La présente invention a pour objet un procédé pour la détection, l'identification et le suivi d'objets optiquement invisibles, notamment des canalisations enterrées.

Il est déjà connu de localiser un conduit enterré à l'aide d'une bande de codage. Cette dernière comporte des éléments détectables par voie électromagnétique, qui sont espacés à intervalles prédéterminés formant ainsi des motifs répétitifs appelés codes. La longueur de chaque élément détectable et la distance entre les éléments détectables donnent une information quant au type du conduit correspondant. La bande de codage se trouve juste au-dessus de la canalisation dont elle est destinée à signaler la présence, ou bien elle peut enrober cette canalisation.

Le brevet français FR-2 667 953 décrit une bande de codage pour permettre l'identification de conduits enterrés et le brevet FR-2 667 952 décrit un dispositif pour la détection et l'identification de conduits enterrés. Le dispositif de détection décrit dans le second brevet peut par exemple être utilisé en combinaison avec la bande de codage révélée par le premier brevet. L'inconvénient des systèmes connus est qu'il est nécessaire de disposer d'une longueur suffisante pour pouvoir détecter une canalisation. Il est de ce fait souvent difficile, voire impossible, de détecter des canalisations transversales reliant un conduit principal à un utilisateur du réseau. De plus, lorsque deux canalisations se croisent, il est difficile de les distinguer l'une de l'autre.

L'invention a pour but de fournir un procédé permettant d'augmenter les performances des dispositifs de détection et de proposer des dispositifs de codage, qui, en combinaison avec ce nouveau procédé de détection,

permettent de détecter et d'identifier des canalisations en ne nécessitant qu'une faible longueur de mesure et de façon fiable, même lorsque des canalisations se croisent.

A cet effet, le procédé qu'elle propose est un procédé pour la détection, l'identification et le suivi de canalisations enterrées ou autres objets optiquement invisibles, à l'aide d'un détecteur et d'un dispositif avertisseur détectable comportant selon un motif prédéterminé des éléments de codage détectables à distance par voie électromagnétique.

Selon l'invention, ce procédé consiste à effectuer un relevé à l'aide d'un générateur d'impulsions associé à un système de mesure de distance permettant de s'affranchir de la vitesse de déplacement de l'opérateur afin d'obtenir un signal à analyser et à reconnaître, à traiter ce signal selon au moins deux techniques différentes choisies parmi la technique de la distance euclidienne, la technique des réseaux de neurones et la technique de la logique floue, à comparer les résultats obtenus par chaque technique utilisée et donner un résultat final en fonction des résultats obtenus par les techniques distinctes utilisées, la technique de la distance euclidienne consistant à :

- d'une part charger le signal à reconnaître, puis le filtrer et en extraire des paramètres et d'autre part à charger un fichier d'apprentissage obtenu lors d'un apprentissage réalisé avec un minimum de perturbation pour tous les cas de figures correspondant à chaque type de dispositif avertisseur devant être détecté, - mesurer la distance euclidienne entre les paramètres extraits et ceux des signaux mémorisés dans le fichier apprentissage,

- extraire la plus petite distance euclidienne des mesures effectuées, et - indiquer à quel élément de codage correspond le signal à reconnaître,

la technique des réseaux de neurones consistant à :

- d'une part charger le signal à reconnaître, puis le filtrer, en extraire des composantes, placer ces composantes à l'entrée d'un réseau de neurones et activer ce réseau, et d'autre part charger un fichier d'apprentissage obtenu lors d'un apprentissage réalisé avec un minimum de perturbation pour tous les cas de figures correspondant à chaque type de dispositif avertisseur détectable devant être détecté, - comparer le neurone dont l'activation est la plus élevée avec le fichier d'apprentissage, et

- déterminer à quel élément de codage correspond le signal à reconnaître, la technique de la logique floue consistant à : - d'une part charger le signal à reconnaître et en extraire des paramètres, et d'autre part charger un fichier d'apprentissage obtenu lors d'un apprentissage réalisé avec un minimum de perturbation pour tous les cas de figures correspondant à chaque type de dispositif avertisseur détectable devant être détecté et réalisation d'un découpage d'un espace de représentation en plusieurs zones appelées cases, chaque εone étant relative à un code correspondant à un élément de codage,

- calculer le degré d'appartenance des paramètres extraits à chaque case,

- rechercher le maximum de ce degré d'appartenance, et

- déterminer le code associé à la case correspondant à ce maximum. Ce procédé permet de résoudre le problème qui est à l'origine de l'invention.

