FR2614994A1 - Procede et dispositif de visualisation de plusieurs images radar en une mosaique unique - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF DE VISUALISATION DE PLUSIEURS IMAGES RADAR EN UNE IMAGE RESULTANTE UNIQUE, FORMEE PAR UNE MOSAIQUE DES DIFFERENTES IMAGES RADAR. A CET EFFET, L'INVENTION PREVOIT L'UTILISATION DE MOYENS D'EXCLUSION MUTUELLE DES IMAGES RADAR, DE SORTE QU'UN POINT DONNE DE L'IMAGE RESULTANTE CORRESPONDE A LA VISUALISATION D'UN ET D'UN SEUL RADAR.
Description
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PROCEDE ET DISPOSITIF DE VISUALISATION DE
PLUSIEURS IMAGES RADAR EN UNE MOSAIOUE UNIOUE
La présente invention concerne la visualisation d'images radar et, plus particulièrement, le cas ou une même zone géographique est couverte par plusieurs radars et o on souhaite obtenir une image résultante unique, formée par une mosaTque des images fournies par les différents radars. La nécessité de réaliser une mosaïque intervient notamment lorsque la position d'un radar est telle qu'il ne lui est pas possible de couvrir toute la zone qu'il est chargé de surveiller, du fait d'obstacles tels que montagnes ou bâtiments élevés introduisant une
ombre dans la zone surveillée, c'est-à-dire un secteur sans écho.
Ceci est par exemple fréquemment le cas des radars de surveillance d'aéroports. Pour couvrir la totalité de la zone, un ou plusieurs radars supplémentaires sont alors nécessaires et sont disposés de sorte à
pouvoir atteindre les secteurs d'ombre du premier radar.
Pour permettre à un opérateur de disposer de l'image de l'ensemble de la zone sur un écran unique, il est alors nécessaire de
réaliser une mosaTque des images fournies par les différents radars.
Il est connu de réaliser cette mosaique en prenant, pour chacun des pixels de l'image résultante, une vidéo égale à une fonction (moyenne, maximum...) de chacun des pixels fournis par les différents radars. Du fait que, en général, les images fournies par les différents radars se recoupent, on distingue alors sur récran unique deux types de zones: celles qui sont atteintes par un seul radar;
- celles qui sont atteintes par plusieurs radars (au moins deux).
Dans le deuxième type de zone; les échos des objets détectés (avions par exemple) traités par chacun des radars doivent bien entendu se superposer sur l'écran et, à un avion donné, doit donc
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correspondre un et un seul écho. Or, cette exigence n'est pas ici nécessairement réalisée en raison de l'asynchronisme de la rotation des radars: en effet, il peut y avoir mouvement de l'avion entre l'instant o il est détecté par le premier radar et l'instant o il est détecté par le second. D'autre part, le signal vidéo radar contient toujours un certain bruit, et, avec ce type de système, les bruits s'ajoutent dans les
zones communes à plusieurs radars.
La présente invention a pour but de constituer une mosaïque à partir d'une pluralité d'images radar, qui évite les inconvénients précédents par l'utilisation de moyens d'exclusion mutuelle des images radars: à un point donné de l'image résultante correspond
ainsi la visualisation d'un et un seul radar.
D'autres objets, particularités et résultats de l'invention
ressortiront de la description suivante, illustrée par les figures
annexées qui représentent:
- la figure 1, le schéma synoptique d'un transformateur numé-
rique d'images classique; - la figure 2, un premier mode de réalisation de la mosaïque suivant l'invention; - la figure 3, un deuxième mode de réalisation de la mosaique suivant l'invention;
- la figure 4, le schéma synoptique d'un transformateur numé-
rique d'images comportant une mémoire auxiliaire dite mémoire de blocs; la figure 5, un troisième mode de réalisation de la mosaïque selon l'invention; - la figure 6, le détail de l'un des éléments de la figure précédente; - la figure 7, un quatrième mode de réalisation de la mosaTque
selon l'invention.
