ES2222075B1 - Sistema capaz de obtener simultaneamente imagenes en sus componentes fluorescentes y no fluorescentes. - Google Patents
Sistema capaz de obtener simultaneamente imagenes en sus componentes fluorescentes y no fluorescentes.Info
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Abstract
El sistema de visión descrito permite la descomposición de una imagen en varias diferentes, conteniendo cada una de ellas diferentes componentes del espectro de color. Además al aplicar esto a elementos impresos con tinta fluorescente, conseguimos además la segmentación de estos componentes de otros componentes presentes en la imagen que pudieran interferir su legibilidad. Su funcionamiento se basa en la propiedad de la fluorescencia y en el uso de filtros que permiten la descomposición de un haz de luz en dos componentes, el componente que contiene la longitud de onda L, y el componente que contiene el resto del espectro de luz.
Description
Sistema capaz de segmentar imágenes en sus
componentes fluorescentes y no fluorescentes.
Las aplicaciones industriales, son muchas y de
muy diversa índole.
Para el tratamiento de correo postal, en el
ámbito de las comunicaciones, el sistema de separación de color en
la imagen, permite la utilización de un único sistema de
iluminación y la obtención de imágenes de los documentos postales
(cartas, tarjetas postales, paquetería, ...) en una única fase del
proceso en vez de las dos fases necesarias con el uso de dos
cámaras distintas que son utilizadas actualmente para obtener el
mismo resultado.
Dentro del ámbito postal, el sistema puede usarse
para el marcado de los documentos (con tintas fluorescentes) y su
posterior procesado, también para la detección de sellos en los
documentos, ya que la tinta usada en la impresión de estos es
fluorescente.
La manera actual de procesar documentos con
elementos fluorescentes y no fluorescentes consiste en iluminar el
objeto con una fuentes de luz visible y una fuente de luz de no
visible (luz negra) en distintos momentos del proceso.
La utilización del sistema a patentar tiene la
evidente ventaja física de instalar un único dispositivo para
realizar el proceso de captura de imagen y de lectura de códigos
fluorescentes.
El sistema a patentar basa su funcionamiento en
la fluorescencia. Esta propiedad consiste en la capacidad de
reflejar luz en una longitud de onda no contenida en la luz
recibida, a diferencia de las substancias no fluorescentes que
reflejan luz en alguna de las longitudes de ondas recibidas.
En aplicaciones de captación de imágenes, es
frecuente encontrarse con que sólo se quiere obtener la parte de un
cierto color del objeto estudiado. Hasta ahora, este problema se ha
solucionado captando la imagen normalmente, y posteriormente,
mediante procesos informáticos de tratamiento de imagen, se
seleccionaba lo conveniente.
El objetivo de crear el sistema capaz de
segmentar imágenes en sus componentes fluorescentes y no
fluorescentes es que permite obtener dos imágenes simultáneamente
del componente fluorescente y no fluorescente con una única fuente
de luz. Esta fuente de luz consiste en una fuente de luz blanca
convencional.
De este modo, se obtiene una imagen con sólo la
parte de un único color, captando todo el resto, que también puede
ser útil, en otra imagen distinta.
En el entorno postal, el reconocimiento de los
códigos de barras mediante la lectura a imagen completa del sistema
permite solucionar los problemas debidos a mala alimentación.
Cuando un sobre se alimenta inclinado o elevado sobre la base del
transporte y hay que imprimirle un código, esté código estará
entera o parcialmente fuera de la zona de lectura. Al volver a
alimentar ese sobre, un lector lineal lo rechazaría porque no vería
el código o sólo una parte del mismo. El mismo efecto ocurre si el
sobre está bien impreso, pero entra mal alimentado en la siguiente
pasada. Con el sistema a patentar, la posición e inclinación del
código de barras no es determinante, ya que el sistema localiza la
situación del sobre y corrige la inclinación.
El reconocimiento de los códigos de barras
mediante la lectura a imagen completa del sistema permite
solucionar también los problemas debidos a interferencias con ruido
fluorescente. Al disponer de la información de toda la imagen, es
más sencillo aislar las barras del resto de información y
procesarlas a continuación.
