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Auteur(s)
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Gilbert GAUSSORGUES : Ingénieur de l’École supérieure d’optique - Président‐directeur général de HGH Ingénierie Systèmes Infrarouges - Ancien directeur du Laboratoire d’optronique de la Marine
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le concept de passivité appliqué à un système optronique n’est pas nécessairement lié à la réserve et à la discrétion de son caractère.
En effet, de la même façon qu’un auditeur de radio, dont le récepteur réputé passif peut recevoir une information et en tirer une ligne de conduite très active, par exemple quitter une autoroute à l’annonce d’une perturbation de trafic, les systèmes optroniques passifs écoutent les sources de rayonnement environnantes et peuvent en tirer des conclusions très actives, telles que la détection, l’alerte, la poursuite de certaines sources reconnues comme hostiles, ou présentant un intérêt quelconque.
La notion de passivité en matière de systèmes optroniques s’applique donc essentiellement à sa fonction optique qui consiste à recevoir du rayonnement émis par des sources ne faisant pas partie du système.
Il s’agit des radiomètres, des pyromètres, des spectroradiomètres, des analyseurs lignes, des caméras de télévision, des amplificateurs de lumière, des caméras thermiques ou de thermographie, des autodirecteurs TV et infrarouge, des systèmes de veille et de poursuite TV et infrarouge, des détecteurs d’alertes.
Dans les systèmes optroniques passifs, le flux optique émis par la source de rayonnement observée est focalisé ou concentré par une optique sur le détecteur.
Le flux optique entrant dans le système peut subir un prétraitement de codage spatio‐temporel par balayage ou modulation des faisceaux, et un prétraitement spectral destiné à limiter l’étendue des longueurs d’ondes au moyen de filtrages appropriés.
Le flux détecté est alors converti en signal électrique fonction du temps, ce qui revient à dire fonction des coordonnées d’espaces dans ce champ objet par le codage des lois de balayage ou de modulation des faisceaux.
Ces systèmes produisent le plus souvent des images mono ou bidimensionnelles. Ils doivent satisfaire à un certain nombre de critères plus ou moins sévères selon les modes d’utilisations.
Certains équipements sont destinés à une analyse purement qualitative des phénomènes optiques, il s’agit des caméras de télévision ou des caméras thermiques qui fournissent une image de luminance visible, c’est‐à-dire dans le spectre de sensibilité de l’œil, d’objets pas nécessairement directement perceptibles par celui‐ci.
Dans l’infrarouge, le contraste de luminance visible restitué doit être proportionnel au contraste thermique des objets observés.
La résolution thermique caractérise l’aptitude du système à déceler de faibles écarts thermiques dans la scène analysée.
La résolution spatiale définit la dimension minimale des détails de l’objet qui sont à la limite de perception.
Certains de ces systèmes donnent une mesure quantitative, ils doivent alors satisfaire à toutes les propriétés des instruments de mesure, telles que la proportionnalité et la fidélité ; il s’agit des radiomètres et photomètres qui mesurent respectivement les flux infrarouges et visibles intégrés dans leur champ, les spectroradiomètres et spectrophotomètres qui ajoutent une dimension spectrale, et les caméras de thermographie qui sont des radiomètres à balayages mono ou bidirectionnels (line scanner, caméras).
Dans le secteur militaire, la passivité des systèmes optroniques autorise leur emploi à la navigation, au pilotage et à la conduite des armes avec une discrétion totale nécessaire lors des conflits imposant une situation de « silence radar » en évitant la privation des senseurs indispensables à la perception de l’environnement.
En dehors de ce cas particulier, les systèmes optroniques passifs sont souvent complétés par des systèmes actifs dans la logique de la perception multisenseurs.
Actuellement, le secteur industriel utilise fréquemment des systèmes optroniques passifs pour la vision artificielle, véritable assistance aux procédés de fabrications et de conditionnement.
Dans le domaine visible, des caméras de télévision CCD (Charge Coupled Devices) positionnent des outils ; dans le proche infrarouge, les lecteurs de code à barres reconnaissent et comptabilisent des produits, et dans l’infrarouge plus lointain, la notion de mesure de température permet la saisie et le contrôle des phénomènes thermiques associés à la majorité des processus industriels, et participe ainsi à l’amélioration de leur efficacité.
Il sera naturellement fait une place importante au premier système optronique passif dont l’être humain ait disposé : son œil et sa vision.
Certains capteurs optroniques modernes continuent de fonctionner avec l’assistance de l’œil humain : camescopes, viseurs amplificateurs de lumière, surveillance télévisuelle...
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Réponse temporelle de l’œil. Vision des mouvements4. Vision colorée et réponse spectrale de l’œil
La vision des couleurs est liée à la structure trichromatique des cellules en cônes de la rétine. L’être humain possède trois types de cellules en cônes capables d’absorber respectivement le rouge R, le bleu B et le vert V. C’est par combinaison linéaire de ces trois composantes fondamentales que sont reconstituées toutes les teintes observées.
Une luminance colorée L est obtenue par la pondération :
Cette relation permet la restitution de n’importe quelle couleur par le choix des coefficients α, β et γ, à l’exception des teintes jaunes pour lesquelles le coefficient β devrait être négatif.
La nature ayant bien prévu les choses, cette condition est remplie artificiellement par la superposition d’un filtre jaune sur la rétine. Cette membrane située sur l’axe optique de l’œil donne au centre de la surface rétinienne une surface jaune appelée fovéa, ou tache jaune.
Une luminance colorée donnée, devient alors :
La composante bleue, absorbée par le filtre jaune parvient à la rétine avec une pondération relative pouvant être négative.
Dans le monde animal, très peu d’espèces sont dotées de la vision colorée. Contrairement à certaines légendes, les taureaux ne voient pas les couleurs.
La perception des couleurs correspond en général à un besoin fonctionnel. L’abeille par exemple possède une vision trichromatique avec des composantes fondamentales différentes de celles de l’homme : ultraviolet‐bleu‐vert.
Cette extension vers l’ultraviolet est utilisée par l’abeille pour se guider lorsque, posée sur un pétale de fleur, elle veut trouver le centre de la fleur. Il existe un gradient décroissant de sève le long du pétale à partir du centre de la fleur. L’abeille se guide alors vers les gradients croissants de sève perceptibles par une variation de réflectivité dans l’ultraviolet.
La vision des couleurs peut être entachée de défauts. Tout d’abord, un œil normal présente de l’aberration chromatique qui le rend légèrement...
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