flux lumineux est reçu sur le capteur sous la forme d'une tâche T.
Le capteur 20 comprend une pluralité de pixels. Chaque pixel du capteur 20 qui reçoit un flux lumineux est configuré pour détecter soit directement le flux lumineux, soit une variation de flux lumineux, soit une impulsion, soit une énergie.
Les pixels du capteur sont regroupés en ensembles. Chaque ensemble comprend, de préférence, un même nombre de pixels.
Chaque ensemble comprend au moins un premier pixel P1 et un deuxième pixel P2.
Le deuxième pixel P2 est adjacent au premier pixel P1.
Chaque premier pixel P1 est propre à générer un premier signal Si relatif à
une première portion de flux lumineux reçue par le premier pixel P1 dans une première bande spectrale B1.
Chaque deuxième pixel P2 est propre à générer un deuxième signal S2 relatif à
une deuxième portion de flux lumineux reçue par ledit deuxième pixel P2 dans une deuxième
Avantageusement, le système optronique 12 et la source lumineuse 11 évoluent en milieu extérieur sur une même scène. Une scène désigne un théâtre d'opérations, c'est-à-s dire le lieu où se déroule une action. La scène est donc un espace étendu avec des dimensions suffisantes pour permettre le déroulement d'une action.
Le système optronique 12 est, par exemple, destiné à être intégré dans une plateforme, telle qu'un aéronef, un véhicule terrestre ou un navire.
Le dispositif de classification 14 est configuré pour classifier une source lumineuse émettant un flux lumineux en direction du système optronique 12, telle que la source lumineuse 11. Par classifier une source lumineuse, il est entendu identifier la nature de la source lumineuse 11, ce qui consiste au moins à identifier si la source lumineuse 11 est un laser ou pas (discrimination d'une menace laser du reste de la scène) et, si c'est le cas, à
donner si possible les caractéristiques principales de ce laser telles que sa durée d'impulsion et sa cadence de répétition pour tenter de le ranger dans une catégorie de menace (par exemple : télémètre, pointeur, désignateur ou système de guidage de missiles).
Le dispositif de classification 14 comprend un capteur 20, une unité de contrôle 22 et un calculateur 24.
Le capteur 20 est un capteur matriciel, c'est-à-dire un capteur formé d'une matrice de pixels.
Le capteur 20 est propre à recevoir un flux lumineux émis par la source lumineuse 11. Le flux lumineux est reçu sur le capteur sous la forme d'une tâche T.
Le capteur 20 comprend une pluralité de pixels. Chaque pixel du capteur 20 qui reçoit un flux lumineux est configuré pour détecter soit directement le flux lumineux, soit une variation de flux lumineux, soit une impulsion, soit une énergie.
Les pixels du capteur sont regroupés en ensembles. Chaque ensemble comprend, de préférence, un même nombre de pixels.
Chaque ensemble comprend au moins un premier pixel P1 et un deuxième pixel P2.
Le deuxième pixel P2 est adjacent au premier pixel P1.
Chaque premier pixel P1 est propre à générer un premier signal Si relatif à
une première portion de flux lumineux reçue par le premier pixel P1 dans une première bande spectrale B1.
Chaque deuxième pixel P2 est propre à générer un deuxième signal S2 relatif à
une deuxième portion de flux lumineux reçue par ledit deuxième pixel P2 dans une deuxième
7 bande spectrale B2. La deuxième bande spectrale B2 est différente de la première bande spectrale B1.
Le signal généré par chaque pixel est un signal représentatif du nombre de photons par seconde (aussi appelé flux) ou encore de manière préférée une variation du nombre de photons par seconde ou variation du flux arrivant sur le pixel.
Chaque signal présente au moins une caractéristique. La caractéristique est, par exemple, l'amplitude du signal.
Avantageusement, chaque ensemble comprend au moins un troisième pixel P3 parmi la pluralité de pixels du capteur 20. Le troisième pixel P3 est adjacent à au moins l'un Io du premier ou du deuxième pixel P2 de l'ensemble_ Chaque troisième pixel P3 est propre à générer un troisième signal 83 relatif à une troisième portion de flux lumineux reçue par ledit troisième pixel P3 dans une troisième bande spectrale B3. La troisième bande spectrale B3 est différente de la première bande spectrale B1 et de la deuxième bande spectrale B2.
Avantageusement, chaque ensemble comprend une pluralité de pixels, tels que plusieurs premiers pixels P1 et/ou plusieurs deuxièmes pixels P2 et/ou plusieurs troisièmes pixels P3 et/ou des pixels différents des premier, deuxième et troisième pixels P1, P2, P3.
Dans ce cas, chaque pixel comprend un filtre qui détermine la bande spectrale correspondant au pixel.
La disposition des pixels de chaque ensemble est prédéfinie. Avantageusement, la disposition des pixels de chaque ensemble est identique d'un ensemble à un autre. Par exemple, la position des différents types de pixels sur le capteur 20 est choisie de sorte à
former un motif périodique_ Avantageusement, les différents types de pixels sont disposés les uns par rapport aux autres selon un dallage entrelacé. En variante, la disposition des différents pixels est pseudo-aléatoire.
Par exemple, les positions des premiers pixels sur le capteur 20 sont choisies de sorte à former un motif prédéfini (par exemple, un motif en quinconce) et la position des autres pixels, notamment des deuxièmes pixels, sont les positions non occupées par les premiers pixels (dans l'exemple, les vides du motif en quinconce).
L'unité 22 de contrôle de la taille et de la forme de la tâche 20 est configurée pour contrôler la taille et la forme de la tâche 20 se formant sur le capteur 20 à
partir du flux lumineux émis par la source lumineuse 11 de sorte que la tâche 20 s'étende sur au moins un ensemble de pixels du capteur 20.
L'unité de contrôle 22 est, par exemple, un dispositif optique configure pour répartir sur plusieurs pixels (par exemple défocaliser) le flux lumineux reçu par le capteur 20. L'unité
Le signal généré par chaque pixel est un signal représentatif du nombre de photons par seconde (aussi appelé flux) ou encore de manière préférée une variation du nombre de photons par seconde ou variation du flux arrivant sur le pixel.
Chaque signal présente au moins une caractéristique. La caractéristique est, par exemple, l'amplitude du signal.
Avantageusement, chaque ensemble comprend au moins un troisième pixel P3 parmi la pluralité de pixels du capteur 20. Le troisième pixel P3 est adjacent à au moins l'un Io du premier ou du deuxième pixel P2 de l'ensemble_ Chaque troisième pixel P3 est propre à générer un troisième signal 83 relatif à une troisième portion de flux lumineux reçue par ledit troisième pixel P3 dans une troisième bande spectrale B3. La troisième bande spectrale B3 est différente de la première bande spectrale B1 et de la deuxième bande spectrale B2.
Avantageusement, chaque ensemble comprend une pluralité de pixels, tels que plusieurs premiers pixels P1 et/ou plusieurs deuxièmes pixels P2 et/ou plusieurs troisièmes pixels P3 et/ou des pixels différents des premier, deuxième et troisième pixels P1, P2, P3.
Dans ce cas, chaque pixel comprend un filtre qui détermine la bande spectrale correspondant au pixel.
La disposition des pixels de chaque ensemble est prédéfinie. Avantageusement, la disposition des pixels de chaque ensemble est identique d'un ensemble à un autre. Par exemple, la position des différents types de pixels sur le capteur 20 est choisie de sorte à
former un motif périodique_ Avantageusement, les différents types de pixels sont disposés les uns par rapport aux autres selon un dallage entrelacé. En variante, la disposition des différents pixels est pseudo-aléatoire.
Par exemple, les positions des premiers pixels sur le capteur 20 sont choisies de sorte à former un motif prédéfini (par exemple, un motif en quinconce) et la position des autres pixels, notamment des deuxièmes pixels, sont les positions non occupées par les premiers pixels (dans l'exemple, les vides du motif en quinconce).
L'unité 22 de contrôle de la taille et de la forme de la tâche 20 est configurée pour contrôler la taille et la forme de la tâche 20 se formant sur le capteur 20 à
partir du flux lumineux émis par la source lumineuse 11 de sorte que la tâche 20 s'étende sur au moins un ensemble de pixels du capteur 20.
L'unité de contrôle 22 est, par exemple, un dispositif optique configure pour répartir sur plusieurs pixels (par exemple défocaliser) le flux lumineux reçu par le capteur 20. L'unité
8 de contrôle 22 comprend, par exemple, une lentille optique, un élément mécanique de réglage de la défocalisation ou encore un diffuseur optique en amont du capteur 20.
Le calculateur 24 est, par exemple, un processeur. Le calculateur 24 comprend, par exemple, une unité de traitement de données, des mémoires, un lecteur de support d'informations et une interface homme/machine, telle qu'un clavier ou un afficheur.
Dans l'exemple illustré par la figure 1, le calculateur 24 est porté par le système optronique 12. En variante, le calculateur 24 est déporté du système optronique 12 et est installé dans une entité qui est, par exemple, au sol. Cela permet de déporter les traitements effectués par le calculateur 24 en dehors du système optronique 12.