El sistema es totalmente flexible a
modificaciones en la posición física de los códigos de
identificación. Con el sistema no hay que realizar cambio alguno
para procesar códigos en diferentes localizaciones de la imagen (a
lo sumo modificar la parametrización del sistema si está delimitada
la zona de análisis de los códigos de barras).
El sistema permite también procesar
simultáneamente varios códigos de identificación dentro de la
imagen (CIO, CBE,...) incluso si algunos están en tinta
fluorescente y otros en tinta negra. Simplemente deberemos indicar
que en cuál de las 2 imágenes capturadas debe procesarse cada uno
de los códigos.
El sistema permite también procesar varios
formatos de un mismo código (habitual cuando se produce un cambio
en el estándar). Cuando el sistema localiza el código puede
determinar el formato del mismo (distinguir entre códigos de 2 ó 4
estados,...). En particular, el sistema instalado soporta la
lectura de códigos de 4 estados que está en fase de normalización en
el Comité Europeo de Normalización.
El sistema es también flexible al cambio de las
tintas fluorescentes. Si se produce un cambio a tintas de otras
características de longitud de onda, simplemente deberán
actualizarse los filtros internos, pero nunca el componente
entero.
El sistema funciona de la siguiente manera.
Primeramente, se aplica un haz de luz blanca emitida sobre el
objeto del que se desea captar la imagen. Sabemos que los colores
son ondas que se diferencian por su frecuencia y, relacionada con
ella, por su longitud de onda. Existe un filtro (coating)
sustractivo entre la fuente de luz y el objeto iluminado que
infiltra el color que deseemos del haz de luz, ya que un coating es
un filtro de longitudes onda a partir de un determinado espectro
\lambda_{i}. De esta forma, el haz de luz blanca perderá ese
componente de la luz (este componente en vez de traspasar el
filtro, se refleja en él), de manera que dicho color no impactará
con el objeto, y por tanto no se reflejará de él.
Por tanto, teniendo en cuenta estas propiedades,
cualquier componente de color \lambda_{i} presente en la luz
reflejada por el objeto iluminado, procederá de los elementos
fluorescentes en la imagen del mismo.
Con este primer filtro, hemos conseguido por
tanto diferenciar los elementos fluorescentes en la imagen respecto
a los no fluorescentes del mismo color.
La luz emitida por la superficie del objeto a
inspeccionar, llega al Beam Splitter. El Beam Splitter tan sólo
divide la luz en dos partes de menor intensidad. Una de las partes
es reflejada mientras que la otra parte se refracta, es decir, se
deja pasar. Los coeficientes de luz que son reflejados y refractados
se pueden modificar utilizando diferentes modelos de Beam Splitters
existentes en el mercado. Los criterios para elegir el Beam
Splitter son el nivel de sensitividad o la ganacia del resto de
componentes del sistema, tales como filtros, cámara, fuente de
luz.
Uno de los haces de luz generados por el Beam
Splitter llega a la cámara fluorescente a través de un filtro
sustractivo, igual que el primero (coating).
Gracias al fenómeno de la fluorescencia, este filtro deja traspasar a su través el haz de luz con la imagen que recibe y refleja la imagen con el color eliminado anteriormente. Por tanto, el haz de luz que recibe la cámara fluorescente, sólo contiene el componente \lambda_{i} de luz. Se obtiene, por tanto, una imagen que muestra sólo el componente fluorescente.
Gracias al fenómeno de la fluorescencia, este filtro deja traspasar a su través el haz de luz con la imagen que recibe y refleja la imagen con el color eliminado anteriormente. Por tanto, el haz de luz que recibe la cámara fluorescente, sólo contiene el componente \lambda_{i} de luz. Se obtiene, por tanto, una imagen que muestra sólo el componente fluorescente.
El otro haz de luz, generado por el Beam Splitter
contendrá, tras pasar por un filtro aditivo, todo el espectro de
luz excepto el componente \lambda_{i}, es decir, el componente
fluorescente.
Utilizando un espejo, podemos colocar dos cámaras
adyacentes para captar las dos imágenes.
Una vez obtenidas ambas imágenes, el proceso de
tratamiento de imagen se realizará con dos imágenes distintas e
independientes. La realización habitual consiste en binarizar la
imagen para convertirla en una imagen bitonal (blanco y negro)
preparada para el reconocimiento. El sistema de binarización es
diferente en los dos casos, ya que en la imagen con componentes
fluorescentes hay que realizar una binarización invertida.
