Brevet FR2896326A1 — publié le 20070720

Procédé et dispositif pour la détection de documents imprimés Domaine de l'invention L'invention concerne un dispositif pour la détection, la reconnaissance et la caractérisation de documents imprimés sur un support souple ou rigide, tel que papier ou carton. 10 Etat de la technique La contrefaçon ou la falsification de documents imprimés, tels que billets de transport, tickets de jeu, tickets restaurants, billets de banque, chèques bancaires, pièces d'identité et d'autres documents émis par des organismes privés ou publics est 15 un fléau qui ne cesse de croître. La disponibilité de procédés performants de photocopie en couleurs facilite la commission de ces délits. Souvent, ces documents sont pourvus d'un ou plusieurs types de signes de sécurité. A titre d'exemple, on utilise différentes encres ayant des caractéristiques spectrales 20 particulières. Ainsi, les documents peuvent comporter des motifs imprimés avec des encres de couleur réfléchissant et / ou absorbant la lumière de façon sélective dans la partie visible du spectre (de 400 nm à 750 nm) ; les signes imprimées avec ces encres ont pour objectif la reconnaissance et l'identification visuelle des documents authentiques. Cette réflexion et / ou absorption peut être modifiée par la présence de 25 films transparents déposés sur les zones imprimées à l'encre. Souvent, les documents comportent également des signes de sécurité qui ne sont pas visibles à l'ail nu et sous l'éclairage de la lumière du jour ou des sources lumineuses artificielles habituellement utilisées pour l'éclairage de locaux. Ainsi, un deuxième niveau de sécurité peut être constitué par des encres réfléchissant et / ou absorbant les rayons ultraviolets. Un troisième niveau de sécurité peut être constitué par des encres réfléchissant et / ou absorbant dans la partie du proche 30 infrarouge, et notamment dans une zone spectrale typiquement comprise entre 750 nmet1100nm. A titre d'exemple, on peut imprimer un même motif spécifique avec deux encres qui présentent des comportements identiques dans le spectre visible (i.e. qui ont la même couleur) mais différents dans le proche infrarouge. Dans la création des billets de banques contemporains on utilise largement cet effet qui porte le nom de métamérie infrarouge des encres. Si un dessin spécifique est imprimé avec ces deux types d'encre, de même couleur mais de propriétés spectrales dans l'infrarouge différentes, t o alors dans la gamme infrarouge du spectre on voit seulement une partie du dessin unique qui correspond à la zone où on a employé l'encre qui reflète les rayons infrarouges. On considère qu'il est techniquement impossible d'imiter la protection procurée par ce troisième niveau de sécurité par des moyens artisanaux, et que l'utilisation d'un équipement spécial rendrait la fabrication illicite de ces documents 15 très chère voire économiquement improfitable. Les organismes émetteurs de documents imprimés disposent d'appareils très sophistiqués pour détecter des documents falsifiés, qui exploitent plusieurs des signes de sécurité, ou même l'ensemble des signes de sécurité. Les appareils disponibles 20 pour les commerçants et autres usagers sont en général plus simples et moins performants. La plupart d'entre eux se basent sur deux principes différents : l'analyse de la couleur et l'analyse d'image. Il bien connu que la couleur d'un objet, sous une source lumineuse donnée, résulte de 25 sa capacité à réfléchir et à absorber certaines longueurs d'onde. Ainsi, la couleur peut être un élément de comparaison par rapport à un autre objet, et peut permettre notamment de distinguer un objet par rapport à un autre. L'analyse de la couleur par capture d'image est un procédé bien connu, qui peut être 30 réalisé par un capteur linéaire ou par un capteur matriciel : Le brevet EP 0 718 809 B1 (Azkoyen Industrial) décrit un dispositif pour la caractérisation et la distinction de billets de banque, qui est basé sur un capteur optique linéaire devant lequel défile le billet de banque à analyser. Le brevet EP 0 691 632 B1 (NCR International) décrit un appareil d'examen de l'authenticité de billets de banque basé sur un capteur matriciel, en l'occurrence une caméra de type CCI) (charge-coupled device). Par ailleurs, l'analyse de la couleur sous plusieurs illuminants (infrarouge, visible ou ultraviolet) est également connue (voir par exemple le document de brevet RU 2 158 443). La mesure colorimétrique point par point de la surface d'un objet est une technique connue : Le brevet EP 0 718 809 mentionné ci-dessus décrit l'utilisation de détecteurs de type RGB (red û green ù blue, appelé aussi détecteur de type RVB : rouge û vert û bleu) pour acquérir des images de la surface d'un billet de banque sous illumination dans le spectre infrarouge, visible ou ultra-violet. Le brevet EP 1 571 828 (Océ-Technologies) décrit un dispositif de mesure et analyse colorimétrique pour utilisation dans un système de photocopie couleur. Une autre technique connue pour la détection de faux billets de banque est l'analyse d'image : Le brevet US 6,839,458 (Fujitsu Ltd) décrit une méthode et un dispositif pour la détection d'authenticité des billets de banque impliquant le traitement de l'image par reconnaissance de forme d'un motif précis. Le brevet EP 0 718 809 B1 mentionné ci-dessus décrit une méthode