Le calculateur 24 est en interaction avec un produit-programme d'ordinateur qui comporte un support d'informations. Le support d'informations est un support lisible par le calculateur 24, usuellement par l'unité de traitement de données du calculateur 24. Le support lisible d'informations est un médium adapté à mémoriser des instructions électroniques et capable d'être couplé à un bus d'un système informatique. A
titre d'exemple, le support lisible d'informations est une disquette ou disque souple (de la dénomination anglaise floppy disk), un disque optique, un CD-ROM, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, une mémoire EPROM, une mémoire EEPROM, une carte magnétique ou une carte optique. Sur le support d'informations est mémorisé le produit-programme d'ordinateur comprenant des instructions de programme.
Le programme d'ordinateur est chargeable sur l'unité de traitement de données et est adapté pour entraîner la mise en oeuvre d'un procédé de classification lorsque le programme d'ordinateur est mis en oeuvre sur l'unité de traitement du calculateur 24.
Dans ce qui suit, il est décrit les interactions entre la source lumineuse 11 et le système optronique 12, ainsi que le fonctionnement général du dispositif de classification 14. Le fonctionnement spécifique du dispositif de classification 14 sera décrit plus en détails dans la suite de la description dans les premier, deuxième et troisième modes de réalisation.
Initialement, le capteur 20 reçoit un flux lumineux sous la forme d'une tâche T
s'étalant sur au moins un ensemble de pixels du capteur 20 comme cela est illustré en figure 3. Sur la figure 3, la tâche T s'étend sur un ensemble de quatre pixels : un premier pixel P1, deux deuxièmes pixels P2 et un troisième pixel P3.
En réponse, chaque pixel de l'ensemble recevant le flux lumineux génère un signal.
Le calculateur 24 compare ensuite les signaux générés par les pixels de l'ensemble, et notamment les caractéristiques de tels signaux, telles que l'amplitude.
Le calculateur 24 est, par exemple, un processeur. Le calculateur 24 comprend, par exemple, une unité de traitement de données, des mémoires, un lecteur de support d'informations et une interface homme/machine, telle qu'un clavier ou un afficheur.
Dans l'exemple illustré par la figure 1, le calculateur 24 est porté par le système optronique 12. En variante, le calculateur 24 est déporté du système optronique 12 et est installé dans une entité qui est, par exemple, au sol. Cela permet de déporter les traitements effectués par le calculateur 24 en dehors du système optronique 12.
Le calculateur 24 est en interaction avec un produit-programme d'ordinateur qui comporte un support d'informations. Le support d'informations est un support lisible par le calculateur 24, usuellement par l'unité de traitement de données du calculateur 24. Le support lisible d'informations est un médium adapté à mémoriser des instructions électroniques et capable d'être couplé à un bus d'un système informatique. A
titre d'exemple, le support lisible d'informations est une disquette ou disque souple (de la dénomination anglaise floppy disk), un disque optique, un CD-ROM, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, une mémoire EPROM, une mémoire EEPROM, une carte magnétique ou une carte optique. Sur le support d'informations est mémorisé le produit-programme d'ordinateur comprenant des instructions de programme.
Le programme d'ordinateur est chargeable sur l'unité de traitement de données et est adapté pour entraîner la mise en oeuvre d'un procédé de classification lorsque le programme d'ordinateur est mis en oeuvre sur l'unité de traitement du calculateur 24.
Dans ce qui suit, il est décrit les interactions entre la source lumineuse 11 et le système optronique 12, ainsi que le fonctionnement général du dispositif de classification 14. Le fonctionnement spécifique du dispositif de classification 14 sera décrit plus en détails dans la suite de la description dans les premier, deuxième et troisième modes de réalisation.
Initialement, le capteur 20 reçoit un flux lumineux sous la forme d'une tâche T
s'étalant sur au moins un ensemble de pixels du capteur 20 comme cela est illustré en figure 3. Sur la figure 3, la tâche T s'étend sur un ensemble de quatre pixels : un premier pixel P1, deux deuxièmes pixels P2 et un troisième pixel P3.
En réponse, chaque pixel de l'ensemble recevant le flux lumineux génère un signal.
Le calculateur 24 compare ensuite les signaux générés par les pixels de l'ensemble, et notamment les caractéristiques de tels signaux, telles que l'amplitude.
9 Plus précisément, le calculateur 24 compare les caractéristiques du premier et du deuxième signal Si et S2 et classifie la source lumineuse 11 d'émission en fonction du résultat de la comparaison.
Lorsque chaque ensemble comprend un troisième pixel P3, le calculateur 24 est également propre à comparer les caractéristiques du premier, du deuxième et du troisième signal Si, S2, S3 pour classifier la source lumineuse 11.
De manière plus générale, le calculateur 24 compare les caractéristiques des signaux Si, S2, S3 générés par les pixels adjacents P1, P2 et P3 de chaque ensemble pour classifier la source lumineuse 11 d'émission.
Par exemple, les résultats obtenus à l'issue de la comparaison sont comparés à
une base de données de résultats obtenus pour des sources lumineuses connues, ce qui permet la classification de chaque source lumineuse détectée.
Les comparaisons sont, par exemple, effectuées détection par détection, c'est-à-dire à chaque fois qu'un flux est détecté sur le capteur 20. Par exemple, la détection est réalisée lorsque sur les composantes continues du flux reçu par chaque pixel P1, P2, P3 d'un ensemble, au moins l'un des pixels mesure une variation positive de son flux absolu ou de son flux relatif supérieure à un seuil dans une période de temps brève.
Par période de temps brève, il est entendu une période de temps inférieure à la dizaine de millisecondes.
En variante, les comparaisons sont effectuées après plusieurs détections, par exemple après une durée supérieure à la durée d'un tir laser (de l'ordre de 1 seconde au maximum). Cela permet de faciliter la classification de la source lumineuse 11.
Des exemples de comparaison seront décrits plus en détails dans la suite de la description (premier, deuxième et troisième modes de réalisation).
Le calculateur 24 détermine, également, la direction de la source lumineuse 11 d'émission par rapport au dispositif 14 (localisation angulaire) en fonction de la forme et de la position de la tâche T formée sur le capteur 20.
Pour cela, le calculateur 24 estime, par exemple, la position du centre de la tâche T
formée par le flux lumineux sur le capteur 20. En effet, les signatures d'événements ponctuels auront une forme de disque (ou d'une petite surface carrée si une pupille carrée est utilisée) car les sources laser sont considérées comme étant lointaines.
Par exemple, connaissant la position du centre de la tâche T, le calculateur corrèle la forme de la tâche T à des formes de tâches prédéterminées associées à une direction. La direction de la source lumineuse 11 d'émission est la direction de la forme de tâche prédéterminée pour laquelle la meilleure corrélation est obtenue.
Ainsi, du fait de sa double fonctionnalité (détection et localisation), le dispositif de classification permet de réduire le taux de fausses alarmes tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission.
5 Premier mode de réalisation Un premier mode de réalisation du dispositif de classification 14 décrit dans la description générale va maintenant être décrit en référence aux figures 2 à 6.
Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif de classification 14 est particulièrement adapté pour détecter des émissions laser prédéterminées ayant, en tant Io qu'émissions laser, des bandes spectrales étroites centrées sur des longueurs d'ondes d'intérêt. Une bande spectrale étroite est définie comme étant une bande spectrale de largeur inférieure à 100 nanomètres (nm). La longueur d'onde d'intérêt est typiquement la longueur d'onde centrale de la bande spectrale d'émission du laser prédéterminé que l'on cherche à détecter.
Par exemple, la longueur d'onde d'intérêt appartient à l'infrarouge bande 1, aussi appelée infrarouge SWIR (de l'anglais Short VVave Infra-Red, traduit en français par Infrarouge court), c'est-à-dire à la gamme de longueurs d'ondes comprises entre 0,9 micromètres (lm) et 1,7 m. Plus précisément, la longueur d'onde d'intérêt pour une première famille de laser est comprise entre 1,06 rn et 1,07 m et est avantageusement égale à 1,064 m. Dans un autre exemple, pour une deuxième famille de laser, la longueur d'onde d'intérêt est comprise entre 1,50 m et 1,70 lm, de préférence entre 1, rri et 1,65 m.
Dans ce premier mode de réalisation, la première bande spectrale B1 est une bande spectrale laser d'intérêt et la deuxième bande spectrale B2 est une bande spectrale de référence.
Chaque bande spectrale laser d'intérêt est centrée sur une longueur d'onde d'intérêt. Avantageusement, chaque bande spectrale d'intérêt est une bande spectrale étroite.
Chaque bande spectrale de référence (comme B2) permet de définir une référence d'éclairement pour chaque ensemble de pixels P1, P2, P3 en considérant un seuil d'éclairement respectif au-delà duquel une détection sera faite.
