Brevet FR2652971A1 — publié le 19910412

La présente invention a pour objet un dispositif de transformation d'un signal d'analyse d'image en un signal binaire, comprenant des moyens de comparaison de la valeur instantanée dudit signal d'analyse d'image à la valeur d'un signal de seuil et des premiers moyens de génération pour engendrer ledit signal de seuil en réponse à la valeur moyenne, sur un premier intervalle de temps, dudit signal d'analyse d'image. Un tel dispositif est notamment utilisé dans les télé- copieurs. Dans un télécopieur, l'image à reproduire à distance ou, le cas échéant, localement, est analysée par un dispositif qui délivre un signal d'analyse d'image. Ce signal résulte de la détection de l'intensité lumineuse réfléchie par le document porteur de l'image, éclairé par une lampe. Par exemple la valeur du signal est maximale pour un point d'image blanc, et minimale pour un point d'image noir. L'image est analysée ligne par ligne, chaque ligne étant analysée point par point. Compte tenu de la vitesse à laquelle il est nécessaire d'analyser l'image, et de la bande passante limitée des circuits d'analyse, le signal d'analyse d'image n'est pas un signal binaire, même lors- que l'image analysée ne comprend que des points noirs ou des points blancs. Par exemple, dans le cas d'un point blanc isolé au milieu d'une ligne de points noirs, on constate que le pic qui traduit la présence du point blanc ne dure pas assez longtemps pour que sa valeur maximale soit effectivement égale à celle correspondant normalement au blanc. De même, dans le cas d'un point noir isolé au milieu d'une ligne de points blancs, le creux qui traduit la présence du point noir ne dure pas assez longtemps pour que sa valeur minimale soit effectivement égale à celle correspondant normalement au noir. Par ailleurs, le niveau de blanc, ou celui qui doit être considéré comme tel, peut varier considérablement d'une image à l'autre, ou même d'une partie à l'autre de la même image, notamment selon la nature et la couleur du support. Il résulte de ces considérations que le signal d'analyse d'image pré- sente des caractéristiques fluctuantes. Or, il est souvent nécessaire de transformer le signal d'analyse d'image en un signal binaire, tant en vue de simplifier les traitements auxquels il est soumis pour être transmis à distance, qu'en vue de la commande de dispositifs d'impression en noir et blanc ne pouvant res- tituer aucune demi-teinte. Cette transformation s'effectue, de façon connue, par com- paraison du signal d'analyse d'image à un seuil de décision noir/blanc. Toutefois, les caractéristiques évoquées plus haut du signal d'analyse d'image conduisent à de mauvais résultats si l'on utilise un seuil de décision fixe, indé- pendant du signal d'analyse. Aussi, pour éviter cet incon- vénient, il est connu d'utiliser non pas un seuil de déci- sion fixe, mais un seuil de décision adapté au signal d'analyse d'image pour suivre les fluctuations de ses carac- téristiques. A cet effet, on engendre par exemple un signal de seuil en réponse à une valeur moyenne du signal d'analyse d'image, obtenue à partir des valeurs prises par ce signal avant sa valeur comparée, par exemple. Cependant, les dispositifs connus mettant en oeuvre cette technique ont pour inconvénients une relative complexité, et donc un coqt relativement élevé, et le plus souvent une incapacité à restituer des plages noires d'une certaine taille, ou des caractères blancs, ou clairs, sur un fond foncé. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. A cet effet, elle a pour objet un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend des deuxièmes moyens de génération pour engendrer un signal frontière de valeur constante ou lentement variable et intermédiaire entre les deux valeurs extrêmes suscep- tibles d'être prises par ledit signal d'analyse d'image, et lesdits premiers moyens de génération sont agencés pour que la valeur dudit signal de seuil soit comprise entre ladite valeur moyenne sur le premier intervalle de temps du signal d'analyse d'image et ladite valeur du signal frontière. Dans le dispositif de l'invention, le seuil reste toujours distinct de la valeur moyenne du signal, et les longues plages noires, ou blanches, sont ainsi convenablement rendues. Par exemple, pour une plage noire, la moyenne des valeurs prises par le signal est pratiquement nulle et donc inférieure à la valeur du signal frontière. Alors le seuil reste supérieur à cette moyenne, et il est décidé que le point comparé est noir tant que la valeur