d'analyse de l'image d'un billet de banque en différentes zones, ce qui conduit à une meilleure tolérance en position du billet à analyser. Des analyses statistiques sont alors effectuées sur chaque zone pour en déterminer une valeur moyenne. Le document RU 2 158 443 décrit une technique de comparaison d'une image capturée avec une image de référence ; elle nécessite une unité de traitement très performante, telle qu'un ordinateur. Le brevet US 5,530,772 (AT&T) décrit l'utilisation d'une méthode d'analyse de l'image d'une zone sélectionnée d'un billet de banque par une transformée de Fourier. Le brevet EP 0 691 632 B1 mentionné ci-dessus décrit une méthode qui analyse par transformée de Fourier les hautes fréquences contenues dans les motifs d'impression du billet de banque, et qui permet de discriminer un billet authentique d'un faux billet. La présente invention a pour but de proposer un nouveau procédé pour la détection, la reconnaissance et la caractérisation de documents imprimés qui peut être mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif compact et autonome, qui ne nécessite pas une unité de traitement supplémentaire pour traiter les données, et qui est capable de reconnaître une grande variété de documents tels que des tickets restaurant émis par différents organismes, ou des billets de banque de différentes monnaies. Objet de l'invention L'invention a pour objet un procédé pour caractériser un document imprimé, comportant les étapes suivantes : (a) on positionne le document D à analyser (1, 10) dans un dispositif de positionnement (2); (b) on éclaire le document D à analyser (1) à l'aide d'au moins une source de lumière (3) ; (c) on acquiert en mode réflexion dans au moins une plage spectrale au moins une image de l'objet par un module d'acquisition d'image (5, 50); (d) on extrait par un traitement numérique de l'image des éléments caractéristiques de ladite image portant sur au moins une zone dudit document D; (e) on compare ces éléments caractéristiques avec des données qui ont été préalablement stockées dans le module de base de données ; (f) on interprète et, optionnellement, met en forme les résultats de cette comparaison, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'à l'étape (d) : (dl) ladite image acquise en mode réflexion est découpée en une pluralité de zones, (d2) on calcule pour chaque pixel p le nombre dérivé D(p) de l'intensité de lumière, (d3) à l'intérieur de chaque zone, on compte le nombre N de pixels dont le nombre dérivé est supérieur à un seuil de transition prédéfini, (d4) on compare ce nombre N à un seuil d'acceptablité NA prédéfini, (d5) si N > NA, on définit cette zone comme une zone de transition , (d6) si N Un autre objet de la présente invention est un dispositif comportant au moins un microprocesseur, ledit dispositif étant configuré et programmé pour mettre en oeuvre 15 le procédé selon l'invention. Description des figures La figure 1 montre le schéma de principe d'un dispositif qui permet de mettre en 20 oeuvre le procédé selon l'invention. La figure 2 montre le schéma d'un dispositif qui permet de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. La figure 3 montre le diagramme de flux du procédé selon l'invention. La figure 4 montre la sélection des zones pour un des exemples. 25 Description de l'invention Le procédé selon l'invention utilise une méthode de capture et d'analyse d'image qui 30 permet une reconnaissance colorimétrique d'un document. L'invention est basée sur la mesure de l'intensité de la lumière réfléchie par au moins une zone du document. Si on arrivait à mesurer le spectre de la lumière réfléchie par un point considéré du document, on pourrait alors le caractériser précisément. Cependant, dans de nombreux cas, l'objet n'est pas uniforme. Par ailleurs, sa surface peut être souillée et / ou déformée. Il est donc difficile de mesurer précisément et de manière à la fois reproductible et répétable ce spectre en un point précis. Nous entendons ici par répétabilité la capacité du dispositif ou système à obtenir un signal identique lorsque la mesure est répétée plusieurs fois avec le même appareil sur le même spécimen. Nous entendons par reproductibilité la capacité du dispositif ou système à obtenir un signal identique lorsque la mesure est effectuée plusieurs fois de la même manière sur des appareil différents sur le même spécimen. L'observation d'une pluralité de zones du document, et l'analyse de leur dérivée évite ces problèmes. Pour chaque document, on distingue plusieurs zones significatives de l'objet et, dans celles-ci, on détermine une longueur d'onde moyenne. On peut ensuite quantifier la longueur d'onde moyenne des différentes zones de l'objet pour en extraire une réponse caractéristique de celui-ci. Le choix des zones, notamment leur nombre, leur localisation et leur étendue, est critique pour chaque type de document. On sait que tous les billets ayant la même devise et la même valeur possèdent les mêmes zones réagissant dans l'infrarouge. Le procédé selon l'invention est capable de reconnaître les billets possédant des zones spécifiques réagissant dans l'infrarouge. Si un billet ne possède pas d'encre sensible à l'infrarouge, celui-ci ne pourra pas être détecté comme authentique ou faux par un détecteur infrarouge ; dans ce cas, un détecteur sensible au spectre visible, ou à des parties de