FR2502437A1 - DEVICE FOR THE TAKING OF THERMAL IMAGES - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIF DE PRISE D'IMAGES THERMIQUES. LE DISPOSITIF DE PRISE D'IMAGES THERMIQUES AU MOYEN D'UN APPAREIL DE PRISE D'IMAGES THERMIQUES COUPLE AVEC UN LASER EN VUE D'UNE AMELIORATION DU CONTRASTE DE L'IMAGE THERMIQUE PRISE, EST CARACTERISE EN CE QU'ON UTILISE UN LASER A IMPULSIONS 12, EN CE QUE LE LASER 12 EST DECLENCHE LORS DE LA CONCORDANCE DE SON ORIENTATION DE FAISCEAU AVEC LA POSITION D'EXPLORATION DE L'APPAREIL DE PRISE D'IMAGE THERMIQUE 11, ET EN CE QU'ON CONTINUE A FAIRE DEPLACER LE LASER 12 D'UNE DISTANCE CORRESPONDANT A L'ECART D'UN POINT-IMAGE APRES CHAQUE EXPLORATION COMPLETE DE L'IMAGE THERMIQUE. ON EVITE NOTAMMENT LA POSSIBILITE QU'ON PUISSE DECOUVRIR, EN UN POINT OBSERVE, QU'ON EST SOUMIS A UNE OBSERVATION NOCTURNE.THERMAL IMAGE TAKING DEVICE. THE DEVICE FOR TAKING THERMAL IMAGES BY MEANS OF A THERMAL IMAGE TAKING APPARATUS COUPLED WITH A LASER FOR AN IMPROVEMENT OF THE CONTRAST OF THE THERMAL IMAGE TAKEN, IS CHARACTERIZED BY USING AN A LASER PULSES 12, IN THAT LASER 12 IS TRIGGERED WHEN ITS BEAM ORIENTATION AGREES WITH THE EXPLORATION POSITION OF THERMAL IMAGING UNIT 11, AND IN CONTINUING TO MOVE THE LASER 12 FROM A DISTANCE CORRESPONDING TO THE DISTANCE OF A POINT-IMAGE AFTER EACH FULL EXPLORATION OF THE THERMAL IMAGE. WE AVOID IN PARTICULAR THE POSSIBILITY THAT WE MAY DISCOVER, AT AN OBSERVED POINT, THAT WE ARE SUBJECT TO AN OBSERVATION AT NIGHT.
Description
La présente invention concerne un dispositif de prise d'image ou vueThe present invention relates to a device for taking an image or a view
thermique au moyen d'un appareil pour by means of a device for
image thermique. De tels appareils de prise d'images thermi- thermal image. Such thermal imaging devices
ques,souvent dénommés appareils d'observation nocturne FLIR (FLIR = Forward Looking Infra Red = observation en in- frarouge),utilisent,lors de la prise d'image d'une scène, le rayonnement infrarouge situé dans la plage des longueurs d'ondes non visibles. Un certain contraste de l'image est often referred to as FLIR (Forward Looking Infra Red) cameras, use infrared radiation in the length range when shooting a scene. non-visible waves. Some contrast of the image is
encore obtenu après le coucher du soleil,du fait que des ma- still obtained after sunset, because
tières,telles que métaux, terre, roches et plantes ont été à cause des différences entre leurs propriétés,comme capacité d'échauffement et conductibilité thermique,différemment échauffées par le rayonnement solaire. L'observation ou vision such as metals, earth, rocks and plants have been because of the differences in their properties, such as heating capacity and thermal conductivity, which are differently heated by solar radiation. Observation or vision
nocturne avec le meilleur constrate reste donc possible immé- night with the best constrate therefore remains possible
diatement après le coucher du soleil. Sous l'effet du refroi- diatement after sunset. Under the effect of
dissement général,les différences de températures deviennent ensuite de plus en plus faibles. Vers le matinles différences In general, the differences in temperature then become lower and lower. In the morning, the differences
de températures ainsi donc que le contraste,atteignent un mini- temperatures and therefore the contrast, reach a minimum of
mum. Les détecteurs de tels appareils de prise d'images thermi- mum. The detectors of such thermal imaging devices
ques comportent, pour la différence de température pouvant être encore précisément décelée,une limite inférieure qui ne for the difference in temperature which can still be accurately detected, a lower limit
peut être améliorée même si l'on augmente le facteur d'ampli- can be improved even if the amplification factor is increased
fication du circuit électronique branché en aval à cause des the electronic circuit connected downstream because of
limites imposées par le bruit propre des éléments d'amplifi- limits imposed by the inherent noise of the amplification
cation.cation.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO3.953.667,dé- U.S. Patent No. 3,953,667, discloses
