Brevet FR2958431A1 — publié le 20111007

L'invention concerne un dispositif de traitement d'objets comprenant un convoyeur pour déplacer en série sur chant des objets, une caméra orientée transversalement au convoyeur pour former une image numérique de chaque objet, une unité de traitement de données pour réaliser un traitement sur les pixels de l'image de l'objet, et en outre un moyen pour contrôler/surveiller la qualité des images formées par la caméra Un tel dispositif est plus particulièrement destiné à une machine de tri postal dans laquelle la performance de la machine est directement liée au taux de reconnaissance automatique des adresses de distribution sur les envois postaux. Par envoi postal, on entend tout envoi plat allant de la simple lettre au magazine avec ou sans enveloppe en papier ou en plastique. Une dégradation de la qualité des images formées par la caméra peut affecter dans une large mesure le taux de reconnaissance des adresses de distribution sur les envois et donc la performance de la machine de tri. Par caméra, on entend un système d'acquisition d'images numériques typiquement constitué d'un capteur CCD associé dans un boîtier à des lentilles et couplé à une unité de traitement de données, le plan focal des lentilles du capteur CCD étant orienté pour visualiser une ligne transversale au pied de la lettre ou de l'enveloppe et ces lentilles étant par ailleurs généralement protégées par une lame transparente en verre ou analogue superposée au boîtier. Actuellement, il est prévu comme moyen pour contrôler et surveiller la qualité des images formées par la caméra, un système qui mesure le taux instantané et le taux moyen de reconnaissance automatique des adresses et qui déclenche une alarme ou même stoppe le fonctionnement de la machine de tri si ces paramètres mesurés viennent à baisser fortement. Il est également prévu sur les machines de tri actuelles, un système d'affichage sur écran des images successives des envois qui passent devant la caméra pour un contrôle visuel de leur qualité par un opérateur. Les images sont en fait affichées sur l'écran sous la forme de vignettes en basse résolution de sorte que le contrôle n'est pas très sûr et il peut arriver que la machine soit exploitée pendant une longue durée mais avec des performances dégradées. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. L'invention part du constat que les performances d'une machine de tri postal avec un système d'acquisition d'images numériques des envois postaux dépendent d'abord du maintien d'une bonne qualité de ces images. Or pour obtenir des images de bonne qualité, il faut d'abord réaliser correctement une maintenance préventive du système d'acquisition d'images, c'est-dire de manière régulière un étalonnage/calibration de l'optique du système d'acquisition avec des mires de réglage, et il faut ensuite détecter le plus tôt possible la présence de salissures en regard de l'optique du système d'acquisition d'images, ces salissures pouvant provenir de poussières dans l'environnement industriel du système ou encore de traces de colle laissées par les envois sous enveloppe fermée ou ouverte sur l'optique (c'est-à-dire la lame transparente de protection) du système d'acquisition d'images. L'invention a donc pour objet un dispositif de traitement d'objets comprenant un convoyeur pour déplacer en série sur chant des objets, une caméra orientée transversalement au convoyeur pour former une image numérique de chaque objet, une unité de traitement de données pour réaliser un traitement sur les pixels de l'image de l'objet, et en outre un moyen pour contrôler/surveiller la qualité des images formées par ledit système d'acquisition, caractérisé en ce que : a) ledit convoyeur présente une paroi de dos devant laquelle, par rapport à la caméra, passe chaque objet, b) ledit système est agencé pour former une image dans laquelle l'objet s'inscrit dans un arrière plan correspondant à ladite paroi de dos du convoyeur, et c) ledit moyen de contrôle/surveillance est agencé pour balayer des lignes de pixels dans chaque image incluant des pixels correspondant audit arrière plan afin d'extraire pour chaque ligne balayée un pixel présentant un niveau extremum d'intensité lumineuse, ledit moyen étant en outre agencé