Brevet FR2223701A1 — publié le 19741025

La présente invention est relative à un dispositif de traitement de signaux plus particulièrement appliqué 9 la détection des variations de la pente de formes d'ondes ; ces formes d'ondes sont de préférence délivrées par un dispositif de saisie optique, permettant l'analyse d'un document. Un tel dispositif de saisie repose sur un principe bien connu, mis en oeuvre dans des appareillages décrits dans la littérature. Le document que lton veut analyser est soumis aux flux lumineux d'une source qui l'éclaire et dont il diffuse une partie du flux incident qui est recueilli par un élément photosensible délivrant un signal électrique dont l'intensité est caractéristique de la couleur du document, noir ou blanc dans le cas général, le noir correspondant généralement à un signe ou caractère porté par le document et le blanc correspondant alors au fond La saisie proprement dite est réalisée à l'aide d'un faisceau lumineux directif dont le spot sur le document a une forme adaptée à celle des caractères à analyser, ou d'une optique appropriée qui n'envoie sur l'élément photosensible associé que la luaière diffusée par la zone examinée, L'exploitation du document est réalisée soit par déplacement du document devant le dispositif de saisie connu également sous le nom de tête de lecture, fixe qui voit défiler devant lui, les lignes successives de caractères du document, soit par déplacement du faisceau lumineux, connu sous le nom de technique de flying spot suivant la terminologie anglo-saxonne. D'une façon générale, le signal issu-du détecteur ou les signaux issus des détecteurs quand il y en a plusieurs rend compte du flux lumineux diffusé par le document et capté par l'élément photosensible. Ce flux lumineux variable suivant l'analyse du docu- ment caractérise ce qui peut etre appelé sa densité c'est-à-dire les variations existant lorsque l'on passe du "noir" au "blanc" et vice versa, ou plus exactement d'une zone où le noir prédomine à une zone où c'est le blanc qui prévaut, I1 apparait nécessaire de traiter ce signal et de décider si l'endroit du document analysé est blanc ou noir.Cette notion de blanc et noir peut d'ailleurs autre généralisée à tout type d'impression pouvant entraîner une variation du flux diffusé telle que la couleur, la fluorescence. Les dispositifs de l'art antérieur ne considèrent que l'amplitude du signal délivré par l'élément photosensible et celle-ci est comparée à un seuil fixe. Si le signal a une amplitude supérieure à ce seuil, on décide qu'il est par exemple blanc et s'il a une amplitude inférieure à ce seuil, on décide qu'il correspond au noir. De tels dispositifs ne sont pas assez souples pour tenir compte des conditions locales qui peuvent modifier les signaux traités mais pas le'traitement lui-mème, entraînant de ce fait des pertes d'information. De plus les dispositifs d'analyse optique n'ont pas un gain constant en fonction du point lu, ce qui conduit, pour éliminer les perturbations basse fréquence, à des techniques complexes de correction géométrique, de contrôle de l'énergie lumineuse et des tensions d'alimentation et de stabilisation en fonction de la température. Ces perturbations basse fréquence sont par exemple introduites lorsque l'on utilise un tube "f lying spot dont la tache lumineuse balaye le document à analyser mais dont l'intensité n'est pas toujours constante et pour lequel également tous les points d'une ligne du document ne sont pas vus sous un meme angle. D'autre part, le fond et le contraste du document peuvent autre différents, comme cela a été déjà noté, d'un document à l'autre, ce qui entraine des variations importantes de la tension relative au blanc et au taux de modulation. De plus dans certaines applications on doit décider d'une présence de noir alors que la zone examinée présente un pourcentage de noirvariable. Ceci peut être le cas de barres noires rapprochées. Le but que se propose la présente invention est de remédier aux inconvénients qui viennent d'autre cités en traitant de façon appropriée le signal issu du détecteur photosensible Suivant l'invention, le signal issu d'un détecteur dont l'amplitude est modulée suivant les blancs et les noirs est analysé localement pour en définir les vJariations de pente et la vitesse de ces variations. Pour ce