| Réf : E4135 v1

Équipements spécifiques
Systèmes optroniques passifs - Équipements de surveillance TV

Auteur(s) : Jean BOURGNE, Christian FEDORCZAK

Date de publication : 10 déc. 1996

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Auteur(s)

  • Jean BOURGNE : Ancien élève de l’école polytechnique - Ancien directeur général de Thomson surveillance vidéo

  • Christian FEDORCZAK : Ingénieur de l’École nationale d’Ingénieurs de Brest - Diplôme d’études approfondies de métrologie physique - Directeur des développements et des applications de Thomson‐CSF sécurité

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INTRODUCTION

Le champ des applications civiles de la télévision est très vaste, nous allons nous restreindre aux applications les plus répandues.

Le domaine originel de la télévision civile est celui où l’observation par un œil humain était dangereuse ou impossible, l’essor de ces applications a donc été directement lié à l’apparition de capteurs permettant de transformer une information visuelle en signal électronique : les tubes de prise de vue.

Comme dans beaucoup de cas, le développement d’un domaine civil professionnel doit bénéficier des résultats de recherches amont financées pour d’autres domaines : traditionnellement le militaire ou le grand public. Le développement de la télévision a ouvert la voie en standardisant un procédé de représentation et de transmission d’une image animée et en finançant le développement d’un outil indispensable : le moniteur, dérivé du récepteur de télévision. En effet, les premières applications de la vidéo avaient un but unique : donner à un opérateur l’image de la scène qu’il ne pouvait observer directement.

Le schéma de ces applications était donc élémentaire, comme le montre le schéma ci‐dessous.

Les freins au développement ont été techniques et économiques.

Sur le plan technique le problème essentiel est resté longtemps celui de la sensibilité et de la fidélité du capteur pour avoir une restitution utilisable de la scène observée. Avec l’augmentation de la taille des applications sont apparus les problèmes systèmes : architecture, transmission et contrôle. Les dispositifs particuliers seront décrits dans le premier paragraphe.

Les barrières économiques ont évolué et après des premières applications confidentielles (surveillance de processus nucléaires ou industriels) l’optronique s’est étendue à tous les aspects de la vie quotidienne (surveillance de commerce ou d’habitation). Cette évolution de 1960 à nos jours, commencée avec la généralisation de l’équipement individuel en télévision, s’est poursuivie avec l’explosion des produits vidéo grand public entamée dans la décennie 70. Les premiers magnétoscopes ont fait de la vidéo le premier concurrent du film pour l’enregistrement des images. Le développement des camescopes et des CCD (Charge Coupled Devices) ou dispositifs à transfert de charges a été déterminant dans l’évolution des applications en TV civile. Chacun sait que la véritable qualité pour une nouvelle technologie ne peut être obtenue que par des productions de masse.

Les premières applications étaient de structure très élémentaire car vouées à la vision individuelle ; la pénétration de nouveaux domaines a fait évoluer les systèmes dans deux directions :

  • les observations humaines de l’image se sont complétées par un traitement du contenu de celle‐ci (conduite automatique de processus, détection antiintrusion par exemple) ;

  • la taille des systèmes a augmenté considérablement. On rencontre maintenant des systèmes de surveillance autoroutière qui s’étendent sur plus de 100 km, des systèmes de sécurité comportant 1 000 caméras ou plus. Ces dimensions introduisent deux composantes primordiales, des outils de transmission et des systèmes de sélection et de gestion des ressources.

La structure générale des systèmes est donnée ci‐après. Les principaux éléments originaux seront décrits dans le premier paragraphe.

La sélection des applications décrites ci‐après donne un échantillon des problèmes et des solutions dans les principaux domaines. Pour les applications de contrôle de processus chaque solution est trop spécifique et dépendante de l’industrie considérée, elles ne sont pas traitées ici car il est difficile de trouver une description canonique. Elles reposent en général sur le traitement de l’image et le véritable problème est la modélisation du phénomène à observer ainsi que les modalités de prise de vue. Ces deux points sont toujours très spécifiques du processus concerné. Certains problèmes ont été abordés dans le cadre des applications de l’infrarouge passif (cf. articles spécifiques).

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e4135


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1. Équipements spécifiques

1.1 Prise de vue

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1.1.1 Éclairement de la scène

Une caméra vidéo a pour fonction de convertir la lumière issue de la scène observée en un signal électrique. Un des principaux paramètres à maîtriser pour mener à bien cette tâche concerne l’éclairement du sujet.

L’éclairement des scènes à visualiser peut varier dans des proportions considérables : de moins d’un lux (clair de lune) à plus de 100 000 lx.

– ciel d’été dégagé40 000à100 000 lx

– ciel d’hiver dégagé10 000 lx

– à l’ombre2 000à5 000 lx

– derrière une fenêtre1 000à3 000 lx

– intérieur normalement éclairé500 lx

– parking très éclairé de nuit100 lx

– rue normalement éclairée de nuit10à20 lx

– clair de lune0,25 lx

Or, quel que soit le niveau d’éclairement, le signal de sortie de la caméra doit avoir une amplitude de l’ordre de 0,5 à 1 V pour fournir une image correcte sur le moniteur. L’optique et l’électronique de la caméra devront compenser les écarts d’éclairement (comme le fait la pupille de notre œil). On voit donc que, pour un équipement de prise de vue, on devra déterminer un niveau minimal d’éclairement de la scène susceptible de produire une image exploitable (le seuil de sensibilité), ainsi qu’un éclairement maximal (seuil de saturation) sous peine de saturer l’image, voire de détruire le détecteur. La dynamique d’éclairement (éclairement maximal/éclairement minimal) acceptable dépendra du choix de la caméra et de l’objectif qui sera détaillé plus loin.

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1.1.2 Rapport de contraste de l’image

Une caméra vidéo va produire un signal électrique proportionnel à la luminosité des objets qui la constituent. Le rapport...

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