Brevet FR2541838A1 — publié le 19840831

Dispositif pour convertir un signal vid 6 o analogique en un signal à deux niveaux. A Arrière plan de l'invention. A ( 1) Domaine de l'invention L'invention concerne un dispositif pour con- vertir un signal video analogique en un signal à deux niveaux, ledit signal vid 6 o analogique étant obtenu -dtlu fait qu'un document est exploré suivant une configuration de lignes dé- terminée L'exploration est réalisée par exemple de la façon dont cela a lieu dans um dispositif d'exploration de docu- ments, dans un dispositif d'exploration de codes postaux ou d'empreintes digitales et dans d'Vautres dispositifs de ce genre. A 2) Description de 11 'tat actuel de la technique o Les dispositifs d'exploration du genre pré- cise ci-dessus fournissent des signaux vidéo analogiques dont la valeur instantanée est une mesure de la luminance moyenre dtune petite surface déterminee du document Cette surface est appelée "elément d'image"t ou"Pel"v (Picture élement) et est très petite Sur des documents comportant des faces co- lorées differemment, les lurminances des 'Pelsl peuavent dif- ferer fortement de 'Pel"v à"Pelv" Dans ce qui suit, il est admis que les faces blanches presentent la luminance maxi- male LW, et les faces noires la luminance minimale LB La luminance des faces grises et des faces colorées se situera alors entre les luminances LW et LB. Ce signal video analogique peut être emmaga- siné directement dans un moyen adéquat à fonction de mé- moire (p'r exemple une bande magn 6 tique), ou etre transmis par l'intermédiaire d'un milieu de transmission Dans le but de limiter lors de l'emmagasinage l'espace nécessaire a fonc- tion de mémoire et lors de la transmission, la durée neces- saire poir cette transmissiopc ou dans le but de pouvoir comparer de manière simple des configurations d'information (par exemple des empreintes digitalese on convertit actuel- lement le signal vidéo analogique en un signal à deux -2- niveaux A cet effet, le signal vid 6 o analogique est fourni à une première entrée d'un circuit de comparaison dont une deuxième entrée reçoit un signal de référence que fournit un générateur de signal de référence Lorsque l'amplitude du signal vidéo analogique est plus grande que celle du signal de référence, ledit circuit de comparaison fournit une tension de sortie EXD Par contre, lorsque l'amplitude du si- gnal vidéo analogique est plus petite que celle du signal de référence, le circuit de comparaison fournit une tension de sortie EB On supposera que la tension de sortie EW dépasse la tension de sortie EB. Inévitablement, une telle conversion va de pair avec une perte d'information Pour limiter cette perte, il a déjà été préconisé-voir ci-après sous C Références, 1- d'imposer au générateur la génération d'un signal de réfé- rence qui est égal à la valeur moyenne du signal vidéo ana- logique o Dans ce but, ce signal vidéo est fourni a ce géné& rateur de signal de référence qui plus particulièrement est muni d'un détecteur de crête positive et d'cl détecteur de crête négative, donc d'un détecieur de crete et d'un détecteur de creu o Le détecteur de crate fournit un signal de détec- tion de crête qui est une mesure du niveau le plus élevé du signal vidéo Le détecteur de creux fournit un signal de dé- tection de creux qui est une mesure du niveau le plus bas du signal vidéo est défini ensuite dans un circuit d'addition. Le signal moyen dont la valeur instantanée se situe entre les valeurs instantanées des deux signaux détectés Ce signal moyen représente maintenant le signal de référence La pra- tique a permis de constater que ce dispositif de conversion connu a un grand inconvénient On a constaté notamment que la perte d'information est considérable lorsque le document traité comporte des faces grises ou