faire, le signal est envoyé à un détecteur de crête suivi d'un circuit mémoire enregistrant l'extrémum dV signal 1 ce circuit se décharge --ensuite à une vitesse déterminée dans un comparateur recevant par ailleurs le signal traité auquel on ajoute une tension de seuil dépendant du profil dudit signal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation donné à l'aide des figures qui représentent - la figure la une forme d'onde du signal à traiter et la figure lb le signal obtenu après traitement - la figure 2 une forme d'onde du signal sur laquelle on décide du passage du noir au blanc ou vice versa - la figure 3 un schéma d'un circuit de réalisation et - la figure 4 une forme d'onde afférente au circuit de la figure 3, et en expliquant le fonctionnement. La figure la représente une forme d'onde 1 en amplitude fonction du temps du signal délivré par un détecteur avec le niveau de référence du blanc symbolisé par la courbe 2 en pointillés et le niveau de référence du noir symbolisé par la ligne 3. La figure lb représente le signal dit de décision que l'on veut obtenir où la forme d'onde 1 de la figure la a été "quantifiée" en amplitude et traduite en impulsions variant entre un niveau du blanc et un niveau du noir donnés par les conditions locales et non pas par rapport à un seuil fixe. Sur la figure 2 on a repris un élément de la forme d'onde 1 de la figure la, pour expliquer dans quelles conditions on établit en un point déterminé de ladite courbe, slil y a une transition blanc vers noir ou vice versa. On considèresur la courbe S de la figure 2-le-point Al où l'amplitude du signal est maximale et représente par exemple un blanc. A partir de ce point le signal décroît et par conséquent tend à se diriger vers le noir. Suivant l'invention il faut déterminer l'instant où le signal est considéré comme passant du blanc au noir ou vice versa. Pour ce faire on met en mémoire la valeur de l'amplitude crête du signal détecté au point Al et on définit la décroissance de cette valeur dans la mémoire. Cette décroissance est symbolisée par une demi droite AlBl présentant une certaine pente sur l'horizontale. Cette pente est définie par la fonction 1/RC dans le cas où la mémoire utilisée est un condensateur.Si le signal S décroît plus rapidement il y aura transition et pour la détecter on ajoute au signal S une certaine tension fixe VS1 ou seuil qui sur la courbe du signal S définit un point A2. Lorsque le signal S apassé de l'amplitude du point Al à celle du point A2, c'est-d-dire a décru plus rapidement que le signal décroissant suivant AlBl, on décide qu'au temps tl il y a eu passage du blanc au noir. Un raisonnement analogue peut être fait pour un signal S croissant, pour déterminer l'instant de passage du noir au blanc. On définit également sur cette figure 2 une demi droite AIE formant un angle avec la demi droite AlBl, angle dans lequel se trouve la courbe du signal S. Cette demi droite A1E détermine une valeur limite do dderoiseance du signal S, donnée par un filtre passe bas dans lequel passe ce signal. La valeur de cet angle dépend du document à lire et des signes ou caractères qu'il comporte. Un document portant par exemple des signes réguliers où les transitionsont toutes ment durée, déterminera un angle fermé, tandis que pour un document quelconque, l'angle sera plus ouvert. D'une façon générale, le choix de la valeur de la tension de seuil qui détecte la transition dépend du signal reçu, Si l'on se reporte à la courbe de la figure la, on remarquera que cette tension doit être et est choisie telle qu'elle permette de définir des transitions pour les portions de courbe FGH, IJK, MNO et PQR mais pas pour des variations d'amplitude plus faible telles que celles marquées par les lettres T et U par exemple. En fait suivant l'invention on réalise l'adaptation du seuil choisi au profil de la courbe.L'adoption d'un seuil fixe comme cela est pratiqué couramment, ne donnerait pas de bons résultats comme le montre la figure la où l'on a représenté un seuil fixe référencé par 4, qui ne peut détecter de transition vers le noir dans la portion de courbe MNO et ne peut détecter de transition vers le blanc dans la portion QR. Ce seuil choisi suivant-les conditions locales est en fait destiné à ce que le circuit ne délivre pas de décision de transition sur