CA1126852A

CA1126852A - Dispositif de traitement d'un signal d'analyse d'image

Info

Publication number: CA1126852A
Application number: CA336,049A
Authority: CA
Inventors: Gerard Biron
Original assignee: Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1978-09-21
Filing date: 1979-09-20
Publication date: 1982-06-29
Also published as: NL182191C; IT7968804A0; FR2437125B1; LU81701A1; JPH022347B2; NL7906818A; IE791783L; FR2437125A1; DE2937340C3; GB2030818B; DE2937340B2; NL182191B; IT1119159B; BE878535A; DE2937340A1; US4272789A; IE48554B1; JPS5542492A; GB2030818A

Abstract

PRECIS DE LA DIVULGATION:
L'invention porte sur un dispositif de traitement d'un signal d'analyse d'image à niveaux de modulation variables, fonctionnant par comparaison du signal d'analyse avec un seuil de décision variable. Le dispositif est caractérisé par le fait qu'il comporte des circuits élabo-rant un seuil variable Vd défini par la relation Vd=K .DELTA. + K' .DELTA.' dans laquelle .DELTA. est la valeur de crête maximale le long d'une ligne d'analyse d'image et .DELTA.' la valeur moyenne du signal d'analyse sur quelques points successifs de la ligne d'analyse, K et K' deux coefficients tels que O ? K < 1 , O < K' < 1, O < K + K'< 1. L'invention s'applique à la conversion en tout ou rien d'un signal d'analyse, en particulier de fac-similé.

Description

La présente invention porte sur un dispositif de traitement d'un signal d'analyse d'image pour l'élaboration d'un seuil de comparaison variable avec le signal d'analyse d'image et la conversion en tout ou rien de ce signal d'analyse. Ce dispositif de traitement GSt destiné, en particulier, à être utilisé dans des installations de transmission de signaux de fac-similés issus ae l'analyse de documents, pour sa conversion en signal tout ou rien.
On sait qu'un signal d'analyse de document est un signal modulé en amplitude entre deux niveaux limites, le niveau noir maximal et le niveau blanc maximal correspondant respectivement i`IX éléments noirs et blancs du document analysé. D'une manière générale, dans le signal d'analyse déteoté
par exemple par photodiode, le niveau blanc est supérieur au niveau noir, cependant ces niveaux relatifs peuvent être inversés par un prétraitement analogique, par exemple à l'aide d'un amplificateur inverseur.
La conversi~n, en tout ou rien, ou la transformation en un signal à deux niveaux, du signal d'analyse d'image nécessite la comparaison de ce signal avec un signal de référence compris entre deux limites de la modulation.
En pratique, ce signal de réfcreDce est nhoisi à une valeur proche du niveau du blanc maximal d'image.
Lorsque le document analysé présente un fond non uniforme et/ou~des éléments, constituant des informations, de teinte egalement non uniforme, la comparaison du signal d'analyse avec un signal de référence constant n'est plus satisfaisante. Dans ce cas, le signal d'analyse peut, en effet, présenter des amplitu~es très variables, avec des pertes d'amplitude sur les divers niveaux de modulation lorsque les alternés noir-blanc rapprochés sont analysés. Il est donc connu de rendre variable la valeur du signal de référence, qui constitue un seuil de décision de comparaison, en fonction des niveaux de modulation dudit signal d'analyse.
La présente invention a pou~ but de permettre l'élaboration d'un seuil 3 de décision variable ajusté en fonction de la teinte du fond d'image mais également en fonction des niveaux successifs de modulation du signal d'image.
La présente invention a pour objet un dispositif de traitement d'un signal d'analyse d'image a niveaux de modulation variables, entre deux niveaux limites correspondant au blanc et au noir d'image, traduisant les points successifs d'image le long de lignes successives d'analyse, pour la conversion en tout ou rien de ce si&nal d'analyse d'image par comparaison dudit signal d'analyse d'image avec un seuil de décision variable avec les niveaux de modulation de ce signal, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de détection, sur une ligne d'analyse d'image, de la valeur ~ du fond d'image ~ .