Le dispositif de codage proposé par la présente invention comporte un support électriquement isolant sur lequel sont disposés des groupes d'éléments détectables électromagnétiquement actifs. Il est caractérisé en ce que les éléments détectables sont disposés de façon à former

des groupes comportant chacun un même nombre d'éléments détectables, chaque groupe étant espacé du groupe voisin d'une distance constante, en ce que la distance séparant deux éléments détectables au sein d'un groupe est constante et en ce que cette dernière distance est sensiblement inférieure à la distance séparant deux groupes d'éléments détectables.

De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, illustrant à titre d'exemple non limitatif un procédé selon l'invention et représentant différentes formes d'exécution avantageuses de bandes de codage utilisables lors de la mise en oeuvre du procédé.

D'autres caractéristiques avantageuses du procédé et du dispositif de codage selon l'invention apparaîtront à la lecture de cette description.

Figure 1 est une vue illustrant la détection d'une canalisation par un opérateur,

Figure 2 est un organigramme résumant la technique de la distance euclidienne,

Figure 3 est un organigramme résumant la technique des réseaux de neurones de Kohonen,

Figure 4 est un organigramme résumant la technique de la logique floue, Figure 5 est un organigramme résumant la technique de classification par fenêtrage,

Figures 6 à 9 représentent diverses configurations avantageuses de bandes de codage ainsi que le signal idéal correspondant à celles-ci. La figure 1 représente un opérateur muni d'un système de détection 2, destiné à identifier une canalisation 4 enterrée. Une bande de codage 6 comportant des éléments 8 de faible épaisseur détectables électromagnétiquement. Le système de détection 2 comporte un codeur incrémental avantageusement relié à une roue, qui permet

au dispositif de rouler sur un sol 10. Ce codeur incrémental fournit un nombre prédéterminé d'impulsions électriques à chaque tour de roue. Ces impulsions permettent d'effectuer des acquisitions à intervalles réguliers.

Ce système de détection 2 permet de s'affranchir de la vitesse de déplacement de l'opérateur et d'obtenir un signal qui est fonction d'une distance parcourue. Il est ainsi plus facile de mesurer la distance séparant des éléments détectables 8 sur la bande de codage 6.

Avant d'enregistrer un signal afin de déterminer la position et la nature d'une canalisation 4 enterrée, des signaux d'apprentissage sont enregistrés dans des conditions les plus idéales possibles, c'est-à-dire avec un minimum de perturbations, en laboratoire par exemple.

Le nombre de types différents de bande de codage 6 pouvant apparaître est limité. Un enregistrement avec chacune de ces bandes 6 est réalisé et mis en mémoire sous la forme d'un code dans un fichier d'apprentissage. Cet enregistrement comporte donc des codes correspondant à des signaux "idéaux", avec très peu de parasites ou de bruit de fond. Le fichier d'apprentissage comporte autant de codes qu'il y a de bandes de codage 6 distinctes à identifier. Afin de déterminer le type de conduit correspondant à un signal enregistré à reconnaître, ce signal est comparé par différentes techniques aux codes mémorisés de façon à déterminer de quel signal enregistré il est le plus proche. Au moins deux des trois techniques décrites ci-après sont employées. Si les deux résultats obtenus concordent et sont identiques, le résultat est validé. En cas de résultats discordants, la troisième technique est utilisée pour départager les deux résultats.

Une première technique est celle de la distance euclidienne. Un organigramme résumant cette technique est représenté à la figure 2.

Le signal à reconnaître est tout d'abord enregistré dans un fichier appelé fichier brut. Pour faciliter les étapes suivantes, ce signal est filtré. Des paramètres, tels par exemple la hauteur des pics du signal, leur demi-hauteur, la surface d'un pic, le rapport de la surface d'un pic avec la surface du pic précédent, la distance séparant deux pics successifs, etc, sont extraits du signal filtré.

