FR2582112A1 - Appareil pour la saisie, par points d'image, de la configuration de la surface d'un objet eloigne - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF COMPRENANT AU MOINS UN ANALYSEUR OPTO-MECANIQUE AVEC AU MOINS UN ELEMENT OPTIQUE ROTATIF 2 PRODUISANT AU MOINS TROIS SUITES DE PISTES D'EXPLORATION SOUS DES PERSPECTIVES DIFFERENTES, UN CAPTEUR DE POSITION ANGULAIRE 4 POUR CHAQUE ELEMENT ROTATIF 2, ET UN DISPOSITIF D'ENREGISTREMENT SYNCHRONE DES ANGLES DE ROTATION DELIVRES PAR LES CAPTEURS 4, DES VALEURS DE RAYONNEMENT DES DETECTEURS DE RAYONNEMENT A, B, C DE L'ANALYSEUR ET DES MOMENTS CORRESPONDANTS. APPLICATION: PAR EXEMPLE A L'ENREGISTREMENT DE LA SURFACE DE LA TERRE A PARTIR D'AVIONS OU DE SATELLITES.

Description

La présente invention concerne un appareil pour la saisie, par points

d'image, de la configuration de la surface d'un

objet éloigné en utilisant au moins un analyseur opto-mécani-

que, se déplaçant par rapport à la surface de l'objet et cornm-

prenant au moins un objectif avec un détecteur de rayonne- ment disposé dans le plan image de celui-ci, ainsi qu'au moins un élément optique rotatif, disposé du côté de l'objet devant

le ou les objectifs, faisant osciller de façon périodique la di-

rection de visée du détecteur de rayonnement transversalement à la direction du mouvement relatif de l'analyseur et de l'objet, de sorte que les surfaces élémentaires de la surface de l'objet sont reproduites sur le détecteur, successivement dans le temps, sous la forme d'une multitude de pistes successives

d'exploration résultant du mouvement oscillant périodique.

Un appareil de ce genre est connu par la "Bildmessung und Luftbildwesen", 51 (1983), fascicule 3, pages 103 à 117, o il s'agit de l'enregistrement de la surface de la terre à partir d'avions ou de satellites. Il y est décrit, aux pages 112 et

suivantes, un analyseur opto-mécanique qui consiste essentiel-

lement en une optique, un détecteur de rayonnement disposé dans le plan image de celle-ci, ainsi qu'un élément optique

rotatif se trouvant devant l'optique du côté de l'objet, cet élé-

ment étant un miroir oscillant orienté dont l'axe de rotation

est parallèle à la direction du vol et dont la face réfléchis-

sante est oblique par rapport à celle-ci. Le détecteur de rayonnement est disposé sur l'axe optique de l'optique, du côté image, et sa direction de visée se poursuit tout d'abord, du côté objet, dans cet axe optique jusqu'à la face réfléchissante du miroir oscillant. Ce dernier est mis en rotation par un moteur, de sorte que la direction de visée du détecteur de rayonnement est braquée, de façon périodiquement répétitive, en oblique sur la direction du vol. Ceci a pour conséquence que des surfaces élémentaires de la surface de la terre sont reproduites successivement dans des pistes successives d'ex- ploration du détecteur de rayonnement, qui peut ainsi mesurer les valeurs de rayonnement correspondantes. Avec un appareil

de ce genre, il est impossible de capter, sous sa forme tri-

dimensionnelle, la configuration de la surface d'un objet éloi-

gné, qui est ici la surface de la terre.

Une telle saisie spatiale est cependant possible avec des appa-

reils et des procédés qui sont décrits dans les brevets DE 29 41 841 et 30 43 577 ainsi que dans la demande de brevet DE 32

19 032. Ces procédés permettent d'explorer, à l'aide d'une ca-

méra de balayage à trois lignes, un objet tel qu'une section de terrain, de saisir la configuration tridimensionnelle de l'objet et de déterminer les paramètres d'orientation de la

caméra (position et angle d'inclinaison) le long du mouve-

ment relatif entre l'analyseur et l'objet.

Pour l'exploration y ont été prévus des capteurs semi-conduc-

teurs à haute résolution et de forme linéaire comprenant cha-

que fois dans une ligne de capteurs une multitude de détec-

teurs individuels de rayonnement, en général des capteurs CCD (Charge Coupled Device = dispositif à transfert de charge ou DTC), de sorte que, chaque fois, avec une période d'une ligne ou un intervalle d'intégration, toute la ligne est

explorée simultanément selon le principe dit "push-broom".

On a prévu dans ce cas trois capteurs semi-conducteurs li-

néaires disposés obliquement par rapport à la direction

du vol. L'appareil correspondant ainsi que le procédé d'in-

terprétation y appartenant sont désignés, dans la littératu-

re et ci-après, conmme procédé DPS ou SNP (DPS = Digital Pho-

togrammetry System / SNP = Système Numérique de Photograinmé-

trie). Le procédé DPS d'interprétation est, quant à son principe, décrit par exemple dans Photogrammetric Engineering and

Remote Sensing, Vol. 50, No 8, Août 1984, pages 1135 à 1142.

