Brevet FR2446039A1 — publié le 19800801

La présente invention concerne un dispositif d'analyste d'images destiné à mémoriser une image point par point. Il existe actuellement des dispositifs d'analyse d'images constitués par des systèmes optiques précis mais cofteux et peu maniables, et par conséquentces dispositifs ne sont utilisables qu'en laboratoire de recherches. Certains systèmes utilisent une caméra de télévision, mais ils sont assez onéreux et peu précis car ils n'autorisent pas une précision supérieure à 180 000 points par image, tandis que d'autres systèmes utilisent des pho to-diodes , ces derniers systèmes étant relativement précis mais coûteux et d'une finesse réduite. L'invention vise à réaliser un dispositif d'analyse d'images en vue d'une mémorisation point par point de cette image qui soit d'une grande précision, peu onéreux et qui permette une lecture ou analyse rapide de l'image. A cet effet, l'invention apour obj et un dispositif d'analyse d'images comprenant un support sur lequel est placée une image à analyser, une source lumineuse pour éclairer l'image, une série de capteurs opto-électroniques pour recevoir de la lumiere de l'image éclairée, un masque opaque interposé entre l'image et les capteurs,ledit masque étant percé d'un certain nombre de trous très fins avec lesquels sont alignés les capteurs et qui définissent la dimension du point d'analyse de l'image, et des moyens pour déplacer l'image et-la série de capteurs l'une par rapport à autre de façon à analyser la totalité de la surface de l'image. Suivant une caractéristique de l'invention,lesdits capteurs sont alignés suivant au moins une rangée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de déplacement relatifs de l'image et de la série de capteurs sont adaptés pour les déplacer l'une par rapport à l'autre suivant une première et une seconde directions perpendiculaires entre elles,de façon synchronisée de manière qu'au cours d'une excursion de la totalité de l'image suivant la première direction, le déplacement suivant la seconde direction représente une distance correspondant à la précision d'analyse désirée, des moyens étant prévus pour lire répétetivement l'état des capteurs à chaque fois que le déplacement relatif suivant ladite première direction a atteint ladite distance, D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples et illustrés par les dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en perspective d'un dispositif d'analyse d'images suivant un premier mode de réalisation dans lequel le support est constitué par un tambour rotatif transparent - la Fig. 2 est une vue en perspective et à plus grande échelle, avec arrachement partiel, montrant des détails du masque et des capteurs du dispositif de la Fig. 1 ;; - la Fig. 3 est une vue en coupe prise suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2 ; - la Fig. 4 est une vue partielle en bout du dispositif de la Fig. 1 - la Fig. 5 est une vue en plan de la surface du tambour supposée en position développée et montrant la configuration du- balayage effectué par le dispositif de la Fig. 1 - la Fig. 6 est une vue schématique en plan d'une variante de réalisation dans laquelle le support est constitué par une planche transparente plane et rectangulaire.; - la Fig. 7 est une vue schématique en perspective d'un dispositif d'analyse suivant un autre mode de réalisation de l'invention utilisable dans le cas d'une image portée par un document opaque; et - la Fig. 8 est une vue schématique en perspective d'une variante de réalisation du dispositif d'analyse également utilisable dans le cas d'une image portée par un document opaque. En se reportant tout d'abord à la Fig. 1,le dispositif d'analyse d'images suivant l'invention comprend un tambour cylindrique transparent 1 ,par exemple en verre > sur lequel est placé un document transparent 2 portant l'image 1 à analyser. Ce document transparent, qui peut être par exemple un plan cadastral, est disposé sur le tambour de telle sorte que ses deux bords d'extrémité s'étendent parallèlement à une génératrice du tambour et ces bords sont fixés au tambour au moyen d'un élément de fixation approprié 3,par exemple une bande adhésive. Le tambour 1 est monté sur un arbre 4 au moyen duquel il est entrainé en rotation par un moteur 5.A l'intérieur du tambour est diposée une source lumi neuse 6 constituée,par exemple, par un tube électro-luminescent. En se reportant également aux Fig. 2 et 3,le dispositif d'analyse diimages comprend également un masque 7 constitué par une rampe ou plaque- percée d'un certain nombre, 12 dans l'exemple représenté,de trous très fins 8,par exemple d'un diamètre de 1/10 de mm. Le masque 7 fait partie d'un profilé p présentant deux glissières latérales 9 et fermé par une plaque de fermeture 10 de manière à former un