Chaque bande spectrale de référence (comme B2) est choisie dans le groupe constitué de:
- (i) : une bande spectrale centrée sur une longueur d'onde différente de la ou chaque longueur d'onde d'intérêt, - (ii) : une bande spectrale disjointe de la bande ou de chaque bande spectrale d'intérêt, et - (iii) : une bande spectrale dans laquelle au moins une bande spectrale d'intérêt est strictement incluse.
De préférence, lorsque la bande spectrale de référence est du type (iii), la bande spectrale de référence est une bande spectrale large. Une bande spectrale large est définie comme étant une bande spectrale de largeur supérieure ou égale à 100 nm ou encore supérieure ou égale au double de la ou d'une bande spectrale d'intérêt correspondant à un pixel du même ensemble. Lorsque la bande spectrale de référence est du type (i) ou (ii), la bande spectrale de référence est une bande spectrale large ou une bande spectrale étroite.
Le premier pixel P1 comprend un filtre propre à transmettre seulement la première bande spectrale B1.
Le deuxième pixel P2 comprend un filtre propre à transmettre seulement la deuxième bande spectrale B2. Le filtre du deuxième pixel P2 est, par exemple, un filtre passe-haut Lorsque chaque ensemble comprend un troisième pixel P3, la troisième bande spectrale B3 est une bande spectrale d'intérêt centrée sur une longueur d'onde d'intérêt différente de la première bande spectrale B1 (bande spectrale d'intérêt) ou est une bande spectrale de référence différente de la deuxième bande spectrale B2 (bande spectrale de référence). Le troisième pixel P3 comprend un filtre propre à transmettre seulement la troisième bande spectrale d'intérêt B3. Avantageusement, lorsque la troisième bande spectrale 133 est une bande spectrale d'intérêt, le filtre du troisième pixel P3 est un filtre à
bande étroite_ Lorsque chaque ensemble comprend des pixels avec des filtres différents des premier, deuxième et troisième pixels P1, P2, P3, les bandes spectrales des filtres desdits pixels P1, P2, P3 sont des bandes spectrales d'intérêt ou des bandes spectrales de référence.
Un exemple de disposition des premier, deuxième et troisième pixels P1, P2, P3 est illustré par la figure 3. Dans cet exemple, les deuxièmes pixels P2 (pixels de référence) sont disposés selon un motif périodique sur le capteur 20 et les premiers pixels P1 (pixel d'intérêt) et troisième pixels P3 (pixels d'intérêt ou de référence) sont disposés périodiquement dans les espaces non occupés par les deuxièmes pixels.
Le fonctionnement spécifique au premier mode de réalisation du dispositif de classification 14 va maintenant être décrit.
Dans l'exemple illustré par les figures 2 à 6, la première bande spectrale B1 est une bande spectrale centrée sur la longueur d'onde 1,064 m. La deuxième bande spectrale B2 est une bande spectrale large bande comprenant toutes les longueurs d'ondes à partir de 1,020 'lm jusque 1,7 IIM (bande spectrale de référence de type (iii)). La troisième bande spectrale B3 est une bande spectrale d'intérêt centrée sur la longueur d'onde 1,55 'Inn. En outre, dans cet exemple, chaque ensemble comprend quatre pixels, dont au moins un premier pixel P1, au moins un deuxième pixel P2 et au moins un troisième pixel P3.
Le capteur 20 reçoit un flux lumineux sous la forme d'une tâche T s'étalant sur au moins un ensemble de pixels du capteur 20.
En réponse, chaque pixel de chaque ensemble recevant le flux lumineux détecte soit directement le flux lumineux, soit une variation de flux lumineux, soit une impulsion, soit io une énergie, et génère alors un signal.
Le calculateur 24 compare ensuite les signaux générés par chaque pixel de chaque ensemble, notamment les caractéristiques de tels signaux, pour classifier la source lumineuse 11. Pour cela, le calculateur 24 calcule des ratios entre les caractéristiques des signaux générés par les pixels de chaque ensemble ou par pixels connexes. Les caractéristiques des signaux considérées sont, par exemple, les amplitudes des signaux.
Le calculateur 24 compare, ensuite, les ratios obtenus à au moins une valeur prédéterminée pour classifier la source lumineuse 11 d'émission.
Dans l'exemple considéré, le calculateur 24 compare les caractéristiques des premier, deuxième et troisième signaux Si, 52, 53.
Pour cela, dans cet exemple, le calculateur 24 calcule d'abord un seuil adaptatif à
partir du flux continu, de sa fluctuation et du niveau de bruit du capteur 20.
Le seuil adaptatif est calculé sur la base des signaux générés par les pixels du capteur 20 sur une zone de calcul glissante spatialement et temporellement de N fois N pixels du capteur 20 (N étant un entier strictement supérieur à 1). Par exemple, la zone de calcul comprend cinq fois cinq, sept fois sept ou neuf fois neuf pixels. Le flux continu et sa fluctuation permettent de caractériser le bruit de fond de scène (de jour) et le bruit du détecteur (la nuit).
Dans ce même exemple, le calculateur 24 identifie ensuite les pixels du capteur 20 correspondant à une bande spectrale d'intérêt (ici les premier et troisième pixels P1, P3) recevant un flux lumineux supérieur ou égal au seuil adaptatif. Les flux des pixels identifiés et correspondants à une même bande spectrale d'intérêt sont alors corrélés par groupe de M fois M pixels (M étant un entier strictement supérieur à 1). Par exemple, M
est égal à
deux ou trois. La taille de la tâche T reçue sur le capteur 20 englobe dans ce cas au moins M fois M pixels colocalisés.
Dans la zone de M fois M pixels colocalisés et recevant un flux, le calculateur 24 compare les caractéristiques des signaux générés par chaque pixel ou les valeurs moyennes de telles caractéristiques (dans le cas où plusieurs pixels font l'objet d'une détection en normalisant par rapport à la surface éclairée).
Par exemple, lorsque la caractéristique est une amplitude, le calculateur 24 calcule les ratios entre les amplitudes des signaux générés par les premier, deuxième et troisième pixels P1, P2, P3, ce qui revient à calculer les ratios entre les première, deuxième et troisième bandes spectrales B1, B2, B3. Dans l'exemple illustré par les figures 2 à 6, les ratios calculés sont, d'une part, le ratio B1/B2 entre la première bande spectrale B1 (d'intérêt) et la deuxième bande spectrale B2 (de référence) et, d'autre part, le ratio B3/B2 entre la troisième bande spectrale B3 (d'intérêt) et la deuxième bande spectrale B2 (de référence).
Ces ratios sont ensuite comparés à des valeurs prédéterminées, ce qui permet de déterminer si la source d'émission est ou non une source laser centrée sur la longueur d'onde d'intérêt. Avantageusement, l'estimation de la température équivalente de la source lumineuse 11 permet de classifier plus précisément la source. Par exemple, des températures équivalentes de l'ordre de 5800 Kelvins (K) permettront de rejeter un reflet solaire. Des températures inférieures à 2000 K permettront de classifier des feux de bouche ou des propulsions de roquettes ou de missiles.
A titre d'illustration, les figures 4 à 6 illustrent les réponses des pixels du capteur 20 pour différents types de flux lumineux reçus.
Lorsque le flux lumineux reçu par le capteur 20 est un flux solaire (configuration 1), la réponse des pixels est illustrée par la figure 4. Le premier pixel P1 reçoit un éclairement correspondant à la portion de flux solaire dans la première bande spectrale B1. Le deuxième pixel P2 reçoit un éclairement correspondant à la portion de flux solaire dans la deuxième bande spectrale B2. La deuxième bande spectrale B2 étant une bande large, le deuxième pixel P2 reçoit donc un éclairement plus important que le premier pixel P1. Le troisième pixel P3 reçoit un éclairement correspondant à la portion de flux solaire dans la troisième bande spectrale B3. La troisième bande spectrale B3 étant une bande étroite, le troisième pixel P3 reçoit donc un éclairement moins important que le deuxième pixel P2.
Les ratios Bi/B2 et B3/B2 sont connus car cela revient à effectuer les ratios des bandes spectrales des pixels. Typiquement, pour une défocalisation sur trois pixels, le ratio B1/B2 est sensiblement égal à 1/9 et le ratio B3/B2 est sensiblement égal à 3/9.
Lorsque le flux lumineux reçu par le capteur 20 est uniquement un flux laser correspondant à la longueur d'onde d'intérêt de la première bande spectrale B1, donc sans reflets solaires parasites (configuration 2), la réponse des pixels est illustrée par la figure 5.
Le premier pixel P1 et le deuxième pixel P2 reçoivent le même éclairement et ont donc une réponse identique. Le troisième pixel P3 reçoit un éclairement quasi-nul (au bruit de mesure près) dans la mesure où la première et la troisième bande spectrale B3 sont disjointes.
Ainsi, le ratio B1/B2 est sensiblement égal à 1 et le ratio B3/B2 diminue par rapport à la configuration 1.