Il repose sur l'exploration d'un objet avec un analyseur à trois lignes dans lequel sont disposées, dans le plan image

d'une caméra à une certaine distance l'un de l'autre et obli-

quement par rapport à la direction du vol, trois lignes de capteurs linéaires qui explorent l'objet par lignes à partir de différents angles de visée et produisent ainsi trois bandes

d'images sous différentes perspectives. Lors de l'interpréta-

tion sont obtenus, dans ces trois bandes d'image, tout d'abord par corrélation, des points d'image homologues, à savoir les trois points d'image, correspondants entre eux, du même point objet chaque fois, leurs coordonnées d'image ainsi que les trois moments de prise de vue qui leur sont chaque fois affectés, à partir de quoi, grâce à un procédé analytique d'interprétation, l'obtention des paramètres d'orientation de la

caméra le long de la trajectoire de vol, ainsi que des coor-

données spatiales d'objet des points d'image mis en corréla-

tion,devient possible.

Le système DPS, et en particulier son procédé d'interpréta-

tion, se distingue par le fait que les trois lignes de capteurs disposées dans le plan image de la caméra avec l'objectif comme point central et chaque piste d'exploration dans le terrain (objet) au moment t de l'impulsion de rythme, de l'interprétation de ligne qui saisit simultanément les points d'image et trois lignes tout entières, forment chaque fois une perspective centrale plane. Cette perspective centrale plane

est, comme condition préalable, à la base du procédé d'inter-

prétation du système DPS. Il ne fallait donc pas admettre jusqu'ici que ce procédé d'interprétation soit aussi applicable

désormais, dès lors que la condition préalable de la perspec-

tive centrale plane n'est plus remplie.

Les capteursCCD utilisés avec le système DPS sont habituel-

lement sensibles dans la plage spectrale de 0,4 à 1 dm. La fabrication de capteurs de ce type pour d'autres longueurs d'onde, à peu près pour la gamme infrarouge ou même pour

des micro-ondes, se heurte à d'importantes difficultés tech-

niques ou est impossible. Etant données les plages spectrales

limitées de ces capteurs CCD, le procédé DPS voit son appli-

cation pratiquement limitée à la plage de longueurs d'ondes de 0,4 yrm à 1 Gm. Une saisie spatiale de la surface de l'objet n'était donc jusqu'ici possible que dans une telle plage de longueursd'ondes. Pour d'autres plages du spectre, dans la région surtout des infrarouges, on a appliqué les analyseurs

opto-mécaniques mentionnés plus haut, avec lesquels cepen-

dant une saisie spatiale de la surface de l'objet ne peut être obtenue. L'invention a donc pour base de préparer un appareil du type mentionné au début, qui permette, grâce à l'utilisation d'un analyseur opto-rnécanique, une saisie spatiale exacte de la configuration de la surface d'objets éloignés, de sorte que mêmne des gammes de longueurs d'ondes inaccessibles à des

capteurs CCD puissent être exploitées pour la saisie tridi-

mensionnelle.

Ce problème est résolu selon l'invention par le fait que l'ap-

pareil comporte les éléments suivants Un ou plusieurs analyseurs optomécaniques à l'aide duquel ou desquels peuvent être produites au moins trois suites de

pistes d'exploration sous une perspective chaque fois diffé-

rente, ce qui produit, outre une suite de pistes médianes d'exploration, au moins,à chaque fois, une suite de pistes antérieures et postérieures, avec une perspective de regard en avant ou bien en arrière par rapport à la direction du mouvement rotatif, vis-à-vis de la suite de pistes médianes d'exploration, Un capteur de position angulaire pour chacun des éléments optiques rotatifs, pour la mesure de leurs angles de rotation en continuel changement,

et un dispositif pour l'enregistrement synchrone, à des inter-

valles de temps pré-déterminables, des angles de rotation momentanés " délivrés par les capteurs de position angulaire, ainsi que des valeurs de rayonnement, mesurées par les détecteurs de rayonnement, des surfaces élémentaires de la surface de l'objet, et du moment t qui leur correspond à

chaque fois.

Avec un appareil de ce genre, avec lequel trois bandes image,

correspondant à trois suites de pistes d'exploration sous dif-

férentes perspectives, sont désormais enregistrées moyennant l'utilisation d'analyseurs opto-nrécaniques de la surface de l'objet, il devient possible d'appliquer le procédé d'interpré- tation connu de par le système DPS. Ceci est le cas, alors que la perspective centrale plane existant avec des caméras CCD à trois lignes n'est plus présente avec des analyseurs opto-mécaniques. Bien plus, les prises d'image d'une piste d'exploration ne sont pas ici saisies simultanément, mais successivement dans le temps, car à la place d'une ligne de

capteurs il n'y a qu'un détecteur de rayonnement et les sur-

faces élémentaires d'une piste d'exploration sont, en raison du mouvement rotatif mécanique de l'élément optique rotatif,

reproduites successivement sur le détecteur de rayonnement.

