Brevet FR2346777A1 — publié le 19771028

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif d'exploration de documents, destinés à la reconnaissance optique de caractères et de codes imprimés ou écrits sur les dits documents, en particulier, mais non exclusivement, ltexploration manuelle par les soi-disants crayons" ou baguettes optiques". Dans les dispo-sitifs connus de ce genre les variations de vitesse de déplacement inhérentes au mode manual et gênantes à la reconnaissance, sont compensées de deux~manières. Dans un premier dispositif connu l'organe photoélectrique d'analyse optique est rempli dans la forme d'une matrice de photodiodes qui est complète- ment échantillonnée plusieurs fois pendant l'exploration d'un seul symbole. Ainsi à un moment donné l'image du du symbole se trouve centrée sur la matrice et sa lecture s'effectue dans des conditions de prise de vue instantanée.L'inconvénient de cet arrangement est que malgré les vitesses de balayage élevées des photomatrices intégrées contemporaines, le besoin d'échantilloner complètement l'image plusieurs fois pendant I Texploration d'un seul symbole impose des limites assez sévère sur la vitesse de déplacement maximale du dispositif et sur le nombre d'éléments de la matrice, donc sur la résolution effectivement exploitable. Dans un autre dispositif connu de ce genre un tachomètre est utilisé pour mesurer directement la vitesse de déplacement pour commander la fréquence d'échantillonnage d'une colonne de photodiodes. L'avantage par rapport au premier système cité est que la vitesse maximale de déplacement est beaucoup plus élevée. Un autre avantage est le coût moindre d'une colonne de photodiodes par ra port au coût d'une matrice, et la plus grande simplicité des circuits associés. L'inconvénient majeur est la présence d'un organe tournant (roulant) en contact avec le document lu, pour actionner le tachomètre, ce qui impose des contraintes gênantes sur les personnes manipulant le crayon optique.Un autre inconvénient de la commande de la fréquence d'échantillonnage est le temps variable d'eclairage des photodiodes entre deux impulsions d'échantillonnage - un mode d'operation auquel les photodiodes sont mal adaptés. Un inconvénient majeur, commun à tous les dispositifs connus de ce genre est que le seul moyen de savoir que ltopérateur a déplacé le crayon optique à une vitesse trop grande est que le document est mal lu, et qutil faut refaire un essai. Parcequtune erreur de lecture peut se produire pour d'autres raisons aussi, ltopérateur n'a pas directement une indication que son geste a été trop rapide. Le dispositif selon l'invention permet de pallier aux inconvé nients respectifs des dispositifs mentionnés au dessus. Un avantage du procédé selon l'invention est une meilleur adaptation de la distribution de la sensibilité des photodétecteurs dans la direction d'exploration du document aux besoins de la reconnaissance des graphismes lus, avec un éclairage constant dans les conditions de vitesse d'exploration variable Un autre avantage du procédé et du dispositif selon lrinvention est de fournir directement un signal de dépassement de la vitesse maximale autorisée du dispositif. L'invention a pour objet un lecteur optique comportant: - une colonne de photodétecteurs; - une source d'éclairage du document lu; - une source d'impulsions d'échantillonage de la dite colonne de photodétecteurs; - un acceléromètre inertial; - un double intégrateur du signal obtenu du dit accelérometre; - un conditionneur de signaux; - un convertisseur analogique/numérique; - un intégrateur numérique des signaux vidéo numérisés; - des commutateurs de voie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparat't ront au cours de la déscription qui va suivre de quelques modes de réalisation, en regard des figures qui représent: - ta figure 1 - le schéma d'ensemble du dispositif d'analyse optique d'un document par ut lecteur optique dont la vitesse peut être variable, selon un premier mode d'exécution préféré; - La figure 2 - la courbe de sensibilité des photdétecteurs dans la direction d'exploration du document selon le premier mode d'exécution;; - La figure 3 - le schéma d'ensemble du dispositif d'analyse optique d'un document par un lecteur optique dont la vitesse peut être variable, selon un deuxième mode 't d'exécution - La figure 4 - La courbe de sensibilité des photodetecteurs dans la direction d'exploration du document selon le deuxième mode d'exécution. On a représenté sur la figure 1 le schéma dtensemble du dispositif de lecture selon un premier mode d'exécution preféré, dans le.