FR2600154A1

FR2600154A1 - Method for recognising the shape of an axially symmetrical object, in particular a bottle, and device for implementing this method

Info

Publication number: FR2600154A1
Application number: FR8608562A
Authority: FR
Inventors: Andre Brun-Buisson; Vincent Lattuati; Daniel Lemoine
Original assignee: ANRED
Current assignee: ANRED
Priority date: 1986-06-13
Filing date: 1986-06-13
Publication date: 1987-12-18
Anticipated expiration: 2006-06-13
Also published as: FR2600154B1

Abstract

A bottle 1 to be recognised moves past on a conveyor 3, between a light box 2 and an industrial television camera 10. The video signal present on the output 10a is put in two-state logical form by a threshold comparator 11, and combined by an AND gate 15 with a clock signal 13 which defines a point frequency. The digital signal obtained is put in buffer memory 16 from where it is extracted by the microprocessor 17 in order to be converted into a profile signal comprising as many words as there are lines in the image signal, each word corresponding to the number of points in the line contained between the first 0-1 transition and the last 1-0 transition. The profile signal, put in memory 18 is analysed by zone in order to define shape factors such as bottle height, body diameter and height, neck shape, collar shape, which are characteristic of a type of bottle.

Description

"Procédé de reconnaissance de forme d'objet à symétrie axiale, notamment bouteille, et dispositif de mise en
oeuvre du procédé"
L'invention se rapporte à un procédé de reconnaissance de forme d'un objet à symétrie axiale, où l'on projette dans le champ d'un analyseur optoélectronique la silhouette de l'objet avec son axe de symétrie orienté se détachant sur un fond à éclairement sensiblement constant, l'analyseur étant apte à explorer successivement par éléments le fond tel qu'il est projeté dans le champ, et à délivrer un signal représentatif de la luminance des éléments explorés, et l'on traite ce signal représentatif pour en extraire des paramètres typiques de la forme du modèle de bouteille."Method for recognizing the shape of an object with axial symmetry, in particular a bottle, and device for setting
process work "
The invention relates to a method for recognizing the shape of an object with axial symmetry, in which the silhouette of the object is projected into the field of an optoelectronic analyzer with its oriented axis of symmetry standing out against a background with substantially constant lighting, the analyzer being able to explore successively by elements the background as it is projected in the field, and to deliver a signal representative of the luminance of the elements explored, and this representative signal is processed in order to extract parameters typical of the shape of the bottle model.

L'invention se rapporte également à un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé. The invention also relates to a device for implementing the method.

Les processus informatiques de reconnaissance de forme font l'objet de recherches nombreuses. Numerous researches have been carried out on computerized shape recognition processes.

D'une façon générale, pour opérer une reconnaissance de forme, on relève une image, sous un angle approprié de l'objet dont on veut reconnaître la forme, on met cette image sous forme de signal numérique, et on traite ce signal numérique pour en extraire des paramètres typiques de forme dont l'ensemble définira l'objet dans sa particularité. Generally, to operate a shape recognition, we take an image, at an appropriate angle of the object whose shape we want to recognize, we put this image as a digital signal, and we process this digital signal to extract typical parameters of form whose set will define the object in its particularity.

I1 va de soi que le problème de la reconnaissance ne présente pas de solution générale, et qu'une solution particulière applicable à une catégorie d'objet suppose que les types de modèle dans la catégorie soient en nombre fini, et que l'on choisisse des paramètres de forme tels que chaque type de modèle soit différent de chacun des autres dans la catégorie par au moins un paramètre, et que ces paramètres soient en aussi petit nombre que possible. It goes without saying that the problem of recognition does not present a general solution, and that a particular solution applicable to a category of object supposes that the types of model in the category are in finite number, and that we choose shape parameters such that each type of model is different from each of the others in the category by at least one parameter, and that these parameters are as few as possible.

Accessoirement, le choix des paramètres de forme doit être tel que les dispersions inévitables dues, soit aux écarts entre l'objet type et l'objet à reconnaître, soit aux approximations du traitement de l'image, créent le minimum d'ambiguïté de la reconnaissance de forme. Incidentally, the choice of the parameters of form must be such that the inevitable dispersions due, either to the differences between the standard object and the object to be recognized, or to the approximations of the processing of the image, create the minimum of ambiguity of the pattern recognition.

Une des difficultés de la reconnaissance de forme naît de l'influence de l'attitude de l'objet considéré par rapport à l'analyseur, sur le contenu du signal à traiter. One of the difficulties of shape recognition arises from the influence of the attitude of the object in question with respect to the analyzer, on the content of the signal to be processed.