ensemble tubulaire à l'intérieur duquel sont montés sur des supports Il des capteurs optoélectroniques 12 qui sont alignés radialement avec les trous 8 du masque 7. De cette manière, les capteurs 12, qui peuvent être des photo-diodes, des photo-transistors ou autres composants analogues, sont complètement enfermés et ne peuvent recevoir de la lumière que par l'intermédiaire des trous 8.Les glissières 9 du profilé P sont reçues à coulissement sur des rails 13 d'un bâti 14 pourvu d'une face intérieure 15 qui présente une 12orme incurvée de meme courbure que=la surface exté - rieur du tambour 1 de façon à pouvoir être placée contre ou à très faible distance de la surface extérieure du document transparent 2 portant l'image 1 analysée Le bâti 14 est pourvu dans sa partie centrale d'une fente longitudinale 16 s'étendant suivant une génératrice du cylindre sur la majeure partie de la longueur de celui-ci,la fente étant uniquement interrompue à chaque extrémité du bâti 14 de manière à solidariser les deux parties du bâti situées de part et d'autre de la fente 16.Ces deux parties de liai- son (non reppésentées) sont situées dans des régions de la périphérie du tambour disposées à l'extérieur par rapport aux bords du document à analyser. Le bâti 14,qui est symétrique par rapport à la fente 16 ,est monté sur les axes 17 de deux cylindres 18, dis- posés également symétriquement par rapport à la fente 16,et prenant appui contre la surface du document 2 pour assurer le positionnement convenable de la face inférieure 15 du bâti 14 par rapport à la surface extérieure du document 2. En outre,les axes 17 sont reçus à chaque extrémité dans des paliers appropriés (non représenté8) de manière à les immobiliser dans une position donnée par rapport à la circonférence du tambour 1 tout en leur permettant d'être déplacés radialement afin d'écarter le bâti 14 de la surface du tambour afin de mettre en place sur celui-ci un document 2 ou de l'en retirer. Comme représenté également à la Fig. 4, le dispositif comprend un accouplement mécanique 19 pour assurer un déplacement en translation de l'ensemble 8 en synchrnnisme avec le mouvement de rotation du tambour 1. Cet accouplement mécanique comporte une vis sans fin 20 portée par l'arbre 4, un pignon 21 engrenant avec la vis sans fin 20 et porté par 1' extrémité d'une biellette 22, un pignon23 porté par l'autre extrémité de la biellette 22, et une denture 24 formant crémaillère ménagée sur une face latérale du profilé p Enfin, le dispositif est complété par une bande magnétique 25 disposée le long de l'un des bords périphériques du tambour 1 et sur laquelle sont enregistrées un certain nombre d'impulsions qui sont lues par une t8te de lecture 26 reliée à un circuit logique de commande 27 agencé de manière à autoriser la lecture de l'état des capteurs à chaque apparition d'une impulsion de la bande magnétique 25. Ce circuit 27 peut, par exemple, comprendre un certain nombre de portes ET: à l'entrée de chacune desquelles sont appliqués les signaux de sortie mis en forme de la tête de lecture 26 et de Ilun des capteurs 12,la sortie de ces portes fournissant par conséquent un niveau logique 0 ou 1 fonction de l'état instantané du capteur associé à chaque apparition d'une impulsion.Toutefois, un tel circuit logique est tout à fait classique et peut revêtir n1 importe quelle forme appropriée. On se reportera maintenant également à la Fig. 5 qui illustre le fonctionnement du dispositif d'analyse suivant l'invention. On supposera dans ce qui suit que l'on désire faire l'acquisition avec une précision de 1/10 de mm d'un plan de 1 m sur 1 m dessiné sur calque, ce qui représente 100 millions de points à capter. A cet effet, on supposera que les trous 8 masque 7 ont un diamètre correspondant à la finesse désirée de l'analyse, à savoir 1/10 de mm. Le plan 2 étant enroulé sur le tambour 1 et étant fixé dans la zone 3 réservée à cet effet, le tambour est mis en rotation par le moteur 5.Simultanément, l'accouplement mécanique 19 déplace le masque 7 portant la rangée de capteurs 12 de telle sorte qu'à la fin d'une révolution,le masque 7 srest déplacé de la distance d (égale dans le présent exemple à 1/10 de mm)Si lton considère la Fig. 5, un capteur se trouvant au point A décrit la trace t au cours de cette révolution et se trouve au point B à la fin de celle-ci. Au cours de cette révolution, une lecture de 11 état des capteurs 12 est effectuée chaque fois que la périphérie du tambour a parcouru une distance de 1/10 de mm, c'est à dire que pour un plan de 1 m de longueur la piste magnétique 25 comporte 10. 000 impulsions également réparties.Une fois arrivé au point B qui est confondu avec le point C puisque la Fig. 5 est une vue développée du tambour 1 et du document 2,une nouvelle révolution est entamée jusqu'à ce que le capteur ait été à nouveau déplacé latéralement de 1/10 de mm jusqu'au point D. Au cours de cette seconde révolution, l'état des capteurs 12 est à nouveau lu 10. 