celui-ci, peut éventuellement convenir. A titre d'exemple, un détecteur de type RGB (rouge û vert (green) û bleu) peut être utilisé. Pour certains documents, on peut aussi utiliser un détecteur ultraviolet. Dans un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, on analyse les images dans une pluralité de plages spectrales, par exemple une plage dans l'infrarouge et une plage dans le vert. Dans un autre mode de réalisation, on ne détecte que la plage spectrale du proche infrarouge. Avantageusement, on protège le capteur par un filtre de type IR-Pass contre la lumière visible. Ainsi, on diminue la sensibilité du système aux perturbations lumineuses externes. Cette sensibilité dépend de la qualité du capteur et 5 du filtre IR-Pass . A titre d'exemple, pour améliorer la réponse infrarouge du capteur, on choisit avantageusesement un filtre IR-Pass performant avec une bonne réponse dans le poche infrarouge (longueur d'onde X comprise entre 750 nm et 1100 nm), et une faible réponse dans le visible (400 nm (a) On positionne le document D à analyser (1, 10) dans un dispositif de positionnement (2) ; 10 (b) On éclaire le document D à analyser (1) à l'aide d'au moins une source de lumière (3, 30) ; (c) On acquiert l'image de l'objet par un module d'acquisition d'image (5, 50), tel qu'une caméra numérique de type CCD ; (d) On extrait des éléments caractéristiques de l'image portant sur au moins une zone 15 du document par un traitement numérique ; (e) On compare ces éléments caractéristiques avec les données qui ont été préalablement stockées dans le module de base de données (7); (f) On interprète et met en forme les résultats de cette comparaison. 20 Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre sur un dispositif comportant six modules interconnectés : Un module d'éclairement (4, 40) comportant au moins une source de lumière (3, 30) permettant d'illuminer l'objet de manière uniforme et constante ; Un module d'acquisition de l'image (5, 50), tel qu'une caméra ou autre capteur par vision ; Un module de traitement d'image (6) permettant de traiter l'image résultante du module d'acquisition de l'image et de mesurer les différentes valeurs caractéristiques dans au moins une zone sélectionnée ; Un module de base de données (7) permettant de stocker les valeurs et les paramètres des objets à reconnaître ; 25 (i) 30 (ii) (iii) (iv) (v) Un module de comparaison (8) permettant de comparer les valeurs calculées avec celles stockées dans le module de base de données ; (vi) Un module d'interprétation et de mise en forme des résultats (9). Un tel système est montré schématiquement sur les figures 1 et 2. Dans une réalisation préférée, le module d'acquisition d'image comporte des filtres ou détecteurs à réponse spectrale sélective permettant de détecter séparément des images dans au moins une plage spectrale sélectionnée parmi le proche infrarouge (longueur d'onde X comprise entre 750 nm et 1100 nm), le visible (400 nm Le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans plusieurs buts. Il peut être utilisé pour identifier et pour vérifier l'authenticité de tous documents imprimés, tels que billets de transport, chèques bancaires, tickets de jeu, tickets restaurants, billets de banque, pièces d'identité, qui comportent des éléments de sécurité détectables par colorimétrie, dans le spectre visible, ultraviolet et/ou infrarouge. Il permet notamment de vérifier l'authenticité de divers documents, et notamment de billets de banque (de valeur et de devises différentes) sous une lumière infrarouge. Dans un mode de réalisation particulier, il peut notamment être utilisé pour la reconnaissance de billets multi-devises avec affichage de la devise et éventuellement de la valeur du billet. Le dispositif selon l'invention a de nombreux avantages : il peut être relativement compact (pour caractériser des documents de petite taille, le dispositif peut avoir des dimensions de l'ordre de 15 cm x 15 cm x 15 cm), il peut être portable et autonome s'il est doté d'une alimentation interne par batterie ou pile, il peut être facile d'utilisation, le traitement de l'image et la réponse du dispositif peuvent être rapides, le dispositif peut convenir pour plusieurs types de documents, et il peut être connecté à des composants périphériques (par exemple à un microprocesseur qui enregistre les montants des billets de banque identifiés). La figure 3 montre un diagramme de flux qui illustre un mode opératoire du procédé selon l'invention. La description détaillée que nous en donnons ici inclut, pour certaines étapes, des variantes, dont chacune peut être combinée avec chaque autre variante, en l'absence d'indication contraire. L'opérateur (ou un dispositif automatique non montré ici) positionne le document D dans un dispositif de positionnement. Le document D est éclairé avec une lumière mono- ou polychromatique, issue d'une source de lumière ou de ou plusieurs sources de lumière dont le spectre peut être identique ou différent. Le dispositif de positionnement peut être un dispositif dans lequel le document D, une fois positionné correctement, ne se déplace pas par rapport au module de vision pendant l'acquisition de l'image. Le dispositif de positionnement peut également utiliser un mécanisme d'entraînement permettant de faire défiler le document D devant le module de vision ; dans ce mode de réalisation, qui peut