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2 ~:~2~35~

a partir dudit signal d'analyse d'image qu'il reçoit en entrée, un circuitde datection, sur quelques points successifs d'image, de la valeur moyenne dudit signal d'analyse d'image qu'il reçoit en entrée, et un circuit d'~laboration dudit seuil de décision variable relié aux circuits de détection de la valeur ~ du fond d'image et de la valeur moyenne dudit signal d'analyse da'ivrant ledit seuil de décision dont la valeur Vd répond à une relation de la forme Vd = K ~ ~ K'~', K et K' étant deux coeffi-cients dont les valeurs satisfont aux relations :
O ~ K < 1 0 < K' < 1 O < K+K' < 1 D'autres caractéri~tiques et les avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description faite ci-après en regard du dessin ci annexé dans lequel :
- la figure 1 est le schéma synoptique du dispositi~ selon l'inventio~
- la ~igure 2 illustre le fonctionnement du dispositif de l'invention, la figure 3 est le schéma d'un mode de réalisation de ce dispositif.
Dans la figure 1, on a illustré sous forme de schéma-blocs le circuit de traitement d'un signal d'analyse d'image, pour la conversion en tout ou rien de ce signal par comparaison de ce signal avec un seuil de décision variable. On a désigné par E l'entrée de ce dispositif recevant le signal d'analyse d'image Va. Ce signal Va est à niveaux de modulation variables, entre deux niveaux limites correspondant au blanc maximal et noir maximal d'image, et traduit les points successifs d'image le long de lignes successives d'analyse ; dans ce signal d'analyse Va, l'amplitude du niveau blanc est supérieure à celle du niveau noir. On a désigné par S la sortie du dispositif ~ `
délivrant le signal Vs qui est le signal Va restitué sous ~orme binaire.
Le signal d'analyse d'image Va est appliqué à un circuit comparateur 1, constitué par un amplificateur opérationnel. Ce circuit comparateur 1 reçoit en outre le seuil de décision Vd, sa sortie constitue la sortie S du dispositi~.Pour l'élaboration du seuil de décision Vd, le dispositi~ comporte un circuit 2 de détection de crete maximale de modulation du signal Va qu'il re~coit, incluant un élément de mémorisation, tel qu'un condensateur, de la valeur maximale de crête déteotée ~ . Il comporte également un circuit 3 de détection de la valeur moyenne a'du signal Va sur quelques point~ d'analyse d'image, également relié à l'entrée E. Il comporte enfin un circuit 4 de sommation des valeurs ~ et ~ détectées élaborant le seuil de décision répondant à la relation Vd - K ~ K'~'. C'est ce seuil de décision Vd qui est appliqué
en tant que tension de comparaison au circuit comparateur 1.