Sur ces différentes figures, les mêmes références se rappor-
tent aux mêmes éléments.
La figure 1 représente un transformateur numérique d'images classique. On rappelle qu'un tel transformateur, également appelé TDI, a pour rôle essentiel de transformer une image radar fournie en coordonnées polaires et à renouvellement relativement lent en une image de type télévision, lumineuse, permettant son exploitation en
ambiance éclairée.
Le TOI reçoit donc, d'une part, du récepteur radar des signaux
de vidéo et, d'autre part, des signaux de rotation de l'antenne radar.
Les signaux vidéo sont constitués, d'une part, par un signal de synchronisation indiquant qu'une impulsion a été émise par le radar et, d'autre part, par la vidéo proprement dite, constituée par toutes les réponses (échos) à cette impulsion. Ces signaux vidéos sont reçus par une interface d'entrée 1 qui comporte principalement des circuits déchantillonnage de Pl'information analogique cd'entrée et une mémoire permettant la mémorisation de l'information vidéo
correspondant à chaque impulsion radar.
I- Les signaux de rotation sont constitués, d'une part, par un signal Nord qui est un top fourni à chaque passage de l'antenne au Nord et, d'autre part, par un signal d'incrément d'angle, indiquant que le faisceau a tourné dIl/ne de tour par rapport à l'incrément précédent, si n incréments correspondent à 3600. Ces signaux de rotation sont reçus par un ensemble 3 de circuits de conversion de
coordonnées.
Le TDI comporte encore une mémoire 4, appelée mémoire image, contenant sous forme numérique l'image qui sera affichée en mode télévision sur l'écran d'un dispositif 6 de visualisation. La capacité de la mémoire 4 est adaptée au standard de télévision utilisé, c'est-à-dire qu'elle comporte autant de cases mémoire que l'image affichée sur l'écran de télévision comporte de pixels. En outre, la luminance de chaque pixel est codée à l'aide d'un certain nombre de bits. Les phases de lecture du contenu de la mémoire 4, à destination de l'écran 6, et d'écriture dans cette mémoire de l'information radar fournie par l'interface I (via un bloc 2) sont asynchrones: la lecture est prioritaire et, pendant une phase de
lecture, l'écriture est arrêtée.
L'ensemble de conversion de coordonnées 3 assure donc
l'adressage en écriture de la mémoire image 4, I'interface I fournis-
sant, via le bloc 2, l'information vidéo à inscrire en mémoire en
synchronisme avec l'adressage.
Un ensemble 5 de circuits de lecture en mode télévision assure
l'adressage en lecture de la mémoire image 4.
Le TDI comporte encore un ensemble 2 de circuits de réma-
nence artificielle qui a pour rôle de créer pour les informations numériques contenues dans la mémoire 4, pour lesquelles il n'existe pas de modifications dues au vieillissement, un effet de rémanence comparable à celui qui est produit sur un tube rémanent o la
brillance d'un point commence à décroître dès qu'il est inscrit.
Le TDI comporte encore un processeur de commande (non représenté) recevant à la fois les signaux de vidéo et les signaux de rotation et assurant la commande et la synchronisation de tous les
circuits précédents.
La figure 2 représente un premier mode de réalisation de la
mosaïque selon rl'invention, dans le cas de deux radars par exemple.
Sur cette figure, on a donc représenté schématiquement deux radars, 10 et 10a, fournissant des signaux vidéo et de rotation à
respectivement deux TDI; chacun des TDI est constitué des ensem-
bles 1 à 5 décrits précédemment, les ensembles du TDI du radar 10a
portant un indice a afin de les distinguer de ceux du TDI du radar 10.
La vidéo en sortie de chacune des mémoires image (4, 4a) n'est transmise au dispositif de visualisation 6 qu'après un circuit logique de validation du type ET (71, 71a) et un dispositif sommateur 72,
reliant les sorties des circuits 71 et 71a.
Chacun des TDI comporte en outre une mémoire, appelée plan
de mosaïque (70, 70a).