par exemple être utilisé pour un appareil fixe adaptable sur une caisse enregistreuse, il est fortement préféré que ce défilement se fasse avec une vitesse constante. Le module d'acquisition de l'image peut dans ce cas comporter un détecteur linéaire ; la cartographie en deux dimensions est alors reconstruite par l'intermédiaire d'un programme informatique. Le procédé est déclenché par l'opérateur ou de manière automatique à l'étape 100. A l'étape 101, on acquiert au moins une image en deux dimensions à l'aide d'un capteur approprié, de préférence avec une caméra de type CCD (charge-coupled device) ou d'un dispositif de fonction équivalente. Dans un mode de réalisation particulier, on acquiert au moins une image dans au moins deux plages spectrales différentes. On entend ici par deux plages spectrales différentes deux plages spectrales pouvant avoir des bornes de détection (c'est-à-dire des longueurs d'onde limites au-dessous ou au-dessus desquelles le détecteur ne détecte plus de signal) identiques ou différentes, l'intensité de lumière à l'intérieur desdites plages spectrales étant mesurée avec deux réponses spectrales différentes. Dans un mode de réalisation avantageux, on utilise trois plages spectrales (par exemple rouge, vert, bleu) et on acquiert trois images différentes, une pour chaque plage spectrale. On peut aussi utiliser une plage spectrale située dans le proche infrarouge (typiquement environ 750 à 1100 nm ou 750 à 900 nm) et dans le proche ultra-violet (typiquement environ 310 à 400 nm) ; chacune de ces deux plages spectrales (proche infrarouge et ultra-violet), ou les deux à la fois, peuvent être combinées avec une ou plusieurs plages spectrales dans le spectre visible. Chaque image ainsi obtenue correspond à une composante spectrale de la lumière réfléchie par le document. A l'étape 102, on sélectionne une seule de ces composantes, par exemple la composante bleu, rouge, verte, ou la composante infrarouge, ou la composante 1 o ultraviolette. A l'étape 103, on calcule pour chaque pixel de l'image le nombre dérivé de l'intensité de lumière. Une méthode qui convient particulièrement bien est celle basée sur l'équation I, qui sera expliquée ci-dessous dans l'exemple 3. 15 A l'étape 104, on découpe l'image en une pluralité de zones. Avantageusement, on découpe l'image en 64 zones de longueur et largeur prédéfinie, réparties par exemple en 8 lignes et 8 colonnes. Ces zones peuvent être de forme rectangulaire ou carrée. Chaque zone comprend au moins un pixel, et très avantageusement une pluralité de 20 pixels. Pour le traitement numérique de l'image, on peut utiliser toutes les zones, ou seulement une partie des zones. Par exemple, on peut découper l'image en 128 zones, réparties en 16 lignes et 8 colonnes, et en utiliser seulement la moitié, par exemple chaque deuxième zone. Les zones ainsi retenues pour l'analyse numérique de l'image peuvent être réparties de manière égale ou inégale sur l'image. Le fait de 25 limiter le nombre de zones peut être motivé par la capacité de mémoire du module de traitement de l'image (6), ou par le temps de calcul nécessaire pour ledit traitement. A l'étape 105, on sélectionne une première zone parmi les zones retenues. 30 A l'étape 106, on compte le nombre N de pixels dont le nombre dérivé est supérieur au seuil de transition. Le seuil de transition dépend du document à analyser, de la réponse spectrale du document, de l'intensité et de la répartition spectrale de l'éclairage, et de la qualité et de la réponse spectrale du module de vision (et notamment du capteur). Ce seuil doit être déterminé pour chaque document D, à l'aide d'un gabarit représentatif de la disparité du document à authentifier. A l'étape 107, on compare ce nombre N au seuil d'acceptabilité NA. Ce seuil dépend 5 également des éléments du système et des caractéristiques du document D, et il faut déterminer et ajuster ce seuil à partir d'éléments représentatifs de documents. Si N est supérieur à NA , on modifie à l'étape 108 la cartographie globale de l'image en indiquant cette zone comme une zone de transition . Si N n'est pas supérieur à 10 NA, on modifie à l'étape 110 la cartographie globale de l'image en indiquant cette zone comme une zone de non transition . Pour les étapes 109 et 110, on peut procéder de plusieurs façons : par exemple, on peut remplacer pour cette zone le nombre N par une valeur binaire (par exemple 1 ou 15 0), ou on peut créer une image binaire de la cartographie obtenue à l'issue de l'étape 104. A l'étape 111, on détermine si la zone sur laquelle porte le traitement numérique actuel est la dernière des zones retenues. Si elle n'est pas la dernière, on passe à la 20 zone suivante et effectue le même traitement, en commençant par l'étape 106. Ainsi se remplit progressivement la cartographie binaire obtenue aux étapes 108 et 109. Si la zone actuelle est la dernière, on passe à l'étape 112. A l'étape 112, on compare dans un module de comparaison 8 la cartographie binaire 25 obtenue avec une ou plusieurs cartographies binaires stockées dans le module de base de donnée 7. A l'étape 113, on décide si une cartographie similaire a été trouvée. Si au moins une cartographie identique ou similaire a été trouvée, le document D sera considéré 30 comme authentique (étape 114) ; cette information peut être donnée à l'utilisateur de l'appareil par tout moyen