du bruit, c'est pourquoi cette tension est additionnée au signal entraînant un déplacement du point théorique où se passe la transition dans une région où le bruit et d'autres anomalies ont disparu.En effet si l'on détecte brutalement la transition à l'instant où le signal S a une valeur extreme (point Al par exemple) on risque de détecter également de fausses transitions dues à des irrégularités locales de la forme d'onde produites par le bruit thermique et/ou l'hétérogénéité du document Pour avoir une certaine sécurité il est préférable donc suivant l'invention de détecter l'instant de la transition, non pas à l'extremum mais à un endroit différent de la courbe défini par cette tension de seuil que l'on ajoute au signal. On obtient de ce fait une bonne transition par élimination dc ce que l'on pourrait. appeler de fausses trani- tions par analogie avec les fausses alarmes dans un équipement radar. Suivant le type de capteur d'ailleurs, le seuil choisi peut être soit fixe, soit variable, proportionnel au signal S. Dans le cas d'un photomultiplicateur par exemple, le bruit augmentant avec le niveau du signal, le seuil sera choisi plus grand pour que lepoint de transition échappe à la zone du bruit. La figure 3 représente un schéma synoptique du dispositif objet de l'invention déterminant l'instant des transitions et la figure 4 le signal S traité dans la figure 3. On va décrire le fonctionnement du dispositif suivant l'invention à l'aide de ces deux figures conjointement. Le signal Sd sortant de l'élément photoélectrique du dispositif de saisie optoélectronique apparait en 5 et est appliqué à un filtre 6 d'où il sort sous la forme du signal S représenté figure 4 en amplitude en fonction du temps et qui est appliqué à deux channes de circuits BN et NB. Ce signal S est appliqué dans la chaîne BN à un circuit 7 détecteur de crête dont la sortie comporte un ensemble résistance R1, capacité C1 référencée parle chiffre 8 et est connectée d'une part à un commutateur 9 et à un comparateur 10. Ce signal S est également appliqué à un circuit 11 de la meme channe BN auquel est appliquée une tension extérieure fixe VS1, définie comme cela a été mentionné plus haut, tension qui s'ajoute à celle du signal appliqué à l'entrée de ce circuit 11.La sortie de ce circuit est connectée à une seconde entrée du comparateur 10, dont la sortie 12 est connectée à une entrée d'un circuit logique "ET-NON" 13 constitué par un circuit "ET" dont la sortie est inversée. La sortie de ce circuit "ET-NON" est connectée à un circuit bistable 14 dont la sortie Q est connectee à une entrée d'un circuit bistable 15 dont la borne Q délivre le signal blanc par exemple et la sortie Q, le signal noir. Cette sortie Q du circuit bistable 15 est connectée au commutateur 9 auquel est appliquée une tension fixe Vo en l'occurrence, et également à une entrée du circuit "ET-NON" 13 dont une troisième entrée est connectée àsune horloge 16 commandant le bistable 15 à travers un inverseur 17.L'ensemble des circuits qui vient d'entre décrit est appelé à traiter les signaux S dont l'amplitude croît jusqu'à un maximum et donc à définir la transition blanc vers noir. Un ensemble de circuits semblable ou channe NB est adjoint au précédent pour traiter des signaux S évoluant en sens inverse, donc pour définir la transition noir vers blanc. Cet ensemble comprend ainsi un circuit détecteur de crête 18 dont la sortie est connectée à travers un ensemble résistance R2, capacité C2 référencée 19 à un commutateur 20 et à un comparateur 21. Le comparateur est connecté à un circuit "ET-NON" 23 dont la sortie est connectée au circuit bistable 14. Le signal appliqué au détecteur de crête 18 l'est aussi au circuit 22 qui reçoit une tension de seuil fixe VS2 qui est retranchée du signal S.Ce circuit 22 est connecté au comparateur 21 et au commutateur 20, auquel est appliquée une tension fixe V1, La sortie du circuit 22 est également appliquée à une entrée du circuit "ET-NON" 23 et à la sortie Q du circuit bistable 15, correspondant au noir. Le fonctionnement des circuits de la figure 3 est le suivant Au temps to, (figure 4) le signal S sortant au filtre 6 est appliqué au détecteur 7 dont la tension croit et charge le condensateur 8 jusqu'au point Ai de la courbe. A partir de ce point Ai le signal S décroît et la tension