D'un autre côté, le fichier d'apprentissage est chargé. Les mêmes paramètres que ceux extraits du signal à reconnaître sont également extraits de chaque code enregistré dans le fichier d'apprentissage.

Pour chaque code du fichier d'apprentissage, la distance euclidienne entre les paramètres de ce code et ceux du signal à reconnaître est mesurée. On obtient ainsi la distance euclidienne du signal à reconnaître à chaque code mémorisé dans le fichier d'apprentissage. Il suffit alors de calculer quelle est la plus petite distance euclidienne pour déterminer de quel code le signal à reconnaître est le plus proche.

Une seconde technique est celle du réseau de neurones. Un organigramme résumant cette technique est représenté à la figure 3 pour des réseaux de Kohonen. Bien entendu, d'autres réseaux de neurones peuvent être utilisés.

Un espace de dimension prédéterminée, appelé réseau de neurones, ou ici réseau de Kohonen, est défini à partir du fichier d'apprentissage. Ce réseau est divisé en plusieurs classes dans lesquelles se trouvent des points. Des neurones sont placés aléatoirement sur des points du réseau pour obtenir une carte de Kohonen.

Le fichier à reconnaître est enregistré dans un fichier brut. Les données contenues dans ce fichier sont filtrées et des paramètres, du même type que ceux extraits dans la technique de la distance euclidienne, sont extraits de ce fichier. Les paramètres ainsi obtenus sont

placés à l'entrée du réseau de Kohonen et activent la carte de Kohonen. Les neurones de ce réseau sont différemment activés par les paramètres d'entrée et le neurone dont l'activation est la plus élevée est appelé neurone gagnant.

Le neurone gagnant est ensuite comparé avec le fichier d'apprentissage. En fonction de la classe de ce neurone gagnant, il est possible de déterminer à quel code le signal à reconnaître est le plus proche. La troisième technique proposée par l'invention est la technique de la logique floue. Un organigramme résumant cette technique est représenté sur la figure 4.

Le fichier à reconnaître est enregistré dans un fichier brut. Les données contenues dans ce fichier sont filtrées et des paramètres, du même type que ceux extraits dans la technique de la distance euclidienne, sont extraits de ce fichier.

Le fichier d'apprentissage est également chargé. Un espace de représentation, obtenu à partir du fichier d'apprentissage, est quadrillé au cours de l'apprentissage de façon à comporter plusieurs zones, ou cases, chacune de celles-ci étant relative à un code.

Pour chacune des cases obtenues, on calcule le degré d'appartenance des paramètres extraits du signal à reconnaître à cette case. Puis on recherche le maximum de ce degré d'appartenance et on détermine le code associé à la case trouvée, pour laquelle le degré d'appartenance est le plus grand.

Chacune des trois techniques décrites ci-dessus permet de déterminer de quel code le signal enregistré à reconnaître est le plus proche. Si les deux premières techniques permettent d'aboutir à un même résultat, ce résultat est validé et on considère que la canalisation enfouie correspond au type indiqué par ce résultat. Si les deux premiers résultats obtenus sont divergents, une troisième technique est mise en oeuvre en

vue de confirmer l'un des deux résultats obtenus. Si le troisième résultat est semblable à l'un des deux résultats obtenus, ce résultat obtenu deux fois est considéré comme étant le bon résultat. Cependant, les trois résultats peuvent être différents l'un de l'autre. Deux alternatives s'offrent alors : refaire une mesure et analyser celle-ci comme la première mesure, ou bien mettre en oeuvre des moyens d'analyse plus puissants.

Cette dernière alternative met alors par exemple en oeuvre un traitement direct du signal pour éliminer les défauts éventuels qu'il contient et à partir de ce signal corrigé, une analyse est menée pour déterminer à quel code correspond ce nouveau signal.