La piste d'exploration qui prend naissance sur la surface de l'objet n'est plus une droite, dans ce cas même, à cause du mouvement vers l'avant de l'appareil volant qui transporte l'analyseur, si la surface de l'objet est tout à fait plane, et -il se produit plutôt dans ce cas, comme piste d'exploration,

une ligne légèrement arquée en forme de s. La piste d'ex-

ploration, le détecteur de rayonnement et l'objectif de celui-

ci ne se trouvent donc plus dans un seul plan, c'est-à-dire

que la perspective centrale plane qui est à la base, comme candi-

tion préalable, du procédé DPS d'interprétation est perdue

lorsqu'on emploie des analyseurs opto-mécaniques.

Pour que ce procédé d'interprétation devienne tout de même utilisable avec l'appareil conforme à l'invention,l'exigence essentielle, c'est que les angles de rotation, mesurés par les capteurs de position angulaire, des éléments optiques rotatifs affectés par exemples à un miroir oscillant ou à un prisme rotatif, les valeurs de rayonnement mesurées par les

détecteurs de rayonnement ainsi que les moments correspon-

dants soientenregistrés selon un rythme prédéterminable dans

le temps en synchronisme avec des groupes de valeurs com-

me pour chaque point d'image, et cela pour toutes (au moins) les trois suites de pistes d'exploration, à chaque fois sous une perspective différente. Chose étonnante, sur quelles faces les directions de visée des détecteurs de rayonnement du c8té de l'objet sont déplacées par les éléments optiques.rotatifs

est une question sans importance. Ce qui compte, c'est uni-

quement que la direction de visée spatiale puisse être obte-

nue à chaque moment en ce qui concerne le système de coor-

données de caméra affecté à l'analyseur opto-mécanique.

Ultérieurement dans le cours de l'exploration, il est appro-

prié de convertir la direction momentanée de visée qui ré-

sulte tout d'abord de l'angle de rotation mesuré oc en coor-

données d'image fictivesse rapportant au système de coor-

données de caméra.

D e préférence, le dispositif pour l'enregistrement synchro-

ne comporte, pour chacun des détecteurs de rayonnement (11, 21, 31)

en aval de ce dernier, un étage de maintien(13, 23, 33), uncon-

vertisseur analogique-numérique (14, 24, 34) et un registre

de valeurs de rayonnement (15, 25, 35) ainsi que, pour cha-

que capteur de position angulaire (4), un compteur de positions angulaires (9) et un registre de positions angulaires (6) qui

est relié du coté de l'entrée, par un circuit ET (8), au comp-

teur de positions angulaires (9), le circuit ET (8) pouvant être mis à l'état passant et bloqué au rythme des intervalles

de temps prédéterminables.

b

De préférence, le dispositif pour l'enregistrement synchro-

ne comporte.un rythmeur-compteur (5), des lignes de liaison

(16, 26, 36) assurant la transmission des impulsions de syn-

chronisation du rythmeur-compteur (5) aux étages de maintien (13, 23, 33) et aux circuits ET (8), ainsi qu'une ligne sup-

plémentaire (20) transmettant chaque fois des moments t cor-

respondant aux impulsions de synchronisation dans un registre

de moments (7).

De préférence, il existe entre, d'une part, le rythmeur-

compteur (5) et, d'autre part, les registres de positionlangu-

laires(6), le registre de moments (7) et les registres de

valeurs de rayonnement (15, 25, 35), d'autres lignes de liai-

son (29, 19, 17, 27, 37) par l'intermédiaire desquelles des

impulsions pour le déclenchement du report des données mémo-

risées dans les registres (6, 7, 15, 25, 35) sont amenées dans une mémoire (10) qui est reliée aux sorties des registres (6, 7, 15, 25, 35) par des lignes de données (39, 40, 18, 28, 38),

ainsi qu'au rythmeur-compteur (5) par une ligne de commande (30).

Pour ce qui est du nombre des analyseurs à utiliser, de mê-

rme que des objectifs, ainsi que des détecteurs de rayonnement et des élémnents optiques rotatifs qui leur sont chaque fois attribués, plusieurs possibilités de variantes sont offertes dans le cadre de l'invention. Une simple possibilité consiste par exemple de prévoir un analyseur avec un élément optique rotatif, par exemple un prisme rotatif dont l'axe est orienté parallèlement à la direction du mouvement relatif, trois objectifs étant affectés à cet élément optique rotatif avec chacun un détecteur de rayonnement, avec axe optique dirigé chaque fois différemment et selon une perspective différente. Il est également possible d'employer trois analyseurs ou plus, avec une perspective ou un axe optique chaque fois différent, chaque analyseur individuel présentant un élément optique

rotatif, prisme rotatif par exemple, avec chaque fois un ob-

jectif ainsi qu'un détecteur de rayonnement qui lui est affecté.