crit un dispositif constitué d'un laser couplé avec un appareil de prise d'image thermique et qui,pour de faibles différences de température, permet d'améliorer le contraste de l'image thermique prise. Dans ce dispositif,on utilise un appareil laser à balayage permanent modulé dont le rayon laser est, après un élargissement au moyen d'un miroir basculant et pivotant,amené sur l'objet à observer ou "photographier" à l'aide de l'appareil de prise d'image thermique. Un circuit récepteur comporte deux canaux séparés dont l'un permet de traiterle rayonnement thermique émis qui a été reçu et describes a device consisting of a laser coupled with a thermal imaging device and which, for small differences in temperature, improves the contrast of the thermal image taken. In this device, a modulated permanent scanning laser apparatus is used whose laser beam is, after an enlargement by means of a tilting and pivoting mirror, brought to the object to be observed or "photographed" by means of the thermal imaging apparatus. A receiver circuit has two separate channels, one of which processes the emitted thermal radiation that has been received and
l'autre le rayonnement laser modulé réfléchi. the other the reflected modulated laser radiation.
L'exploration constante de l'objet à "prendre" ou a "photo- The constant exploration of the object to be "taken" or "photo-
graphier", par un faisceau laser de section relativement grande,entratne le risque que,au point o se trouve ledit objet,il soit possible de constater l'existence de ladite exploration. L'invention se propose d'améliorer ce dispositif graphier ", by a laser beam of relatively large section, entails the risk that, at the point o is said object, it is possible to note the existence of said exploration.The invention proposes to improve this device
connu de façon à réduire le risque de détection ou de repé- known to reduce the risk of detection or
rage de cette exploration active. A cet effet, un dispositif comportant un appareil de prise d'images thermiques couplé avec un laser est caractérisé par l'utilisatio# 'un laser rage of this active exploration. For this purpose, a device comprising a thermal imaging device coupled with a laser is characterized by the use of a laser
à impulsionspar le déclenchement du laser lors de la concor- pulsed by triggering the laser when
dance de l'orientation de son faisceau avec la position o dance of the orientation of its beam with the position o
l'appareil de prise effectue l'exploration,et par le déplace- the picking apparatus performs the exploration, and by
ment du laser d'un écart entre points - images après chaque the laser of a gap between dots - images after each
exploration thermique complète de l'image. complete thermal exploration of the image.
Conformément à la présente invention,on utilise avantageusement un laser à impulsions ou pulsé qui est dirigé successivement sur les points de l'image,et qui est According to the present invention, a pulsed or pulsed laser is advantageously used which is successively directed to the points of the image, and which is
déclenché lors d'une concordance de sa position avec la posi- triggered when a match of its position with the posi-
tion d'exploration de l'appareil de prise d'image thermique. exploration of the thermal imaging apparatus.
Le laser émet avantageusement une lumière ayant une longueur d'onde appartenant à la plage de sensibilité spectrale de The laser advantageously emits light having a wavelength belonging to the spectral sensitivity range of
l'appareil de prise d'image thermique. Du fait des caractéris- the thermal imaging apparatus. Because of the characteristics
tiques différentes de la réflexion des infrarouges par divers matériaux, comme le métal et le boison obtient lors de different ticks from infrared reflection by various materials, such as metal and wood
l'éclairement de la scène observée par une impulsion infra- the illumination of the scene observed by an infra-
rouge,des réflexions différentes et par conséquent un meilleur contraste. Comme l'amélioration du contraste prend un certain temps,on interpose de préférence une mémoire vidéo entre un appareil de prise d'image thermique compatible avec la télévision et un moniteur de télévision branché en série avec lui. On a ainsi la possibilité d'effectuer en outre un traitement par ordinateur des signaux de contraste mémorisés. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention red, different reflections and therefore a better contrast. Since the enhancement of the contrast takes a certain amount of time, a video memory is preferably interposed between a television compatible thermal imaging apparatus and a television monitor connected in series with it. It is thus possible to further perform computer processing of the stored contrast signals. Other advantages and characteristics of the invention
seront mis en évidence dans la suite de la description, will be highlighted in the following description,
donnée à titre d'exemple non limitatif,en référence à la figu- given by way of non-limiting example, with reference to FIG.