Le signal enregistré sur le terrain comporte souvent des perturbations. Celles-ci proviennent par exemple d'un objet métallique enterré et renvoyant un signal se superposant à celui du code à détecter, ou bien encore d'un défaut survenu dans la pose de la bande de codage 6. Les trois techniques décrites ci-dessus donnent de très bons résultats lorsque les perturbations enregistrées ne sont pas trop importantes. A partir d'un certain seuil de perturbations, les paramètres pertinents qui sont extraits du signal subissent une modification si importante que les résultats obtenus par ces méthodes deviennent non significatifs.

La technique ci-après traite le signal enregistré lui-même et non plus des paramètres extraits de ce signal. De ce fait, le temps de calcul est plus important. C'est pourquoi, les techniques précédentes sont tout d'abord utilisées et la technique expliquée plus en détail ci- après n'est appliquée que lorsque les techniques précédentes ne peuvent pas donner un résultat satisfaisant. Un organigramme résumant la technique de classification par fenêtrage est représenté à la figure 5.

Le signal à reconnaître, enregistré dans le fichier brut, est tout d'abord filtré. Un programme de détection de défauts est exécuté avec le signal filtré comme donnée d'entrée. Ce programme est basé sur des méthodes de saut de variance, de moyenne et d'écart-type. A partir des résultats donnés par ce programme, il est possible de déterminer si le signal à reconnaître comporte des défauts. Le cas échéant, ces défauts sont éliminés. Cette élimination est réalisée en coupant les zones du signal comportant les défauts relevés.

Si aucun défaut n'a été trouvé, la technique de classification par fenêtrage est poursuivie avec le signal de départ filtré. Sinon, le signal utilisé est le signal tel qu'il se présente après élimination des défauts. Par la suite, le signal à reconnaître est, selon le cas, soit le signal de départ filtré, soit ce même signal après élimination des défauts relevés.

Ce signal à reconnaître est ensuite assimilé à une fenêtre mobile qui se déplace sur des acquisitions de références effectuées de préférence en laboratoire. Ces acquisitions de référence sont relevées de la même manière que le sont les signaux du fichier d'apprentissage, mais elles ont une taille nettement supérieure à celle du signal à reconnaître et une taille supérieure aux codes enregistrés dans le fichier d'apprentissage. Ces acquisitions de référence sont constituées de plusieurs motifs d'un code les uns à la suite des autres et ceci pour tous les codes à détecter. Elles sont stockées dans des fichiers de référence qui sont chargés une fois que le signal à reconnaître est défini.

Ce signal à reconnaître se déplace successivement sur toute la longueur de chaque acquisition de référence, c'est-à-dire sur autant d'acquisitions distinctes qu'il y a de bandes de codage 6 différentes. II suffit alors d'appliquer le critère de la distance d'état pour déterminer à quel endroit sur une

acquisition donné le signal à reconnaître est le plus semblable. Une fois ce critère appliqué pour toutes les acquisitions de référence, il faut déterminer quelle acquisition de référence est la plus semblable du signal à reconnaître. Une fois que cette acquisition de référence est déterminée, on considère que le conduit sur lequel a été effectué l'enregistrement du signal à reconnaître est du type correspondant à cette acquisition de référence.

Au lieu d'appliquer le critère de la distance d'état, il est possible de choisir un autre critère, tel par exemple le critère de la distance euclidienne, le critère de la corrélation ou bien la technique dite de filtrage adaptatif.

Pour confirmer le résultat obtenu par cette technique de classification par fenêtrage, il est possible de prendre le signal à reconnaître, sans les défauts, et d'appliquer l'une ou plusieurs des trois techniques utilisées ci-dessus, à savoir la technique de la distance euclidienne, celle des réseaux de neurones ou celle de la logique floue.

Cette confirmation est optionnelle car la technique de classification par fenêtrage est la plus puissante de toutes ces techniques. Elle n'est cependant pas utilisée d'emblée, car elle demande un investissement en temps de calcul sensiblement plus important que les autres techniques.

L'intégration de logiciels de reconnaissance nécessaires pour la mise en oeuvre des techniques décrites ci-dessus nécessite l'emploi d'un matériel de détection sophistiqué. Avantageusement, ce matériel comporte un processeur spécialisé dans le traitement de signal, usuellement appelé D.S.P., abréviation de Digital Signal Processing (traitement numérique des signaux) .