approprié (affichage à l'écran, signal acoustique etc). Dans le cas contraire, il sera considéré comme non identifié (étape 115) ; cette information peut être donnée à l'utilisateur par tout moyen approprié. Le procédé est terminé à l'étape 120. La non reconnaissance du document D à l'étape 115 peut avoir plusieurs causes : le document peut être un document non authentique, ou le document peut être un document authentique qui a été modifiée, souillé ou déformé, ou il peut avoir été mal positionné au-delà de la tolérance de positionnement, ou il n'existe pas de données dans le module de base de données (7) qui pourraient permettre d'authentifier le document D. Il convient de noter que le calcul du nombre dérivé de l'intensité de lumière (étape 103) peut aussi être effectué pour chaque zone découpée, c'est-à-dire après l'étape 104, et par exemple entre les étapes 105 et 106. En ce qui concerne les cartographies binaires stockées dans le module de bases de données, ces cartographies peuvent avoir été acquises par l'opérateur sur des documents authentiques analysés sur le même appareil, ou elles peuvent être entrées par d'autres moyens. A titre d'exemple, elles peuvent être chargées à partir d'un fichier de données informatiques, qui peut être entré par un CD-ROM, un DVD, une disquette ou tout autre moyen, ou qui peut être téléchargé à partir d'un serveur distant, par exemple par internet ou intranet. Ainsi, l'utilisateur de l'appareil peut détecter l'authenticité de documents D pour lesquels il ne dispose pas matériellement d'un document dont l'authenticité ne fait pas de doute, si les données cartographiques des documents authentiques lui sont fournies par un tiers, par exemple par un établissement financier, ou par le fabricant de l'appareil. A titre d'exemple, l'utilisateur du dispositif selon l'invention peut ainsi vérifier l'authenticité d'un type de document qu'il n'a jamais vu auparavant : moyennant une base de données suffisamment riche, le dispositif selon l'invention est capable de reconnaître une grande variété de billets de banque, cartes bancaires, cartes d'abonnement, cartes de fidélité, papiers d'identité, chèques de voyage, billets de train, chèques restaurant, tickets de jeu, et autres documents comportant des signes de sécurité, provenant de tous pays et émis par les organismes publics ou privés les plus divers. Contrairement à un algorithme basé sur la transformée de Fourrier, l'algorithme utilisé dans ce dispositif suppose que le document D soit positionné (en x, y) de manière identique par rapport au capteur. Cependant, le découpage en zones permet une tolérance de positionnement. L'ajustement automatique du gain de la caméra permet d'ajuster automatiquement la 10 luminosité moyenne de l'image en fonction de l'éclairage ambiant. Ceci limite considérablement les perturbations lumineuses externes. Un avantage du dispositif selon l'invention est que le système peut effectuer la vérification du document D de manière rapide, et sans avoir besoin d'une capacité de 15 stockage très importante, puisque sur la cartographie, chaque zone n'est codée que par une valeur binaire (zone de transition ou zone de non-transition). On peut procéder à un codage plus sophistiqué, mais cela n'est pas nécessaire pour la grande majorité de documents D, et alourdirait considérablement le traitement des données. Un autre avantage est la tolérance au positionnement. Elle dépend des dimensions 20 des zones. Dans un mode de réalisation avantageux, elle est de l'ordre de quelques millimètres, par exemple 3 millimètres. Un autre avantage est la possibilité de détecter l'authenticité de documents légèrement déformés. A titre d'exemple, le dispositif selon l'invention reconnaît des billets de banque pliés, voire chiffonnés, à condition qu'ils soient positionnés de 25 manière suffisamment plate sur le dispositif de positionnement ; dans ce cas, la présence de plis linéaires ou non ne gêne pas la reconnaissance, grâce à la décomposition de l'image en zones et au traitement numérique des zones sur la base de la dérivée du signal. Encore un autre avantage est la possibilité d'adapter le paramétrage de l'algorithme 30 pour une détection plus performante des zones de forte transition en fonction du type de billet. L'algorithme de traitement est relativement simple et très performant, ce qui permet l'utilisation d'un microprocesseur relativement peu onéreux. Le système selon l'invention permettre de reconnaître des chiffres et / ou caractères en les décomposant en zones, qui sont traitées de la manière décrite ci-dessus. Un tel module peut permettre de déterminer la valeur faciale de documents ayant valeur monétaire. A titre d'exemple, le système peut ainsi déterminer la valeur de billets de banque ou de tickets restaurant. Ainsi, le module d'interprétation et de mise en forme des résultats (9) peut afficher directement cette valeur. Cela présente unintérêt particulier pour les organismes financiers qui doivent à la fois vérifier l'authenticité des billets de banque, les trier selon la monnaie, et additionner les montants. Cela présente également un intérêt particulier pour les restaurants qui acceptent des tickets restaurant, qui peuvent avoir une valeur faciale quelconque, et dont la prise en compte comptable est actuellement une tâche fastidieuse. Dans les exemples qui suivent, on décrit à titre