re unique annexée qui représente schématiquement un appareil unique annex which schematically represents a device
selon l'invention.according to the invention.
L'appareil de prise d'image thermique 10 selon l'invention se compose d'un appareil d'observation nocturne 11 du type FLIR du commerceavec lequel est couplé un laser 12 également classique. Le laser 12 est commandé par impul- sions;pour un éclairement de la scène par impulsions, un laser à C02 convient particulièrement car sa longueur d'onde d'infrarouge est située dans la plage de sensibilité maximale de 10 microns de l'appareil d'observation nocturne FLIR Il utilisé. En amont du laser 12 est monté un système optique de focalisation ou mise au point 13. Le système optique de focalisation 13 est réglé de manière que le spot lumineux formé par le laser 12 couvre deux à trois lignes d'exploration de l'appareil de vision nocturne 11. Le laser 12 comporte des dispositifs d'entraînement 14,14' ainsi que des indicateurs de positions 15,15' qui sont associés au The thermal imaging apparatus 10 according to the invention consists of a night observation device 11 of the FLIR type of the trade with which is coupled a laser 12 also conventional. The laser 12 is impulse-controlled, and for pulsed scene illumination a CO 2 laser is particularly suitable because its infrared wavelength is within the maximum sensitivity range of 10 microns of the detector. nighttime observation FLIR It used. Upstream of the laser 12 is mounted an optical focusing or focusing system 13. The focusing optical system 13 is adjusted so that the light spot formed by the laser 12 covers two to three lines of exploration of the camera. night vision 11. The laser 12 comprises drive devices 14, 14 'and position indicators 15, 15' which are associated with the
mouvement vertical et au mouvement horizontal. Les disposi- vertical movement and horizontal movement. The provisions
tifs d'entraînement 14,14' sont commandés en hauteur et laté- 14,14 'are controlled in height and
ralement par une unité de commande d'exploration par laser 16,qui peut être commutée en position de fonctionnement manuel et en position de marche automatique,à l'aide d'un appareil de manoeuvre non représenté. Les valeurs réelles de position du laser 12 sont renvoyées à l'unité de commande Also, a laser scanning control unit 16 can be switched to the manual operating position and the automatic operating position using a not shown operating apparatus. The actual position values of the laser 12 are returned to the control unit
d'exploration par laser 16.Laser exploration 16.
Une unité de commande d'exploration FLIR 17 assure l'entraînement et la saisie de position des éléments mobiles A FLIR 17 scanning control unit provides drive and position capture of moving parts
de l'appareil de vision nocturne FLIR ll,ces éléments pou- of the FLIR ll night vision device, these elements
vant se composer d'une manière connue d'un miroir rotatif horizontal et d'un miroir basculant vertical,qui transmettent le rayonnement reçu ligne par ligne et point par point à des détecteurs appropriés correspondants. Les signaux de position qui sont reçus par l'unité de commande d'exploration FLIR 17 sont transmis,en même temps que les signaux de position provenant des indicateurs de position du laser 15,15',à un circuit comparateur 18 qui,en cas de coïncidence des signaux de position, commande une unité de déclenchement d'impulsions 19 qui déclenche à son tour des impulsions du laser. La durée de ces impulsions d'éclairement par laser correspond avantageusement au moins au temps d'exploration de trois to be composed in a known manner of a horizontal rotating mirror and a vertical tilting mirror, which transmit the received radiation line by line and point by point to corresponding appropriate detectors. The position signals which are received by the FLIR control unit 17 are transmitted, together with the position signals from the position indicators of the laser 15, 15 ', to a comparator circuit 18 which, in case coincidence of the position signals, controls a pulse triggering unit 19 which in turn triggers pulses of the laser. The duration of these laser illumination pulses advantageously corresponds to at least the exploration time of three
points-images de l'appareil de vision nocturne. Cette disposi- point-images of the night vision device. This provision
tion permet de maintenir à une valeur relativement faible allows keeping at a relatively low value
les frais de réglage électronique et optique. the costs of electronic and optical adjustment.