I1 est nécessaire, soit d'imposer une attitude stricte de l'objet à analyser, soit de traiter le signal issu de l'analyseur pour corriger les dispersions d'attitude. It is necessary either to impose a strict attitude on the object to be analyzed, or to process the signal from the analyzer to correct the attitude dispersions.

On a proposé, pour la reconnaissance de formes de bouteilles, de faire défiler ces bouteilles devant un fond sensiblement uniformément éclairé, avec en face un alignement vertical de détecteurs photoélectriques. Par exploration cyclique de l'état de ces détecteurs tandis qu'une bouteille défilait debout en se détachant sur le fond, on élaborait un signal représentatif de la silhouette de la bouteille. On pouvait ensuite traiter ce signal pour en extraire des paramètres de forme. It has been proposed, for the recognition of shapes of bottles, to scroll these bottles in front of a substantially uniformly lit background, with a vertical alignment of photoelectric detectors opposite. By cyclical exploration of the state of these detectors while a bottle was scrolling upright, standing out against the background, a signal representative of the silhouette of the bottle was developed. We could then process this signal to extract shape parameters.

Toutefois cette disposition souffrait d'une sérieuse insuffisance. L'analyse de la silhouette de la bouteille s'effectuait suivant l'exploration cyclique de la ligne de détecteur pour les lignes verticales, et suivant le défilement mécanique de la bouteille pqur les lignes horizontales. Les définitions résultantes de la silhouette suivant les directions horizontale et verticale étaient incohérentes par nature, de sorte que les paramètres de forme qui comportaient des informations dimensionnelles combinées de hauteur et largeur de la silhouette souffraient d'imprécision. Même un paramètre aussi simple que le rapport hauteur/diamètre était peu reproductible. However, this provision suffered from a serious shortcoming. The analysis of the silhouette of the bottle was carried out according to the cyclical exploration of the detector line for the vertical lines, and according to the mechanical scrolling of the bottle pqur the horizontal lines. The resulting definitions of the silhouette in the horizontal and vertical directions were inherently inconsistent, so that the shape parameters that included dimensional information of height and width of the silhouette suffered from inaccuracy. Even a parameter as simple as the height / diameter ratio was not very reproducible.

Aussi l'invention vise-t-elle un procédé de reconnaissance de forme capable de permettre d'extraire des paramètres de forme bien reproductibles. The invention therefore relates to a shape recognition method capable of making it possible to extract well reproducible shape parameters.

Dans le même sens, l'invention vise à définir des paramètres de forme adaptés, d'une part à découler du processus retenu d'analyse de la silhouette de façon reproductible, et d'autre part à distinguer efficacement les types d'objets à symétrie axiale entre eux, en considération des modèles les plus usuels. In the same sense, the invention aims to define suitable shape parameters, on the one hand to flow from the selected process of analyzing the silhouette in a reproducible manner, and on the other hand to effectively distinguish the types of objects to axial symmetry between them, in consideration of the most common models.

Dans ce dessein l'invention propose un procédé de reconnaissance de forme d'un objet à symétrie axiale, où l'on projette dans le champ d'un analyseur optoélectronique la silhouette de l'objet avec son axe de symétrie orienté se détachant sur un fond à éclairement sensiblement constant, l'analyseur étant apte à explorer successivement par éléments le fond tel qu'il est projeté dans le champ, et à délivrer un signal représentatif pour en extraire des paramètres typiques de la forme de l'objet, caractérisé en ce qu'on analyse la silhouette de chaque objet selon une pluralité de lignes approximativement perpendiculaires à l'axe de symétrie de l'objet, en établissant pour chaque ligne un signal numérique de ligne déterminé par le début et la fin de la projection de la silhouette le long de cette ligne, et on établit un signal de profil à autant de mots que de lignes explorées dans une silhouette. In this design, the invention proposes a method of recognizing the shape of an object with axial symmetry, in which the silhouette of the object is projected into the field of an optoelectronic analyzer with its oriented axis of symmetry standing out against a background with substantially constant illumination, the analyzer being able to explore successively by elements the background as it is projected into the field, and to deliver a representative signal to extract therefrom parameters typical of the shape of the object, characterized in what we analyze the silhouette of each object according to a plurality of lines approximately perpendicular to the axis of symmetry of the object, by establishing for each line a digital signal of line determined by the beginning and the end of the projection of the silhouette along this line, and a profile signal is established with as many words as lines explored in a silhouette.