- quel. le signal obtenu de chaque photodétecteur est intégré sur tout le parcours d'un incrément défini de distance selon une loi particulière, comprenant: un acceléromètre inertial 1 par exemple piézoélectrique, inductif, ou autre, orienté de façon à mesurer l'accelération dans le sens de mouvement du lecteur; un premier intégrateur linéaire 2, dont le signal de sortie représente la vitesse instantanée du lecteur, et un deuxième intégrateur linéaire 3, dont le signal de sortie consiste d'impulsions, chacune corréspondante à un incrément constant de distance parcourue 4 une source constante d'illumination 4, éclairant un document à lire 5; un objectif 6, projettant l'image d'une fente étroite de largeur d du document 7 sur une colonne de photodétecteurs intégrée 8; un convertisseur analogique/numérique du signal vidéo de sortie de la dite colonne de photodiodes; un additionneur 10, dont l'une des entrées est fournie par les valeurs numérisées ainsi obtenues; un registre à décalage 11, de longueur égale au nombre de photodétecteurs dans la colonne, de façon à faire coincider à chaque cycle d'opération aux entrées de l'additionneur les signaux issus d'un seul photodétecteur;; un commutateur de voie 12, envoyant le signal à la sortie du dit registre soit vers-la sortie du système, soit vers un deuxième commutateur de voie 13, dont le rôle est de choisir soit le signal fourni par le commutateur 12, soit la sortie du convertisseur 9, et dont la sortie alimente 1 'autre entrée de l'additionneur; un conditionneur de signaux 14, passant l'impulsion de l'horloge 15 corréspondante à la fin d'analyse de la colonne de photodiodes immédiatement suivante une impulsion d'incrément de distance parcourue # d. La fréquence de l'horloge est choisie de manière à complètement analyser la colonne de photodétecteurs pendant un incrément de distance parcourue Ad à la vitesse maximale de 1 ?objet. Dans ces circonstances, le commutateur 12 est branché en permanence sur la sortie du système et le commutateur 13 est branché en permanence de façon à passer le signal numérique obtenu du convertisseur 9 à l'additionneur. Ainsi l'additionneur obtient le même signal sur chacune des deux entrées, et son signal de sortie est le double du code d'entrée. Cependant, le code binaire de sortie de l'additionneur est décaLé en entrant dans le registre à décalage 11, de façon corréspondante à la division par 2. Ainsi, le code à la sortie du système est égal au signal vidéo numérisé. Quand la vitesse du lecteur est inférieure à sa valeur maximale admise, le conditionneur de signaux 14 reçoit plusieurs impulsions de fin d'analyse de la colonne de photodiodes pour une impulsion de distance incrémentale parcourue # d. Ainsi, les commutateurs 12 et 13 seront positionnés de façon à brancher la sortie du regis tre 11 sur l'entrée de l'additionneur 10. Apyres le temps d'echantillonage d'une colonne le signal à l'entrée du registre aura la valeur e(t) e(t-1) -+ (i) 2 2 où t est l'indice courant du cycle d'analyse, c.à d. la moyenne des signaux vidéo repus pendant le temps d'analyse de deux colonnes. Après le temps de deux colonnes le signal à l'entrée du registre aura la valeur e(t) e(t-l) + e(t-2) (2) 2 4 4 c.