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Ce plan de mosaïque contient, pour chaque pixel, un bit de validation autorisant ou non, par l'intermédiaire du circuit ET (71, 71a), la transmission du contenu de la mémoire image (4, 4a) au dispositif de la visualisation 6. Dans le cas de deux radars, comme représenté sur la figure 2, le plan de mosaïque du radar 10a est bien
entendu complémentaire du plan de mosaïque du radar 10.
Les mémoires contenant les plans de mosaîque peuvent être des mémoires mortes, éventuellement programmables, ou des mémoires RAM dont le contenu est chargé par le processeur du TDI,
sous l'action de l'opérateur.
La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de la
mosaique selon l'invention, dans lequel les plans de mosaïque inter-
viennent non plus en sortie des mémoires images, mais au niveau des
ensembles de rémanence.
Sur cette figure, on retrouve à titre d'exemple les deux radars et 10a, dont les récepteurs et les antennes fournissent les signaux de vidéo et de rotation aux TDI constitués par les ensembles 1 à 5
(la à 5a pour le radar 10a).
Dans ce mode de réalisation, également, à chaque TDI est
associé un plan de mosaïque, maintenant repérés 77 et 77a respecti-
- vement, mais celui-ci fournit son information de validation à l'ensemble de rémanence 2 (respectivement 2a). Cet ensemble reçoit en outre, comme précédemment, la vidéo incidente fournie par rinterface 1 et la vidéo préalablement enregistrée fournie par la
mémoire image 4.
Le fonctionnement des circuits de rémanence est classique, sauf en ce qui concerne la validation par l'information contenue dans
le plan de mosaique (77, 77a).
On rappelle que Pensemble de rémanence est habituellement constitué par une mémoire RAM qui reçoit la vidéo incidente sur i bits, la vidéo mémorisée dans la mémoire image sur j bits et qui fournit en sortie vers la mémoire image une vidéo sur j bits, représentant une fonction prédéfinie des deux vidéos reçues. Un tel
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fonctionnement est par exemple décrit dans la demande de brevet
français N 82.17984 au nom de THOMSON-CSF.
Dans le cas de la figure 3, la mémoire de rémanence (2, 2a) admet une entrée supplémentaire venant du plan de mosaïque (77, 77a), sur un bit (le bit de validation), la sortie de cette mémoire, toujours à destination de la mémoire image (4, 4a), étant alors fonction à la fois des deux vidéos d'entrée et du bit de validation de mosaque. En d'autres termes, ce mode de réalisation revient à
considérer la mosaïque comme une loi de rémanence particulière.
Ce mode de réalisation présente l'avantage, par rapport au mode de réalisation précédent, d'éviter la logique de validation (71, 71a). La taille de la mémoire formant le plan de mosaïque peut être de un bit par pixel. Elle peut être inférieure, en considérant les pixels dans la rmémoire image par blocs, pour chacun desquels le bit de mosaïque est le même; dans le cas de blocs de 4 x 4 pixels par exemple, on réduit ainsi la taille du plan de mosaïque d'un facteur 16. La figure 4 est le schéma synoptique d'un TDI comportant une
mémoire intermédiaire, dite mémoire de blocs.
Sur cette figure, on retrouve les mêmes éléments que sur la figure 1, sauf en ce qui concerne une mémoire 8, dite mémoire de blocs, qui est disposée entre la vidéo incidente et la mémoire image, ou plus précisément entre l'interface 1 et l'ensemble de rémanence 2. L'organisation de cette mémoire intermédiaire est du même type que celle de la mémoire image 4, mais les pixels adjacents sont en outre regroupés en pavés, ou blocs, et ces blocs sont transférés en parallèle dans la mémoire image lorsqu'ils sont totalement remplis, ce qui permet d'alléger la charge en écriture de cette dernière. Une telle structure est par exemple décrite dans le
document EP 68.852.