En disposwtion préférée, on utilise, comme analyseur, une caméra vidéo à balayages croisés en lignes et image en sorte de délivrer un signal analogique modulé en amplitude par la luminance et synchronisé sur des fréquences de ligne et d'image, on quantifie le signal représentatif par comparaison avec un seuil d'amplitude réglé en sorte d'obtenir un signal quantifié qui prend un de deux états O et 1 suivant que l'amplitude du signal représentatif est supérieure ou inférieure respectivement au seuil réglé, on échantillonne le signal quantifié à une fréquence de point d'analyse, multiple entier de la fréquence de ligne en sorte d'obtenir, par image, un signal numérique binaire, où chaque bit correspond à un point d'image localisé par une paire de numéros d'ordre, respectivement de point dans la ligne et de ligne dans l'image, on établit, à partir du signal numérique binaire, un signal de profil, à autant de mots que de lignes dans une image, chaque mot, associé au numéro d'ordre de sa ligne, étant affecté d'une valeur représentant le nombre de points dans la ligne qui séparent la première transition de
O à 1 de la dernière transition de 1 à O, et on calcule, à partir du signal de profil, les paramètres de forme.As a preferred arrangement, a video camera with line and image cross scans is used as the analyzer so as to deliver an analog signal amplitude modulated by luminance and synchronized with line and image frequencies, the representative signal is quantified. by comparison with an amplitude threshold adjusted so as to obtain a quantized signal which takes one of two states O and 1 depending on whether the amplitude of the representative signal is greater or less respectively than the threshold set, the quantized signal is sampled at a analysis point frequency, integer multiple of the line frequency so as to obtain, per image, a binary digital signal, where each bit corresponds to an image point located by a pair of sequence numbers, respectively of point in the line and line in the image, we establish, from the binary digital signal, a profile signal, with as many words as lines in an image, each word, associated with the sequence number of its lig ne, being assigned a value representing the number of points in the line which separate the first transition from
O to 1 of the last transition from 1 to O, and the shape parameters are calculated from the profile signal.

Grâce à l'utilisation d'une caméra vidéo, le signal représentatif comportera des échelles cohérentes entre dimensions horizontales et verticales, le format de l'image étant défini par la synchronisation réciproque des fréquences lignes et images, et la formation du signal numérique binaire étant également synchronisée sur les fréquences lignes et images puisque la fréquence de point est un multiple entier de la fréquence de ligne, elle-même multiple entier de la fréquence d'image. En raison de la rapidité inhérente à la prise d'image par une caméra vidéo, il n'y a pratiquement pas d'induction d'effet dè bougé dans la prise de vue.Par ailleurs le signal de profil est pleinement représentatif de la silhouette de la bouteille debout, qui est un corps essentiellement de révolution autour d'un axe vertical, sauf exceptions, telles que bouteilles à section horizontale polygonale, ou à formes hors du commun. On remarquera d'ailleurs que la définition du signal de profil ne fait pas directement appel à une symétrie entre contours droit et gauche centrés sur un axe vertical, de sorte qu'il n'est pas sensiblement modifié si son axe de symétrie est incliné par rapport à la verticale dans une certaine mesure. Thanks to the use of a video camera, the representative signal will include coherent scales between horizontal and vertical dimensions, the image format being defined by the reciprocal synchronization of line and image frequencies, and the formation of the binary digital signal being also synchronized with line and image frequencies since the point frequency is an integer multiple of the line frequency, itself an integer multiple of the image frequency. Due to the speed inherent in taking an image with a video camera, there is practically no induction of motion effect in the shooting. In addition, the profile signal is fully representative of the silhouette. of the upright bottle, which is a body essentially of revolution around a vertical axis, with exceptions, such as bottles with a polygonal horizontal section, or with unusual shapes. It will also be noted that the definition of the profile signal does not directly call for symmetry between right and left contours centered on a vertical axis, so that it is not significantly modified if its axis of symmetry is inclined by vertical to some extent.

De préférence le signal de profil est lissé, par comparaison d'une ligne sur l'autre et élimination des mots à valeur aléatoire, qui correspondent par exemple à des restes d'étiquetage en partie décollés. Preferably, the profile signal is smoothed, by comparison from one line to the other and elimination of the words with random value, which correspond for example to labeling remnants partially peeled off.

En disposition préférée, on définit au moins un paramètre de forme dans une zone d'exploration correspondante entre deux lignes choisies. Ceci permet en fonction des zones typiques de la silhouette, de limiter le nombre de paramètres de forme à prendre en considération. In preferred arrangement, at least one shape parameter is defined in a corresponding exploration area between two chosen lines. This allows, depending on the typical areas of the silhouette, to limit the number of shape parameters to be taken into account.

De préférence, les objets sont des bouteilles debout. Preferably, the objects are standing bottles.