El resultado final son dos imágenes binarizadas,
una con la información no fluorescente y otra con la información
fluorescente.
En la figura 1 se puede observar un esquema
general del sistema.
La fuente de luz blanca (1) emite un haz de luz
hacia la superficie del objeto después de ser filtrada por el
filtro sustractivo (2). La luz filtrada y reflejada por el objeto
llega al Beam Splitter (3) que refleja una parte de la luz hacia el
filtro (4) y refracta la parte restante hacia un espejo (6). El
filtro (4), que es un filtro sustractivo, genera el haz de luz hF
que recibe la cámara fluorescente (5). Este haz de luz sólo
contiene el componente \lambda_{i} de luz. Mientras el resto del
haz de luz pasa por el espejo y se filtra en el filtro (7) que es
un filtro aditivo. La cámara normal (8) recibe todo el espectro de
luz excepto el componente \lambda_{i}. Con este sistema, se
generan dos imágenes distintas: una con los componentes con la
longitud de onda \lambda_{i} y otra imagen con el resto de los
motivos impresos.
En las figuras 2.a., 2.b., 2.c., 2.d. y 2.e. se
puede observar la trayectoria del haz de luz en diversas partes del
proceso.
Figura 2.a.: Luz filtrada a través del filtro (2
de la figura 1).
Figura 2.b.: Luz reflejada en la superficie del
objeto.
Figura 2.c.: Luz que se divide en el Beam
Splitter (3 de la figura 1). Una parte se refleja y otra se
refracta.
Figura 2.d.: Luz filtrada a través del filtro (4
de la figura 1).
Figura 2.e.: Luz filtrada a través del filtro (7
de la figura 1).
En la figura 3.a., 3.b. y 3.c. se muestra una
secuencia contigua de imágenes relacionadas.
En la figura 3.a. se puede observar el patrón de
pruebas que usaremos para ilustrar el funcionamiento del sistema.
Dicho patrón consta de tres zonas separadas.
La zona 1, corresponde a una impresión realizada
con tinta cuyo color es la longitud de onda \lambda_{i}, no
fluorescente.
La zona 2, corresponde a una impresión realizada
con tinta cuyo color también corresponde a una longitud de onda
\lambda_{i} pero que posee además propiedades
fluorescentes.
La zona 3, corresponde a una impresión realizada
con tinta de color negro.
Las imágenes aparecen en color porque es la
imagen que llega a la cámara, independientemente de que sea una
cámara en blanco y negro.
En todos los casos descritos, la impresión se ha
realizado sobre fondo blanco.
La figura 3.b. nos muestra la imagen obtenida en
la cámara fluorescente (5 de la figura 1) que capta solamente el
elemento fluorescente (zona 2) al ser iluminada por la luz filtrada
por el filtro (2 de la figura 1), que no contiene el componente
\lambda_{i}, y que por tanto no contiene ninguna luz. En la
cámara (5 de la figura 1), que cuenta con el filtro (4 de la figura
1), los elementos no fluorescentes (zona 1) no se reflejan antes y
siguen sin reflejarse tras atravesar el filtro (4 de la figura 1) y
por tanto los objetos aparecen negros.
La imagen de la zona 3, impresa en tinta de color
negro al ser iluminada por la luz filtrada por el filtro (2 de la
figura 1) no refleja luz pues el color negro la absorbe toda y por
tanto se verá de color negro en la cámara (5 de la figura 1). El
color de fondo de la imagen capturada será el color \lambda_{i}
no fluorescente.
La figura 3.c. nos muestra la imagen obtenida en
la cámara normal (8 de la figura 1) al ser iluminada por la luz
filtrada por el filtro (2 de la figura 1). Aunque esta no contiene
el componente \lambda_{i}, refleja luz con el componente
\lambda_{i}, que será la única que llegue a la cámara (5 de la
figura 1). En la cámara (8 Figura 1), la luz fluorescente será
filtrada por lo que este componente de luz será eliminado y el
objeto aparecerá de color negro (zona 2).
En la zona 1, la luz que procede del objeto, al
llegar al filtro S2 (7 de la figura 1) situado ante la cámara (8 de
la figura 1) muestra el objeto de color negro, ya que realmente no
está reflejando la luz.