Pour éviter tout risque de perturbation du détecteur, qui comporte entre autres une tête de détection et une électronique à laquelle est intégrée le processeur

D.S.P., le détecteur est équipé avantageusement d'une régulation thermique de l'électronique et la tête de détection est éventuellement munie d'une isolation thermique. Pour augmenter les performances du dispositif, un système anti-saturation est de préférence prévu afin de diminuer le niveau de sortie du détecteur en présence d'objets métalliques enterrés à faible profondeur.

Les bandes de repérage telles que décrites dans le brevet FR-2 667 953 conviennent parfaitement pour permettre une détection avec le procédé décrit ci-dessus.

Cependant, ce procédé permet d'obtenir des résultats meilleurs, c'est-à-dire reconnaissance facilitée du dispositif avertisseur détectable enterré, reconnaissance de ce dispositif avec un signal à reconnaître relevé sur une courte distance, fiabilité accrue, etc, lorsque ce dispositif avertisseur est une bande de codage 6 réalisée en disposant des éléments électromagnétiquement actifs détectables 8, sur un support protecteur électriquement isolant selon un certain motif. Selon l'invention, les éléments détectables 8 sont disposés en groupes régulièrement espacés présentant chacun un même nombre d'éléments détectables. La distance séparant deux éléments 8 d'un même groupe est constante. II en est de même pour la distance séparant deux groupes d'éléments détectables 8. Un groupe d'éléments détectables 8 est appelé marqueur.

Les figures 6 à 9 montrent quatre exemples de réalisation de bandes de codage 6 selon l'invention. Sur les figures 6 et 7 , les groupes d'éléments détectables comportent chacun deux éléments 8 et la distance séparant deux groupes est Ll pour la bande 6 de la figure 6 et L2 pour celle de la figure 7. De même, pour les figures 8 et 9, les marqueurs comportent trois éléments détectables 8 et sont espacés soit de Ll (figure 8) , soit de L2 (figure 9) .

Ainsi avec deux paramètres, le nombre d'éléments détectables 8 par marqueur et la distance séparant deux marqueurs, il est possible de construire de nombreux types de bandes de codage 6. II est préférable toutefois que les longueurs Ll et L2 soient telles que l'une ne soit pas un multiple entier, notamment le double, de l'autre. En effet, si pour quelques raisons que ce soit, le détecteur 2 ne pouvait pas identifier un marqueur, il ne faut pas que la distance déterminée par l'identification du marqueur suivant puisse amener à la reconnaissance d'un autre type de canalisation.

Le signal idéal, ressemblant à celui enregistré dans les fichiers d'apprentissage, pour une bande de codage selon 1 ' invention comporte un plateau avec des maxima relatifs, correspondant chacun à un élément détectable 8, puis un signal nul d'une longueur donnée, puis à nouveau un plateau identique au premier. Ces plateaux définissent un début et/ou une fin de code. On peut ainsi définir des séries de signaux caractérisées par chacune par la longueur du signal nul, et dans chaque série, on peut définir un code en fonction du nombre de maxima relatifs présents pour chaque plateau.

Avec de tels signaux, l'identification est facilitée et le procédé décrit permet d'obtenir d'excellents résultats.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux formes d'exécution décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes.

Ainsi par exemple, le codeur incrémental associé à une roue pourrait être remplacé par d'autres dispositifs permettant d'obtenir un signal à analyser.

Des impulsions peuvent être par exemple générées par des radio-émetteurs que l'on aura préalablement disposés sur le terrain. Un récepteur intégré à la tête de

détection et adapté aux impulsions envoyées reçoit alors ces dernières afin de commander les acquisitions. La validation des acquisitions faites par le récepteur ne se fait que si le détecteur a effectué un déplacement prédéterminé entre deux impulsions. Le système de mesure de la distance parcourue peut par exemple utiliser la technique de la télémétrie laser, la technique G.P.S. (Global Positionnement System ou système de positionnement global) ou d'autres systèmes connus de l'homme du métier.