De préférence également on extrait du signal numérique binaire une information, positive ou négative, sur la transparence de la bouteille, en analysant la densité de bit 1 dans les numéros d'ordre de points intermédiaires entre les transitions retenues par la silhouette ; on comprendra qu'une bouteille en verre foncé présentera une densité voisine de l'-unité, c'est-à-dire nettement supérieure à 0,5, la lumière transmise par le corps étant faible, tandis qu'une bouteille en verre clair présentera une densité voisine de zéro, c'est-à-dire nettement inférieure à 0,5. L'information sur la transparence peut être décisive pour distinguer deux bouteilles, formées dans des moules identiques, l'une claire et l'autre foncée. Preferably also information from the binary digital signal is extracted, positive or negative, on the transparency of the bottle, by analyzing the bit density 1 in the sequence numbers of points intermediate between the transitions retained by the silhouette; it will be understood that a dark glass bottle will have a density close to 1-unit, that is to say much greater than 0.5, the light transmitted by the body being weak, while a clear glass bottle will have a density close to zero, that is to say much less than 0.5. Information on transparency can be decisive in distinguishing two bottles, formed in identical molds, one light and the other dark.

Typiquement on distinguera ainsi des bouteilles à bière de bouteilles à limonade.Typically this will distinguish beer bottles from lemonade bottles.

Parmi les paramètres de forme, on déterminera en priorité un paramètre de hauteur, un paramètre de diamètre de fût et un paramètre de hauteur de fût. Le paramètre de hauteur est défini par le numéro d'ordre, en partant du haut du champ, de la première ligne dont le mot n'est pas nul le paramètre de diamètre de fût est défini par la valeur moyenne des mots associés aux numéros d'ordre de ligne le plus élevé zone le paramètre de hauteur de fût est défini par le numéro d'ordre de la première ligne dont la valeur de mots est égale au paramètre de diamètre de fût. Among the shape parameters, a height parameter, a barrel diameter parameter and a barrel height parameter will be determined as a priority. The height parameter is defined by the serial number, starting from the top of the field, from the first line whose word is not zero the barrel diameter parameter is defined by the average value of the words associated with the numbers d 'highest line order zone the barrel height parameter is defined by the serial number of the first line whose word value is equal to the barrel diameter parameter.

De façon avantageuse, on définira un paramètre de forme de bague par traitement des mots à partir de la première ligne dont le mot n'est pas nul jusqu'a une ligne dont le numéro d'ordre excède celui de la première ligne précitée d'une valeur choisie. En effet la forme de bague est typique d'un modèle de bouteille, et les données correspondantes sont rassemblées dans quelques lignes. Advantageously, a parameter of ring shape will be defined by processing the words from the first line whose word is not zero up to a line whose sequence number exceeds that of the aforementioned first line of a chosen value. Indeed, the shape of the ring is typical of a bottle model, and the corresponding data are collected in a few lines.

En disposition préférée, le procédé comporte une phase dite d'apprentissage où l'on mémorise les paramètres de forme de bouteilles de modèle type avec un adresse en correspondance avec l'ordre de projection des images de bouteilles, et dans une phase de reconnaissance ultérieure, on compare les paramètres de forme relevés sur une bouteille courante aux paramètres enregistrés en mémoire et on émet un signal dit de forme reconnue lorsque chacun des paramètres de forme de la bouteille courante est égal, dans des limites de tolérance déterminées à chacun des paramètres de forme correspondants enregistrés à une même adresse. In preferred arrangement, the method comprises a so-called learning phase in which the shape parameters of bottles of standard model are stored with an address corresponding to the order of projection of the images of bottles, and in a subsequent recognition phase. , the shape parameters recorded on a current bottle are compared with the parameters recorded in memory and a signal known as a recognized signal is emitted when each of the shape parameters of the current bottle is equal, within tolerance limits determined for each of the parameters of correspondents registered at the same address.