emmagasinée dans la capacité 8 décroît suivant la demi droite AlEl dont la pente est donnée par la constante de temps de l'ensemble résistance capacité RlCl dont la valeur est telle que la tension de décharge suit les variations basse fréquence du signal S. Toutefois la tension du signal S décroît plus rapidement que celle VcB du condensateur C1. Au temps to on peut supposer que les conditions initiales sont les suivantes : la sortie Q du circuit bistable 15 est active, c'està-dire au niveau logique 1 et le commutateur 9 ouvert,la tension aux bornes du condensateur 8 est appliquée à une entrée-du circuit comparateur 10 où elle est comparée à celle issue du circuit 11. Le signal S qui décroît alors est additionné à la tension VS1 appliquée audit circuit 11 et le comparateur 10 détermine l'instant tl où les tensions qui lui sont appliquées sont égales. Cet instant ti est celui de la transition du blanc vers le noir. Le signal issu du comparateur 10 qui est alors un signal 1 logique est appliqué au circuit "ET-NON" 13 qui ayant un signal 1 sur son entrée 1 et sur son entrée 3 (horloge) applique un signal logique 0 au circuit bistable 14 qui bascule et transmet cette information de transition de blanc au noir au circuit bistable 15, recevant les impulsions d'horloge inversées par 17 sur son entrée d'horloge. Le bistable 15 bascule; la borne Q délivre un 0 logique tandis que la borne Q délivre un 1 logique. Le signal O logique issue de la borne Q bloque le commutateur 9 qui applique la tension Vo aux bornes du condensateur 8. Ce point est ainsi ramené au potentiel qui peut etre zro, symbolisé par le point E2 sur la courbe de la figure 4. De plus la borne 1 du "ET-NON" 13 est ramenée à zéro. La présence d'un 1 logique sur la borne Q du bistable 15corres- pondant à l'information noire, va rendre le second ensemble NB de circuits actif, le premier BN devenant inactif. Le signal S qui est dans sa partie décroissante A2D est appliqué dans des conditions semblables à celles déjà décrites au détecteur de crête 18 dont la sortie est connectée à l'ensemble résistance R2, capacité C2, cette dernière étant de plus référencée par le chiffre 19. Le signal S est aussi appliqué au circuit 22 qui reçoit sur une autre entrée une tension de seuil VS2, fixe, choisie comme la tension VS1 dans les conditions déjà mentionnées. Cette tension VS2 vient se retrancher à la tension du signal S et le signal résultant est appliqué à une des entrées d'un circuit comparateur 21 dont une autré entrée est connectée aux bornes de l'ensemble R2C2.Cette entrée est également connectée à un commutateur 20 auquel est appliqué une tension fixe V1, qui se trouvait reportée aux bornes du condensateur 16 lorsque l'ensemble NB des circuits le comprenant était inactif. Autrement dit, les conditions initiales auxquelles est soumis l'ensemble NB sont les suivantes : La capacité 16 est au potentiel V1, le commutateur 20 sé ferme et donc le condensateur 16 commence à se décharger avec une constante de temps R2C2, c'est-d-dire que la tension de décharge suit la demi droite F1D, tension VcN. Pendant ce temps le comparateur reçoit une tension qui est la différence entre celle du signal S qui croit en valeur absolue et la tension de seuil VS2.Lorsque cette tension atteint à l'instant t2 la tension aux bornes du condensateur 19, le comparateur 21 délivre un signal qui est un 1 logique appliqué à la borne 2 du circuit "ET-NON" 23 recevant par ailleurs les impulsions d'horloge 16 sur sa borne 3. Ce signal issu du comparateur qui traduit l'expression VS - VS2 = VcN, caractérise le point A3 sur la courbe du signal S, point où s'effectue la transition du noir vers le blanc, ce point étant déduit du point F1 par une translation égale à VS2. Dans ces conditions, le circuit "ET-NON" 23 ayant ses trois bornes d'entrée alimentées, est passant et délivre un signal logique O au circuit bistable 14 dont la sortie Q applique un 1 logique au bistable 15 qui bascule ; la sortie Q de ce bis table 15 délivre un O logique tandis que sa sortie Q délivre un 1 logique. L'information de noir disparaissant de la sortie Q du bistable 15, le commutateur 20 se ferme, ramenant la tension aux bornes de la capacité 19 à la valeur V1, soit au point F3. La capacité 8 de l'ensemble de circuits BN est à la tension Vo, soit au point