Lorsque le flux lumineux reçu par le capteur 20 est un flux laser correspondant à la longueur d'onde d'intérêt de la première bande spectrale B1 et qu'un flux solaire est également reçu sur le capteur 20 (configuration 3), la réponse des pixels est illustrée par la figure 6. Le premier pixel P1 reçoit un éclairement correspondant au flux laser dans la première bande spectrale B1 et à la portion de reflets solaires dans la première bande spectrale B1. Le deuxième pixel P2 reçoit un éclairement correspondant au flux laser dans la première bande spectrale B1 et à la portion de reflets solaires dans la deuxième bande spectrale 82. La deuxième bande spectrale 82 étant une bande large, le deuxième pixel P2 reçoit donc un éclairement plus important que le premier pixel P1. Le troisième pixel P3 reçoit un éclairement correspondant à la portion de reflets solaires dans la troisième bande spectrale B3. La troisième bande spectrale B3 étant une bande étroite, le troisième pixel P3 reçoit donc un éclairement moins important que le premier pixel P1. Ainsi, le ratio Bi /B2 augmente par rapport à la configuration 1 et le ratio B3/B2 reste sensiblement identique à
celui de la configuration 1.
Dans un autre exemple, la troisième bande spectrale B3 est une bande étroite disjointe des première et deuxième bandes et les ratios comparés sont modifiés en conséquence.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le premier mode de réalisation permet par la comparaison de ratios de distinguer des émissions lasers (notamment dans la bande 1 ou SWIR) de reflets solaires, ce qui permet de réduire le taux de fausses alarmes. En particulier, dans le cas d'un détecteur d'alerte laser matriciel, le taux de fausses alarmes est réduit pour la détection de flux laser émis, par exemple, par des télémètres multi-impulsionnels, des désignateurs laser, des illuminateurs d'imageurs actifs ou autres.
Le capteur 20 du dispositif de classification 14 étant un capteur matriciel, une localisation angulaire précise de la source d'émission est également possible.
En outre, un tel capteur matriciel permet de réaliser deux fonctions : une fonction de détection (permettant de classifier la source d'émission) et une fonction d'imagerie.
De plus, les pixels correspondants aux bandes spectrales de référence permettent de définir une référence locale d'éclairement de la scène. En particulier, de jour, le flux solaire moyen réfléchi par la scène est pris en compte.
De plus, l'exploitation des flux collectés par des pixels adjacents permet au-delà de la classification des sources monospectrales tels que les lasers recherchés (avec les bande B1 et B3), de faire des mesures relatives à des flux collectés dans chaque bande spectrale pour estimer leur température équivalente et ainsi classifier les reflets d'origine solaire et les sources d'origine pyrotechnique (feux de bouches, propulsions de rockets ou missiles, leurres pyrotechniques) ou encore les lampes, phares ou balises.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le premier mode de réalisation permet 5 de réduire le taux de fausses alarmes tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission.
Deuxième mode de réalisation Un deuxième mode de réalisation du dispositif de classification 14 décrit dans la
Lorsque chaque ensemble comprend un troisième pixel P3, le calculateur 24 est également propre à comparer les caractéristiques du premier, du deuxième et du troisième signal Si, S2, S3 pour classifier la source lumineuse 11.
De manière plus générale, le calculateur 24 compare les caractéristiques des signaux Si, S2, S3 générés par les pixels adjacents P1, P2 et P3 de chaque ensemble pour classifier la source lumineuse 11 d'émission.
Par exemple, les résultats obtenus à l'issue de la comparaison sont comparés à
une base de données de résultats obtenus pour des sources lumineuses connues, ce qui permet la classification de chaque source lumineuse détectée.
Les comparaisons sont, par exemple, effectuées détection par détection, c'est-à-dire à chaque fois qu'un flux est détecté sur le capteur 20. Par exemple, la détection est réalisée lorsque sur les composantes continues du flux reçu par chaque pixel P1, P2, P3 d'un ensemble, au moins l'un des pixels mesure une variation positive de son flux absolu ou de son flux relatif supérieure à un seuil dans une période de temps brève.
Par période de temps brève, il est entendu une période de temps inférieure à la dizaine de millisecondes.
En variante, les comparaisons sont effectuées après plusieurs détections, par exemple après une durée supérieure à la durée d'un tir laser (de l'ordre de 1 seconde au maximum). Cela permet de faciliter la classification de la source lumineuse 11.
Des exemples de comparaison seront décrits plus en détails dans la suite de la description (premier, deuxième et troisième modes de réalisation).
Le calculateur 24 détermine, également, la direction de la source lumineuse 11 d'émission par rapport au dispositif 14 (localisation angulaire) en fonction de la forme et de la position de la tâche T formée sur le capteur 20.
Pour cela, le calculateur 24 estime, par exemple, la position du centre de la tâche T
formée par le flux lumineux sur le capteur 20. En effet, les signatures d'événements ponctuels auront une forme de disque (ou d'une petite surface carrée si une pupille carrée est utilisée) car les sources laser sont considérées comme étant lointaines.
Par exemple, connaissant la position du centre de la tâche T, le calculateur corrèle la forme de la tâche T à des formes de tâches prédéterminées associées à une direction. La direction de la source lumineuse 11 d'émission est la direction de la forme de tâche prédéterminée pour laquelle la meilleure corrélation est obtenue.
Ainsi, du fait de sa double fonctionnalité (détection et localisation), le dispositif de classification permet de réduire le taux de fausses alarmes tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission.
5 Premier mode de réalisation Un premier mode de réalisation du dispositif de classification 14 décrit dans la description générale va maintenant être décrit en référence aux figures 2 à 6.
Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif de classification 14 est particulièrement adapté pour détecter des émissions laser prédéterminées ayant, en tant Io qu'émissions laser, des bandes spectrales étroites centrées sur des longueurs d'ondes d'intérêt. Une bande spectrale étroite est définie comme étant une bande spectrale de largeur inférieure à 100 nanomètres (nm). La longueur d'onde d'intérêt est typiquement la longueur d'onde centrale de la bande spectrale d'émission du laser prédéterminé que l'on cherche à détecter.
Par exemple, la longueur d'onde d'intérêt appartient à l'infrarouge bande 1, aussi appelée infrarouge SWIR (de l'anglais Short VVave Infra-Red, traduit en français par Infrarouge court), c'est-à-dire à la gamme de longueurs d'ondes comprises entre 0,9 micromètres (lm) et 1,7 m. Plus précisément, la longueur d'onde d'intérêt pour une première famille de laser est comprise entre 1,06 rn et 1,07 m et est avantageusement égale à 1,064 m. Dans un autre exemple, pour une deuxième famille de laser, la longueur d'onde d'intérêt est comprise entre 1,50 m et 1,70 lm, de préférence entre 1, rri et 1,65 m.
Dans ce premier mode de réalisation, la première bande spectrale B1 est une bande spectrale laser d'intérêt et la deuxième bande spectrale B2 est une bande spectrale de référence.
Chaque bande spectrale laser d'intérêt est centrée sur une longueur d'onde d'intérêt. Avantageusement, chaque bande spectrale d'intérêt est une bande spectrale étroite.
Chaque bande spectrale de référence (comme B2) permet de définir une référence d'éclairement pour chaque ensemble de pixels P1, P2, P3 en considérant un seuil d'éclairement respectif au-delà duquel une détection sera faite.
Chaque bande spectrale de référence (comme B2) est choisie dans le groupe constitué de:
- (i) : une bande spectrale centrée sur une longueur d'onde différente de la ou chaque longueur d'onde d'intérêt, - (ii) : une bande spectrale disjointe de la bande ou de chaque bande spectrale d'intérêt, et - (iii) : une bande spectrale dans laquelle au moins une bande spectrale d'intérêt est strictement incluse.
De préférence, lorsque la bande spectrale de référence est du type (iii), la bande spectrale de référence est une bande spectrale large. Une bande spectrale large est définie comme étant une bande spectrale de largeur supérieure ou égale à 100 nm ou encore supérieure ou égale au double de la ou d'une bande spectrale d'intérêt correspondant à un pixel du même ensemble. Lorsque la bande spectrale de référence est du type (i) ou (ii), la bande spectrale de référence est une bande spectrale large ou une bande spectrale étroite.
Le premier pixel P1 comprend un filtre propre à transmettre seulement la première bande spectrale B1.
Le deuxième pixel P2 comprend un filtre propre à transmettre seulement la deuxième bande spectrale B2. Le filtre du deuxième pixel P2 est, par exemple, un filtre passe-haut Lorsque chaque ensemble comprend un troisième pixel P3, la troisième bande spectrale B3 est une bande spectrale d'intérêt centrée sur une longueur d'onde d'intérêt différente de la première bande spectrale B1 (bande spectrale d'intérêt) ou est une bande spectrale de référence différente de la deuxième bande spectrale B2 (bande spectrale de référence). Le troisième pixel P3 comprend un filtre propre à transmettre seulement la troisième bande spectrale d'intérêt B3. Avantageusement, lorsque la troisième bande spectrale 133 est une bande spectrale d'intérêt, le filtre du troisième pixel P3 est un filtre à
bande étroite_ Lorsque chaque ensemble comprend des pixels avec des filtres différents des premier, deuxième et troisième pixels P1, P2, P3, les bandes spectrales des filtres desdits pixels P1, P2, P3 sont des bandes spectrales d'intérêt ou des bandes spectrales de référence.