Sous un autre aspect, l'invention propose un dispositif de reconnaissance de forme d'un modèle de bouteille comportant, de part et d'autre d'un convoyeur apte à faire défiler des bouteilles debout, une boîte à lumière formant fond à éclairement sensiblement constant et un analyseur optoélectronique, dans le champ duquel une bouteille en défilement se détache sur ledit fond, apte à délivrer un signal représentatif de la luminance des éléments du champ, et des moyens de traitement de ce signal aptes à en extraire des paramètres typiques de la forme du modèle de bouteille, caractérisé en ce que l'analyseur est une caméra vidéo à balayages croisés à fréquences de ligne et d'image et délivrant un signal modulé en amplitude et synchronisé, et en ce que les moyens de traitement comportent un moyen quantificateur apte à comparer le signal vidéo avec une tension de seuil et élaborer un signal quantifié à deux états O et 1 suivant que l'amplitude du signal représentatif est respectivement supérieure ou inférieure à la tension de seuil, un échantillonneur fonctionnant à une fréquence de point multiple entier de la fréquence de ligne en sorte d'élaborer un signal binaire où chaque bit correspond à un point d'image localisé par une paire de numéros d'ordre respectivement de points dans la ligne et de lignes dans l'image, et des moyens de calcul aptes à élaborer, à partir du signal binaire, un signal de profil à autant de mots qu'il y a de lignes dans l'image, chaque mot, associé au numéro d'ordre de ligne dans l'image, étant affecté d'une valeur représentant la différence entre les numéros d'ordre de point de la dernière transition de I à O et de la première transition de O à 1 dans la ligne, et aptes à calculer, à partir du signal de profil, des paramètres de forme de bouteille. In another aspect, the invention proposes a device for recognizing the shape of a bottle model comprising, on either side of a conveyor capable of scrolling upright bottles, a light box forming a background with substantially illuminated lighting. constant and an optoelectronic analyzer, in the field from which a scrolling bottle stands out against said background, capable of delivering a signal representative of the luminance of the elements of the field, and means for processing this signal capable of extracting typical parameters therefrom the shape of the bottle model, characterized in that the analyzer is a video camera with crossed scans at line and image frequencies and delivering a signal modulated in amplitude and synchronized, and in that the processing means comprise a means quantizer capable of comparing the video signal with a threshold voltage and developing a quantized signal with two states O and 1 depending on whether the amplitude of the representative signal is respectively greater at or below the threshold voltage, a sampler operating at a point frequency that is an integral multiple of the line frequency so as to generate a binary signal where each bit corresponds to an image point located by a pair of numbers order respectively of points in the line and of lines in the image, and of calculation means able to develop, from the binary signal, a profile signal with as many words as there are lines in the image, each word, associated with the line sequence number in the image, being assigned a value representing the difference between the point sequence numbers of the last transition from I to O and of the first transition from O to 1 in the line, and able to calculate, from the profile signal, bottle shape parameters.

Des caractéristiques secondaires et les avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention
la figure 2 représente un profil de bouteille, montrant les zones où les paramètres de forme sont déterminés
la figure 3 est un organigramme du tri par apprentissage.Secondary characteristics and advantages of the invention will become apparent from the description which follows, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which
Figure 1 is a schematic representation of a device according to the invention
Figure 2 shows a bottle profile, showing the areas where shape parameters are determined
Figure 3 is a flow chart of sorting by learning.

Selon le mode de réalisation choisi et représenté figure 1, le dispositif de reconnaissance de forme de bouteille 1, présentée debout sur un convoyeur à tapis 3, défile devant un fond uniformément éclairé constitué par une boîte à lumière 2, avec une face avant 2a en matière translucide, éclairée par un faisceau de tubes fluorescents 2b. Cette boîte à lumière 2, sur laquelle se détache la silhouette de la bouteille 1, est dans le champ d'une caméra 10 de télévision industrielle à 256 lignes et une trame par image. According to the embodiment chosen and shown in Figure 1, the bottle shape recognition device 1, presented standing on a conveyor belt 3, scrolls past a uniformly lit background consisting of a light box 2, with a front face 2a in translucent material, illuminated by a bundle of fluorescent tubes 2b. This light box 2, on which the silhouette of the bottle 1 stands out, is in the field of an industrial television camera 10 with 256 lines and one frame per image.

Une barrière électronique, formée d'un émetteur infrarouge 4a et une cellule photoélectrique 4b est disposée en travers du convoyeur 3, ..t un emplacement tel que lorsque la bouteille 1 vient intercepter le faisceau entre l'émetteur 4a et la cellule 4b, elle est sensiblement centrée dans le champ de la caméra 10. La barrière électronique 4a, 4k déclenche une exploration d'une trame de la caméra 10, lorsqu'elle est interceptée par une bouteille 1. An electronic barrier, formed by an infrared emitter 4a and a photoelectric cell 4b is arranged across the conveyor 3, ..t a location such that when the bottle 1 intercepts the beam between the emitter 4a and the cell 4b, it is substantially centered in the field of the camera 10. The electronic barrier 4a, 4k triggers an exploration of a frame of the camera 10, when it is intercepted by a bottle 1.