La imagen de la zona 3, impresa en tinta de color
negro al ser iluminada por la luz filtrada por el filtro (2 de la
figura 1) no refleja luz pues el color negro la absorbe toda y por
tanto se verá de color negro en la cámara (8 de la figura 1).
Las figuras 4.a., 4.b. y 4.c. muestran el
resultado de aplicar los distintos filtros al análisis de estudio.
Cada figura consta de tres imágenes que de arriba a abajo
corresponden a los siguientes casos: imagen impresa en color
\lambda_{i} no fluorescente, imagen impresa en color
\lambda_{i}; fluorescente e imagen impresa en color negro.
La imagen superior impresa en color
\lambda_{i} no fluorescente al ser iluminada por el filtro (2
de la figura 1), que no contiene el componente \lambda_{i}, no
refleja ninguna luz, es decir, negro (Figura 4.a. arriba). Por lo
tanto, la luz que procede del objeto, al llegar al filtro situado
ante la cámara normal, filtro (7 de la figura 1), muestra el objeto
de color negro, ya que realmente no está reflejando luz (Figura
4.b.arriba). En la cámara fluorescente (5 de la figura 1), que
cuenta con el filtro (4 de la figura 1), el resultado no varía pues
al no haber luz antes sigue sin haberla tras atravesar el filtro y
por tanto el objeto aparece también de color negro (Figura 4.c.
arriba).
La imagen del centro impresa en color
\lambda_{i} fluorescente, al ser iluminada por la luz filtrada
por el filtro (2 de la figura 1), aunque esta no contiene el
componente \lambda_{i} refleja luz con el componente
\lambda_{i} (Figura 4.a.central). Este componente de luz
fluorescente \lambda_{i} será la única que llegue a la cámara
fluorescente (5 de la figura 1) (figura 4.b.central). En la cámara
normal (8 de la Figura 1), la luz fluorescente será filtrada por lo
que este componente de luz será eliminado y el objeto aparecerá de
color negro (Figura 4.c.central).
La imagen impresa en tinta de color negro (Figura
4.a.abajo) al ser iluminada por el filtro (2 de la Figura 1), no
refleja luz pues el color negro la absorbe toda (Figura 4.a.abajo)
y por tanto se, verá de color negro tanto en la cámara normal (8 de
la figura 1) (figura 4.b.abajo) como en la cámara fluorescente (5 de
la figura 1) (figura 4.c.abajo).
En la figura 5.a y 5.b se presenta una
alternativa a la utilización de filtros. En este caso, los
elementos que realizan la separación de los componentes de la luz,
no son filtros sino prismas ópticos. Esta otra implementación
permite además modificar el umbral del espectro que se separa,
mediante un espejo de posición variable (5.a.3) que se puede
ajustar para permitir eliminar una longitud de onda concreta.
Tal como se muestra en la figura 5.a. El haz de
luz blanca (figura 5.a.1) pasa a través del prisma óptico (figura
5.a.2) que separa los distintos colores que forman todo el espectro
de luz. Colocando el espejo de posición variable (figura 5.a.3) en
la longitud de onda \lambda_{i} podemos separar este componente
y canalizarlo para su posterior uso (figura 5.a.4).
En la figura 5.b. el haz de luz blanca (figura
5.b.1) pasa a través del prisma óptico (figura 5.b.2) que separa
los distintos colores que forman todo el espectro de luz. Colocando
una banda opaca de posición variable (figura 5.b.3) en la longitud
de onda \lambda_{i} podemos eliminar este componente del haz de
salida (figura 5.b.4).
Beam Splitter: Es un elemento óptico que refleja
un porcentaje de la luz que recibe, dejando pasar a través de él,
el resto de la luz incidente.
Cámara: Se trata de cualquier dispositivo capaz
de captar imágenes, ya sean éstas en blanco y negro o color. La
imagen captada de forma lineal o matricial, puede ser grabada o
transmitida.
Colores: Son ondas que se diferencian por su
frecuencia y, relacionada con ella, por la longitud de onda. El
orden de los colores, de menor a mayor frecuencia son: rojo,
amarillo, verde, azul y violeta.