pour détecter à partir d'une pluralité d'images un contraste parmi lesdits pixels extraits, ce contraste étant indicatif d'une altération de la qualité des images formées par ledit système. Selon une particularité de ce dispositif selon l'invention, ladite paroi de 10 dos est constituée par une face d'une courroie d'entrainement des objets. Selon encore une autre particularité du dispositif selon l'invention, ledit moyen de contrôle/surveillance est agencé pour balayer des lignes de pixels de l'image de manière à extraire sur chaque ligne balayée un pixel présentant un niveau minimum d'intensité lumineuse et un pixel présentant 15 un niveau maximum d'intensité lumineuse et dans lequel on exploite lesdits pixels extraits d'une pluralité d'images pour détecter une altération de la qualité des images formées par la caméra. L'invention s'étend encore à un procédé pour contrôler/surveiller au cours du temps la qualité des images formées par une caméra, comprenant 20 les étapes suivantes : - saisir l'image d'un objet avec la caméra de telle façon que l'objet s'inscrive dans un arrière plan de couleur sombre et enregistrer cette image dans une mémoire d'une unité de traitement de données, 25 - balayer des lignes de pixels dans l'image incluant des pixels correspondant audit arrière plan afin d'extraire pour chaque ligne balayée un pixel présentant un niveau extremum d'intensité lumineuse, - et détecter à partir d'une pluralité d'images, un contraste parmi lesdits pixels extraits dans ces images pour identifier une altération de la qualité des images. L'agencement de ce moyen de contrôle/surveillance qui surveille en temps réel l'évolution des extrema d'intensité des pixels permet de détecter très rapidement une éventuelle dégradation des performances du système d'acquisition d'images. En particulier, dans le cas d'images en multi-niveaux de gris, les deux extrema correspondent au blanc et au noir. Sur un système d'acquisition réglé de manière nominale, le niveau de gris maximum (correspondant au blanc) est proche de 255 tandis que le niveau de gris minimum (correspondant au noir) est proche de O. Le principe du système de contrôle/surveillance selon l'invention, est de vérifier en temps réel que les niveaux maximum et minimum de blanc et de noir dans les images ne dérivent pas au cours du temps par rapport à des valeurs de consigne, c'est-à-dire au fur et mesure de l'acquisition d'images d'envois postaux successifs. Les pixels ayant un maximum d'intensité lumineuse sont les pixels de l'image correspondant à la face des envois postaux qui est généralement blanche tandis que les pixels ayant un minimum d'intensité lumineuse sont les pixels de l'image correspondant à la paroi de dos du convoyeur qui est avantageusement une courroie d'entraînement des envois postaux ayant une face sombre de préférence noire. Un exemple de réalisation du dispositif et de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est maintenant décrit en référence aux figures. La figure 1 illustre de façon très schématique un dispositif de traitement d'envois postaux incluant un système d'acquisition d'images des envois 25 postaux. La figure 2 illustre par un schéma bloc les éléments fonctionnels du système de contrôle et de surveillance de la qualité des images. La figure 3 illustre le principe de l'extraction d'extrema d'intensité lumineuse dans une image selon l'invention. La figure 4 illustre de façon schématique le principe de la détection d'une anomalie à l'aide de la surveillance des extrema d'intensité lumineuse dans les images. Sur la figure 1, on a représenté un dispositif de traitement d'envois postaux tels que 1 qui sont déplacés en série sur chant par un convoyeur, ici un convoyeur à bandes 2, devant une caméra 3 prévue pour former une image numérique 4 (l'image 4 correspond ici pour des raisons de simplicité à l'envoi lui-même) de chaque envoi en vu notamment de réaliser une reconnaissance de l'adresse de distribution 5 apposée sur la face de l'envoi considéré. A noter que le dispositif de traitement d'envois postaux illustré sur la figure 1 fait partie normalement d'un ensemble plus vaste tel qu'une machine de tri postal comprenant des sorties de tri (non représentées) où les envois sont sélectivement dirigés comme cela