La sortie vidéo 1Oa de la caméra 10 attaque un comparateur à seuil, formé d'un amplificateur opérationnel Il de gain non limité, dont une entrée est polarisée à une valeur de seuil par un potentiomètre lita. La sortie de l'amplificateur 11 prend un de deux niveaux logiques selon que la tension vidéo est supérieure ou inférieure à la valeur de seuil. The video output 10a of the camera 10 drives a threshold comparator, formed by an operational amplifier II of unlimited gain, one input of which is biased to a threshold value by a potentiometer lita. The output of amplifier 11 takes one of two logic levels depending on whether the video voltage is higher or lower than the threshold value.

La sortie de synchronisation ligne lOb de la caméra 10 attaque un comparateur de fréquence 12, attaqué sur une autre entrée par la sortie d'un compteur cyclique 14 monté en démultiplicateur par 256. L'entrée du compteur 14 est reliée à la sortie 13a d'une horloge 13, asservie en fréquence par le comparateur 12. Le signal d'horloge sur la sortie 13a est constitué d'une séquence d'impulsions à une fréquence 256 fois plus élevée que la fréquence de ligne. The line synchronization output lOb of the camera 10 drives a frequency comparator 12, attacked on another input by the output of a cyclic counter 14 mounted as a reduction gear by 256. The input of the counter 14 is connected to the output 13a d a clock 13, frequency controlled by the comparator 12. The clock signal on the output 13a consists of a sequence of pulses at a frequency 256 times higher than the line frequency.

Le signal d'horloge sur la sortie 13a et le signal vidéo quantifié à deux niveaux par le comparateur à seuil 11 sont adressés conjointement aux deux entrées d'une porte ET 15, de sorte qu'en sortie de la porte ET 15 le signal est sous forme binaire à la fréquence d'horloge. The clock signal on output 13a and the video signal quantified at two levels by the threshold comparator 11 are sent jointly to the two inputs of an AND gate 15, so that at the output of AND gate 15 the signal is in binary form at the clock frequency.

Les bits qui constituent le signal binaire sont rangés dans une mémoire tampon 16 à un emplacement défini par des moyens d'adressage 16a et 16b, attaqués en séquence respectivement par le signal d'horloge définissant une fréquence de points, et par le signal de synchronisation de ligne sur le conducteur 10k.-
On comprend que le contenu du tampon 16 représente la silhouette de la bouteille telle qu'elle est vue par la caméra 10, en contraste binaire, avec des bits 1 pour les parties opaques, et des bits O pour les parties claires.The bits which constitute the binary signal are stored in a buffer memory 16 at a location defined by addressing means 16a and 16b, attacked in sequence respectively by the clock signal defining a point frequency, and by the synchronization signal of line on the conductor 10k.-
It is understood that the content of the buffer 16 represents the silhouette of the bottle as seen by the camera 10, in binary contrast, with bits 1 for the opaque parts, and bits O for the clear parts.

Par ailleurs, si la bouteille est en verre foncé, toute la surface intérieure de la silhouette est occupée par des bits 1. Mais si la bouteille est en verre clair, les bords de silhouette paraîtront opaques en raison de la réflexion des rayons à incidence rasante, et les parties centrales seront claires, les rayons à incidence proche de la normale étant peu absorbés ou réfléchis. Furthermore, if the bottle is made of dark glass, the entire interior surface of the silhouette is occupied by bits 1. But if the bottle is made of clear glass, the edges of the silhouette will appear opaque due to the reflection of the rays at grazing incidence , and the central parts will be clear, the rays with incidence close to normal being little absorbed or reflected.

Le signal enregistré dans le tampon 16 n'est pas propre à une extraction de paramètres de forme. Aussi unmicroprocesseur 17 vient lire le signal enregistré dans le tampon 16 pour le traiter de la façon suivante. The signal recorded in buffer 16 is not specific to an extraction of shape parameters. Also a microprocessor 17 comes to read the signal recorded in the buffer 16 to process it as follows.

Chaque ligne est explorée successivement, et un compte est relevé du nombre de points compris entre la première transition de O à 1 et la dernière transition de 1 à 0. Ce nombre est enregistré sous forme d'un mot dans une mémoire 18, qui comporte autant de positions qu'il y a de lignes dans une trame, soit 256. L'enregistrement des différents mots est cadencé cycliquement par le signal de synchronisation de ligne, de sorte que le rang des mots dans la mémoire 18 correspond au rang des lignes dans le tampon 16. Each line is explored successively, and an account is taken of the number of points between the first transition from 0 to 1 and the last transition from 1 to 0. This number is recorded in the form of a word in a memory 18, which comprises as many positions as there are lines in a frame, or 256. The recording of the different words is clocked cyclically by the line synchronization signal, so that the rank of the words in the memory 18 corresponds to the rank of the lines in buffer 16.