d'illustration des modes de réalisation 15 avantageux de l'invention. Ces exemples n'ont pas de caractère limitatif. Exemples Exemple 1 20 Ce mode de réalisation concerne un dispositif et procédé selon l'invention, qui est capable de vérifier l'authenticité d'un document D, en l'espèce d'un ticket restaurant. La figure 4 montre de manière schématique la procédure de mesure. On a posé le document D, en l'occurrence un ticket restaurant, dans un dispositif de positionnement. Puis, on l'a éclairé avec une lumière polychromatique à spectre 25 continu, et on a acquis trois images à l'aide d'un capteur (en l'occurrence une caméra CCD) en mode réflexion (étape 1) : une image pour la composante rouge du spectre, une image pour la composante verte, et une pour la composante bleue. Ensuite, chacune de ces trois images a été analysée de manière indépendante. 30 D'abord, on a sélectionné l'une des images (étape 2). Puis, on a calculé le nombre dérivé en chaque point (pixel) de l'image sélectionnée (étape 3). Les zones claires de l'image résultante indiquent un nombre dérivé élevé. Ensuite, chaque image a été découpée en 64 zones (typiquement 8 lignes et 8 colonnes) (étape 4). Cela confère au procédé une certaine tolérance en position (x,y) par rapport au capteur. On a ensuite déterminé pour chaque zone si elle est une zone de transition ou une zone de non transition (étape 5). Cette étape dépend du seuil de transition (seuil à partir duquel la valeur du nombre dérivé est suffisante) et du seuil d'acceptabilité (seuil à partir duquel le nombre de pixel est suffisant) ; ces deux seuils ont été définis à partir d'un panel représentatif d'exemplaires du document à analyser. La cartographie qui en résulte montre les zones de transition comme des zones blanches et les zones de non-transition comme des zones noires. Pour chaque image, dont chacune correspond à une zone spectrale (rouge, verte ou bleue), on compare ensuite cette cartographie déterminée à partir du document D avec les cartographies déterminées préalablement à partir d'un document auquel on souhaite comparer le document D (étape 6). Si la cartographie est reconnue, le document D est considéré comme authentique. Dans le cas contraire, il est considéré comme non reconnu. Exemple 2 Ce mode de réalisation concerne un dispositif selon l'invention, qui est capable de vérifier l'authenticité de billets de banque de plusieurs monnaies différentes, de reconnaître la devise et la valeur des billets de banque. La particularité de ce dispositif est qu'il exploite la réflexion des encres dans les trois zones spectrales visible, ultraviolet et infrarouge. Le procédé est similaire à celui de l'exemple 1. Exemple 3 Ce mode de réalisation concerne un autre dispositif selon l'invention, qui est capable de vérifier l'authenticité de billets de banque de plusieurs monnaies différentes, de reconnaître la devise et la valeur des billets de banque. Ce dispositif n'exploite que la réflexion dans le proche infrarouge. Le détecteur effectue une cartographie infrarouge du billet afin de reconnaître les zones absorbantes dans l'infrarouge et celles qui ne le sont pas. Une fois cette cartographie effectuée, les valeurs 5 10 caractéristiques calculées sont alors comparées avec les valeurs stockées dans la base de données. La figure 2 explique le principe de fonctionnement du détecteur : Le billet 10 est éclairé uniformément par une source lumineuse infrarouge 40. Le capteur CMOS 50 permet d'acquérir une image de ce billet. Celle-ci est ensuite traitée et analysée par un microprocesseur 60 et le résultat du traitement est ensuite mis en forme et affiché par un module externe 90. (i) Le module d'éclairement (40) Le système travaille uniquement sous une lumière infrarouge de 950 nm générée par 8 diodes électroluminescentes placées au-dessus de la surface du billet, à une 15 distance d'environ 14 centimètres. L'intensité lumineuse est suffisante pour éclairer l'ensemble du billet de manière uniforme et constante. Ceci est assuré par un régulateur de courant. (ii) Le module d'acquisition (50) 20 Le module d'acquisition est composé d'un capteur matriciel de type CMOS. Il permet l'acquisition d'une image complète sous forme d'une série de pixel. La vitesse d'acquisition dépend du capteur utilisé et est en moyenne de 50 ms par image. Le capteur utilisé est sensible à l'infrarouge et est couplé à un filtre IR-Pass 25 permettant de laisser passer uniquement les ondes électromagnétiques de longueur d'onde supérieure à 750 nm. Le capteur possède les caractéristiques suivantes : - 326688 pixels - Format VGA : 664 x 492 pixels 30 - Taille des pixels : 7.5 x 7.6 m - Surface du capteur : 4.86 x 3.64mm - Rapport Signal/Bruit : > 48 dB Le capteur CMOS est couplé avec un ensemble de lentilles (objectif) permettant de focaliser l'image du billet sur la surface du détecteur. (iii) Le module de traitement Il permet de traiter l'image issue du capteur et d'extraire les données caractéristiques du billet. Le module de traitement réalise les étapes suivantes : Recomposition de l'image issue du capteur : le module récupère la série de pixels provenant du capteur et les analyse au fur et à mesure. Un ensemble de traitements permet d'ajuster la luminosité et le contraste de l'image résultante. Détection des frontières entre motifs absorbant et motifs réfléchissant dans l'infrarouge du billet par