F2 pour l'instant t2. Dans la phase suivante où la chaîne BN va être à nouveau sollicitée, la tension aux bornes du condensateur 8 va croître, le point correspondant de fonctionnement passant de F2 à F4. On voit donc que suivant l'allure de la courbe du signal S issu du détecteur photoélectrique en l'occurrence, la chaîne BN et la chaîne NB sont alternativement utilisées, définissant l'instant où se fait la transition du signal blanc au signal noir et vice versa et ce en fonction des conditions locales et non plus en fonction de conditions fixées a priori et appliquées quels que soient les signaux traités. Le dispositif suivant l'invention incorporé dans une t8te de lecture optique permet de lire des fac-similés noir et blanc, des documents portant des caractères CMC7 comportant de fines barres noires et blanches et également ceux portant des caractères normalisés ROC-A et ROC-B. REVEND CAT ONS 1, Dispositif de traitement de signaux variant entre deux niveaux extrêmes différents déterminant deux zones dans lesquelles le signal traité évolue et pour lequel on veut noter les instants de passage d'une zone caractérisée par un des niveaux à l'autre caractérisée par l'autre niveau, comprenant au moins un circuit déterminant le niveau atteint par ledit signal à un instant donné et un comparateur dans lequel on compare ledit signal à une tension fixe prédéterminée séparant les deux zones, caractérisé par le fait qu'il comprend un circuit détecteur de crête déterminant le niveau du signal traité en un point d'extremum, un circuit mémoire enregistrant la tension correspondant à ce point d'extremum, un circuit à seuil monté en parallèle sur le circuit détecteur de crête et recevant le signal à traiter auquel on ajoute une tension définie dépendant du profil du signal traité, le comparateur étant connecté au circuit mémoire d'une part et au circuit à seuil d'autre part et comparant l'évolution, à partir de ce point d'extremum des deux signaux qu'il reçoit en indiquant l'instant où le signal passe d'une zone à l'autre et/ou vice versa lorsque l'égalité desdits signaux est constatée. 2. Dispositif de traitement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit mémoire est un condensateur se chargeant à la valeur de l'extremum du signal considéré et se déchargeant ensuite à une vitesse déterminée, telle que la tension mise en mémoire décroît moins vite à partir de l'extremum que le signal luimême. 3. Dispositif de traitement de signaux suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux chaînes de circuits identiques, l'une traitant le signal évoluant autour d'un maximum et l'autre traitant le signal évoluant autour de son minimum, la tension de seuil, dans ce cas étant retranchée du signal. 4. Dispositif de traitement de signaux suivant la revendication 1 ou 2 ou 3, caractérisé par le fait que la sortie du comparateur est connectée à un ensemble de circuits logiques dont les sorties logiques sont caractéristiques des niveaux extremes considerés, lesdites sorties alimentant respectivement pour chacune-des channes de traitement un commutateur, établissant en cas de non activité dé la channe considérée, aux bornes du circuit mémoire une tension dite de repos. 5. Dispositif de traitement suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'ensemble de circuit logique comporte un circuit wET-NON" pour chaque channe dont les sorties sont connectées à un circuit bistable connecté à un second circuit bistable. 6. Dispositif de traitement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les niveaux extrêmes différents considérés sont le niveau du blanc et le niveau du noir, le signal traité provenant de la lecture d'un document étant modulé suivant les blancs et les noirs. 7. Appareil de saisie optique comprenant le dispositif de traités ment suivant l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le signal à traiter varie en fonction du flux diffusé par le document, lui-m8me éclairé par une source lumineuse. 8. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il est utilisé dans les lecteurs de fac-similé noir et blanc. 9. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il est utilisé pour la lecture des caractères CMC7. 10. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il est utilisé pour la lecture des caractères ROC-A et ROC-B.