000 fois, puis le processus est poursuivi jusqu'à ce que le masque 7 se soit déplacé latéralement d'une distance égale à celle séparant deux capteurs 12. Ceci signifie alors que la totalité de la surface de l'image 2 a été explorée et que les 100 millions de points ont bien été captés. A chaque lecture de l'état des capteurs ceux-ci fournissent un signal électrique de niveau haut ou bas suivant qu'ils se trouvent face à une zone claire ou sombre de l'image 2.Ce signal analogique est ensuite traité de façon classique pour fournir un signal de format binaire, par exemple en appliquant ce signal analogique à un comparateur qui reçoit par ailleurs une tension de seuil et qui produit à la sortie un niveau opu 1 suivant la valeur de la différence, ces signaux provenant des capteurs étant échantillonnés par le circuit 27 chaque fois que la tête de lecture 26 détecte une impulsion sur-la piste 25. L'information qui est récupérée à la sortie S du circuit logique 27 se trouve alors dans un ordre peu pratique pour un traitement informatique. Avant mise en mémoire, on peut donc traiter ces informations d'une manière appropriée pour les rendre plus exploitables.Bien qu'un tel traitement ne fasse pas partie de la présente invention, deux solutions sont entre autres envisageables - on peut par exemple effectuer un traitement logiciel lors de la saisie de l'image pour regrouper physiquement sur une mémoire de masse, par exemple un disque, les points correspondants à une même région; - on peut également relier chaque sortie du circuit 27 correspondant à un capteur à une tête d'enregistrement, ces têtes d'enregistrement psuVa faire partie du même appareil où être associées chacune à un appareil comportant une mémoire de masse de manière à permettre d'écrire et de lire simultanément autant d'informationsqu'il existe de capteurs. On envisagera maintenant quelques exemples numériques qui permettent d'illustrer l'invention. A cet effet, on considérera que: - N est le nombre de capteurs utilisés - t est le temps unitaire d'acquisition de données par un capteur - P est le nombre total de tourstèffectués par le tambour pendant l'analyse - T est le temps total d'acquisition de l'image et; - V est la vitesse de rotation du tambour en tours par minute. Par ailleurs, on supposera que les dimensions de l'image imposent un tambour de diamètre égal à 0, 35 m et qu'il convient d'effectuer 10. 000 lectures des capteurs par révolution du tamb our. Dans ces conditions, la vitesse de rotation du tambour sera de: V =1 (1out +f ) , ce qui est sensiblement égal à 1 t 104 car pour un tour le temps de travail sera constant et égal à: 104 t + # , # étant le temps de passage sur la zone 3 de fixation du document.Le temps total pour 11 analyse ou acquisition de l'image est alors égal à: : 10 t N Si l'on se fixe par exemple un temps total d'analyse égal à 5 minutes, c'est à dire 300 secondes, et un temps t de 20 microsecondes, on aura N = 2. 000 = 7. On constate donc dans ce cas que sept capteurs suffisent3.00 Si on se fixe au contraire le nombre N de capteurs, par exemple N = 16,le temps t restant de 20 microsecondes,on aura T= 2. 000 125 secondes. Dans ce cas,on a donc V = 300 tours par minute et la vitesse d'acquisition ou d'analyse est alors de 800. KBITS par seconde. Il ressort de l'exemple ci-dessus que, pour une vitesse de tambour donnée, on peut réduire le temps d'analyse en augmentant le nombre de capteurs optoélectroniques, mais le prix de revient en sera accru d'autant. Chaque réalisation sera donc un compromis entre la vitesse de rotation du tambour, le temps de saisie et le prix de revient, ce dernier étant lui-meme fonction du nombre de capteurs et de la complexité des circuits. On se reportera maintenant à la Fig. 6 qui représente une variante de réalisation dans laquelle le tambour 1 est remplacé par une planche rectangulaire et transparente 28 éclairée par en dessous par la source lumineuse (non représentée) et sur laquelle est disposé le document 2 à analyser. Sur la planche 28 est monté un chariot 29 mobile suivant une direction Y-Y' parallèle à deux bords opposés de la planche, tandis que le masque 7 portant les capteurs est monté mobile en translation sur le chariot 29 suivant une direction X-X' perpendiculaire à la direction Y-Y' et parallèle aux deux autres bords de la planche 28.Les mouvements du chariot et du masque 7 peuvent être rendus synchrones au moyen- d'un accouplement mécanique analogue à celui décrit en regard des Fig. 1 a 4 ou .au moyen de tout autre mécanisme existant tel que ceux utilisés sur les tables traçantes,les enregistreurs X-Y, etc. . . Le long d'un des bords de la planche 28 est