Un exemple de disposition des premier, deuxième et troisième pixels P1, P2, P3 est illustré par la figure 3. Dans cet exemple, les deuxièmes pixels P2 (pixels de référence) sont disposés selon un motif périodique sur le capteur 20 et les premiers pixels P1 (pixel d'intérêt) et troisième pixels P3 (pixels d'intérêt ou de référence) sont disposés périodiquement dans les espaces non occupés par les deuxièmes pixels.
Le fonctionnement spécifique au premier mode de réalisation du dispositif de classification 14 va maintenant être décrit.
Dans l'exemple illustré par les figures 2 à 6, la première bande spectrale B1 est une bande spectrale centrée sur la longueur d'onde 1,064 m. La deuxième bande spectrale B2 est une bande spectrale large bande comprenant toutes les longueurs d'ondes à partir de 1,020 'lm jusque 1,7 IIM (bande spectrale de référence de type (iii)). La troisième bande spectrale B3 est une bande spectrale d'intérêt centrée sur la longueur d'onde 1,55 'Inn. En outre, dans cet exemple, chaque ensemble comprend quatre pixels, dont au moins un premier pixel P1, au moins un deuxième pixel P2 et au moins un troisième pixel P3.
Le capteur 20 reçoit un flux lumineux sous la forme d'une tâche T s'étalant sur au moins un ensemble de pixels du capteur 20.
En réponse, chaque pixel de chaque ensemble recevant le flux lumineux détecte soit directement le flux lumineux, soit une variation de flux lumineux, soit une impulsion, soit io une énergie, et génère alors un signal.
Le calculateur 24 compare ensuite les signaux générés par chaque pixel de chaque ensemble, notamment les caractéristiques de tels signaux, pour classifier la source lumineuse 11. Pour cela, le calculateur 24 calcule des ratios entre les caractéristiques des signaux générés par les pixels de chaque ensemble ou par pixels connexes. Les caractéristiques des signaux considérées sont, par exemple, les amplitudes des signaux.
Le calculateur 24 compare, ensuite, les ratios obtenus à au moins une valeur prédéterminée pour classifier la source lumineuse 11 d'émission.
Dans l'exemple considéré, le calculateur 24 compare les caractéristiques des premier, deuxième et troisième signaux Si, 52, 53.
Pour cela, dans cet exemple, le calculateur 24 calcule d'abord un seuil adaptatif à
partir du flux continu, de sa fluctuation et du niveau de bruit du capteur 20.
Le seuil adaptatif est calculé sur la base des signaux générés par les pixels du capteur 20 sur une zone de calcul glissante spatialement et temporellement de N fois N pixels du capteur 20 (N étant un entier strictement supérieur à 1). Par exemple, la zone de calcul comprend cinq fois cinq, sept fois sept ou neuf fois neuf pixels. Le flux continu et sa fluctuation permettent de caractériser le bruit de fond de scène (de jour) et le bruit du détecteur (la nuit).
Dans ce même exemple, le calculateur 24 identifie ensuite les pixels du capteur 20 correspondant à une bande spectrale d'intérêt (ici les premier et troisième pixels P1, P3) recevant un flux lumineux supérieur ou égal au seuil adaptatif. Les flux des pixels identifiés et correspondants à une même bande spectrale d'intérêt sont alors corrélés par groupe de M fois M pixels (M étant un entier strictement supérieur à 1). Par exemple, M
est égal à
deux ou trois. La taille de la tâche T reçue sur le capteur 20 englobe dans ce cas au moins M fois M pixels colocalisés.
Dans la zone de M fois M pixels colocalisés et recevant un flux, le calculateur 24 compare les caractéristiques des signaux générés par chaque pixel ou les valeurs moyennes de telles caractéristiques (dans le cas où plusieurs pixels font l'objet d'une détection en normalisant par rapport à la surface éclairée).
Par exemple, lorsque la caractéristique est une amplitude, le calculateur 24 calcule les ratios entre les amplitudes des signaux générés par les premier, deuxième et troisième pixels P1, P2, P3, ce qui revient à calculer les ratios entre les première, deuxième et troisième bandes spectrales B1, B2, B3. Dans l'exemple illustré par les figures 2 à 6, les ratios calculés sont, d'une part, le ratio B1/B2 entre la première bande spectrale B1 (d'intérêt) et la deuxième bande spectrale B2 (de référence) et, d'autre part, le ratio B3/B2 entre la troisième bande spectrale B3 (d'intérêt) et la deuxième bande spectrale B2 (de référence).
Ces ratios sont ensuite comparés à des valeurs prédéterminées, ce qui permet de déterminer si la source d'émission est ou non une source laser centrée sur la longueur d'onde d'intérêt. Avantageusement, l'estimation de la température équivalente de la source lumineuse 11 permet de classifier plus précisément la source. Par exemple, des températures équivalentes de l'ordre de 5800 Kelvins (K) permettront de rejeter un reflet solaire. Des températures inférieures à 2000 K permettront de classifier des feux de bouche ou des propulsions de roquettes ou de missiles.
A titre d'illustration, les figures 4 à 6 illustrent les réponses des pixels du capteur 20 pour différents types de flux lumineux reçus.
Lorsque le flux lumineux reçu par le capteur 20 est un flux solaire (configuration 1), la réponse des pixels est illustrée par la figure 4. Le premier pixel P1 reçoit un éclairement correspondant à la portion de flux solaire dans la première bande spectrale B1. Le deuxième pixel P2 reçoit un éclairement correspondant à la portion de flux solaire dans la deuxième bande spectrale B2. La deuxième bande spectrale B2 étant une bande large, le deuxième pixel P2 reçoit donc un éclairement plus important que le premier pixel P1. Le troisième pixel P3 reçoit un éclairement correspondant à la portion de flux solaire dans la troisième bande spectrale B3. La troisième bande spectrale B3 étant une bande étroite, le troisième pixel P3 reçoit donc un éclairement moins important que le deuxième pixel P2.
Les ratios Bi/B2 et B3/B2 sont connus car cela revient à effectuer les ratios des bandes spectrales des pixels. Typiquement, pour une défocalisation sur trois pixels, le ratio B1/B2 est sensiblement égal à 1/9 et le ratio B3/B2 est sensiblement égal à 3/9.
Lorsque le flux lumineux reçu par le capteur 20 est uniquement un flux laser correspondant à la longueur d'onde d'intérêt de la première bande spectrale B1, donc sans reflets solaires parasites (configuration 2), la réponse des pixels est illustrée par la figure 5.
Le premier pixel P1 et le deuxième pixel P2 reçoivent le même éclairement et ont donc une réponse identique. Le troisième pixel P3 reçoit un éclairement quasi-nul (au bruit de mesure près) dans la mesure où la première et la troisième bande spectrale B3 sont disjointes.
Ainsi, le ratio B1/B2 est sensiblement égal à 1 et le ratio B3/B2 diminue par rapport à la configuration 1.
Lorsque le flux lumineux reçu par le capteur 20 est un flux laser correspondant à la longueur d'onde d'intérêt de la première bande spectrale B1 et qu'un flux solaire est également reçu sur le capteur 20 (configuration 3), la réponse des pixels est illustrée par la figure 6. Le premier pixel P1 reçoit un éclairement correspondant au flux laser dans la première bande spectrale B1 et à la portion de reflets solaires dans la première bande spectrale B1. Le deuxième pixel P2 reçoit un éclairement correspondant au flux laser dans la première bande spectrale B1 et à la portion de reflets solaires dans la deuxième bande spectrale 82. La deuxième bande spectrale 82 étant une bande large, le deuxième pixel P2 reçoit donc un éclairement plus important que le premier pixel P1. Le troisième pixel P3 reçoit un éclairement correspondant à la portion de reflets solaires dans la troisième bande spectrale B3. La troisième bande spectrale B3 étant une bande étroite, le troisième pixel P3 reçoit donc un éclairement moins important que le premier pixel P1. Ainsi, le ratio Bi /B2 augmente par rapport à la configuration 1 et le ratio B3/B2 reste sensiblement identique à
celui de la configuration 1.
Dans un autre exemple, la troisième bande spectrale B3 est une bande étroite disjointe des première et deuxième bandes et les ratios comparés sont modifiés en conséquence.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le premier mode de réalisation permet par la comparaison de ratios de distinguer des émissions lasers (notamment dans la bande 1 ou SWIR) de reflets solaires, ce qui permet de réduire le taux de fausses alarmes. En particulier, dans le cas d'un détecteur d'alerte laser matriciel, le taux de fausses alarmes est réduit pour la détection de flux laser émis, par exemple, par des télémètres multi-impulsionnels, des désignateurs laser, des illuminateurs d'imageurs actifs ou autres.
Le capteur 20 du dispositif de classification 14 étant un capteur matriciel, une localisation angulaire précise de la source d'émission est également possible.