corres- pondante du signal d'analyse d'image reste pratiquement nulle. Ainsi, la plage noire est convenablement rendue. Il en serait de même pour une plage blanche. De plus, le dispositif est apte à reproduire convenablement aussi bien des caractères noirs sur fond blanc que des caractères blancs sur fond noir, et ceci dans un même docu- ment. En effet, dans le cas de caractères noim sur fond blanc, la valeur moyenne du signal d'analyse est très élevée, donc en principe supérieure à la valeur du signal frontière, et le seuil s'établit à une valeur comprise entre la valeur moyenne et la valeur du signal frontière, c'est- à-dire relativement élevée elle aussi, tout en restant, cependant, toujours inférieure à la valeur moyenne. Alors, les chances de détecter une baisse de niveau du signal, donc un point noir, sont élevées, puis- que la valeur du seuil est élevée. Lorsque, par contre, le fond devient noir, la valeur moyenne du signal d'ana- lyse devient très faible, donc inférieure à la valeur du signal frontière, et le seuil s'établit à une valeur comprise entre la valeur moyenne et la valeur du signal frontière, c'est-à-dire relativement faible, tout en restant supérieure à la valeur moyenne. Alors les chances de détecter une augmentation du niveau du signal, donc un point blanc, sont élevées. Dans la forme de réalisation préférée, lesdits premiers moyens de génération sont agencés pour que ledit signal de seuil soit égal à la moyenne d'une somme pondérée dudit signal d'analyse d'image et dudit signal frontière. Une telle forme de réalisation est particulièrement simple, et donc sire et peu coateuse. Avantageusement, ladite somme pondérée est la somme dudit signal d'analyse d'image affecté d'un premier coefficient de pondération et dudit signal frontière affecté d'un deuxième coefficient de pondération, la somme desdits pre- mier et deuxième coefficients de pondération est égale à l'unité, et ledit premier coefficient de pondération est supérieur audit deuxième coefficient de pondération. Dans ce cas, le signal de seuil suit relativement fidèle- ment les variations de la valeur moyenne du signal d'ana- lyse d'image, tout en restant inférieur à cette valeur moyenne lorsque celle-ci est élevée, et supérieur lors- qu'elle est faible. Avantageusement encore, lesdits deuxièmes moyens de géné- ration comprennent des premiers moyens de calcul, pour calculer une première valeur dudit signal frontière en réponse à un signal de commande. Dans ce cas, l'utilisateur de l'appareil peut choisir le niveau du signal frontière pour adapter sa valeur à l'image ou au document à analyser, selon que le fond en est clair ou foncé par exemple. Avantageusement encore, lesdits deuxièmes moyens de géné- ration comprennent des moyens pour déterminer et mémori- ser la valeur extrême dudit signal d'analyse d'image résultant de l'analyse d'une plage blanche. Ainsi, les facteurs qui peuvent affecter le niveau du signal d'analyse d'image correspondant au blanc, et faire varier ce niveau dans le temps, sont pris en compte. Ces facteurs sont le vieillissement du tube ou de la lampe qui éclaire le document analysé, par exemple, ou encore le temps écoulé depuis sa mise en marche, l'intensité lumi- neuse maximale n'étant pas atteinte instantanément. Avantageusement encore, lesdits deuxièmes moyens de géné- ration comprennent des deuxièmes moyens de calcul, pour calculer une deuxième valeur dudit signal frontière en réponse à la valeur moyenne, sur un deuxième intervalle de temps supérieur audit premier intervalle de temps, dudit signal d'analyse d'image, et, le cas échéant, des moyens pour sélectionner ladite première ou ladite deuxième valeur du signal frontière. Dans ce cas, la valeur du signal frontière est calculée automatiquement et varie tout au long du document, ce qui est préférable pour certains types de documents, comme ceux comportant des zones très claires et des zones très foncées. En principe, il est alors possible de sélection- ner soit ce mode de fonctionnement automatique, soit le mode de fonctionnement "manuel" o le niveau du signal frontière est choisi par l'utilisateur. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante de la forme de réalisation préfé- rée du dispositif de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un schéma par blocs d'un dispo- sitif de transformation d'un signal d'analyse dtimage selon l'invention, la figure 2 représente un schéma détaillé du circuit de génération du signalfrontière du dispositif de la figure 1, et, - la figure 3 représente un diagramme des variations, au cours du temps, du signal d'analyse dtimage et du signal de seuil du dispositif de la figure 1. Le dispositif de transformation de l'invention est destiné à transformer un signal d'analyse d'image V en un signal binaire VB. Le signal d'analyse d'image V est délivré par le dispositif d'analyse de documents, non représenté, d'un télécopieur. Il s'agit ici d'un signal analogique dont l'amplitude varie à l'intérieur d'une plage limitée par deux valeurs extremes Vnet Vb. La valeur Vn est ici la valeur minimale, correspondant à du noir, et la valeur Vbest la valeur maximale, correspondant à du blanc. Alors que la valeur V est toujours la même, par exemple nulle, la valeur Vb nb peut varier au cours du temps, en fonction du vieillis- sement du tube ou de la lampe d'éclairage du document, comme cela a déjà été signalé. Le signal binaire VB est destiné à commander le disposi- tif d'impression de télécopieur si celui-ci fonctionne en mode local à la manière d'un photocopieur, ou être traité puis émis à distance si le télécopieur fonctionne en mode normal. Pour transformer le signal V en signal VB, le dispositif de l'invention comprend, en référence à la figure 1, un comparateur 1 pourvu d'une première entrée recevant le signal V, d'une deuxième entrée recevant un signal de seuil S et d'une sortie délivrant le signal VB. Un circuit 2 de génération du signal de seuil S est pour- vu d'une première entrée recevant le signal V, d'une deu- xième entrée recevant un signal frontière F, et d'une sor- tie délivrant le signal de seuil S. Un circuit 7 de génération du signal frontière F est pour- vu d'une première entrée recevant le signal V, d'une deuxième entrée recevant un signal binaire CE de commande d'étalonnage, d'une troisième entrée recevant un signal numérique C de commande de la valeur du signal frontière F, d'une quatrième entrée recevant un signal binaire SM de sélection de mode de fonctionnement, et d'une sortie délivrant le signal frontière F. Le circuit 2 est agencé pour que le signal de seuil S soit égal à la moyenne d'une somme pondérée SP du signal V et du signal frontière F. La somme pondérée SP vaut: SP = a V + b F (1) a étant le coefficient de pondération affecté au signal V et b le coefficient de pondération affecté au signal F. La moyenne de la somme SP qui donne naissance au signal de seuil S est effectuée sur un intervalle de temps cor- respondant aux m derniers points d'image analysés avant le point d'image dont l'intensité est comparée dans le comparateur 1. Ici, le signal de seuil S résulte d'une intégration analogique du signal de somme pondérée SP, de constante de temps égale à la durée d'analyse de m points d'image. Ici, on choisit un nombre m inférieur à 10, et des valeurs a et b telles que: a = 0,75 b = 0,25 (2) Il n'est pas obligatoire de choisir ces valeurs, mais il faut que la relation suivante soit satisfaite: a + -b = 1 (3) c'est-à-dire que la somme des deux coefficients de pondéra- tion a et b soit égale à 1, afin que la valeur du signal de somme pondérée SP soit toujours comprise entre la valeur du signal V et celle du signal frontière P. D'autre part, il est préférable que le coefficient a qui affecte le signal V soit supérieur au coefficient b qui affecte le signal frontière F, soit: a > b (4) Dans ce cas, la valeur du signal SP reste plus proche de la valeur du signal V que de la valeur du signal fron- tière F, ce qui permet une meilleure détection des varia- tions du signal V. La conception d'un circuit électronique analogique qui réalise la fonction qui vient d'être définie pour le cir- cuit 2 est à la portée de l'homme du métier, et le circuit 2 de génération du signal de seuil ne sera pas davantage décrit. J En se référant maintenant à la figure 2, le circuit 7 comprend un circuit 4 de détermination et de mémorisation de la valeur extrême Vb, pourvu d'une première entrée recevant le signal V, d'une deuxième entrée recevant le signal CE, et d'une sortie délivrant un signal de valeur Vb. Le circuit 7 comprend également un circuit de calcul 3, pourvu d'une première entrée reliée à la sortie du circuit 4 de détermination et de mémorisation de la valeur Vb, d'une deuxième entrée recevant le signal numérique C, et d'une sortie délivrant un signal Fl. Le circuit 7 comprend ici également un circuit de calcul 5, pourvu d'une entrée recevant le signal V et d'une sortie délivrant un signal F2, ainsi qu'un commutateur 6, pour envoyer vers la sortie du circuit 7 soit le signal F1, soit le signal F2. Ici le commutateur 6 est commandable, et son entrée