colorées ayant des lu- minances situées dans la plage entre O et environ 0,4 LW, ou dans la plage entre environ 0,6 L, et Lw Il peut s'agir par exemple de chèques bancaires pouvant présenter des faces vertes à luminance égale a environ 0,6 Lw, tandis que de leur c 8 té, ces faces vertes peuvent porter des caractères rouges -3- à luminance égale à environ 0,7 Lw 'On a sup Ipose que LB = O. Pour éliminer les inconvénients du dispositif de conversion d 6 crit dans "Référecnces l " sous C ci-après, il est préconisé dans la Réf 6 rence 2 " d'imposer au générateur de signal de réf 6 rence la génération d'un signal de référence dont la valeur instantanée est en permanence égale à la va- leur moyenne d'un nombre détermin 6-par exemple N de valeurs instantanées du signal vidéo analogique Plus particulièrement le signal vidéo analogique est dans ce but fourni à une ligne a retard comportant N dérivations Les "versions" retardées du signal vidéo analogique qui apparaissent sur les N déri- vations sont additionnées, et la somme ainsi obtenue est divisée par N Le signal obtenu de la sorte représente le signal de référence Ce dispositif de conversion connu s'a- vère également présenter dans la technique une propriété très désagréable On a constaté notamment que des irrégula- rités éventuelles dans le document, par exemple un changement de la structure fibreuse du papier, l'encrassement de celui- ci ou un manque de la répartition uniforme de l'encre se manifestent de façon très importante dans le signal de sortie du circuit de comparaison. B But et résumé de la présente invention. L'invention a pour but de procurer un dispositif de conversion qui n'est pas affecte par les inconvénients du dispositif connu décrit ci-dessus. A cet effet et conformément à l'invention, le générateur de signal de référence est muni: d'un premier générateur de signal de référence auxiliaire qui reçoit le signal vidéo analogique et qui fournit un pre- mier signal de référence auxiliaire correspondant à la valeur moyenne d'un certain nombre (N) de valeurs instantanées du signal vidéo analogique; d'un deuxième générateur de signal de référence auxiliaire qui reçoit le signal vidéo analogique et qui fournit un deuxième signal de référence auxiliaire correspondant à la valeur moyenne du signal vidéo analogique; de moyens pour multiplier le premier signal de r 6 f&rence -4- auxiliaire par un facteur a et pour multiplier le deuxièame signal de référence auxiliaire par un facteur 1-a pour la génération de premier et deuxième signaux de référence auxi- liaires pondérés, ainsi que: de moyens de Sommation auxquels sont fournis lesdits si- gnaux de référence auxiliaires pond'ras pour la San'ration d'un signal de somme qui représente ledit signal de référence. A noter qu'en guise de premier générateur de signal de référence auxiliaire, il est possible d'utiliser le générateur de signal de référence décrit dans "Référence- 2 " et en guise de deuxième générateur de signal de raéúrence auxiliaire le générateur de signal de référence décrit dans "Rfarence I (voir ciaprès sous " C R'f'rences") C Références. 1 Electric Pulse Vave Clipping Cireuitry; Do Do Baumann Brevet des EtatsUnis d'Amérique n 3 o 566 o 281 (délivré le 23 frévrier 1971). 