est bien connu. L'image de la face de chaque envoi portant l'adresse 5 est formée pendant que l'envoi est en mouvement selon la direction de convoyage D et le plan focal de la caméra 3 (c'est-à-dire du capteur CCD avec ses lentilles) s'étend sur toute la hauteur H de l'envoi de sorte que l'image 4 est formée par un balayage de l'envoi selon la direction D suite à la détection du passage de l'envoi par un capteur de passage 6 placé en amont de la caméra 3 selon la direction D. Comme illustré sur la figure 1, dans l'image 4, la face de l'envoi 1 portant l'adresse 5 est inscrite dans un arrière plan 7 de couleur sombre et de préférence noire qui correspond à une paroi de dos 9 du convoyeur disposée en arrière de l'envoi 1 par rapport à la caméra 3. Cette paroi de dos 9 est avantageusement une autre bande ou courroie du convoyeur qui coopère avec la bande 2 pour l'entrainement par pincement des envois postaux selon la direction D. Il est à noter que la paroi de dos 9 peut être simplement une plaque fixe peinte en noir et sur laquelle glissent les envois postaux. Le référence 3 sur la figure 1 désigne une caméra, c'est-à-dire un système d'acquisition d'images mais aussi un ensemble plus vaste incluant une unité de traitement de données avec une mémoire 8 qui, à partir d'une image numérique acquise par la caméra et stockée dans la mémoire 8, réalise un traitement d'image pour ici d'une part reconnaître par OCR l'adresse de distribution 5 apposée sur la face de l'envoi et d'autre part effectuer un contrôle ou surveillance en temps réel de la qualité des images prises par la caméra après une phase de calibration de la caméra. Des paramètres de calibration de la caméra sont établis lors d'une opération de maintenance de ce système d'acquisition d'images 3. L'opération de maintenance du système d'acquisition d'images consiste en particulier à étalonner le niveau de blanc et le niveau de noir des pixels d'image sur toute la hauteur de balayage H de la caméra en faisant passer devant la caméra une mire de réglage blanche puis une mire de réglage noire. A partir de ces mires, des coefficients de correction linéaire sont alors calculés pour que les niveaux d'intensité de blanc et de noir des pixels formés par la caméra soient uniformes et respectivement égaux à 255 et 0 (niveaux de saturation). La figure 2 illustre le processus de traitement des images dans l'ensemble 3 à partir d'une étape d'étalonnage 10 des niveaux d'intensité de noir et de blanc comme indiqué plus haut. Une image numérique d'un envoi courant est donc formée par la caméra 3 en 20. Les pixels de cette image sont corrigés en 30 à partir des coefficients de correction linéaire calculés dans l'étape 10. L'image numérique corrigée est ensuite fournie à un processus de 6 reconnaissance d'une adresse de distribution par OCR 40 implémenté dans l'unité de traitement de données à la suite de quoi la machine de tri peut diriger l'envoi courant vers une sortie de tri. En parallèle au processus 40, l'image corrigée de l'envoi est fournie à 5 un processus de contrôle/surveillance de la qualité des images symbolisé par le bloc 50 et implémenté dans l'unité de traitement de données. Dans ce processus de contrôle/surveillance 50, on extrait des extrema d'intensité sur les pixels de l'image courante par un balayage selon la direction D de l'image et on détecte en 60 par une analyse de ces extrema 10 un défaut de la qualité de l'image. Si un défaut est détecté en 60, le processus se poursuit par une analyse de défaut en 70 suivie du déclenchement d'une alerte ou d'une alarme en 80. La Figure 3 illustre le balayage de l'image numérique pour l'extraction des extrema. La taille de l'image selon la hauteur H de l'envoi est ici de 2048 15 pixels au maximum. La taille de l'image selon la longueur L du pli (c'est-à- dire la direction D) est ici de 4096 pixels au maximum. Le pixel d'indice (i,j) sur l'image est donc un pixel situé sur la ligne i de l'image et sur la colonne j de l'image numérique. Le principe de la surveillance selon l'invention est d'extraire de chaque image d'un envoi, un vecteur colonne d'extrema de 20 niveau d'intensité indiqué ici par MIN en balayant toute la longueur de l'image selon la direction D, laquelle inclut à la fois l'arrière plan de