de commande reçoit le signal binaire SM de sélection de mode. Le circuit 4 de détermination et de mémorisation de la valeur Vb est agencé pour calculer et mémoriser la valeur du signal V appliqué à sa première entrée pendant que le signal CE appliqué à sa deuxième entrée est au niveau haut, par exemple. Le télécopieur est agencé pour faire passer le signal CE au niveau haut juste avant l'analyse de chacun des docu- ments, et il est prévu une bande blanche sur le support du papier qui se trouve alors analysée avant le document proprement dit. Le circuit 4 comprend par exemple un comparateur qui, dès que le signal CE passe au niveau haut, compare au signal V un signal auxiliaire variable. Dès que l'égalité entre le signal V et le signal auxiliaire est détectée, ce dernier cesse de varier et sa valeur est mémorisée et appliquée à la sortie du circuit 4. Comme le signal CE ne passe au niveau haut que lorsque la plage blanche prévue sur le support de papier est analysée, le circuit 4 pré- sente en permanence sur sa sortie la valeur V qui corres- b pond au blanc. Le circuit de calcul 3 calcule le signal FPl en réponse au signal de commande C, et au signal de niveau constant Vb en sortie du circuit 4. Ici, le signal de commande C est un signal numérique codé sur n éléments binaires, ou bits, et le circuit 3 effectue le calcul: F1 = Vn + (Vb - Vn) C/2n (5) La valeur Vn, en principe nulle, et en tous cas constante tout au long de la vie du télécopieur, est mémorisée dans le circuit 3. Ici, comme le circuit 2 est un circuit analo- gique, le circuit 3 comprend en sortie un convertisseur numériqueanalogique. Le signal de commande C résulte d'un choix fait par l'utilisateur du télécopieur, choix effectué par exemple à l'aide du clavier prévu sur le télécopieur. il Le circuit de calcul 5 calcule le signal F2 en réponse ici à la valeur moyenne du signal V, effectuée sur un intervalle de temps correspondant aux p derniers points analysés avant le point d'image dont l'intensité est com- parée dans le comparateur.l. Ici, le nombre p est nota- blement supérieur au nombre m de points d'image sur lequel est effectuée la moyenne de la somme pondérée SP dans le circuit 2. Le nombre p vaut environ 800, c'està-dire qu'il correspond à une demi-ligne d'analyse d'image. Comme dans le circuit 2, cette moyenne résulte d'une intégration analogique du signal V. La constante de temps est ici égale à la durée d'analyse de p points. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne comme suit. On suppose tout d'abord que l'utilisateur sélectionne le mode manuel. Alors le signal SM commande le commutateur 6 pour que le signal F soit égal au signal Fl. On suppose également que l'utilisateur choisit une valeur frontière placée au milieu des valeurs extrêmes V et Vb. A cet n b effet, il programme un signal C égal à 2n, et la relation (5) devient F1 = (Vn + Vb) /2 (5') Du fait que la valeur Vb en sortie du circuit 4 est réac- tualisée avant analyse de chaque document, il est tenu compte automatiquement des facteurs qui peuvent affecter son niveau, comme le vieillissement du tube, par exemple, et le signal F1, c'est-à-dire ici le signal frontière F, se trouve adapté en conséquence. Le signal F est ensuite de valeur constante tout au long de l'analyse du document. Comme le montre la figure 3, lorsque le signal V, repré- senté en trait plein, subit des fluctuations, le signal de seuil S représenté en trait pointillé suit avec un certain retard les fluctuations du signal V. Toutefois, même après une longue période o le signal V est constant, le signal de seuil S ne rattrappe jamais le signal V mais lui reste toujours inférieur ou supérieur, selon que le signal V est établi à un niveau supérieur ou inférieur, respectivement, au signal frontière F. Ceci est du au fait que, à cause de la formule (1): S = 0,75 V + 0,25 F (1) le signal S a tendance à suivre les fluctuations du signal V, tout en étant cependant "tiré" vers le signal F. La partie gauche de la figure 3 montre des paliers du si- gnal V supérieurs au signal frontière F, et pour lesquels le signal de seuil S s'établit, avec un certain retard, à une valeur inférieure à celle du palier du signal V. Alors, les variations de la-valeur instantanée du signal V, qui traduisent la présence de points foncés sur un fond clair seront très rapidement détectées par le compa- rateur 1. Par contre, dans la partie droite de la figure, les paliers du signal V sont inférieurs au signal frontière P, et le signal de seuil S s'établit, avec un certain retard, à une valeur