2 Fingerprint Image Enhancement System T Mo Tinç, 1 W. Wilson; IBM Technical Disclosure Bulletin, Volume 16, no 3, 2 O pages 2684 et 2685, pari en Janvier 2974. D Description succincte des fifur_esÀ La description suivante O en regard des dessins annexes, le tout donné a titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalis 5 e. La figure 1 est le schéma d'un dispositif de conversion conforme à l'invention& La figure 2 illustre plus en détail un dis- positif de conversion conforme à l'invention. Les figures 3 et 4 montrent quelques dia- grammes de temps pour expliquer le fonctionnement du dispo- sitif de conversion suivant la figure. EO Description des dispositifs de conversion servant d'exem 3 Ole La figure 1 montre schénatiquement un dis- positif de conversion conçu conformément à l'invention Ce dispositif comporte une entree 1 qui reçoit le signal vidéo analogique x(t) devrant être converti en un signal & deux niveaux y(t) désiré, sur la sortie 2 Cette sortie 2 forme 254 1 838 -5- la sortie d'un circuit de comparaison comportant deux entrées 3 () Par l'interm 6 diaire d'un dispositif de retardement 4, l'entr 6 e 3 ( 1) est connectée à l'entrée 1 du dispositif de conversion Si l'on représente par T le retard auquel donne O lieu le dispositif de retardement 4 ladite entrée 3 ( 1) du dispositif de comparaison reçoit le signal x-(t-T), L'autre entrée de dispositif de comparaison 3 ( 2) reçoit un signal de référence r(t)o=En conséquence de ces deux signaux d'en- trée, le signal à deux niveaux y(t) prend une valeur EW lors- que le signal x(t-To) est plus grand que le signal de réf 6- rence r(t) Par contre, lorsque le signal x(t-To) est plus petit que le signal de référence r(t), le signal bivalent y(t) prend une valeur EB qui est inférieure à la valeur Eh Le signal de référence r(t) est fourni par un g 6 nérateur ad-hoc 5 o Celui-ci est muni de premier et deuxième g 6 nérateurs de signaux de réf 6 rence auxiliaires 51,52 dont le premier fournit un premier signal de réference auxiliaire rl (t) et l'autre un deuxième signal de référence auxiliaire r 2 (t)o Chaque gén 6 rateur est raccordé à l'entrée du dispo- 2 Q sitif de conversion 1 et reçoit donc le signal video analoe giqu? x(t) Le signal de référence auxiliaire ri (t) est multipli 6 par un facteur constant a dans un circuit de mul- tiplication 53, alors que de son cÈté le signal de référence auxiliaire r 2 (t) est multiplié 6 par le facteur constant 1-a dans un circuit de multiplication 54 o Le facteur a est supé- rieur a O et inférieur à 1 La valeur a = 0,9 s'avère être pratique Les signaux de référence-auxiliaires pondér S ar 1 (t) et ( 1-a)r 2 (t) sont additionnés dans un circuit ad hoc 55. On obtient ainsi le signal de somme a r 1 (t) + ( 1-a) r 2 (t) qui représente ledit signal de référence. Le premier signal de référence auxiliaire r 1 (t) est égal à la valeur moyenne de N valeurs instanta- nées du signal vidéo analogique et peut s'obtenir lorsque le premier générateur de siganl de référence auxiliaire 51 est conçu de la façon décrite dans "Référence 2 ". Le deuxième signal de référence auxiliaire r 2 (t) est égal à la valeur moyenne du signal vidéo analogique -6- et peut s'obtenir lorsque le deuxième générateur de signal de référence auxiliaire est conçu de la façon décrite dans "Référence 1 "- La figure 2 illustre une réalisation pratique du dispositif de conversion complet Sur cette figure 2, l'entrée de dispositif de conversion 1 est connectée, par l'intermédiaire du dispositif de retardement 4, â l'entrée de comparaison 3 ( 1) ainsi qu'à l'entrée d'un deuxième dis- positif de retardement 6 o Chacun de ces dispositifs de re- tardement 4 et 6 est formé par le montage en cascade de trois sections de retardement, notamment les sections 4 ( 1 >, 4 ( 2), 4 ( 3) et 6 ( 1), 6 ( 2), -6 ( 3), et chaque section donne lieu à un retard To/3 Aussi bien les sorties des sections 4 (o) que celles des sections G (o) sont raccordées à une ligne commune 7 à travers des résistances dont chacune possède la valeur ohmique Ro La ligne commune 7 est raccordée à l'entrée d'un amplificateur opérationne 1 Celui-ci est muni d'une boucle de reaction comportant une résistance à valeur ohmique Rio La sortie de l'amplificateur 8 est raccordée a l'entrée de comparaison 3 ( 2) à travers un amplificateur inverseur 9 O La partie décrite ci-dessus et appartenant au dispositif