Dans les deux cas sus-mentionnés, trois suites de pistes

d'exploration sont enregistrées simultanément, sous une pers-

pective différente, par chacun des trois systèmes optiques

constitués chaque fois d'un objectif et d'un détecteur de rayon-

nement. A l'opposé,; il est aussi possible de se tirer d'af-

faire avec seulement un système optique de ce genre et seu-

lement un élément optique rotatif affecté à celui-ci, à chaque

fois une seule piste d'exploration étant enregistrée et chacu-

ne des trois pistes d'exploration directement successive pré-

sentant chaque fois une perspective différente. L'élément

optique rotatif exécute par conséquent, par itération périodi-

que, des mouvements de rotation qui, par suite du perfec-

tionnement particulier de l'élément optique rotatif produisent, en une suite périodiquement successive dans le temps, trois perspectives différentes (directions de visée, directions convergentes de rayonnement d'exploration). A cette fin, l'on

peut utiliser un prisme réflecteur rotatif dont l'axe de rota-

tion est orienté parallèlement à la direction du mouvement

relatif et qui présente 3 ou 3n (n > 1, entier) surfaces ré-

fléchissantes extérieures, la normale à la surface réfléchis-

sante médiane de trois surfaces réfléchissantes consécutives étant orientée perpendiculairement à l'axe de rotation et les

normales aux deux autres surfaces réfléchissantes étant incli-

nées à chaque fois en sens inverse par rapport à l'axe de rotation. Des exemples d'exécution de l'invention sont mieux expliqués ci-après par des illustrations. Celles-ci montrent de façon schématique Fig. la un analyseur conforme à l'invention avec un prisme rotatif ainsi que trois objectifs et autant de détecteurs de rayonnement en élévation latérale, Fig. lb l'analyseur selon la Fig. la en coupe orthogonale sur l'axe de rotation, Fig. lc les pistes d'exploration produites par l'analyseur des Fig. la et lb, en terrain plat,

Fig. 2 un diagramme sur l'affectation des angles de conver-

gence, reproduisant les différentes perspectives ou directions de visée des détecteurs de rayonnement, aux coordonnées fictives d'image correspondantes,

Fig. 3 'an schéma synoptique d'un appareil conforme à l'in-

vention, Fig. 4a un autre analyseur avec un prisme réflecteur et un objectif ainsi qu'un détecteur de rayonnement, vus dans le sens de l'axe de rotation, Fig. 4b l'analyseur de la Fig. 4a en élévation latérale ainsi que Fig. 4c les pistes d'exploration de l'analyseur des Fig. 4a

et 4b en terrain plat.

Selon l'invention, les analyseurs utilisés doivent, soit par

leur nombre, soit par leur conception particulière, permet-

tre d'enregistrer, au moins et de préférence, trois suites de pistes d'exploration sous une perspective différente. A cette fin ont été prévus, pour l'analyseur selon Fig. la, un prisme rotatif 2 carré, en quatre parties, représenté en coupe, ainsi que trois systèmes optiques affectés à ce dernier, chacun d'eux consistant en un objectif OA, OB, OC et en un détecteur

de rayonnement A, B, C. La direction de visée des trois dé-

tecteurs de rayonnement A, B, C est tout d'abord donnée par les axes optiques des objectifs affectés OA, OB, OC, sur

lesquels se trouvent à chaque fois les détecteurs de rayonne-

ment dans le plan image. Ces directions de visée sont dési-

gnées dans la Fig. la, de même que ci-après, par ce que l'on appelle des directions de convergence yA, yB ainsi que yC. Celles-ci sont à rapporter au système de coordonnées

de la caméra.

Le prisme rotatif 2 est orienté, par son axe de rotation 1, en direction du mouvement relatif entre analyseur et surface de l'objet, donc pratiquement en direction du déplacement de l'appareil volant qui porte l'analyseur. Le prisme rotatif 2 est mis en rotation régulière par un moteur 3 qui lui est associé, chaque angle de rotation os de l'arbre moteur et, respectivement, du prisme rotatif 2 étant mesuré par un

capteur de position angulaire connecté en aval.

Il ressort nettement de la Fig. lb, qui montre l'analyseur de la Fig. la en coupe à travers le système optique médian,

consistant en un détecteur de rayonnement B ainsi qu'un ob-

jectif OB, comment la direction de visée du détecteur de rayonnement B est basculée du côté de l'objet par le prisme Z en rotation pour se trouver en oblique sur la direction de l'axe de rotation 1. Le prisme rotatif en quatre parties 2

opère à chaque révolution une quadruple déviation de la di-

rection de visée du détecteur de rayonnement B (et égale-

ment des deux autres détecteurs de rayonnement A et C), grace à quoi quatre pistes successives d'exploration sont

parcourues. La déviation 3 de la direction de visée des dé-

tecteurs de rayonnement est alors à chaque fois doublée, de par l'effet de miroir du prisme rotatif, autant que l'angle de

rotation or, qui lui est affecté, du prisme rotatif 2. La direc-

tion de visée y'B, du côté objet, du détecteur de rayonnement B, est également mise en oscillation par piste d'exploration entre les valeurs initiales et finales Y'Ba ainsi que yB. La fonction et le mode d'action d'un prisme rotatif en quatre

parties se trouvent décrits dans la demande DE-OS 21 21 918.