En outre, un tel capteur matriciel permet de réaliser deux fonctions : une fonction de détection (permettant de classifier la source d'émission) et une fonction d'imagerie.
De plus, les pixels correspondants aux bandes spectrales de référence permettent de définir une référence locale d'éclairement de la scène. En particulier, de jour, le flux solaire moyen réfléchi par la scène est pris en compte.
De plus, l'exploitation des flux collectés par des pixels adjacents permet au-delà de la classification des sources monospectrales tels que les lasers recherchés (avec les bande B1 et B3), de faire des mesures relatives à des flux collectés dans chaque bande spectrale pour estimer leur température équivalente et ainsi classifier les reflets d'origine solaire et les sources d'origine pyrotechnique (feux de bouches, propulsions de rockets ou missiles, leurres pyrotechniques) ou encore les lampes, phares ou balises.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le premier mode de réalisation permet 5 de réduire le taux de fausses alarmes tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission.
Deuxième mode de réalisation Un deuxième mode de réalisation du dispositif de classification 14 décrit dans la
10 description générale va maintenant être décrit en référence aux figures 7 à 9.
Dans le deuxième mode de réalisation, le dispositif de classification 14 est particulièrement adapté pour différencier un pointeur laser émettant dans la bande de longueurs d'onde comprise entre 800 nm et 900 nm, d'une autre source lumineuse de type éclairage urbain émettant à minima dans le visible (380 nm à 780 nm) et éventuellement 15 dans le proche infra-rouge.
Dans le deuxième mode de réalisation, le premier pixel P1 comprend un filtre rouge d'une matrice de Bayer ou un filtre vert d'une matrice de Bayer, le deuxième pixel P2 comprenant un filtre bleu d'une matrice de Bayer. Une matrice de Bayer (également appelé filtre de Bayer ou mosaïque de Bayer) est composée à 50 % de filtres verts, à 25 %
de filtres rouges et à 25 % de filtres bleus, de sorte à imiter la physiologie de l'oeil humain.
Le spectre des filtres d'une matrice de Bayer est illustré en figure 7. Sur cette figure, la courbe R est le spectre du filtre rouge de la matrice de Bayer, la courbe V
est le spectre du filtre vert de la matrice de Bayer et la courbe B est le spectre du filtre bleu de la matrice de Bayer.
Avantageusement, le dispositif 14 comprend, en amont du capteur 20, un filtre pupillaire. Le filtre pupillaire est, de préférence, un filtre coupe-bande dans une gamme de longueurs d'onde comprise entre 380 nanomètres et 850 nanomètres. Un exemple de spectre de filtre pupillaire est illustré en figure 8.
La première bande spectrale B1 est le produit du spectre du filtre pupillaire (le cas échéant) et du spectre du filtre du premier pixel P1. La deuxième bande spectrale B2 est le produit du spectre du filtre pupillaire (le cas échéant) et du spectre du filtre du deuxième pixel P2.
Lorsque l'ensemble comprend un troisième pixel P3, le troisième pixel P3 est l'autre du filtre rouge ou vert de la matrice de Bayer ou un deuxième filtre vert. La troisième bande spectrale B3 est le produit du spectre du filtre pupillaire (le cas échéant) et du spectre du filtre du deuxième pixel P2.
Lorsque l'ensemble comprend un quatrième pixel P4, le quatrième pixel P4 est le pixel restant de la matrice de Bayer. Avantageusement, un ensemble peut comprendre un nombre supérieur à quatre de pixels de la matrice de Bayer. Dans ce cas, la bande spectrale de chaque pixel est le produit du spectre du filtre pupillaire (le cas échéant) et du spectre du filtre du pixel.
Dans l'exemple illustré sur la figure 9, chaque ensemble comprend un premier pixel P1 avec un filtre rouge, un deuxième pixel P2 avec un filtre bleu, un troisième pixel P3 avec un filtre vert et quatrième pixel P4 avec un filtre vert.
Le fonctionnement spécifique au deuxième mode de réalisation du dispositif de classification 14 va maintenant être décrit.
Le capteur 20 reçoit un flux lumineux sous la forme d'une tâche T s'étalant sur au moins un ensemble de pixels du capteur 20.
En réponse, chaque pixel de chaque ensemble recevant le flux lumineux génère un signal.
Le calculateur 24 compare ensuite les caractéristiques des signaux générés par les pixels de chaque ensemble pour classifier la source lumineuse 11.
Par exemple, lorsque la caractéristique considérée est l'amplitude, un pointeur laser émettant dans la bande de longueurs d'onde comprise entre 800 nm et 900 nm aura une amplitude équivalente pour chacun des signaux générés par les quatre pixels de la matrice de Bayer. Par contre, pour un lampadaire blanc-bleuté le signal généré par le pixel bleu aura une amplitude plus élevée que les autres pixels. Cette différence permet donc de distinguer un pointeur laser d'un lampadaire large bande émettant en général d'abord dans le visible et pouvant s'étendre dans le proche infrarouge à minima dans la bande de longueurs d'onde 800nm-900nm (lampadaire <c blanc-bleuté ), et ainsi de classifier la source lumineuse d'émission.
Le filtre pupillaire permet d'améliorer la distinction entre un lampadaire et un pointeur laser. En effet, sans filtre pupillaire un lampadaire blanc aura un niveau quasi équivalent sur les pixels comme un pointeur laser.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le deuxième mode de réalisation permet de mieux distinguer un flux émis par un pointeur laser par rapport à un flux émis par exemple par un lampadaire. Cela permet de réduire le taux de fausses alarmes.
Le capteur 20 du dispositif de classification 14 étant un capteur matriciel, une localisation angulaire précise de la source d'émission est également possible.
En outre, un tel capteur matriciel permet de réaliser deux fonctions : une fonction de détection (permettant de classifier la source d'émission) et une fonction d'imagerie.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le deuxième mode de réalisation permet de réduire le taux de fausses alarmes tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission.
Troisième mode de réalisation Un troisième mode de réalisation du dispositif de classification 14 décrit dans la description générale va maintenant être décrit en référence à la figure 10.
Dans le troisième mode de réalisation, le dispositif de classification 14 est particulièrement adapté pour différencier un pointeur laser émettant dans la bande de ro longueurs d'onde comprise entre 800 nm et 900 nm d'un lampadaire large bande émettant en général d'abord dans le visible et pouvant émettre dans le proche infrarouge à minima dans la bande 800 nm - 900 nm.
Dans le troisième mode de réalisation, la première bande spectrale B1 et la deuxième bande spectrale B2 sont disjointes et comportent des longueurs d'onde comprises entre 800 nanomètres et 900 nanomètres.
Le premier pixel P1 comprend un filtre propre à transmettre seulement la première bande spectrale 131. Le deuxième pixel P2 comprend un filtre propre à
transmettre seulement la deuxième bande spectrale B2.
Lorsque chaque ensemble comprend un troisième pixel P3, la troisième bande spectrale B3 est disjointe des première et deuxième bandes spectrales B1, B2 et comporte des longueurs d'onde comprises entre 800 nanomètres et 900 nanomètres. Le troisième pixel P3 comprend un filtre propre à transmettre seulement la troisième bande spectrale B3.
Lorsque chaque ensemble comprend plus de trois pixels, la bande spectrale de chaque pixel est disjointe des première, deuxième et troisième bandes spectrales B1, B2, B3 et comporte des longueurs d'onde comprises entre 800 nanomètres et 900 nanomètres. Chaque pixel comprend un filtre propre à transmettre seulement la bande spectrale du pixel.
Dans l'exemple illustré par la figure 10, chaque ensemble comprend quatre pixels distincts : un premier pixel P1 correspondant à la gamme de longueurs d'onde comprise entre 800 nm et 825 nm, un deuxième pixel P2 correspondant à la gamme de longueurs d'onde comprise entre 825 nm et 850 nm, un troisième pixel P3 correspondant à
la gamme de longueurs d'onde comprise entre 850nnn et 875 nm et un quatrième pixel P4 correspondant à la gamme de longueurs d'onde comprise entre 875 nm et 900 nm.
Le fonctionnement spécifique au troisième mode de réalisation du dispositif de classification 14 va maintenant être décrit.
Le capteur 20 reçoit un flux lumineux sous la tonne d'une tâche T s'étalant sur au moins un ensemble de pixels du capteur 20.
En réponse, chaque pixel de chaque ensemble recevant le flux lumineux génère un signal.
Le calculateur 24 compare ensuite les signaux générés par les pixels de l'ensemble, notamment les caractéristiques de tels signaux, pour classifier la source lumineuse 11.
Par exemple, lorsque la caractéristique considérée est l'amplitude, un pointeur laser émettant dans la bande de longueurs d'onde comprise entre 800 nm et 900 nm aura une amplitude plus élevée pour le signal généré par l'un des pixels car le pointeur est un laser émettant dans une bande étroite. Par contre, un lampadaire aura une amplitude équivalente pour chacun des signaux générés par les pixels de l'ensemble car un tel lampadaire émet sur une large bande incluant la bande 800 nm-900 nm. Cette différence permet donc de distinguer un pointeur laser d'un lampadaire, et ainsi de classifier la source lumineuse d'émission.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le troisième mode de réalisation permet de mieux distinguer un flux émis par un pointeur laser par rapport au flux émis par un lampadaire. Cela permet de réduire le taux de fausses alarmes.