à d. la moyenne du signal vidéo de la colonne on cours d'analyse et la moyenne des signaux vidéo regus pendant les cycles d'analyse des deux colonnes précédantes. Après le temps de trois colonnes le signal à l'entrée du registre aura la valeur e(t) + e(t-1) e(t-2) e(t-3) (3) 2 4 8 8 etc. La fonction générale pour le temps d'intégration sur n colonnes est donnée par l'expression où pour n-O ltexpression (4) donne identiquement e(t). Sur réception de l'impuLsion de distance incrémentaLe parcourue d les commutateurs de voie 12 et 13 basculent pendant le temps d'analyse d'une colonne de façon à envoyer vers la sortie du lecteur le signal ainsi intégré pendant-les n dernières colonnes, et d'accumuler dans le registre à décalage les valeurs numériques re çues pendant l'analyse de la première colonne après la réception de l'impulsion # d. Si pendant le temps d'analyse d'une seule colonne le condition neur de signaux 14 reçoit deux impulsions # d, un signal d'alarme 17 est engendré, indiquant le dépassement de vitesse maximale de déplacement autorisée. La figure 2 représente les courbes de réponse de systèmes intégrants les photo signaux sur plusieurs colonnes. Parceque les pho todétecteurs ont une largeur comparable aux pas d'analyse optique A d, la réponse échantillonnée pendant une colonne est un trapézo- ide, dont les flancs sont d'autant plus raide que le déplacement du crayon optique entre deux cycles d'échantillonage est faible. La figure 2a represente la somme des poids d'intégration selon la loi (4) pour n = 3 (la somme pondérée sur quatre colonnes). Pour comparaison, la figure 2b donne la courbe corréspondante pour la loi d'intégration uniforme.Nous notons un tassement de la courbe de la figure 2a, par rapport à la courbe de la figure 2b, de façon à obtenir une envelope de la courbe d'integration plus étroite selon la loi (4) qu'avec la loi uniforme, et donc une meilleure résolution de l'image obtenue - une image moins floue. De plus, la loi (4) permet d'éviter l'ope'ration de division par la variable n, ce qui augmenterait le coût et la complexité d'un système utilisant l'intégration à poids constant. L'effet de l'intégration est d'améliorer le rapport signal/bruit du signal vidéo numérisé. Le paramètre d'intégration n sera d'autant plus grand que la vitesse de déplacement sera faible. Ainsi, pour le crayon optique, quand ltopérateur appercevera qu'unie erreur de lecture a été faite, son geste spontané et naturel de lire ffplus soigneusement", c.à d. plus lentement aura comme effet une amélioration du rapport signal/bruit, ainsi augmentant la probabilité de lecture correcte. On a représenté sur la figure 3 un deuxième mode d'exécution préferée, dans laquelle la source d'éclairage 16 est une diode emetrice de lumière ou autre source, capable d'être actionnée par éclairs chaque fois qu'une impulsion A d est reçue. Dans cette réalisation la colonne de photodétecteurs ntest plus échantillonnée en permanence, mais uniquement une fois pour chaque distance incré mentale a d parcourue, les impulsions venant de lthorloge 15 étant maintenant conditionnées par le conditionneur de signal 14 avant d'être appliquées à la colonne de photodétecteurs 8.Ainsi, l'image instantanée est empreinte sur la colonne par l'illumination éclaire, et en suite échantillonée, numérisée, et envoyée vers la sortie pendant le temps d'échantillonage d'une colonne. Pour cofr mander le dispositif de reconnaissance - récepteur du signal vidéo numérisé pendant la transmission, les impulsions de lthorloge conditionnées sont transmises en même temps que ce signal. ta figure 4 représente l'enveloppe de sensibilité du système selon cette deuxième réalisation préférée. Parceque l'illumination est par éclairs, nous avons une sensibilité uniforme. Cette réalisation est particulièrement intéressante pour son économie et sensibilité uniforme. Il est un caracteristique souhaité des crayons optiques de pouvoir être manipulesdans des directions arbitraires. Il est évident que la lecture en sens inverse d'un lecteur optique contenant une colonne de photodétecteurs donnerait une image vidéo différente pour les symbôles ne possédant pas une axe de symétrie verticale. Les procédés connus de ce genre traitent ce problème par l'addition des images lues dgns le sens inverse à l'alphabet à reconnattre, ainsi diminuant la sécurité de lecture. Dans le procédé et dispositif selon 1 'invention le signal à la sortie du deuxième intégrateur aura le signe algébrique inversé pour le mouvement en sens inverse. Ce signe est utilisé comme signal de commande pour la logique de reconnaissance, le commutant entre les images obtenues dans le sens direct et les images