Du fait du mouvement vers l'avant de l'appareil de vol qui porte l'analyseur, il se produit, comme piste d'exploration Bs du détecteur de rayonnement B, sur la surface de l'objet (que nous admettons ici comme plane pour simplifier) non pas une droite, mais une ligne légèrement arquée ayant à peu près la forme d'un s. Les surfaces élémentaires B' (t) qui se trouvent sur cette ligne sont reproduites successivement dans le temps sur le détecteur de rayonnement B, de sorte que les valeurs correspondantes de rayonnement peuvent être

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enregistrées. Les pistes d'exploration des détecteurs de rayon-

nement A, respectivement C, qui regardent vers l'avant ou vers l'arrière par rapport au sens du vol (voir la flèche) sont également représentées dans la Fig. lc (As et Cs). Les directions de visée qui, du côté de l'objet, sont affectées à ces détecteurs de rayonnement A et C sont basculées, par le pivotement du prisme rotatif Z sur des aires latérales du

cane, ce qui produit des pistes d'exploration As et Cs appro-

xim-ativement hyperboliques sur la surface (plane) de l'objet

(les courbes représentées en pointillé doivent avoir rigou-

reusement l'allure hyperbolique).

A chaque position angulaire o/ du prisme rotatif 2, respecti-

vement à chaque moment t, sont affectées trois directions

spatiales, non équivoques, '('A, 'B ainsi que y , qui corres-

pondent chaque fois aux directions momentanées de visée existant sur le trajet des rayons du côté objet, derrière le

prisme rotatif 2, des trois détecteurs A, B et C de rayonne-

ment. Ces directions spatiales peuvent, à chaque fois, être exprimées par deux composantes angulaires' et ú B et

SNB ainsi que<f' et cú(par exemple conmme révolutions au-

tour des axes x et y de la fig. Z), par rapport à un système de coordonnées tributaires de la caméra. Les trois directions

ï"A' 'dB et X ou, respectivement, leurs composantes angu-

laires peuvent être considérées comme fonctions F et G des angles constants de convergence yA B' yC des objectifs OA OB, OC ainsi que de l'angle de rotation o", variable dans le temps avec la rotation du prisme rotatif 2. Ces fonctions peuvent être convenablement et directement mesurées de façon empirique par des mesures de calibrage, par exemple à l'aide d'une table tournante ou de théodolites, ou être théoriquement déduites: 'A = FA (a, YA) W'A = GA (a, YA) P'B = FB (a, YB) (1) W'B = GB (a, YB)

"'C = FC (G, YC)

C = GC (a, YC)

A l'aide d'une constante de chambre fictive Ck, on peut cal-

culer, à partir de ces paires de composantes angulaires, des courbes coordonnées fictives d'image affectées aux directions de visée, variables dans le temps, des trois détecteurs de rayonnement A, B et C dans un système de coordonnées,

d'image, commun aux trois objectifs. La constante de cham-

bre ck est couramment, en photogrammétrie, une distance focale à choisir librement, purement arithmétique, d'un objectif, laquelle n'a pas besoin d'être identique à la distance focale opto-physique (voir par exemple Schwidetsky, Ackermann, "Photogrammrnetrie, Grundlagen, Verfahren, Anwendungen",

Stuttgart 1976, page 54).

Dans le cas des trois objectifs 0A, 03, OC de la Fig. la,

les trois rayons correspondant aux directions de visée mo-

rnentanée 'A, Y'B' C du côté objet, passent selon la Fig. 2 par un centre fictif et commun de projection OF, Les paires de coordonnées d'image XA, yA ainsi que xB, yB et xC, YC sont alors, dans un plan image E fictif disposé à distance des constantes de chambre ck à choisir librement, gagnées comme points de percée de ces rayons fictifs par le plan image. Le système de coordonnées de caméra peut alors être placé, relativement aux éléments réels de l'analyseur, de telle façon que le centre fictif de projection 0F coîncide avec le point d'intersection des prolongements, du côté objet, des deux axes optiques des objectifs OA et OC et que le plan image fictif soit orienté, à une distance quelconque ck, sur ce centre ficiif de projection OF et perpendiculairement à l'axe optique de l'objectif médian 0B. Les points d'image xA, yA' etc.,ne se trouvent pas, dans le diagramme inférieur de la Fig. 2,

sur une droite parallèle à l'axe x, car ici des points d'ima-

ge du même point objet, enregistrés à différents moments t1, t2, t3 et selon différentes perspectives à chaque fois, sont

représentés, et cela pour des inclinaisons différentes de ca-

méra (paramètres d'orientation).