Le laser 12 n'est déclenché qu'une fois pour l'ex- ploration complète de l'ensemble de l'image thermique.Ensuite est The laser 12 is only triggered once for the complete exploration of the entire thermal image.
le laser /pfointé sur le point-image suivant et,lors de l'explo- the laser / pfointed on the next image point and, when explo-
ration complète suivante de l'image thermique,quand sa nou- following complete ration of the thermal image, when its new
velle position coïncide avec la position d'exploration de position coincides with the exploration position of
l'appareil de vision nocturne FLIR ll,il est à nouveau déclen- the night vision device FLIR ll, it is switched off again
ché,etc....Du fait qu'il peut s'écouler quelques minutes jusqu'à ce qu'une partie déterminée de la scène ait été because it may take a few minutes until a specific part of the scene has been
éclairée par des impulsions laser,il est nécessaire de mémori- illuminated by laser pulses, it is necessary to memorize
ser le résultat d'exploration pour chacune des phases opéra- the exploration result for each of the operational phases
toires. A cet effet,il est prévu une mémoire vidéo 20 dont tories. For this purpose, a video memory 20 is provided whose
la capacité doit être suffisante pour emmagasiner les informa- the capacity must be sufficient to store the information
tions concernant une zone de contrôle qui est choisie la plus grande possible dans la scène observée. L'image mémorisée est affichée sur un moniteur de télévision 21. Un ordinateur tions regarding a control zone that is chosen as large as possible in the observed scene. The stored image is displayed on a television monitor 21. A computer
intermédiaire non représenté permet ici de traiter encore l'i- intermediary, not shown here, makes it possible to
mage vidéo mémorisée. Les signaux vidéo infrarouges formés lors de l'utilisation d'un appareil observateur nocture FLIR 11 compatible avec la télévision,peuvent être appliqués aussi bien par l'intermédiaire de la mémoire vidéo 20 que directement à une unité d'amplification vidéo et de commande de synchronisation 22. Cette unité 22 fournit les signaux stored video mage. Infrared video signals formed during the use of a FLIR 11 night observing camera compatible with the television can be applied both via video memory 20 and directly to a video amplification and video control unit. 22. This unit 22 provides the signals
vidéo nécessaires pour la représentation d'imagessur le moni- necessary for the representation of images on the
teur de télévision 21 et elle synchronise,à l'aide d'une horloge centrale, la représentation sur le moniteur avec 21 and synchronizes, with the help of a central clock, the representation on the monitor with
l'exploration FLIR par l'unité de commande 17. the FLIR exploration by the control unit 17.
Par l'intermédiaire d'un générateur de signaux Via a signal generator
auxiliaires 23,il est possible par exemple de fixer à l'avan- 23, it is possible, for example, to fix in advance
ce pour le laser 12 une ligne de vision déterminée et égale- this for the laser 12 a line of vision determined and equal-
ment de définir une zone déterminée d'exploration correspon- to define a specific area of exploration corresponding to
dant à un champ de contrôle donné;en outre on peut faire given to a given control field;
apparaiître sur l'écran du moniteur de télévision 21 des si- appear on the screen of the television monitor 21
gnes alphanumériques.Le générateur de signaux auxiliaires 23 est commandé dans ce cas de la manière appropriée par un In this case, the auxiliary signal generator 23 is controlled in the appropriate manner by a
opérateur,au moyen d'un appareil de manoeuvre non représenté. operator, by means of an operating device not shown.