obtenues dans le sens inverse de déplacement de la colonne de photodétecteurs. Finalement, un deuxième acceléromètre inertial orienté dans le sens orthogonal au premier donnera un signal d'alarme chaque fois que le mouvement de la colonne de photodiodes contient un composant dans une autre direction que perpendiculaire à la colonne de photodétecteurs, excedant une certaine tolérance, p.e. *70. l'a déscription qui précédé ne se rapporte qu'à certains modes d'exécution particuliers de l'invention qui en comprend toutes les variantes. D'autres modes d'exécution se suggèreront à une pero sonne de métier avertie. REVENDICATIONS 1. Procedé d'exploration de documents destinés à la reconnaissance optique de caractères, utilisant une colonne de photodétecteurs, une source de lumière, une source dtimpulsions d'échantillonage de la dite colonne de photodétecteurs, et un convertisseur analogique/numérique du signal vidéo, caractérisé par l'emploi d'un acceléromètre inertial et une double intégration pour obtenir des impulsions, chacune desquelles indiquant que la colonne de photodétecteurs a été déplacée d'une distance incrémentale constante égale à un pas de 1 'analyse optique du document, un conditionneur de signaux commandé par les dites impulsions, commandant dans son tour le cycle d'exploitation des signaux vidéo obtenus de la colonne de photodétecteurs. 2. Dispositif d'exploration de documents destinés à la reconnaissance optique de caractères, comprenant une colonne de photodétecteurs, une source de lumière, une source d'impulsions d'échantillonage de la dite colonne de photodétecteurs, et un convertisseur analogique/numérique du signal vidéo, caractérisé en ce-- qu 1il comporte également un acceléromètre inertial, deux intégrateurs en série intégrant le signal obtenu du dit acceléromètre pour obtenir un signal représentant la distance parcourue par la colonne dans la forme d'une impulsion chaque fois qutune distance incrémentale con-stante, égale à un pas de l'analyse optique du document par la dite colonne de photodétecteursX a été parcourue, un conditionneur de signaux commandé par les dites impulsions et des commutateurs de voie commandés par le dit conditionneur de signaux pour modifier le cycle d'exploitation de la colonne de photodétecteurs. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par l'emploi d'un intégrateur numérique du dit signal vidéo numérisé, commandé par les dits commutateurs de voie de façon à realiser la loi particulière d'intégration (4). 4. Dispositif selon revendication 2, caractérisé par l'emploi d'une source d'illumination des dits documents par éclairs, commandée par les ditesimpulsions de distance incrémentale constante parcourue, les dites impulsions d'échantillonage étant conditionnées par le dit conditionneur de signaux de façon à échantilloner la dite colonne de photodétecteurs une seule fois chaque fois que la dite colonne a été déplacée par la dite distance incrémentale constante. 5. Dispositif selon revendication 2, caractérisé par l'emploi d'un compteur d'impulsions de distance incrémentale constante parcourue entre deux impulsions corréspondantes à la fin du cycle d'échantillonage de la colonne de photodétecteurs, le dit compter fournissant un signal indiquant le. de'passement de la vitesse maximale autorisée de déplacement de la colonne de photodétecteurs chaque fois que le nombre des dites impulsions de distance incrémentale entre deux impulsions de fin du cycle d'échantillonage de la colonne est égal à deux ou plus. 6. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que le signe du signal vitesse, obtenu du dit double intégrateur, est utilisé pour commander la logique de reconnaissance, la commutant entre les images obtenues dans le sens direct et les images obtenues dans le sens inverse de deplacement de la colonne de photodé- tecteurs. 7. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce qutun deuxième accelérombtre et double intégrateur sont incorporés et utilisés pour donner un signal indiquant que le déplacement de la colonne de photodétecteurs possbde un composant dans une autre direction que perpendiculaire à la colonne de photodétecteurs.