Les paires x, y de coordonnées image sus-mentionnées peu-

vent généralement être exprimées comme fonctions Fx et Fy des composantes angulaires q' et w' ainsi que des constantes de chambre ck X = x(Ckq)',o>) =Fx(ck.,ct,)

(2)

y= F Ckq)'Ca) = F y(ckY)

Les paires de coordonnées d'image x, y sont ainsi des fonc-

tions des constantes fictives ck de chambre choisies, de l'angle d'oscillation u et de l'angle fixe de convergence y des axes optiques, côté image, affectés aux objectifs OA, OB, OC l'angle de rotation OX(t) étant, à côté des grandeurs fixes

ck et y l'unique grandeur variable.

Conformément à l'invention, il faut maintenant que, dans un

rythme prédéterminable dans le temps, les valeurs de rayon-

nement s ayant un rapport aux moments t successifs et me-

surées par les détecteurs de rayonnement A, B et C soient obtenues et enregistrées en permanence en même temps que les angles de rotation os correspondants, ainsi que, le cas échéant, les nombres N de points d'image correspondant aux moments t. Selon les égalités (2), on peut donc calculer les

paires de coordonnées d'image x, y. Celles-ci sont nécessi-

tées pour l'interprétation supplémentaire selon le procédé du

système DPS.

Dans la Fig. 3 est représenté le schéma synoptique d'un ap-

pareil selon l'invention, concernant le traitement des gran-

deurs de mesure, c'est-à-dire des valeurs de rayonnement S

ainsi que des angles de rotationo.Trois détecteurs de rayon-

nement 11, 21, 31, qui correspondent aux détecteurs de rayon-

nement A, B, C de la Fig. la et qui convertissent l'intensité

du rayonnement électromagnétique incident en tensions élec-

triques d'une amplitude correspondante, délivrent leurs signaux

électriques de sortie par des amplificateurs 12, 22, 32 connec-

tés en aval à des étages de maintien (Sample and Hold) 13, 23, 33. Ceuxci sont déclenchés par un rythmeur-compteur , par l'intermédiaire de lignes de liaison 16, 26, 36 avec

des impulsions de synchronisation à écartement présélection-

nable. Ces impulsions de synchronisation déterminent les mo-

ments t auxquels les valeurs de rayonnement s mesurées ainsi que les angles de rotation os doivent être enregistrés. Les signaux de sortie des étages de maintien 13, 23, 33 sont amenés à des convertisseurs analogiques-nurmériques 14, 24, 34, y sont numérisés et sont rmémorisés dans des registres

de valeurs de rayonnement 15, 25, 35 connectés en aval.

En synchronisme avec cela, les angles de rotation " du ou

des éléments optiques rotatifs, par exemple les prismes ro-

tatifs, sont mesurés par un capteur de positions angulaires 4

et, le cas échéant, représentés électroniquement sur un indi-

cateur d'angle 9. Le rythmeur-compteur 5 ouvre, avec les impulsions périodiques de synchronisation, la porte ET 8,

aux autres entrées de laquelle se trouvent les signaux cor-

respondant à l'angle de rotation momentané v. (symbolise dans la Fig. 3 l'une des portes ET, toutes les lignes parallèles de porte ET, ou bien le signal est transmis en série par une porte ET). Ces valeurs pour l'angle de rotation a sont alors

lues, au rythme des instructions de synchronisation du ryth- meur 5, dans un registre 6 de positions angulaires qui se

trouve en aval de la porte ET 8.

Le rythmeur-comrpteur 5 additionne intérieurement de façon continue, dans un compteur horaire et, le cas échéant, dans un compteur de nombres de points d'image, les impulsions de rythme. Les valeurs instantanées du compteur de nombres de points d'image sont transmises, au moment de synchronisation t, dans le registre de moments et registre de nombres de

points 7, par une ligne 20.

Comme mémoire de masse 10 est prévu, à titre d'exemple, un enregistreur magnétique. Celui-ci prend en charge, par des lignes de données (série ou parallèle) 39, 40, 18, 28, 38

les données, coordonnées entre elles et synchrones, mémori-

sées dans les registres: l'angle de rotation a, le moment t1 éventuellement le nombre de points d'image N et les trois valeurs de rayonnement s. Chaque moment de cette prise en charge est commandé par le rythmeur 5 sur une ligne de commande 30 et des lignes de liaison 29, 19, 17, 27, 37, qui

* transmettent au registre des impulsions correspondantes.

Lors de l'interprétation suivante, on peut calculer d'après les égalités (2), à partir de l'angle de rotation oc enregistré,

à chaque fois les coordonnées fictives d'image x, y aux va-

leurs de rayonnement s correspondantes du moment t ou du nombre de points d'image N. Ces paires de coordonnées x, y

des trois voies (détecteurs de rayonnement 11, 21, 31, res-

pectivement A, B, C) et des moments t d'enregistrement

correspondants constituent la base de l'interprétation ultérieure.

La Fig. 4a montre une autre forme d'exécution d'un analyseur selon l'invention, qui comporte comme élément optique rotatif unique un prisme réflecteur 41, auquel est affecté à son tour un système optique unique consistant en un objectif 42 ainsi qu'en un détecteur de rayonnement 43. L'axe de rotation 44 du prisme réflecteur 41 est orienté en direction du vol. Dans cet exemple d'exécution, le prisme réflecteur 41 possède en

tout six faces réfléchissantes extérieures planes de 45 à 50.