Le capteur 20 du dispositif de classification 14 étant un capteur matriciel, une localisation angulaire précise de la source d'émission est également possible.
En outre, un tel capteur matriciel permet de réaliser deux fonctions : une fonction de détection (permettant de classifier la source d'émission) et une fonction d'imagerie.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le troisième mode de réalisation permet de réduire le taux de fausses alarmes tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission. Il permet, en outre, de classifier les sources larges bandes détectées par leur classification spectrale.
L'homme du métier comprendra que les modes de réalisation précédemment décrits peuvent être combinés pour former de nouveaux modes de réalisation pourvu qu'ils soient compatibles techniquement.
Par exemple, de manière similaire au deuxième mode de réalisation, un filtre pupillaire pouffait être ajouté en amont des capteurs des premier et troisième modes de réalisation.
Dans un autre exemple de réalisation, le capteur pourrait comprendre, pour chaque ensemble, un entrelacement de pixels selon le premier, et/ou le deuxième et/ou le troisième mode de réalisation.
Dans le deuxième mode de réalisation, le dispositif de classification 14 est particulièrement adapté pour différencier un pointeur laser émettant dans la bande de longueurs d'onde comprise entre 800 nm et 900 nm, d'une autre source lumineuse de type éclairage urbain émettant à minima dans le visible (380 nm à 780 nm) et éventuellement 15 dans le proche infra-rouge.
Dans le deuxième mode de réalisation, le premier pixel P1 comprend un filtre rouge d'une matrice de Bayer ou un filtre vert d'une matrice de Bayer, le deuxième pixel P2 comprenant un filtre bleu d'une matrice de Bayer. Une matrice de Bayer (également appelé filtre de Bayer ou mosaïque de Bayer) est composée à 50 % de filtres verts, à 25 %
de filtres rouges et à 25 % de filtres bleus, de sorte à imiter la physiologie de l'oeil humain.
Le spectre des filtres d'une matrice de Bayer est illustré en figure 7. Sur cette figure, la courbe R est le spectre du filtre rouge de la matrice de Bayer, la courbe V
est le spectre du filtre vert de la matrice de Bayer et la courbe B est le spectre du filtre bleu de la matrice de Bayer.
Avantageusement, le dispositif 14 comprend, en amont du capteur 20, un filtre pupillaire. Le filtre pupillaire est, de préférence, un filtre coupe-bande dans une gamme de longueurs d'onde comprise entre 380 nanomètres et 850 nanomètres. Un exemple de spectre de filtre pupillaire est illustré en figure 8.
La première bande spectrale B1 est le produit du spectre du filtre pupillaire (le cas échéant) et du spectre du filtre du premier pixel P1. La deuxième bande spectrale B2 est le produit du spectre du filtre pupillaire (le cas échéant) et du spectre du filtre du deuxième pixel P2.
Lorsque l'ensemble comprend un troisième pixel P3, le troisième pixel P3 est l'autre du filtre rouge ou vert de la matrice de Bayer ou un deuxième filtre vert. La troisième bande spectrale B3 est le produit du spectre du filtre pupillaire (le cas échéant) et du spectre du filtre du deuxième pixel P2.
Lorsque l'ensemble comprend un quatrième pixel P4, le quatrième pixel P4 est le pixel restant de la matrice de Bayer. Avantageusement, un ensemble peut comprendre un nombre supérieur à quatre de pixels de la matrice de Bayer. Dans ce cas, la bande spectrale de chaque pixel est le produit du spectre du filtre pupillaire (le cas échéant) et du spectre du filtre du pixel.
Dans l'exemple illustré sur la figure 9, chaque ensemble comprend un premier pixel P1 avec un filtre rouge, un deuxième pixel P2 avec un filtre bleu, un troisième pixel P3 avec un filtre vert et quatrième pixel P4 avec un filtre vert.
Le fonctionnement spécifique au deuxième mode de réalisation du dispositif de classification 14 va maintenant être décrit.
Le capteur 20 reçoit un flux lumineux sous la forme d'une tâche T s'étalant sur au moins un ensemble de pixels du capteur 20.
En réponse, chaque pixel de chaque ensemble recevant le flux lumineux génère un signal.
Le calculateur 24 compare ensuite les caractéristiques des signaux générés par les pixels de chaque ensemble pour classifier la source lumineuse 11.
Par exemple, lorsque la caractéristique considérée est l'amplitude, un pointeur laser émettant dans la bande de longueurs d'onde comprise entre 800 nm et 900 nm aura une amplitude équivalente pour chacun des signaux générés par les quatre pixels de la matrice de Bayer. Par contre, pour un lampadaire blanc-bleuté le signal généré par le pixel bleu aura une amplitude plus élevée que les autres pixels. Cette différence permet donc de distinguer un pointeur laser d'un lampadaire large bande émettant en général d'abord dans le visible et pouvant s'étendre dans le proche infrarouge à minima dans la bande de longueurs d'onde 800nm-900nm (lampadaire <c blanc-bleuté ), et ainsi de classifier la source lumineuse d'émission.
Le filtre pupillaire permet d'améliorer la distinction entre un lampadaire et un pointeur laser. En effet, sans filtre pupillaire un lampadaire blanc aura un niveau quasi équivalent sur les pixels comme un pointeur laser.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le deuxième mode de réalisation permet de mieux distinguer un flux émis par un pointeur laser par rapport à un flux émis par exemple par un lampadaire. Cela permet de réduire le taux de fausses alarmes.
Le capteur 20 du dispositif de classification 14 étant un capteur matriciel, une localisation angulaire précise de la source d'émission est également possible.
En outre, un tel capteur matriciel permet de réaliser deux fonctions : une fonction de détection (permettant de classifier la source d'émission) et une fonction d'imagerie.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le deuxième mode de réalisation permet de réduire le taux de fausses alarmes tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission.
Troisième mode de réalisation Un troisième mode de réalisation du dispositif de classification 14 décrit dans la description générale va maintenant être décrit en référence à la figure 10.
Dans le troisième mode de réalisation, le dispositif de classification 14 est particulièrement adapté pour différencier un pointeur laser émettant dans la bande de ro longueurs d'onde comprise entre 800 nm et 900 nm d'un lampadaire large bande émettant en général d'abord dans le visible et pouvant émettre dans le proche infrarouge à minima dans la bande 800 nm - 900 nm.
Dans le troisième mode de réalisation, la première bande spectrale B1 et la deuxième bande spectrale B2 sont disjointes et comportent des longueurs d'onde comprises entre 800 nanomètres et 900 nanomètres.
Le premier pixel P1 comprend un filtre propre à transmettre seulement la première bande spectrale 131. Le deuxième pixel P2 comprend un filtre propre à
transmettre seulement la deuxième bande spectrale B2.
Lorsque chaque ensemble comprend un troisième pixel P3, la troisième bande spectrale B3 est disjointe des première et deuxième bandes spectrales B1, B2 et comporte des longueurs d'onde comprises entre 800 nanomètres et 900 nanomètres. Le troisième pixel P3 comprend un filtre propre à transmettre seulement la troisième bande spectrale B3.
Lorsque chaque ensemble comprend plus de trois pixels, la bande spectrale de chaque pixel est disjointe des première, deuxième et troisième bandes spectrales B1, B2, B3 et comporte des longueurs d'onde comprises entre 800 nanomètres et 900 nanomètres. Chaque pixel comprend un filtre propre à transmettre seulement la bande spectrale du pixel.
Dans l'exemple illustré par la figure 10, chaque ensemble comprend quatre pixels distincts : un premier pixel P1 correspondant à la gamme de longueurs d'onde comprise entre 800 nm et 825 nm, un deuxième pixel P2 correspondant à la gamme de longueurs d'onde comprise entre 825 nm et 850 nm, un troisième pixel P3 correspondant à
la gamme de longueurs d'onde comprise entre 850nnn et 875 nm et un quatrième pixel P4 correspondant à la gamme de longueurs d'onde comprise entre 875 nm et 900 nm.
Le fonctionnement spécifique au troisième mode de réalisation du dispositif de classification 14 va maintenant être décrit.
Le capteur 20 reçoit un flux lumineux sous la tonne d'une tâche T s'étalant sur au moins un ensemble de pixels du capteur 20.
En réponse, chaque pixel de chaque ensemble recevant le flux lumineux génère un signal.
Le calculateur 24 compare ensuite les signaux générés par les pixels de l'ensemble, notamment les caractéristiques de tels signaux, pour classifier la source lumineuse 11.