Filtro Aditivo (o coating): El filtro (4 de la
Figura 1) es un filtro de tipo aditivo. Un filtro aditivo es un
elemento óptico que tan solo permite el paso de un cierto umbral
del espectro de luz.
Filtro Sustractivo (o coating): Los filtros 2 y 7
de la Figura 1, son filtros de tipo sustractivo. Un filtro
sustractivo es un elemento óptico que evita el paso de un cierto
umbral del espectro de luz. Caracterizamos este espectro de luz por
su longitud de onda central, \lambda_{i}.
Fuente de luz: Para el funcionamiento del sistema
se usa una fuente de luz blanca convencional.
Luz: La luz que pasa por un prisma se distribuye
en diferentes longitudes de onda, componentes de la luz. Cada una
es percibida como un color. El espectro visible en el arco iris
tiene 7 colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo y
violeta.
Claims (6)
1. Sistema de visión caracterizado porque
a partir de una imagen con elementos fluorescentes y no
fluorescentes, puede descomponer esta imagen en dos imágenes
distintas que contienen cada una de ellas diferentes componentes
del espectro de color. Una imagen refleja los elementos no
fluorescentes mientras que la otra imagen muestra los elementos
fluorescentes. Las dos imágenes resultantes se capturan
simultáneamente para su posterior procesamiento. El sistema se
compone de dos filtros ópticos de tipo sustractivo, 1 filtro óptico
de tipo aditivo, un Beam Splitter, 2 cámaras y una única fuente de
luz blanca convencional.
2. Sistema capaz de segmentar imágenes en sus
componentes fluorescentes y no fluorescente, según la primera
reivindicación, se caracteriza por la utilización de 2
filtros ópticos (o coatings) de tipo sustractivo y un filtro óptico
de tipo aditivo en su realización típica.
3. Sistema de cámara capaz de segmentar imágenes
en sus componentes fluorescentes y no fluorescentes, según la
primera y segunda reivindicación, que permite obtener dos imágenes
(una del componente fluorescente y otra del componente no
fluorescente) mediante la utilización de una única fuente de luz
blanca convencional.
4. Sistema de cámara capaz de segmentar imágenes
en sus componentes fluorescentes y no fluorescentes, según la
primera, segunda, tercera reivindicación, se caracteriza por
el uso de un Beam Splitter con el objetivo de dividir el haz de luz
en dos partes de menor intensidad.
5. Sistema de cámara capaz de segmentar imágenes
en sus componentes fluorescentes y no fluorescentes, según la
primera, segunda, tercera y cuarta reivindicación, se
caracteriza por la utilización de dos cámaras lineales, una
para la imagen con componentes fluorescentes y otra para la imagen
sin componentes fluorescentes.
6. Sistema de cámara capaz de segmentar imágenes
en sus componentes fluorescentes y no fluorescentes, según la
primera, segunda, tercera, cuarta y quinta reivindicación, se
caracteriza por una realización alternativa dónde los
filtros ópticos son substituidos por prismas ópticos para conseguir
la separación entre los elementos fluorescentes y no fluorescentes
de la imagen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200202793A ES2222075B1 (es) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | Sistema capaz de obtener simultaneamente imagenes en sus componentes fluorescentes y no fluorescentes. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200202793A ES2222075B1 (es) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | Sistema capaz de obtener simultaneamente imagenes en sus componentes fluorescentes y no fluorescentes. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2222075A1 ES2222075A1 (es) | 2005-01-16 |
| ES2222075B1 true ES2222075B1 (es) | 2006-04-01 |
Family
ID=34507866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200202793A Expired - Fee Related ES2222075B1 (es) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | Sistema capaz de obtener simultaneamente imagenes en sus componentes fluorescentes y no fluorescentes. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2222075B1 (es) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6296189B1 (en) * | 1998-08-26 | 2001-10-02 | Spectra Science Corporation. | Methods and apparatus employing multi-spectral imaging for the remote identification and sorting of objects |
| US7536553B2 (en) * | 2001-05-10 | 2009-05-19 | Pitney Bowes Inc. | Method and system for validating a security marking |
-
2002
- 2002-11-20 ES ES200202793A patent/ES2222075B1/es not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2222075A1 (es) | 2005-01-16 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Date of ref document: 20050116 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2222075B1 Country of ref document: ES |
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| FD1A | Patent lapsed |
Effective date: 20100803 |