un algorithme mathématique. Celui-ci sera détaillé par la suite. - Extraction des mesures caractéristiques de chaque zone du billet. Comparaison des mesures avec les valeurs stockées dans la base de données. Traitement et mise en forme du résultat de la comparaison. Le système indique alors si le billet est reconnu et, par conséquent, indique sa devise et, si possible, sa valeur. L'algorithme détecte les frontières entre les différents motifs infrarouges, il est donc important que le positionnement en x,y du billet soit reproductible pour chaque billet. Le dispositif de positionnement (2, 20) utilise des équerres de positionnement 25 permettant de positionner le billet de façon répétable par rapport au capteur. L'algorithme de traitement réalise un traitement par flux, c'est-à-dire que les pixels sont traités les uns à la suite des autres, ce qui permet d'optimiser considérablement la vitesse de calcul. L'algorithme de reconnaissance comprend huit étapes : 30 Etape 1 : On stocke la valeur de 4 pixels consécutifs et on calcule le nombre dérivé D(p) de ces 4 points (P-2, p_i, p+1, p+2). Ceci est équivalent à une détection de contour horizontal. D(p) _ (P-2 ù p+2 )+ 2 x (p_1 ù p+1 (équation I) La valeur D(p) représente la transition entre une zone absorbante et une zone de saturation dans l'infrarouge. Ainsi : - si D(p) > 10, on a une forte zone de transition - si D(p) Etape 2 : L'image du capteur est décomposée en 128 zones. Chaque zone de l'image 15 correspond alors à une zone d'environ 0.8 x 0.8 cm sur le billet réel. Etape 3 : Pour chaque zone, on compte le nombre de pixel dont le nombre dérivé (calculé à l'étape n 1) est supérieur à 10, ce qui correspond à une zone de forte transition. 20 Etape 4: Si le nombre de pixels dont le nombre dérivé est supérieur à 10 est supérieur à un seuil (sachant que ce seuil dépend de la taille de la zone et de la sensibilité du capteur, il est par exemple de 15 pour les billets d'euros), la zone est alors définie comme zone de transition , dans le cas contraire la zone est définie 25 comme zone de non transition . Etape 5 : Pour chaque billet, on analyse uniquement 64 zones pour en extraire les caractéristiques essentielles. Ceci donne une fiabilité suffisante et permet de limiter la taille des données stockées dans le module de base de données. En dehors de la 30 quantité de données à manipuler, et des temps de calcul, il n'y a cependant pas d'autre inconvénient à utiliser toutes les zones. La sélection des zones se fait selon des critères propres à chaque type de document : il faut sélectionner les zones de 5 20 manière à inclure les signes de sécurité. On sait par exemple que les zones de sécurité des billets de dollar ne se situent pas au même endroit sur le billet que les zones de sécurité de billets d'euro. La même remarque s'applique aux tickets restaurant de différents organismes émetteurs. Etape 6 : Les zones de transition et les zones de non transition sont avantageusement codées sur 16 octets pour chaque billet. On peut stocker environ 100 billets dans une mémoire de 2 kilo-octets. 10 Etape 7 : Dans le module de comparaison, on compare les 64 zones mesurées avec l'ensemble des 64 zones de transition et des zones de non transition des différents billets stockés dans la mémoire. Cette comparaison est rapide car elle ne nécessite pas de calcul compliqué, c'est une simple comparaison bit à bit. 15 Etape 8 : Si les 64 zones de transition mesurée sont identiques à l'un des billets stockés dans la base de données, le module d'interprétation et de mise en forme indique alors la devise et, éventuellement, la valeur du billet correspondant. (iv) Le module de base de données C'est une mémoire de type EEPROM de 2 K-octets qui permet de stocker jusqu'à environ 100 billets. Cette mémoire contient les zones de transition et les zones de non transition des différents billets et permet de garder ces valeurs même sans être alimentée par une source de courant. 25 Chaque billet est stocké sous forme de : - 4 octets pour les paramètres du billet (seuil d'acceptabilité, voir étape 107 ; seuil de transition, voir étape 106 ; zone de détection, voir étape 104...), 30 8 octets pour coder les 64 zones de transition , - 8 octets pour coder les 64 zones de non transition . Chaque billet est donc codé sur 20 octets. Les valeurs stockées dans la base de données proviennent de l'apprentissage avec différents billets de la même devise et de la même valeur. L'algorithme établit alors la cartographie moyenne d'un ensemble de billets ayant la même valeur et la même devise. On peut ensuite, à partir de cette cartographie moyenne, déterminer les zones de forte transition et les zone de transition nulle pour l'ensemble des billets considérés. Ces zones sont alors stockées dans la mémoire. (v) Le module de comparaison 10 Voir ci-dessus, étape 7. (vi) Le module d'interprétation et de mise enforme des résultats La fonction interprétation de ce module utilise un algorithme qui établit la 15 cartographie infrarouge du billet et la compare avec les différentes cartographies contenues dans la base de données. Une fois le billet reconnu, la fonction affichage de ce module : -affiche la valeur du billet si celle-ci a été détectée 20 affiche la devise du billet - active un signal lumineux vert pour indiquer que le billet est authentique - active un signal sonore court pour indiquer que le billet est authentique. 