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Les valeurs des coef~icients K et K' sont choisis en ~onction des caractéristiques du signal d'analyse. Dans un mode de réalisation donné
à titre d'exemple, ~ est choisi égal à 1/3 et K' est choisi égal à 1/2 ce qui conduit à la relation Vd - ~ + ~ . Le cho x d'un seuil de décision Vd répondant sensiblement à cette relation permet de ~avoriser, à la sortie S
du dispositif, une bonne lecture des points noirs sur fond blanc d'image.
En effet, si des points blancs d'image se succèdent, la valeur ~oyenne ~
est très proche de la valeur maximale ~ , pour ~ = ~ , le seuil de déci-~ion Vd prend pour valeur Vd - ~ ~ et est donc très proche du n veau du blanc maximal. Le choix du seuil de décision à cette valeur Vd: 3 ~ 2 permet, aussi, de ~avoriser, à la sortie S du dispositif, une bonne lecture des points blancs sur ~ond noir. En e~fet, si le signal d-analyse d'image Va traduit les points blancs épars, la valeur moyenne détectée ~ est très proche du niveau du~noir d~image ; pour ~ = O, le seuil de décision prend pour i5 valeur Vd - 3 et est donc ramenée à une valeur relativement proche du niveau du noir oe qui en pratique permet toujours au dispositif de détecter les points blancs sur fond noir dont l'amplitude dans le signal Va est fortement diminuée.
Dans la figure 2, on a illustré en regard d'un slgnal Va représenté
le3 valeurs prises par le seuil de décision Vd. Cette figure 2 a été divisée en trois zones a, b, o dans le~quelles le signal Va traduit, pour la zone a, une trè~ faible densité de points noirs d'image sur fond blanc, pour la zone b, un alterné de points d'image blancs et noirs et, pour la zone c, une très ~aible densité de points blancs d'image sur fond noir. Dans ces trois zones, on a illustré le signal Va avec une très fcrte perte d'amplitude sur le niveau limite du noir maximai d'image (zone a) ou du blanc maximal d'image (zone c) ou sur les niveaux limites du noir maximal et du blanc maximal d'image (zone b). Ceci s~explique, pour les zones a et c, du ~ait de la rareté des points noirs, respectivemant blancs, dans la zone correspon-

3 dante d'image de teinte globale blanche, respectivement noire, et, pour ~-la zone b, du fait des alternés blancs noirs de~ points de la zone d'image correspondante. On a désigné la valeur maximale de crête pour l'ensemble des trois zones par ~ et les valeurs moyennes détectées dans chacune des zones par ~ a, ~ b et ~ c reprérées en ordonnée. Les valeurs des seuils de décision, pour chacune des zones, sont désigrées par Vda, Vdb et Vdo également reperées en ordonnée.
Dans la zone a, ~ a est sensiblement égale à ~ ; le seuil Vda est proche de ~ et a une valeur sensiblement égale à ~ ~.
Dans la zone b,~ b est sensiblement égale à Q la valeur de Vdb est ` , :. : ;, . : ., ~. : . :: ,: ::

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sensiblement égale à 712 ~ .
Dans la zone c, ~' c est sensiblement égale à 0, la valeur de V~c est ramenée vers le niveau du noir, et devient e~trêmement proche de 3.
Dans la figure 3, on a illustré le schéma d'un mode de réalisation du dispositiP de l'invention. Dans cette figure 3, on a fait apparaltre les divers blocs de la Pigure 1 et on les a désigné par les mêmes réferences.
On voit que le circuit comparateur est constitué par Im a~pliPicateur opération-nel recevant le signal Va sur son entrée + et le seui:L de décision Vd sur son entrée - et délivrant le signal Vs de sortie. Le circuit 2 de détection de la valeur maximale de crete du signal Va est const:itué par une résistance 20et un condensateur 21 mis à la masse. L'entrée E du dispositif est reliée à la résistance 20, constituant la résistance de char~e du condensateur 21, à travers un transistor à ePfet de champ 22 dont les électrodes "drain" "
et "source" sont reliées à l'entrée E et à la résistance 20. La connexion entre le condensateur 21 et sa résistance de ~harge 20 est reliée à travers les deux électrodes "drain" et "source" d'un autre transistor à effet de ~-champ 23 transmettant le signal ~ à un circuit de décharge du cond3nsateur 21, qui sera decrit ci-après et à un circuit ampliPicateur de sortie ~ denx transistors 24 et 25. Dans cet ampliPicateur, le transistor 24, de type NPN, est attaqué sur sa base par le transistor à effet de champ 23, son collecteur est relié à une source de polarisation ~ V, son émetteur est relié à une source de polarisation-V à travers une résistance 26 ; le transi~tor 25, de type PNP, a sa base reliée à l'émetteur du transistor 24, son émetteur, ~ormant la sortie de l'ampli~icateur, est relié à la source ~ V à travers 2~ une résistance 27, son collecteur est relié à la source - V.
Le transistor à ePfet de champ 22 est commandé, a F~rtir d'une détection de valeur de crête du signal Va supérieure à celle mémorisée par le conden-sateur 21. ~ cet ePPet, un comparateur Pormé par un a~plificateur opération-nel 50, polarisé entre ~ V et - V, a ses entrées I et - reliées d'une part 3 à l'entrée E d'autre part à la sortie du transistor à effet de de champ 23. Le ~lgnal de sortie de cet ampliPicateur opérationnel 50 est appliqué à
travers une résistance 51 sur la base ou "gate" du transistor à eP~et de champ 22. Ce transistor à effet de champ 22 constitue le circuit de commande de chargement du condensateur 21. Il se comporte comme un interrupteur ~ermé
dès que le signal ~a est de valeur supérieure à la valeur de crête mémorisée et ouvert en cas contraire.
Le circuit de décharge du condensateur 21 comporte une résistance 55, de valeur élevée définissant avec le condensateur 21 une constante de temps de décharge élevée pour une décharge lente de ce condensateur, rel:iée à