Par exemple, lorsque la caractéristique considérée est l'amplitude, un pointeur laser émettant dans la bande de longueurs d'onde comprise entre 800 nm et 900 nm aura une amplitude plus élevée pour le signal généré par l'un des pixels car le pointeur est un laser émettant dans une bande étroite. Par contre, un lampadaire aura une amplitude équivalente pour chacun des signaux générés par les pixels de l'ensemble car un tel lampadaire émet sur une large bande incluant la bande 800 nm-900 nm. Cette différence permet donc de distinguer un pointeur laser d'un lampadaire, et ainsi de classifier la source lumineuse d'émission.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le troisième mode de réalisation permet de mieux distinguer un flux émis par un pointeur laser par rapport au flux émis par un lampadaire. Cela permet de réduire le taux de fausses alarmes.
Le capteur 20 du dispositif de classification 14 étant un capteur matriciel, une localisation angulaire précise de la source d'émission est également possible.
En outre, un tel capteur matriciel permet de réaliser deux fonctions : une fonction de détection (permettant de classifier la source d'émission) et une fonction d'imagerie.
Ainsi, le dispositif de classification 14 selon le troisième mode de réalisation permet de réduire le taux de fausses alarmes tout en permettant une localisation angulaire précise de la source d'émission. Il permet, en outre, de classifier les sources larges bandes détectées par leur classification spectrale.
L'homme du métier comprendra que les modes de réalisation précédemment décrits peuvent être combinés pour former de nouveaux modes de réalisation pourvu qu'ils soient compatibles techniquement.
Par exemple, de manière similaire au deuxième mode de réalisation, un filtre pupillaire pouffait être ajouté en amont des capteurs des premier et troisième modes de réalisation.
Dans un autre exemple de réalisation, le capteur pourrait comprendre, pour chaque ensemble, un entrelacement de pixels selon le premier, et/ou le deuxième et/ou le troisième mode de réalisation.
Claims (11)
1. Dispositif de classification (14) d'une source lumineuse (11) comprenant :
- un capteur (20) propre à recevoir un flux lumineux émis par au moins une source lumineuse (11), le flux lumineux étant reçu sur le capteur (20) sous la forme d'une tâche (T), le capteur (20) comprenant une pluralité de pixels (P1, P2, P3, P4) regroupés en ensembles, chaque ensemble comprenant au moins un premier pixel (P1) et un deuxième pixel (P2), adjacent au premier pixel (P1), chaque premier pixel (P1) étant propre à générer un premier signal (S1) relatif à une première portion de flux lumineux dans une première bande spectrale (B1) reçue par ledit premier pixel (P1), chaque deuxième pixel (P2) étant propre à générer un deuxième signal (S2) relatif à
une deuxième portion de flux lumineux dans une deuxième bande spectrale (B2) reçue par ledit deuxième pixel (P2), la deuxième bande spectrale (B2) étant différente de la première bande spectrale (B1), - une unité (22) de contrôle de la taille et de la forme de la tâche (T) de sorte que la tâche (T) s'étende sur au moins un ensemble de pixels (P1, P2, P3, P4) du capteur (20), et - un calculateur (24) configuré pour comparer le premier et le deuxième signal (S1, S2) et pour classifier la source lumineuse d'émission (11) en fonction du résultat de la comparaison.
- un capteur (20) propre à recevoir un flux lumineux émis par au moins une source lumineuse (11), le flux lumineux étant reçu sur le capteur (20) sous la forme d'une tâche (T), le capteur (20) comprenant une pluralité de pixels (P1, P2, P3, P4) regroupés en ensembles, chaque ensemble comprenant au moins un premier pixel (P1) et un deuxième pixel (P2), adjacent au premier pixel (P1), chaque premier pixel (P1) étant propre à générer un premier signal (S1) relatif à une première portion de flux lumineux dans une première bande spectrale (B1) reçue par ledit premier pixel (P1), chaque deuxième pixel (P2) étant propre à générer un deuxième signal (S2) relatif à
une deuxième portion de flux lumineux dans une deuxième bande spectrale (B2) reçue par ledit deuxième pixel (P2), la deuxième bande spectrale (B2) étant différente de la première bande spectrale (B1), - une unité (22) de contrôle de la taille et de la forme de la tâche (T) de sorte que la tâche (T) s'étende sur au moins un ensemble de pixels (P1, P2, P3, P4) du capteur (20), et - un calculateur (24) configuré pour comparer le premier et le deuxième signal (S1, S2) et pour classifier la source lumineuse d'émission (11) en fonction du résultat de la comparaison.
2. Dispositif (14) selon la revendication 1, dans lequel le calculateur (24) est configuré pour déterminer la direction de la source lumineuse (11) d'émission par rapport au dispositif (14) en fonction de la forme et de la position de la tâche (T) sur le capteur (20).
3. Dispositif (14) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque ensemble comprend au moins un troisième pixel (P3) parmi la pluralité de pixels (P1, P2, P3, P4) du capteur (20), chaque troisième pixel (P3) étant propre à générer un troisième signal (S3) relatif à une troisième portion de flux lumineux dans une troisième bande spectrale (B3) reçue par ledit troisième pixel (P3), la troisième bande spectrale (B3) étant différente de la première bande spectrale (B1) et de la deuxième bande spectrale (B2), le calculateur (24) étant configuré pour comparer le premier, le deuxième et le troisième signal (S1, S2, S3) pour classifier la source lumineuse (11) d'émission.
4. Dispositif (14) selon la revendication 3, dans lequel la disposition des pixels (P1, P2, P3, P4) de chaque ensemble est prédéfinie et est avantageusement identique d'un ensemble à un autre.
5. Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première bande spectrale (B1) est une bande spectrale d'intérêt et la deuxième bande spectrale (B2) est une bande spectrale de référence, chaque bande spectrale d'intérêt étant centrée sur une longueur d'onde d'intérêt, chaque bande spectrale de référence étant choisie dans le groupe constitué de :
- une bande spectrale centrée sur une longueur d'onde différente de la ou chaque longueur d'onde d'intérêt, - une bande spectrale disjointe de la ou chaque bande spectrale d'intérêt, et - une bande spectrale dans laquelle au moins une bande spectrale d'intérêt est strictement inclue, le premier pixel (P1) comprenant un filtre propre à transmettre seulement la première bande spectrale (B1), le deuxième pixel (P2) comprenant un filtre propre à
transmettre seulement la deuxième bande spectrale (B2).
- une bande spectrale centrée sur une longueur d'onde différente de la ou chaque longueur d'onde d'intérêt, - une bande spectrale disjointe de la ou chaque bande spectrale d'intérêt, et - une bande spectrale dans laquelle au moins une bande spectrale d'intérêt est strictement inclue, le premier pixel (P1) comprenant un filtre propre à transmettre seulement la première bande spectrale (B1), le deuxième pixel (P2) comprenant un filtre propre à
transmettre seulement la deuxième bande spectrale (B2).
6. Dispositif (14) selon la revendication 5 dans sa dépendance avec la revendication 3 ou 4, dans lequel la troisième bande spectrale (B3) est une bande spectrale d'intérêt centrée sur une longueur d'onde d'intérêt différente de la première bande spectrale (B1), ou une bande spectrale de référence différente de la deuxième bande spectrale (B2), le troisième pixel (P3) comprenant un filtre propre à
transmettre seulement la troisième bande spectrale (B3).
transmettre seulement la troisième bande spectrale (B3).
7. Dispositif (14) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel au moins une longueur d'onde d'intérêt est comprise entre 1,05 micromètres et 1,07 micromètres ou entre 1,50 micromètres et 1,70 micromètres, de préférence entre 1,55 micromètres et 1,65 micromètres.
8. Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le premier pixel (P1) comprend un filtre rouge d'une matrice de Bayer ou un filtre vert d'une matrice de Bayer, le deuxième pixel (P2) comprenant un filtre bleu d'une matrice de Bayer.
9.
Dispositif (14) selon la revendication 8, dans lequel le dispositif (14) comprend, en amont du capteur (20), un filtre pupillaire, la première bande spectrale (B1) étant le produit du spectre du filtre pupillaire et du spectre du filtre du premier pixel (P1), la deuxième bande spectrale (B2) étant le produit du spectre du filtre pupillaire et du spectre du filtre du deuxième pixel (P2), le filtre pupillaire étant, de préférence, un filtre coupe-bande dans une gamme de longueurs d'onde comprise entre 380 nanomètres et 850 nanomètres.
Dispositif (14) selon la revendication 8, dans lequel le dispositif (14) comprend, en amont du capteur (20), un filtre pupillaire, la première bande spectrale (B1) étant le produit du spectre du filtre pupillaire et du spectre du filtre du premier pixel (P1), la deuxième bande spectrale (B2) étant le produit du spectre du filtre pupillaire et du spectre du filtre du deuxième pixel (P2), le filtre pupillaire étant, de préférence, un filtre coupe-bande dans une gamme de longueurs d'onde comprise entre 380 nanomètres et 850 nanomètres.
10. Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première bande spectrale (B1) et la deuxième bande spectrale (B2) sont disjointes et comportent des longueurs d'onde comprises entre 800 nanomètres et 900 nanomètres.
11. Système optronique (12) comprenant un dispositif de classification (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
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