disposée la piste magnétique 25 tandis que la tête magnétique 26 de lecture de la piste 25 est portée par le chariot 29.Le fonctionnement de ce mode de réalisation de l'invention est tout à fait semblable à celui du dispositif des Fig. 1 à 4, à ceci près que pour reproduire la configuration de l'analyse représentée à la Fig. 5, le chariot doit revenir au point de départ sans déplacement en translation du masque 7 à la fin de chaque excursion de la longueur du document 2 pour respecter la précision désirée de l'analyse. Bien entendu,la condition essentielle est qu'il se produise un déplacement relatif du document 2 et du masque portant les capteurs et, par conséquent, au lieu d'utiliser un cha riot mobile sur une planche fixe, on pourrait au contraire prévoir un support fixe remplaçant le chariot 29 et sur lequel se déplacerait le masque 7 et un support de document mobile en synchronisme avec le masque 7. On se reportera maintenant à la Fig. 7 qui est une vue schématique d'un autre mode de réalisation de l'invention destiné à l'analyse d'images portées par des documents opaques. Dans cet exemple,le document 2 porté par un support plan 30 est éclairé par une rampe lumineuse 31 partiellement entourée d'un réflecteur 31 destiné à empecher toute illumination directe d'un miroir plan 32 recevant la lumière réfléchie par le document 2. Le miroir 32 est monté rotatif autour d'un axe A-A' de façon à balayer l'image latéralement suivant l'axe X-X'.par exemple de gauche à droite. Le masque 7 est constitué par une plaque dans laquelle les trous cylindriques 8 ont une longueur axiale nettement supérieure à leur diamètre, par exemple une longueur de 5mm pour un diamètre de 0, lmm,et dont la surface intérieure est noircie par un traitement approprié classique de manière qu'ils se comportent comme des guides optiques qui ne transmettent aux capteurs 12 que les rayons lumineux coaxiaux aux trous cylindriques. D'autre part, soit le support 30 portant l'image 2, soit le masque 7 portant les capteurs 12 est monté mobile en translation suivant la direction Y-Y' perpendiculaire à la direction X-X'. Ces deux déplacements sont commandés en synchronisme com me dans le cas de la saisie d'image transparente décrit ci-dessus. En fonctionnement, le miroir plan 32 renvoie dans l'axe des trous cylindriques 8 les points 33 de l'image observée, tels qu'ils sont définis par les lois de la réflexion optique. On comprend donc qu'nn assurant un mouvement relatif de l'image et des capteurs comme décrit dans les exemples précédents, on obtient une analyse analogue de l'image observée. En variante, on pourrait supprimer le miroir 32 et monter la rampe 7 oscillante autour d'un axe parallèle à l'axe A-A' de façon à ce que les trous cylindriques 8 reçoivent la lumière directement de l'image 2 et balayent celle-ci par rotation du masque 7 autour de l'axe précité. Cette variante peut permettre d'approcher davantage les capteurs de la surface à analyser. Etant donné que l'une ou l'autre de ces variantes du dispositif d'analyse d'images opaques demande un très fort éclairement, on peut, dans le cas où le nombre de capteurs est réduit, équiper chacun de ces capteurs d'un système optique. Enfin, on se reportera maintenant à la Fig. 8 qui. représente une variante du dispositif de la Fig. 7 dans laquelle la rampe 7 pourvue des trous cylindriques 1 de grande longueur axiale est disposée à faible distance de l'image opaque 2 à observer, l'éclairement de l'image étant fourni par deux sources lumineuses cylindriques 34 éclairant essentiellement la bande de l'image en cours d'observation. Les capteurs 12 observent donc directement les points dey'image situés dans l'axe des trous cylindriques 8 formant guides optiques et les déplacements nécessaires à l'analyse sont opérés comme décrit précédemment,les sources lumineuses 34 pouvant ou non se déplacer avec le masque 7 et l'image étant mobile ou non. n résulte de ce qui précède que l'interposition entre l'image à observer et les capteurs d'un masque pourvu de trous qui fonctionne comme un filtre pour sélectionner les points d'observation désirés constitue un élément fondamental de l'invention. La précision du perçage des trous détermine en grande partie la précision de l'analyse et,par conséquent ,cette opération'doit être effectuée très soigneusement. Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées aux différents modes de réalisation décrits ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple,c'est ainsi que ie dispositif décrit peut être étendu à l'analyse d'images en couleur. Dans ce cas, on effectue trois saisies simultanées en intercalant des filtres appropriés et en opérant ensuite un traitement approprié bien connu des spécialistes de la technique. D'autre part, si pour des images de grande taille aucun dispositif optique n'est nécessaire, il n'en va pas de meme pour des images de taille réduite qu'il faut agrandir en les projetant, par exemple sur un verre dépoli, et en utilisant par exemple le dispositif décrit en regardtde la Fig. 6. - PEVENDICATIONS - 1 - Dispositif d'analyse d'image > caractérisé en ce qu'il comprend un support sur lequel est placée une image à ana lyser une source lumineuse pour éclairer l'image, une série de capteurs opto-électroniques pour recevoir de la lumière de l'image éclairée, un masque opaque interposé entre l'image et les cap teurs,ledit masque étant percé d'un certain nombre de trous très fins avec lesquels sont alignés les capteurs et qui définissent la dimension du point d'analyse de l'image, et des moyens pour déplacer l'image et la série de capteurs l'une par rapport à l'autre de façon à analyser la totalité de la surface de l'image. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits capteurs sont alignés suivant au moins une rangée. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de déplacement relatif de l'image et de la série de capteurs sont adaptés pour les déplacer l'une par rapport à l'au- tre suivant une première et une seconde direction perpendiculaires entre elles,de façon synchronisée de manière qu'au cours d'une excursion de la totalité de l'image suivant la première direction le déplacement suivant la seconde direction représente une distance correspondant à la précision d'analyse désirée, des moyens étant prévus pour lire répététivement l'état des capteurs à chaque fois que le déplacement relatif suivant ladite première direction a atteint ladite distance. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans le cas où ladite image est portée par un document transparent,ledit support est un tambour cylindiri- que transparent à l'intérieur duquel est placée la source lumineuse et sur lequel est disposé le document transparent, ledit masque étant constitué par une rampe orientée suivant une génératrice du tambour et placée au voisinage immédiat du document à analyser, et sur laquelle sont montés lesdits capteurs. 5 - Dispositif suivant les revendications 3 et 4 prises ensemble, caractérisé en ce que ledit tambour est monté rotatif autour de son axe et ladite rampe est mobile en translation suivant sa direction longitudinale, lesdits moyens de déplacement synchrone comprenant un accouplement mécanique par pignons et vis sans fin entre le tambour et la rampe. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de lecture de l'état des capteurs comprennent une piste magnétiques'étendant le long d'un bord périphérique du tambour et sur laquelle sont enregistrées des impulsions de déclenchement de ladite lecture. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans le cas où ladite image est portée par un document transparent, ledit support est une planche transparente plane et rectangulaire dont une face est éclairée par ladite source lumineuse et dont l'autre face porte ledit document, ledit masque étant constitué par une rampe orientée parallèlement à un coté de la planche définissant l'une desdites directions et disposée au voisinage immédiat du document, ladite rampe étant montée mobile en translation suivant sa direction longitudinale sur un chariot mobile parallèlement à un autre côté de la planche définissant l'autre desdites directions, et lesdits capteurs étant montés sur ladite rampe. 8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que,dans le cas où ladite image est portée par un document opaque, ladite source lumineuse est placée du meme côté du document que les capteurs,lesquels reçoivent la lumière réfléchie par le document, lesdits trous du masque ayant une grande longueur axiale largement supérieure à leur diamètre de manière à former des guides optiques 9 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ledit masque est placé à proximité de la surface du document et est mobile suivant la direction longitudinale de ladite rangée de capteurs, ledit document étant mobile en translation perpendiculairement à ladite direction longitudinale. 10 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la source lumineuse éclaire la totalité du document. 11 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica tions=8 et 9, caractérisé en ce que la source lumineuse est une source de lumière guidée éclairant la bande de l'image en cours d'analyse. 12 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un miroir-plan interposé entre l'image et les capteurs et réfléchissant une partie de 11image vers lesdits capteurs. 13 - Dispositif suivant la revendication 12, caractéri;- sé en ce que le miroir est monté rotatif pour assurer l'analyse de l'image suivant une direction et le masque sur lequel sont montés les capteurs est mobile en translation suivant une direction perpendiculaire.