25 Si le billet n'est pas reconnu, le système : affiche le message non reconnu ! sur l'écran LCD active un signal lumineux rouge - active un signal sonore intermittent et long 30 Le système permet donc de reconnaître des vrais billets dont les cartographies infrarouges sont stockées dans la base de données. Dans ce cas, le système indique de manière visuelle la devise et, si possible, la valeur du billet sur un écran LCD. Si un faux billet est présenté devant le système, le message non reconnu ! (ou un autre message) est affiché sur l'écran. Le système peut être interconnecté avec un système extérieur, tel qu'un ordinateur, via une liaison RS232 ou autre. Cette liaison permet de transmettre les messages résultant de l'algorithme. On peut alors afficher la valeur et la devise des billets reconnus ou si un billet est non reconnu. Pour évaluer la performance du dispositif, on l'a essayé avec les billets suivants : Euros (5/10/20/50/100/200/500) - Dollars (20) Francs CFA (1000/2000/5000/10000) Francs Suisses (10/20) - Couronne Suédoises (100/500) Livres Sterling (10) - Roubles (50/100) Pendant la phase d'apprentissage, on a présenté au dispositif pour chacun des billets listés des exemplaires authentiques. Après cet apprentissage, le système est capable de reconnaître 100% des billets prélevés de la circulation du commerce. Des tests ont été effectués avec quelques faux billets, qui ont été mis à disposition des inventeurs pour cet essai par des organismes bancaires ; ces faux billets ont été 25 détectés comme non reconnu à 100%. La détection d'un billet avec ce système dure moins de 2 secondes. 30 REVENDICATIONS 1. Procédé pour caractériser un document imprimé, comportant les étapes suivantes : (a) on positionne le document D à analyser (1, 10) dans un dispositif de positionneraient (2); (b) on éclaire le document D à analyser (1, 10) à l'aide d'au moins une source de lumière (3, 30) ; (c) on acquiert en mode réflexion dans au moins une plage spectrale au moins une image de l'objet par un module d'acquisition d'image (5, 50); (d) on extrait par un traitement numérique de l'image des éléments caractéristiques de ladite image portant sur au moins une zone dudit document D; (e) on compare ces éléments caractéristiques avec des données qui ont été 15 préalablement stockées dans le module de base de données ; (f) on interprète et, optionnellement, met en forme les résultats de cette comparaison, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'à l'étape (d) : (dl) ladite image acquise en mode réflexion est découpée en une pluralité de 20 zones, (d2) on calcule pour chaque pixel p le nombre dérivé D(p) de l'intensité de lumière, (d3) à l'intérieur de chaque zone, on compte le nombre N de pixels dont le nombre dérivé est supérieur à un seuil de transition prédéfini, 25 (d4) on compare ce nombre N à un seuil d'acceptablité NA prédéfini, (d5) si N > NA, on définit cette zone comme une zone de transition , (d6) si N 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'étape (f) : (fi) on considère que le document D a été reconnu si la cartographie D est identique à au moins une cartographie T. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'à l'étape (d2), on traite les pixels d'une zone les uns à la suite des autres, en stockant les valeurs de quatre pixels consécutifs (P-2, p_1, p+1, p+2) et en calculant pour chaque pixel p le nombre dérivé D(p) = I (p_2 û p+2 )+ 2 x (p-1 û p+1) 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'étape (c), on acquiert au moins deux images, dont chacune est détectée dans une plage spectrale différente. 20 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins une image est acquise dans une plage spectrale située au moins partiellement à l'intérieur de la plage s'étendant de 750 nm à 1100 nm. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite plage spectrale 25 s'étend de 750 nm à 1100 nm, et préférentiellement de 750 nm à 900 nm. 7. Dispositif comportant au moins un microprocesseur, ledit dispositif étant configuré et programmé pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Dispositif selon la revendication 7, ledit dispositif comportant 30(i) un module d'éclairement (40) comportant au moins une source de lumière permettant d'illuminer le document D à analyser (1) de manière uniforme et constante, (ii) un module d'acquisition de l'image (5, 50), (iii) un module de traitement d'image (6), (iv) un module de base de données (7), (v) un module de comparaison (8) permettant de comparer les valeurs calculées avec celles stockées dans le module de base de données (7), (vi) un module d'interprétation et de mise en forme des résultats (9). 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le module d'acquisition d'image comporte des filtres ou détecteurs à réponse spectrale sélective permettant de détecter séparément des images dans au moins une plage spectrale sélectionnée parmi le proche infrarouge (longueur d'onde X comprise entre 750 nm et 1100 nm), le visible (400 nm 10. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou du dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 pour la caractérisation d'un document D sélectionné dans le groupe constitué par : les billets de banque, les chèques bancaires, les tickets de jeu, les billets de transport, les pièces d'identité, les tickets restaurant. 30