Le dispositif décrit ci-dessus permet non seulement une amélioration du contraste pour l'ensemble de l'image représentée sur le moniteur de télévision 21/il est également envisagé,en passant par la mémorisation, d'améliorer dans la The device described above allows not only an improvement of the contrast for the whole of the image represented on the television monitor 21 / it is also envisaged, through memorization, to improve in the
mémoire vidéo 20,ie contraste par un éclairement par impul- video memory 20, ie contrast by impulse illumination
sion pour une partie déterminée seulement d'une scène corres- for only a certain part of a scene corresponding to
pondant à un champ de contrÈle,et de ne représenter le reste spawning to a control field, and not representing the rest
de l'image qu'en temps réel. L'avantage d'un tel mode opéra- of the image in real time. The advantage of such a method
toire consiste en ce que,même pendant l'amélioration du con- in the sense that even during the improvement of
traste,qui prend du temps,l'appareil d'observation nocture FLIR remplit toujours sa fonction normale à l'extérieur du champ de contrôle. On doit obligatoirement éviter un déplacement de l'appareil d'observation nocturne dans ce The time-consuming night-time camera FLIR still performs its normal function outside the control field. It is obligatory to avoid a displacement of the night observation device in this
mode opératoire.operating mode.
En ce qui concerne la détermination de la longueur appropriée d'une impulsion d'éclairement par laser,il faut préciser les considérations suivantes: Dans le cas d'un appareil d'observation nocturne With regard to the determination of the appropriate length of a laser illumination pulse, the following considerations should be made: In the case of a night-vision device
FLIR compatible avec la télévision et assurant une explora- FLIR compatible with television and ensuring an
tion en série,la décomposition de l'image prise est effec- in series, the decomposition of the image taken is effected
tuée,comme on l'a déjà indiqué,ligne par ligne au moyen d'un miroir horizontal tournant et d'un miroir basculant verticalement après le parcours de chaque ligne. D'après les normes allemandes de télévision,on effectue à chaque seconde une exploration ou analyse de 25 images complètes ou de 50 demi-images ou trames. Dans ce cas, chaque Image se compose de 625 lignes horizontales. Le rapport entre hauteur et killed, as already indicated, line by line by means of a rotating horizontal mirror and a mirror swinging vertically after the course of each line. According to German television standards, every second is searched or analyzed for 25 complete images or 50 half-frames or frames. In this case, each Image consists of 625 horizontal lines. The relationship between height and
largeur d'image est égal à 3:4.image width is equal to 3: 4.
Dans un système de transmission d'image optimisé, In an optimized image transmission system,
la résolution verticale et la résolution horizontale,c'est-à- vertical resolution and horizontal resolution, that is,
dire la densité des points-images,doivent être égales.Le nombre des points-images horizontaux n H est ainsi le suivant: nH = 4/3 x 625 = 833 to say the density of the image-points, must be equal.The number of horizontal image-points n H is thus the following: nH = 4/3 x 625 = 833
Avec ce nombre de points-images,on a la durée suivante d'en- With this number of image points, we have the following duration of
registrement d'une ligne: t = 1 = 64 x 10 5 z 25 x 625 Le temps par pointimage horizontal est alors le suivant: t =64 x 10s = 76 x 10'9s Si,ten compte de l'économie précitée des réglages électronique et optiqueon donne à l'impulsion d'éclairement par laser une durée suffisamment longue pour qu'elle couvre au moins trois points-images,on obtient alors la durée minimale d'impulsion: tIMP =3 x 76 x 10'9s =228 x 10-9s Si on part en outre de ce que le spot d'éclairement recouvre 2 à 3 lignes d'exploration,il devient tout à fait registration of a line: t = 1 = 64 x 10 5 z 25 x 625 The time per horizontal marking is then as follows: t = 64 x 10s = 76 x 10'9s If, taking into account the aforementioned economy of settings electronic and optical gives the laser illumination pulse a duration long enough to cover at least three image points, then the minimum pulse duration is obtained: tIMP = 3 x 76 x 10'9s = 228 x 10-9s If we also start from the fact that the light spot covers 2 to 3 lines of exploration, it becomes quite
indiqué de choisir la fréquence de trame de 50 Hz comme fré- to select the 50 Hz frame rate as the frequency
quence de répétition d'image.quence of image repetition.
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Patent Citations (1)
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| ST | Notification of lapse |