couleur sombre 7 et la face de l'envoi 1. Cette fonction MIN consiste à extraire sur une ligne i de balayage des pixels, un pixel sur une colonne j qui présente le minimum d'intensité, c'est-à-dire un pixel de couleur sombre. On peut 25 comprendre que ce pixel sera présent aux deux extrémités de l'image qui correspondent à l'arrière plan de couleur sombre 7. En pratique, ce vecteur colonne MIN doit contenir sur toute sa hauteur H des pixels d'intensité minimale sans contraste (niveau de saturation à 0) si la qualité de l'image n'est pas altérée. Selon l'invention, un vecteur colonne MIN est extrait de 30 chaque image au fur et à mesure que les envois passent devant la caméra 3 et sur une période d'intégration suffisamment longue, par exemple sur 1000 images consécutives, et une anomalie récurrente sur ces vecteurs (par exemple les pixels sur une ou plusieurs lignes de ce vecteur ne sont pas à un niveau 0) est indicative d'une altération de la qualité de l'image produite par le système d'acquisition 3, du fait par exemple de la présence d'une salissure sur l'optique (en particulier la lame de protection en verre ou analogue) du système d'acquisition d'images telle qu'une trace de colle. Sur la figure 4, on a illustré le principe de la mesure pour réaliser le contrôle/surveillance des extrema d'intensité sur une période d'intégration de N images. Sur cette figure 4, le vecteur colonne MIN1 symbolise l'extraction des pixels d'intensité minimale sur toutes les lignes de l'image 1 et le vecteur colonne MINn symbolise l'extraction des pixels d'intensité minimale sur toutes les lignes de l'image N. Maintenant, le vecteur colonne MIN (en bas de la figure 4) symbolise l'extraction, sur la période N d'intégration, des pixels d'intensité minimale sur toutes les lignes des vecteurs colonne MIN1 à MINn. On doit comprendre que dans ce processus de surveillance, le vecteur MIN est réinitialisé à chaque nouvelle période d'intégration de N images et une dégradation du système d'acquisition d'images peut donc être détectée au fur et à mesure de ces périodes successives d'intégration dès qu'apparaît dans ce vecteur colonne MIN un ou des pixels avec une valeur d'intensité lumineuse différente du niveau de saturation à 0, par exemple à 10. Il est entendu que pour des raisons d'efficacité temps réel, il est possible de calculer chaque vecteur colonne MINk pour une image k avec un pas d'échantillonnage p supérieur à 1 sur l'axe X de l'image montrée sur la figure 3. La qualité des images produites par le système d'acquisition d'images peut également être altérée par un défaut de calibration qu'il est utile aussi de détecter et de discriminer par rapport à d'autres types de défaut. Selon l'invention et comme illustré sur la figure 4, on extrait aussi des 30 pixels d'intensité maximale (niveau d'intensité à 255 correspondant au blanc) sur toutes les lignes des images de 1 à N pour construire d'autres vecteurs colonne symbolisés par MAXI ... MAXn et MAX analogues à MIN1 ...MINn et MIN, et ce plus particulièrement dans la zone de l'image correspondant à la face d'un envoi, le courrier étant généralement à prédominance de blanc. Une dégradation du système d'acquisition d'images est également alors détectée en temps réel en 60 sur la figure 2 dès qu'apparaît dans ce vecteur colonne MAX un ou des pixels avec une valeur d'intensité lumineuse différente de 255, par exemple 240. L'analyse des deux vecteurs colonne MIN et MAX sur la période 10 d'intégration N permet dans le processus 70 d'effectuer une analyse de défaut, par exemple sur la base de la table de décision ci-dessous. Dans la table de décision Table 1 ci-dessous, les valeurs des seuils indiqués par seuils 1 et seuils 2 correspondent globalement à la taille d'une poussière ou à une tâche de colle, c'est-à-dire environ 1 mm, soit quelques 15 lignes (par exemple seuil1 et seuil2 peuvent être fixés à 8) dans un vecteur colonne. La largeur d'un contraste dans un vecteur colonne est un paramètre de discrimination entre un défaut localisé sur l'image (suivant la direction D) et un problème de calibration du système d'acquisition d'images. Cette table montre que dans deux cas indiqués par « * », l'identification 20 du défaut est ambiguë. Ceci est le cas quand un lot d'envois