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5 ~ 68~;2 la sortie du transistor à effet de champ 23. Cette résistance 55 est par ailleurs reliée à un montage à deux transistors 56 et 57 commandés à partir du signal issu de l'amplificateur opérationnel 50. Le transistor 56, de type PNP a sa base reliée à une résistance 52 reliée à la sortie de l'ampli-Picateur opérationnel 50 et montéa en série avec une résistance 53 connectéeà la source ~ V. L'émetteur de ce transistor est relié a une source de polari-sation ~ V', inPérieure à la source + V, son collecteur est relié à travers une résistance 5~ à la base du transistor 57 de type NPN dont l'émetteur est mis à la masse et le collecteur relié à la résistance de décharge 55.
Le transistor à efPet de champ 23 est lui-même commandé à partir du signal issu de l'amplificateur opérO~tionnel 50 appliqué sur sa base ~'gate"
à travers la résistance 51 et une diode 60 dont le sens de conduction est de la résistance 51 au transistor à effet de champ. Une diode 61 reliée entre la résistance 51 et la masse, de sens de conduction de la résistance 51 à la masse, est associée aux résistances 51 et 5~ pour la commande des deux transistors à efPet de champ 22 et 23.
Les deux transistors à effet de champ 22 et 23 sont également commandés, à partir d'une entrée de commande C reliée à la base ou "gate" du transistor - à effet de champ 23 et à la base ou "gate~' du transistor a efPet de champ 22 à travers la diode 60, par un signal significatif du balayage de l'image entre lignes succe3sives de balayage. Ce signal est émis, par le circuit d'analyse d'image délivrant le signal Va, entre la fin de chaque ligna de balayage et le début de la ligne de balayage suivante. ~e signal constitué
par une tension négati-;e entre les lignes de balayage vient bloquer les deux transistors à ePfet de champ 22 et 23. Pendant les lignes de balayage ce signal prend une valeur positive endant conducteur le transistor à ePfet de champ 23.
Dans la Pigure 3, le circuit 3 de détection de la valeur moyenne ~
du signal Va sur quelques points d'analyse, est constitué par un condensa-teur 31 associé à sa résistance de charge 30. Le circuit 4 élaborant leseuil de décision Vd est constitué par un réseau résistif Pormé par une résistance 40 reliée à l'émetteur du transistor 25, une résistance 41 reliée à la connexion entre Ia résistance 30 et le condensateur 31 et une résistance 42mise à la masse et reliée aux résistances 40 et 41. Ces résistances 40, 41 et 42 ont des valeurs relatives définies, en dési2nant par R1 la valeur de la ré~istance 40, R2 celle de la résistance 41, R3 celle de la résistance 42 et R4 celle de la résistance 30, les valeurs de ces résistances sont liées par les relations :