Trois faces réfléchissantes successives 45, 46, 47 ainsi que 48, 49, 50 forment à chaque fois deux groupes de trois du même type. La normale à chacune des faces réfléchissantes médianes 46 ainsi que 49 est orientée perpendiculairement à

l'axe de rotation 44, les normales des quatre autres faces ré-

fléchissantes sont inclinées par rapport à cet axe de rotation, c'est-àdire que celles des faces réfléchissantes 45 ainsi que 48 sont inclinées vers l'arrière par rapport au plan de repère et celles des faces réfléchissantes 47 et 50 vers l'avant par rapport à la face de repère. Il s'ensuit par groupe de trois,

le prisme réflecteur 41 étant en rotation, au total trois pers-

pectives différentes qui,bien entendu, se succèdent ici dans

le temps. Plusieurs pistes d'exploration sont ainsi parcou-

- rues non pas simultanément, mais toujours une seule d'une direction de perspective déterminée, de sorte qu'à l'entrée de la face réfléchissante suivante sur le trajet du rayon, à

chaque fois la prochaine piste d'exploration suit avec une di-

rection de perspective modifiée, de façon cyclique. Quand le

prisme réflecteur 41 tourne à une vitesse de rotation suffi-

sante, on peut obtenir que les pistes d'exploration d'une suite affectée à une perspective déterminée se touchent sans vides sur la surface de l'objet ou se chevauchent latéralement dans

une faible mesure, de sorte que la surface du terrain est ex-

plorée chaque fois à partir des trois directions de perspec-

tive en une suite sans lacune et qu'ainsi prennent naissance trois bandes d'images qui se recouvrent, avec une perspective différente. On peut également utiliser des prismes réflecteurs

présentant plus de deux groupes de trois faces externes réflé-

chissantes planes (n groupes de trois, n > 2, entier).

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Dans la Fig. 4b est représentée une élévation latérale de

l'analyseur indiqué dans la Fig. 4a, et ceci perpendiculaire-

ment à l'axe de rotation 44, vu du côté de l'objectif 42.

L'objectif 42 indiqué dans la Fig. 4b en traits interrompus peut être considéré placé devant le plan repère. Le prisme réflecteur 41 est, ici aussi, mis en rotation par un moteur 3 et chaque angle de rotation oe est mesuré par un capteur de position angulaire 4. Il faut de nouveau distinguer nettement les trois perspectives, à savoir celle qui regarde en avant 1O en direction du vol (y), celle qui regarde vers le bas (yB) ainsi que celle qui regarde en arrière (y'). Les directions de visée correspondantes du détecteur de rayonnement 43 sont encore représentées comme dans la Fig. 4a pour le cas de

la perspective regardant vers le bas (y'B), basculées oblique-

ment par rapport à la direction du vol par rotation du prisme réflecteur 41. Concernant l'analyseur qui se déplace dans le

sens du vol, la direction de visée correspondant à la pers-

pective Y'B est basculée dans un plan perpendiculaire à la direction du vol, les deux autres directions de visée Y' et

yC étant sur les aires latérales du cône. Les pistes d'ex-

ploration correspondantes sont représentées à la Fig. 4c, et ceci analogiquement à la Fig. lc pour le simple cas d'une surface plane de terrain. I1 est notable, ici encore, que les

trois pistes d'exploration As, Bs et Cs ne sont pas parcou-

rues simultanément, mais successivement, de sorte que les trois directions de visée momentanées A'(tA), B'(tB) et C' (tc)g

distinguées dans la Fig. 4c, se présentent à différents mo-

ments tA, tB et tC.

Le schéma synoptique de la Fig. 3 subit, en l'appliquant à l'analyseur des Fig. 4a et 4b,une simplification de telle façon que l'on n'a plus besoin que d'un détecteur de rayonnement 43 ainsi que d'un amplificateur, d'un étage de maintien, d'un convertisseur analogique-numérique et d'un registre de valeurs de rayonnement connectés en aval. L'angle d'oscillation " du

prisme réflecteur 41, mesuré par le capteur de position an-

gulaire 4, indique sans équivoque laquelle des faces réflé-

chissantes 45 à 50 se trouve juste devant l'objectif 42 et

laquelle donc des trois perspectives se présente justement.

Au calibrage de la caméra, à l'obtention des coordonnées d'image et à l'interprétation qui suit s'applique, de façon

analogue, ce qui a déjà été exposé plus haut.