successifs présentent sur la période d'intégration, tous une bande noire. Pour différencier cette situation de celle d'un défaut localisé (présence d'une poussière ou d'une trace de colle sur l'objectif de la caméra), il suffit de comparer le vecteur colonne MAX d'intégration au vecteur colonne MAXk 25 constitué avec l'image courante k. Si les défauts dans ces deux vecteurs ont des largeurs et des profondeurs (niveaux d'intensité) similaires, une dégradation de la qualité de l'image est détectée alors que si le défaut dans le vecteur MAXk est plus prononcé que celui dans le vecteur MAX, ceci ne correspond pas à la détection d'une dégradation de l'image. Bien entendu, l'invention peut s'appliquer à d'autres traitements d'images d'objets comme pour les billets de banque et les chèques et le mode de réalisation qu'à titre d'exemple non limitatif de l'invention. MAX Pas de défaut Largeur Largeur défaut MIN détecté défaut = seuil1 Pas de défaut Qualité nominale Défaut localisé Problème de détecté ou autre* calibration ou autre* Largeur Défaut localisé Défaut localisé Défaut localisé défaut =seuil2 calibration calibration calibration Table 1 REVENDICATIONS1/ Dispositif de traitement d'objets comprenant un convoyeur (2) pour déplacer en série sur chant des objets (1), une caméra (3) orientée transversalement au convoyeur pour former une image numérique (4) de chaque objet, une unité de traitement de données pour réaliser un traitement sur les pixels de l'image de l'objet, et en outre un moyen pour contrôler/surveiller la qualité des images formées par la caméra, caractérisé en ce que: d) ledit convoyeur présente une paroi de dos (9) devant laquelle, par rapport à la caméra, passe chaque objet, e) ladite caméra est agencée pour former une image dans laquelle l'objet s'inscrit dans un arrière plan (7) correspondant à ladite paroi de dos du convoyeur, et f) ledit moyen de contrôle/surveillance est agencé pour balayer des lignes de pixels dans chaque image incluant des pixels correspondant audit arrière plan afin d'extraire pour chaque ligne balayée un pixel présentant un niveau extremum d'intensité lumineuse, ledit moyen étant en outre agencé pour détecter à partir d'une pluralité d'images un contraste parmi lesdits pixels extraits, ce contraste étant indicatif d'une altération de la qualité des images formées par la caméra. 2/ Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite paroi de dos (9) est constituée par une face d'une courroie d'entrainement des objets. 3/ Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit moyen de contrôle/surveillance est agencé pour balayer des lignes de pixels de l'image de manière à extraire sur chaque ligne balayée un pixel présentant un niveau minimum d'intensité lumineuse et un pixel présentant un niveau maximum d'intensité lumineuse et dans lequel on exploite lesdits pixels extraits d'une pluralité d'images pour détecter une altération de la qualité des images formées par la caméra. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les objets sont des envois postaux. 5/ Machine de tri postal comprenant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 4. 6/ Procédé pour contrôler/surveiller au cours du temps la qualité des images formées par une caméra, comprenant les étapes suivantes : - saisir (20) l'image d'un objet avec la caméra de telle façon que l'objet s'inscrive dans un arrière plan de couleur sombre et enregistrer cette image dans une mémoire d'une unité de traitement de données, - balayer (50) des lignes de pixels dans l'image incluant des pixels correspondant audit arrière plan afin d'extraire pour chaque ligne balayée un pixel présentant un niveau extremum d'intensité lumineuse, - et détecter (60) à partir d'une pluralité d'images, un contraste parmi lesdits pixels extraits dans ces images pour identifier une altération de la qualité des images. 7/ Procédé selon la revendication 5, dans lequel on balaie des lignes de pixels de l'image de manière à extraire sur chaque ligne balayée un pixel présentant un niveau minimum d'intensité lumineuse et un pixel présentant un niveau maximum d'intensité lumineuse et dans lequel on exploite lesdits pixels extraits d'une pluralité d'images pour détecter une altération de la qualité des images formées par la caméra.