Parallèlement le microprocesseur fait la somme d'une part des mots enregistrés dans la mémoire 18, d'autre part du nombre de bits 1 présents dans le tampon 16. Si la première somme dépasse d'un facteur choisi la seconde, une information de bouteille transparente est enregistrée. Si les deux sommes sont voisines, une information de bouteille foncée est enregistrée. At the same time the microprocessor makes the sum of a part of the words recorded in the memory 18, on the other hand of the number of bits 1 present in the buffer 16. If the first sum exceeds by a factor chosen the second, bottle information transparent is saved. If the two sums are close, a dark bottle information is recorded.

Après que l'enregistrement des mots dans la mémoire 18 soit achevé, le microprocesseur procède à un lissage, par comparaison des mots de rang successifs, en prenant également en compte les dissymétries marquées par rapport à une médiane qui représente l'axe ; ce lissage a pour but de reconstituer au mieux la silhouette vraie de la bouteille, malgré la présence de fragments de capsules ou d'étiquettes en saillie aléatoire. After the recording of the words in the memory 18 is completed, the microprocessor proceeds to a smoothing, by comparison of the words of successive rank, also taking into account the dissymmetries marked with respect to a median which represents the axis; the aim of this smoothing is to reconstruct the true silhouette of the bottle as well as possible, despite the presence of fragments of capsules or labels protruding at random.

Le processus de lissage, qui correspond à l'élimination de valeurs incohérentes dans un groupe, est relativement classique en soi, et son processus d'exécution sort quelque peu du cadre de l'invention, d'autant qu'il est facultatif, et n'a pas de raison d'être si les bouteilles sont soumises à une reconnaissance de forme après élimination des restants d'étiquettes et de capsules. The smoothing process, which corresponds to the elimination of inconsistent values in a group, is relatively classic in itself, and its execution process goes somewhat outside the scope of the invention, all the more so since it is optional, and has no reason to exist if the bottles are subject to shape recognition after elimination of the remaining labels and capsules.

Après lissage, s'il est nécessaire, le signal enregistré dans la mémoire 18 peut être représenté graphiquement de façon analogue à la figure 2, où chaque mot définit l'abscisse de l'extrémité de la ligne correspondante. Cette figure 2 explicite l'extraction de facteurs de forme. After smoothing, if necessary, the signal recorded in the memory 18 can be represented graphically in a manner analogous to FIG. 2, where each word defines the abscissa of the end of the corresponding line. This figure 2 explains the extraction of form factors.

Dans un premier temps, on définit le numéro d'ordre
- de la première ligne à mot non nul 21,
- de la ligne 22 qui précède la première ligne dont le mot est de valeur plus élevée que celui de la ligne précédente,
- de la ligne 23 qui précède la première ligne dont le mot a une valeur égale à celui de la ligne suivante,
- de la ligne 24 qui correspond à celui de la ligne 21 augmentée d'une valeur fixe, choisie. La région 29, comprise entre les lignes 21 et 24, qui correspond à la bague de goulot, est neutralisée pour la détermination des lignes 22 et 23.First, we define the serial number
- from the first non-zero word line 21,
- of line 22 which precedes the first line whose word is of higher value than that of the previous line,
- line 23 preceding the first line, the word of which has a value equal to that of the following line,
- line 24 which corresponds to that of line 21 increased by a fixed value, chosen. Region 29, between lines 21 and 24, which corresponds to the neck ring, is neutralized for the determination of lines 22 and 23.

De la valeur moyenne des mots des lignes qui suivent la ligne 23, on déduit un diamètre de fût, qui est un premier facteur de forme extrait. From the average value of the words in the lines following line 23, a barrel diameter is deduced, which is a first extracted form factor.

Du numéro d'ordre de la ligne 21, on déduit une hauteur de bouteille 26. From the serial number of line 21, a height of bottle 26 is deduced.

Du numéro d'ordre de la ligne 23, on déduit une hauteur de fût 28. From the serial number of line 23, we can deduce a barrel height 28.

De la différence entre les numéros d'ordre des lignes 23 et 22, on déduit une hauteur de col 27, qui est un premier paramètre particulier de forme de col. (On peut ainsi distinguer par exemple une bouteille bordelaise, d'une bourguignonne ou d'une champenoise). From the difference between the serial numbers of lines 23 and 22, a neck height 27 is deduced, which is a first particular parameter of neck shape. (We can thus distinguish for example a Bordeaux bottle, a Burgundy or a Champagne).