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Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Appareil pour la saisie, par points d'image, de la configu-

ration de la surface d'un objet éloigné en utilisant au moins

un analyseur opto-mécanique, se déplaçant par rapport à la sur-

face de l'objet et comprenant au moins un objectif avec un dé-

tecteur de rayonnement disposé dans le plan image de celui-ci,

ainsi qu'au moins un élément optique rotatif, disposé du 6ô-

té de l'objet devant le ou les objectifs, faisant osciller de

façon périodique la direction de visée du détecteur de rayon-

nement transversalement à la direction du mouvement relatif

de l'analyseur et de l'objet, de sorte que les surfaces élé-

mentaires de la surface de l'objet sont reproduites sur le dé-

tecteur, successivement dans le temps, sous la forme d'une

multitude de pistes successives d'exploration résultant du mou-

vement oscillant périodique, caractérisé par le fait qu'il comprend:

un ou plusieurs analyseurs à l'aide duquel ou desquels peu-

vent être produites au moins trois suites de pistes d'explo-

ration (As, Bs, Cs) sous une perspective chaque fois diffé-

rente, ce qui produit, outre une suite de pistes médianes

d'exploration (Bs), au moins, à chaque fois, une suite de pis-

tes antérieures (As) et postérieures (Cs), avec une perspec-

tive de regard en avant ou bien en arrière par rapport à la

direction du mouvement relatif, vis-à-vis de la suite de pis-

tes médianes d'exploration (Bs),

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un capteur de position angulaire (4) pour chacun des éléments optiques rotatif6(2, 41), pour la mesure de leurs angles de rotation (c) en continuel changement, et un dispositif pour l'enregistrement synchrone, à des inter-

valles de temps prédéterminables, des angles de rotation mo-

mentanésa délivrés par les capteurs de position angulaire (4),

ainsi que des valeurs de rayonnement s, mesurées par les dé-

tecteurs de rayonnement (A, B, C, 11, 21, 31, 43), des sur-

faces élémentaires de la surface de l'objet, et du moment t

qui leur correspond à chaque fois.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif pour l'enregistrement synchrone comporte, pour chacun des détecteurs de rayonnement (11, 21, 31), en

aval de ce dernier, un étage de maintien. (13, 23, 33), un con-

vertisseur analogique-numérique (14, 24, 34) et un registre

de valeurs de rayonnement (15, 25, 35) ainsi que, pour cha-

que capteur de position angulaire (4),un compteur de positions angulaires (9) et un registre de positions angulaires (6) qui

est relié du coté de l'entrée, par un circuit ET (8), au comp-

teur de positions angulaires (9), le circuit ET (8) pouvant etre mis à l'état passant et bloqué au rythme des intervalles

de temps prédéterminables.

3. Appareil selon revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif pour l'enregistrement synchrone comporte un rythmeur-compteur (5), des lignes de liaison (16, 26, 36) assurant la transmission des impulsions de synchronisation du rythmeur-compteur (5) aux étages de maintien (13, 23, 33) et aux circuits ET (8), ainsi qu'une ligne supplémentaire (20)

transmettant chaque fois des moments t correspondant aux im-

pulsions de synchronisation dans un registre de moments (7).

4. Appareil selon revendication 3 caractérisé par le fait qu'il existe entre, d'une part, le rythmeur-compteur (5) et, d'au-

tre part, les registres de positions angulaires (6), le re-

gistre de moments (7) et les registres de valeurs de rayon-

nement (15, 25, 35), d'autres lignes de liaison (29, 19, 17, 27, 37) par l'intermédiaire desquelles des impulsions pour le

déclenchement du report des données mémorisées dans les re-

gistres (6, 7, 15, 25, 35) sont amenées dans une mémoire (10) qui est reliée aux sorties des registres (6, 7, 15, 25, 35) par des lignes de données (39, 40, 18, 28, 38), ainsi qu'au

rythmeur-compteur (5) par une ligne de commande (30).

5. Appareil selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisé par un analyseur avec un élément optique rotatif (2) et avec trois objectifs (OA, 0B, 0C) et détecteur de

rayonnement (A, B, C) affectés à cet élément et ayant, à cha-

que fois, une perspective différente.

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'élément optique rotatif (2) est un prisme rotatif en

deux ou quatre parties, son axe de rotation (1) étant orien-

té parallèlement à la direction du mouvement relatif.

7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,

caractérisé par au moins trois analyseurs, de perspective dif-

férente chaque fois, comportant chacun un élément optique ro-

tatif et, affectés à celui-ci un objectif ainsi qu'un détecteur

de rayonnement.

8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,

caractérisé par un analyseur qui comporte un élément optique rotatif (41) et, affectés à celui-ci, un objectif (42) ainsi

qu'un détecteur de rayonnement (43), l'élément optique rota-

tif (41) exécutant successivement,en une répétition périodi-

que, des mouvements oscillants sous une perspective différente.

9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'élément optique rotatif (41) est un prisme réflecteur dont l'axe de rotation (44) est orienté parallèlement à la direction du mouvement relatif et qui présente 3 ou 3n

(n > 1, entier) surfaces réfléchissantes extérieures (45,....

), la normale à la surface réfléchissante médiane (46; 49) de trois surfaces réfléchissantes consécutives (45, 46, 47;

48, 49, 50) étant orientée perpendiculairement à l'axe de ro-

tation (44) et les normales aux deux autres surfaces réflé-

chissantes (45, 47; 48, 50) étant inclinées à chaque fois

en sens inverse par rapport à l'axe de rotation.