supérieure à celle des paliers du signal V. Alors, les variations de la valeur instantanée qui traduisent la présence de points clairs sur un fond foncé seront très rapidement détectées. Naturellement, l'utilisateur peut adapter la valeur du signal F1 au type de document analysé en programmant en conséquence le signal de commande C. Pour analyser un document relativement sombre, l'utilisateur diminue le niveau du signal FI, alors que pour analyser un document relativement clair, il augmente le niveau du signal Fl. Par contre, pour certains types de documents comportant a la fois des zones très claires et des zones très fon- cées, il est préférable que la valeur du signal de fron- tière F soit calculée automatiquement, et varie au long du document. Le circuit 5 calcule le signal F2 qui répond à ces critères. Aussi, l'utilisateur, pour un tel document, sélectionne le mode automatique par l'intermédiaire du signal SM et le signal F est alors égal au signal F2. Dans ce cas, la valeur du signal frontière F est lentement variable. Naturellement, la présente invention n'est pas limitée à la description qui vient d'être faite d'un dispositif dans lequel les circuits effectuent un traitement analo- gique, et il est à la portée de l'homme du métier de concevoir un dispositif conforme à l'invention dans lequel les circuits effectuent les traitements qui ont été décrits, mais de façon numérique. De plus, il est possible d'envisager que le circuit 7 de génération du signal frontière ne comporte pas un ou plusieurs des circuits tels que les circuits 3, 4 et 5, si les fonctions de ces circuits sont jugées inutiles pour l'application considérée, ou si on veut réduire le coût du dispositif. 3o Enfin, si le dispositif de l'invention est particulièrement utile pour les télécopieurs, il est évidemment possible de l'utiliser dans d'autres types d'appareils. Revendications 1. Dispositif de transformation d'un signal d'analyse d'image (V) en un signal binaire (VB) comprenant des moyens de comparaison (1) de la valeur instantanée dudit signal d'analyse d'image (V) à la valeur d'un signal de seuil (S) et des premiers moyens de génération (2) pour engendrer ledit signal de seuil (S) en réponse à la valeur moyenne, sur un premier intervalle de temps, dudit signal d'analyse d'image (V), dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend des deuxièmes moyens de génération (7) pour engendrer un signal frontière (F) de valeur constante ou lentement variable et intermédiaire entre les deux valeurs extrêmes (Vn, Vb) susceptibles d'être prises par ledit signal d'analyse d'image (V), et lesdits premiers moyens de génération (2) sont agencés pour que la valeur dudit signal de seuil (S) soit comprise entre ladite valeur moyenne sur le premier intervalle de temps du si- gnal d'analyse d'image (V) et ladite valeur du signal frontière (F). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les- dits premiers moyens de génération (2) sont agencés pour que ledit signal de seuil (S) soit égal à la moyenne d'une somme pondérée dudit signal d'analyse d'image (V) et dudit signal frontière (F). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ladite somme pondérée est la somme dudit signal d'analyse d'image (V) affecté d'un premier coefficient de pondération et dudit signal frontière (F) affecté d'un deuxième coeffi- cient de pondération, la somme desdits premier et deuxième coefficients de pondération est égale à l'unité, et ledit premier coefficient de pondération est supérieur audit deuxième coefficient de pondération. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits deuxièmes moyens de génération (7) com- prennent des premiers moyens de calcul (3), pour calculer une première valeur (F1) dudit signal frontière (F1) en réponse à un signal de commande (C). 5. Dispositif selon l'une des revendications i à 4, dans lequel lesdits deuxièmes moyens de génération (7) compren- nent des moyens (4) pour déterminer et mémoriser la valeur extrême (vb) dudit signal d'analyse d'image (V) résultant de l'analyse d'une plage blanche. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel lesdits deuxièmes moyens de génération (7) comprennent des deuxièmes moyens de calcul (5), pour cal- culer une deuxième valeur (F2) dudit signal frontière (F) en réponse à la valeur moyenne, sur un deuxième intervalle de temps supérieur audit premier intervalle de temps, dudit signal d'analyse d'image (Y), et, le cas échéant, des moyens (6) pour sélectionner ladite première (F1) ou ladite deuxième (F2) valeur du signal frontière (F).