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. 6 ~ ~ ~
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2 ~ 4 K' -R1 = K R2 K~
R3 ~ 1 K _ ~, R2 pour obtenir un seuil de décision Vd tel que Vd - R ~ ~ K' ~
qui est appliqué au circuit comparateur 1.
Dans le cas où K - 1/3 et K' = 1/2 de l'exemple choisi ces relation~
deviennent :
R2 ~ R4 R; = 3 R2 R3 = 3 R2 pour obtenir~un s~ul de décision Vd tel que Vd ~ 3 ~ 2 Le dispo~itif de la ~igure 3 est~ en outre, complété par un circuit 7 de limitation du seuil de décision Vd. Ce circuit 7 comporte une amplifi-cateur opérationnel 70 recevant sur son entrée - le seuil de décision Vd délivré à la sortie du circuit 4 et sur son entrée ~ une tension fixe défir;e fixant la valeur minimale du seuil d~ décision à appliquer au comparateur 1.
Cette tension fixs est prélevée sur une prise intermédiaire d'une résistance 71 montée entre la source ~ V' et la masse. I.a sortie de cet amplificateur opérationrel 70 est reliée à la source * V' à travers une résistance 72.
Elle est oonnectée à travers une diode 73, rendue passante lorsque le signal Vd est inférieure à la valeur minimale du seuil, et une résistance 74 à la connexion entre les résistances 40, L11 et 42 pour le maintien du seuil Vd appliqué à l'entrée - de l'amplificateur opérationnel du circuit 4 au moins à cette valeur minimale.
En fonctionnement, la tension positive délivrée à la sortie de l'ampli-ficateur opérationnel 50, lorsque le niveau du signal Vapprésent en E est supérieur à la valeur ~ de crete mémorisée, rend le transistor à effet de champ 22 passant pour la charge du condensateur à la valeur adéquate. Simul-tanément, le circuit de décharge 55, 56; 57 est bloqué, le transistor à

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affet de champ 23 est passant La tension négative délivrée par la sortie de l'ampli~icateur opérationnel 50, lorsque le niveau du signal Va présent en E est inférieur à la valeur mémoYisée A, bloque le transistor à effet de champ 22.
Simultanément la diode 60 isole la base ou "gate" du transistor à ef~et de champ 23 de cette tension négative de sortie de l'amplificateur opéra~
tionnel 50, qui se trouve mis par la borne C à un potentiel positi~.
Simultanément aussi par les transistors 56 et 57 rendus passants, la résistance 55 est mise à la masse et le condensateur 21 se décharge lentement.
Entre deux lignes successives d'analyse d'image, par la borne C mise tens:ion négative, les transistors à effet de champ 23 et 22 sont bloqués :
le condensateur 21 ne se charge ni se décharge.
Ce dispositif permet donc d'ajuster le seuil de décision en fonction du fond d'image détecté sur une ligne d'analyse et en fonction de la dersité des points d'analyse à détecter sur ce fond.

Claims

REVENDICATIONS

1/ Dispositif de traitement d'un signal d'analyse d'image à niveaux de modulation variables, entre deux niveaux limites correspondant au blanc et au noir d'image, traduisant les points successifs d'image le long de lignes successives d'analyse, pour la conversion en tout ou rien de ce signal d'analyse d'image par comparaison dudit signal d'analyse d'image avec un seuil de décision variable avec les niveaux de modulation de ce signal, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de détection, sur une ligne d'analyse d'image, de la valeur .DELTA. du fond d'image à partir dudit signal d'analyse d'image qu'il reçoit en entrée, un circuit de détection, sur quelques points successifs d'image, de la valeur moyenne .DELTA.' dudit signal d'analyse d'image qu'il reçoit en entrée, et un circuit d'élaboration dudit seuil de décision variable relié aux circuits de détection de la valeur .DELTA. du fond d'image et de la valeur moyenne .DELTA.' dudit signal d'analyse délivrant ledit seuil de décision dont la valeur Vd répond à une relation de la forme Vd = K .DELTA. + K' .DELTA.', , K et K' étant deux coefficients dont les valeurs satisfont aux relations :
0 ? K < 1 0 < K' < 1 0 < K + K' <1