représenté sur la figure 2 représente le pre- mier générateur de signal de référence auxiliaire-indiqué schématiquement sur la figure t si l'on choisit N= 6 et Ri = R 6 -Sil en est ainsi, l'amplificateur invrerseur 9 fournit le premier signal de référence auxiliaire r(t) qui respecte l'expression: rl(t) R Tx(t-T + x(t-2 T/3 + x(t-3 To/3 + x(t-4 T 0/3 R -R R R + x(ti-5 T /3 x(t-6 T 3 o x(-T 0/33 (+ t R R 1 (t-To/3) +x(t-To/3) + + x(t-6 T 0/3) -7- Lorsque, plus particulièrement, l'on fournit à ce premier générateur de signal de référence auxiliaire le signal vidéo analogique x(t) indiqué sur la figure 2, le premier signal de référence auxiliaire r 1 (t)' a la forme indiquée également sur la figure 3 La pondération désirée de ce premier signal de référence auxiliaire r 1 (t) par le facteur a est réali- sable en rendant la valeur ohmique R 1 égale à a R/No Le signal vidéo analogique x(t) n'est pas fourni uniquement au-premier générateur de signal de réfé&- rence auxiliaire 51 mais également au deuxième générateur de signal auxiliaire 52 qui comporte un détecteur de crête 56 et un détecteur de creux 57 Comme le montre la figure afin d'être complète, ces détecteurs 56,57 sont réalisables avec une diode D, une résistance à valeur ohmique R 2, un condensateur à capacité C et un amplificateur tampon B, En présence du signal vidéo analogique x(t) indiqué sur la figure 3, le détecteur de crête 56 fournit le signal de crête p(t) indiqué également sur la figure 3, alors que le détecteur de creux 57 fournit le signal de creux d(t) Ces signaux p(t) et d(t) sont fournis aà un circuit- potentiomètre 58 dont la sortie fournit le deuxième signal de référence auxiliaire r 2 (t), indiqué également sur la figure 3 On admet à ce sujet que le circuit-potentiomètre 58 est réglé de façon que r 2 (t) I p(t) + d(t) Pour réaliser la pondération désirée de ce 2 % deuxième signal de référence auxiliaire, ce signal est fourni à l'entrée de l'amplificateur opérationnel 8 par l'intermé- diaire d'une résistance à valeur ohmique R 3 De plus, cette valeur ohmique R 3 est choisie égale à R = (_ _) a 7 1 a N - tandis que la valeur ohmique du potentiomètre 58 est choisie beaucoup plus petite que la valeur ohmique R 3 3 ' La sortie de l'amplificateur inverseur 9 devient maintenant le siège du signal de référence r(t) qui est égal à la somme ar I (t) + ( 1-a)r 2 (t) et dont la forme, pour a = 0, 9, est indiqué sur la figure 3 En conséquence des deux signaux x(t) et r(t), indiqués sur la figure 3, le cir- cuit de comparaison fournit maintenant le signal à deux ni- -8- veaux y(t) indiqué sur la figure 4. Comme le permet de voir la figure 3, le dis- positif de conversion conçu conformément à l'invention met a profit les avantages du dispositif de conversion connu d 4 crit en regard de la figure 2 lorsque la luminance des "Pels I' se situe dans la plage entre environ 0,05 Lw et environ 0,95 LW Dans ce cas notamment, le signal r(t) est quasiment égal au signal r 1 (t)o Dans les zones blanches ex- trêmes, à savoir les zones de document ne portant pas d'in- formation, les faibles variations de luminance ne se mani- festent pas maintenant dans le signal à deux niveaux y(t)o Cela est dû au fait que pour lesdites zones, le signal de r 6 férence r(t) est un peu plus petit que le signal r 1 (t). Egalement les faibles variations de luminance dans les mones noires extrêmes ne se manifestent pas dans le signal à deux niveaux y(t) puisque pour lesdites zones, le signal de ré- férence r(t) est maintenant un peu plus grand que le signal r 1 (t) - Dans la pratique, il s'est avéra intéressant lorsque pour certains documents comme cela est usuel aussi dans le cas de photocopieurs, soit l'information 'noire' soit l'information "'blanche" est accentuée dans une certaine mesure On agit ainsi par exemple