La structure de la mémoire de blocs peut être identique à celle de la mémoire image; dans une variante de réalisation, la structure de la mémoire de blocs et son mode de remplissage peuvent être optimisés afin de réduire la taille de la mémoire de blocs, ainsi qu'il est décrit par exemple dans la demande de brevet français N 86.01377. Le schéma de la figure 1 est alors modifié en ce que
l'ensemble de conversion de coordonnées fournit également l'adrès-
sage en écriture et en lecture de la mémoire de blocs.
La figure 5 représente un troisième mode de réalisation de la mosaïque selon l'invention dans le cas de TDI munis de mémoire de blocs. Sur cette figure, on retrouve donc les deux radars 10 et 10a, reliés chacun aux ensembles 1, 3, 8, respectivement la, 3a, 8a, décrits sur la figure 4, les ensembles 4, 5 et 6 étant communs aux
deux radars, ainsi que l'ensemble de rémanence repéré ici 20.
Le dispositif de la figure 5 comporte en outre un circuit arbitre 73, qui a pour fonction d'autoriser la lecture de l'une ou l'autre des mémoires de blocs 8 et ga, étant donné que les sorties de ces deux mémoires sont reliées à une même entrée de l'ensemble de rémanence 20. Ce circuit 73 autorise alternativement et de façon
prédéfinie la lecture de l'une puis de l'autre mémoire, et il accom-
pagne cette autorisation de lecture par une identification du radar qui est ainsi autorisé à fournir ses informations à l'ensemble 20; cette identification peut être constituée par exemple par un
numéro.
Le système de la figure 5 comporte également une mémoire 74, contenant un plan de mosaïque unique, également fourni à
Pensemble de rémanence 20.
Un mode de réalisation de l'ensemble 20 est décrit plus en
détail sur la figure 6.
L'ensemble 20 est constitué par la mémoire de rémanence 2 précédente, précédée par une logique de validation qui comporte un comparateur 21 et un circuit ET 22. Le plan de mosaTque contient
ici, pour chaque pixel, l'identification du radar à prendre en compte.
Cette identification est fournie au comparateur 21 qui reçoit par ailleurs, du circuit arbitre 73, l'identification du radar fournissant présentement la vidéo. Le comparateur 21 délivre un signal de validation si l'identification du radar correspond à celle qui est autorisée par le plan de mosaïque. Le signal de validation est fourni au circuit ET 22 qui reçoit d'autre part la vidéo et qui la transmet
en cas de validation à la mémoire de rémanence 2.
Un autre mode de réalisation de l'ensemble 20 consiste à procéder de façon analogue à ce qui est décrit ci-dessus figure 3, c'est-à-dire à admettre en entrée de la mémoire de rémanence l'information (identification du radar autorisé) contenue dans le plan de mosaïque pour chaque pixel. Le contenu de la mémoire 2 tient alors compte de ce paramètre et l'information en sortie de cette
mémoire est fonction à la fois des deux vidéos d'entrée, de l'identifi-
cation du radar fournissant la vidéo et de Pidentification du radar autorisé. Ce mode de réalisation permet l'utilisation de TDI comportant une mémoire de blocs, avec les avantages inhérents à celle-ci. En outre, dans le cas o la mémoire de blocs a une taille inférieure à
celle de la mémoire image, ce mode de réalisation présente l'avan-
tage, par rapport à celui de la figure 3, de ne dédoubler que les
mémoires de blocs et non la mémoire image.
La figure 7 représente un quatrième mode de réalisation de la mosaïque selon l'invention, également dans le cas de TDI munis de
mémoires de blocs.
Dans ce mode de réalisation, le système comporte en outre, pour chacun des radars, une mémoire dite mémoire de zone, référencée 75 et 75a respectivemerit. Dans un TDI, une telle
mémoire est utilisée dans le cas o on désire former des "médail-
Ions" sur l'écran. On rappelle qu'on entend par "médaillon" une partie de la zone de couverture de radar appartenant ou n'appartenant pas à l'image visualisée sur l'écran, qui est agrandie par rapport à cette image; cette possibilité est par exemple utilisée lorsque l'opérateur
souhaite examiner un détail particulier.