2/ Dispositif selon revendication 1 t caractérisé en ce que ledit circuit de détection sur une ligne d'analyse d'image de la valeur .DELTA. du fond d'image est constitué par un détecteur de crêtes associé à un circuit de commande de détection, fonctionnant en interrupteur monté en amont dudit circuit de détection de la valeur .DELTA. et commandé en fermeture, respectivement en ouver-ture, dès que le niveau audit signal d'analyse est supérieur, respectivement inférieur, à ladite valeur .DELTA. précédemment détectée et commandé en ouverture forcée par un signal significatif du non balayage d'une ligne d'analyse d'image, et associé à un circuit de commande d'utilisation de la valeur .DELTA.
détectée, fonctionnant également en interrupteur monté en aval dudit circuit de détection de la valeur .DELTA. et commandé en fermeture par un signal significatif du balayage d'une ligne d'analyse d'image et forcé en ouverture par un signal significatif du non balayage d'une ligne d'analyse.

3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérise en ce qu'il comporte un circuit de décharge relié audit détecteur de crêtes à travers ledit circuit de commande d'utilisation de la valeur .DELTA. détectée et commandé pour tout niveau dudit signal d'analyse inférieur à ladite valeur .DELTA. détectée.

4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit circuit de décharge est constitué par une résistance reliée d'une part audit circuit de commande d'utilisation de la valeur .DELTA. détectée et mise d'autre part à la masse à travers un transistor rendu pas-sant dès que le niveau du signal d'analyse es-t inférieur à
la valeur .DELTA. détectée.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit circuit élaborant ledit seuil de décision Vd est constitué par un réseau résistif forme par une première résistance R1 recevant ladite valeur .DELTA.
du fond, une deuxième résistance R2 recevant ladite valeur moyenne .DELTA.', et une troisième résistance R3 d'une part mise à la masse et d'autre part reliée aux deux autres résistances pour définir à cette connexion commune la valeur dudit seuil de décision Vd, les valeurs des trois résistances étant liées entre elles par les relations et .

6. Dispositif selon la revendication 1, caracté-risé en ce que le circuit de détection de ladite valeur .DELTA.
du fond est constitue par un premier réseau RC à faible constante de temps de charge recevant ledit signal d'analyse à travers un premier transistor à effet de champ commande et délivrant ladite valeur .DELTA. détectée et mémorisée à travers un deuxième transistor à effet de champ commande d'une part audit circuit élaborant ledit seuil de décision Vd et d'autre part à un circuit de décharge et en ce qu'il comporte un amplificateur opérationnel recevant en entrée ledit signal d'analyse et ladite valeur .DELTA. détectée et mémorisée délivrée à travers ledit deuxième transistor à effet de champ comman-dant ledit premier transistor à effet de champ à l'état passant, respectivement ledit circuit de décharge, lorsque le niveau du signal d'analyse est supérieur, respectivement inférieur, à ladite valeur .DELTA. détectée et mémorisée, ledit deuxième transistor à effet de champ étant commande à l'état passant par un signal de commande applique sur une entrée de commande lorsque le signal d'analyse applique au disposi-tif traduit les points d'une ligne d'analyse d'image et étant forcé avec ledit premier transistor à effet de champ à
l'état bloqué à partir de cette entrée de commande par le signal de commande inverse lorsque le signal d'analyse ne traduit pas les points d'une ligne d'analyse d'image.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de limitation de valeur minimale dudit seuil de décision associé audit cir-cuit élaborant ledit seuil de décision Vd, comportant un circuit de détection de la valeur dudit seuil de décision Vd par rapport à une valeur minimale donnée et de maintien dudit seuil de détection Vd au moins à cette valeur minimale.

8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 6, caractérisé en ce que la valeur de K est choisie sensiblement égale à 1/3 et que la valeur de K' est choisie sensiblement égale à 1/2, de manière que la valeur du seuil de décision soit sensiblement égale à .