lorsque la qualit 6 du do- cument original est médiocre Dans le cas du dispositif de conversion que montre la figure 2, ce réglage lumineux/obscur est réalisable d'une des façons suivantes: a) Améliorer le niveau du noir ou le niveau du blanc du fait de modifier la position du curseur du potentiosmètre 58; b) augmenter ou diminuer la contribution du signal r 2 (t) dans le signal r(t) du fait de modifier la valeur ohmique R 3 c) augmenter ou abaisser le signal de référence du fait de fournir à l'amplificateur opérationnel 8 une tension de dé- calage supplémentaire. Comme cela est indiqué sur la figure, la tension de décalage (off-set voltage) citée sous c) ci-dessus, peut être déduite, à l'aide d'un circuit-potentiomètre 59, de deux sources de tension constante fournissant l'une une ten- -9- sion + V et l'autre une tension V O Par l'intermédiaire d'une résistance à valeur ohmique RP, la tension produite à la sortie dudit circuit-potentiomètre 59 est appliquée à l'entrée de l'amplificateur opérationnel 8. A remarquer que dans l'exemple de réalisa- tion illustré sur la figure 2, le deuxième générateur de si- gnal de référence auxiliaire 52 est connecté à l'entrée 1 du dispositif de conversion Toutefois, ledit générateur 52 peut être connecté aussi à la sortie d'une des sections de retardement 4 () ou 6 (). A noter aussi que les sections de retardement 4 () et 6 () ne doivent pas nécessairement introduire le même retard. Il se peut qu'au lieu d'un signal vidéo analogique il s'agisse d'un signal discret, formé donc par une série d'échantillons du signal vidéo analogique, ces éêhantillons de signal se produisant à une fréquence d 'é- chantillonnage déterminée fs Cela est le cas par exemple s lorsque le document est exploré par une série de détecteurs d'images alignés appartenant à un dispositif de couplage de charge (Change Coupled Device, en abrégé "CCD"')o Dans ce cas, le retard TO/3 des sections de retardement 4 (o) et 6 () est choisi de préférence égal 1/f s - REVENDICATION. Dispositif servant a convertir un signal vidéo analogique en un signal à deux niveaux et comportant: a) une entrée pour la réception du signal vidéo analogique, b) une sortie sur laquelle le signal à deux niveaux doit être disponible, c) un générateur de signal de référence fournissant un si- gnal de référence, ce générateur étant couplé à l'entrée de dispositif de conversion et recevant ainsi le signal vidéo afflog qe, et d) un circuit de comparaison couplé à l'entrée de dispo- sitif de conversion, audit générateur de signal de référence ainsi qu'à la sortie de dispositif de conversion pour four- nir à cette sortie le signal à deux niveaux 9 caractérisé en ce que le génerateur de signal de référence est muni: e) d'un premier générateur de signal de référence auxiliaire qui est couplé à l'entrée de dispositif de conversion et qui ainsi reçoit le signal vidéo analogique, ce générateur four- nissant un premier signal de référence auxiliaire corres- pondant à la valeur moyenne d'un certain nombre (N) de va- leurs instantanées du signal vidéo analogique. f) d'un deuxième générateur de signal de référence auxi- liaire qui est couplé à l'entrée de dispositif de conver- sion et qui ainsi reçoit le signal vidéo analogique, ce générateur fournissant un deuxième signal de référence au- xiliàire correspondant à la valeur moyenne du signal vidéo analogique. g) de moyens pour multiplier le premier signal de référence auxiliaire par un facteur a et pour multiplier le deuxième signal de référence auxiliaire par un facteur 1-a pour la génération de premier et deuxième signaux de référence auxiliaires pondérés, ainsi que h) de moyens de sommation auxquels sont fournis les signaux de référence auxiliaires pondérés pour la génération d'un signal de somme qui représente ledit signal de référence.