La mémoire de zone (75, 75a) reçoit dans ce cas les coor- données du bloc en lecture, fournies par l'ensemble de conversion (3,
3a) et elle contient l'indication d'appartenance ou de non apparte-
nance de ce bloc à l'image à visualiser. Son contenu est par exemple commandé (via le processeur radar) par l'opérateur (flèche 750). Elle délivre en conséquence à la mémoire de blocs une autorisation ou
non-autorisation de lecture.
Dans le système de la figure 7, le contenu de la mémoire de zone est modifié de façon à comporter - en outre les indications précédemment contenues dans les plans de mosaique; l'autorisation
de lecture est alors fonction non seulement des souhaits de "médail-
lon" de l'opérateur, mais également du plan de mosaïque.
Comme dans le mode de réalisation précédent, le système
comporte un circuit arbitre 73 qui autorise la lecture alternati-
vement des mémoires blocs 8 et 8a: en conséquence, l'autorisation de lecture émanant des mémoires de zone (75, 75a) sont transmises
à la mémoire de blocs via une porte ET (76, 76a).
L'avantage de ce mode de réalisation est que ne sont envoyées à l'ensemble de rémanence 2 que les parties utiles des images des deux radars, c'est-à-dire les parties effectivement utilisées pour la formation de la mosaïque visualisée. De la sorte, le bus d'accès à l'ensemble 2 est deux fois moins chargé que dans le cas de la figure , o la totalité de la vidéo des deux radars est transmise à
l'ensembie de rémanence.
L'invention décrite ci-dessus l'a été, bien entendu, à titre
d'exemple non limitatif et c'est ainsi, par exemple, que les diffé-
rents modes de réalisation décrits pour une mosaïque à deux radars
peuvent être étendus à une mosaique à N radars.
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R EV E N DI CATI ON S
1. Procédé de visualisation de plusieurs images radar en une mosaïque unique, chacune des images radar étant mémorisée, le procédé étant caractérisé par le fait qu'il comporte une étape
d'exclusion mutuelle des images radar.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'image radar est fournie sous forme analogique et en coordonnées polaires; que le procédé comporte en outre, pour chacune des images, les étapes suivantes: - numérisation de l'image; - conversion de coordonnées, permettant d'obtenir une image en coordonnées cartésiennes; - mémorisation de l'image convertie; que 'étape d'exclusion mutuelle des images consiste, pour chaque image ainsi traitée et pour chaque pixel de cette image, en la validation ou la non-validation de l'image en fonction de son appartenance ou sa non-appartenance à la mosaTque visualisée, et que les images validées sont sommées puis visualisées en mode télévision. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'image radar est fournie sous forme analogique et en coordonnées polaires; que le procédécomporte en outre, pour chacune des images, les étapes suivantes: numérisation de l'image; - conversion de coordonnées, permettant d'obtenir une image en coordonnées cartésiennes; - mémorisation de l'image convertie; - rémanence, permettant d'obtenir un vieillissement de l'image mémorisée; que l'étape d'exclusion mutuelle des images consiste, pour chaque image ainsi traitée, en la validation ou la non-validation de l'image
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il lors de l'étape de rémanence en fonction de son appartenance ou sa nonappartenance à la mosaïque visualisée, et que les images
validées sont sommées puis visualisées en mode télévision.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'image radar est fournie sous forme analogique et en coordonnées polaires; que le procédé comporte en outre, pour chacune des images, les étapes suivantes; - numérisation de l'image; - conversion de coordonnées, permettant d'obtenir une image en coordonnées cartésiennes; - première mémorisation de l'image convertie; et que le procédé comporte en outre les étapes suivantes: - transmission alternative des différentes images mémorisées; deuxième mémorisation des images transmises, après une étape de rémanence; - rémanence, pendant laquelle l'image ayant fait l'objet de la - deuxième mémorisation est artificiellement vieillie, et lors de
laquelle est effectuée l'exclusion mutuelle sous forme d'une vali-
dation ou une non-validation des images transmises en fonction de leur appartenance ou de leur non-appartenance à la mosaïaue visualisée; visualisation en mode télévision de l'image une deuxième fois mémorisée. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que limage radar est fournie sous forme analogique et en coordonnées polaires; que le procédé comporte en outre, pour chacune des images, les étapes suivantes: - numérisation de l'image - conversion de coordonnées, permettant d'obtenir une image en coordonnées cartésiennes; - première mémorisation de l'image convertie;
- validation ou non-validation de l'image mémorisée en fonc-
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tion de son appartenance ou sa non-appartenance à la mosaïque visualisée; et que le procédé comporte en outre les étapes suivantes: - transmission alternative des différentes images mémorisées et validées; - deuxième mémorisation des images transmises; - visualisation en mode télévision de l'image une deuxième fois memorisee. 6. Dispositif de visualisation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte, pour chacune des images radar fournies en coordonnées polaires: - des moyens (1, la) de numérisation de l'image fournie - des moyens (3, 3a) de conversion de coordonnées; - une mémoire image (4, 4a) pour la mémorisation de l'image convertie - une mémoire (70, 70a) contenant un plan de mosaïque
constitué, pour chaque pixel de l'image, par l'information de vali-
dation ou non-validation - des moyens logiques (71, 71a) de validation des pixels à partir du contenu de la mémoire de mosaïque et de transmission des pixels validés; le dispositif comportant en outre des moyens de sommation (72) des
images validées et de visualisation (6) des images sommées.
7. Dispositif de visualisation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte, pour chacune des images radar fournies en coordonnées polaires: - des moyens (1, la) de numérisation de l'image fournie - des moyens (3, 3a) de conversion de coordonnées; - une mémoire image (4, 4a) pour la mémorisation de l'image convertie; - une mémoire (77, 77a) contenant un plan de mosaïque
constitué, pour chaque pixel de l'image, par l'information de vali-
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dation ou non-validation;
- des moyens (2, 2a) assurant la rémanence de l'image mémo-
risée et la validation des pixels à partir de l'information fournie par la mémoire de mosaTque; le dispositif comportant en outre des moyens de sommation (72) des
images validées et de visualisation (6) des images sommées.
8. Dispositif de visualisation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte, pour chacune des images radar fournies en coordonnées polaires: - des moyens (1, la) de numérisation de l'image fournie; - des moyens (3, 3a) de conversion de coordonnées;
- une mémoire de blocs (8, 8a) assurant une première mémori-
sation de l'image convertie; le dispositif comportant en outre:
- des moyens arbitre (73), assurant une transmission alterna-
tive des images mémorisées dans les mémoires de blocs; - une mémoire image (4) assurant une deuxième mémorisation de Pimage transmise; - une mémoire (74) contenant un plan de mosaique constitué,
pour chaque pixel de l'image de la mémoire image, par une infor-
mation de validation ou non-validation; - des moyens (2) assurant la rémanence de l'image de la mémoire image et la validation des pixels à partir de l'information fournie par la mémoire de mosaïque; 25. - des moyens de visualisation (6) de l'image de la mémoire image. 9. Dispositif de visualisation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte, pour chacunes des images radar fournies en coordonnées polaires: - des moyens (1, la) de numérisation de l'image fournie; - des moyens (3, 3a) de conversion de coordonnées;
- une mémoire de blocs (8, 8a) assurant une première mémori-
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sation de l'image convertie; - une mémoire de zones (75, 75a) contenant un plan de mosaïque constitué, pour chaque pixel de l'image de la mémoire de blocs, par une information de validation ou non-validation; - le dispositif comportant en outre:
- des moyens arbitre (73), assurant une transmission alterna-
tive des images mémorisées dans les mémoires de blocs et validées - une mémoire image (4) assurant une deuxième mémorisation de l'image transmise; - des moyens (2) assurant la rémanence de l'image de la mémoire image; des moyens de visualisation (6) de l'image de la mémoire image.
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