Des valeurs successives des mots appartenant aux lignes comprises entre 21 et 24, dans la zone de bague 29, on peut déduire un groupe de paramètres qui définissent une forme de bague, ce qui permet de distinguer des types proches de bouteilles, par exemple distinguer une champenoise d'une bourguignonne. From the successive values of the words belonging to the lines between 21 and 24, in the ring zone 29, it is possible to deduce a group of parameters which define a ring shape, which makes it possible to distinguish close types of bottles, for example distinguishing a Champagne of a Burgundian.

On notera que tous les paramètres de forme précédents se réfèrent aux lignes depuis la ligne 21 jusqu'aux quelques lignes qui suivent la ligne 23. il est donc possible de négliger les lignes suivantes, dont les informations sont redondantes, étant entendu que le grandissement de la caméra 10 est déterminé, et la position du cadre de l'image repérée par rapport au niveau du convoyeur 3. It will be noted that all of the preceding shape parameters refer to the lines from line 21 to the few lines following line 23. it is therefore possible to neglect the following lines, the information of which is redundant, it being understood that the magnification of the camera 10 is determined, and the position of the frame of the image identified with respect to the level of the conveyor 3.

On aura compris que le microprocesseur 17 est programmé de telle sorte que les paramètres de forme apparaissent sur la sortie 19, avec un repère d'identification. It will be understood that the microprocessor 17 is programmed so that the shape parameters appear on the output 19, with an identification mark.

On remarquera que le processus de détermination du signal de profil fait appel, non à un axe vertical défini par l'orientation de trame de la caméra 10, mais à l'axe de symétrie de la silhouette de la bouteille 1, défini par la succession, éventuellement lissée, des points médians des lignes successives de cette silhouette. Ainsi une obliquité de l'axe de la bouteille par rapport à la verticale de l'image de la caméra 10 se trouve-t-elle compensée. On précise que le lissage de la silhouette prend en compte des décalages erratiques et notables des points médians par rapport à l'alignement vertical de ces points médians. It will be noted that the process of determining the profile signal uses, not a vertical axis defined by the frame orientation of the camera 10, but the axis of symmetry of the silhouette of the bottle 1, defined by the succession , possibly smoothed, midpoints of the successive lines of this silhouette. Thus an obliquity of the axis of the bottle with respect to the vertical of the image of the camera 10 is compensated for. It should be noted that the smoothing of the silhouette takes into account erratic and significant offsets of the midpoints relative to the vertical alignment of these midpoints.

Le choix des paramètres-de forme qui identifient le type de bouteille, ou, d'une façon générale, d'objets à symétrie suivant un axe doit être étudié soigneusement en fonction des zones qui particularisent les types, de manière à pouvoir distinguer sans ambiguïté les types avec un nombre minimum de paramètres de forme. Pour reprendre l'exemple des bouteilles, les paramètres définis précédemment permettent de distinguer une quarantaine de types usuels de bouteilles. The choice of shape parameters that identify the type of bottle, or, in general, of objects with symmetry along an axis, must be carefully studied according to the zones which particularize the types, so as to be able to distinguish without ambiguity types with a minimum number of shape parameters. To take the example of bottles again, the parameters defined above make it possible to distinguish around forty common types of bottles.

La figure 3 représente la série d'opérations qui permettent, à partir de la détermination des paramètres de forme, le tri des bouteilles par type, et l'enregistrement préalable de types de bouteilles à reconnaître. FIG. 3 represents the series of operations which, from the determination of the shape parameters, the sorting of the bottles by type, and the prior registration of types of bottles to be recognized.

A l'opération 50 s'effectue la détermination du signal de profil brut, du signal numérique de silhouette appliqué sur l'entrée 50a (signal résultant de la lecture du contenu du tampon 16 (figure 1)). Le signal de profil est enregistré en mémoire 51, d'où il est ressorti pour l'opération de lissage 52, puis réenregistré en mémoire 51. In operation 50, the raw profile signal is determined, the digital silhouette signal applied to the input 50a (signal resulting from the reading of the content of the buffer 16 (FIG. 1)). The profile signal is stored in memory 51, from which it emerged for the smoothing operation 52, then re-recorded in memory 51.

A l'opération 53, le microprocesseur détermine les paramètres de forme, comme il a été décrit précédemment. -Ces paramètres de forme sont appliqués à un sélecteur conditionnel 54, sensible à une commande manuelle dite d'apprentissage. S'il s'agit de bouteilles de type déterminé destinées à servir de modèle de reconnaissance, la commande a été mise sur la position apprentissage (Ap ? : OUI) et les paramètres d forme sont enregistrés en mémoire 55, avec un numéro d'ordre correspondant à l'ordre dans lequel les bouteilles défilent devant la caméra. In operation 53, the microprocessor determines the shape parameters, as described above. These shape parameters are applied to a conditional selector 54, sensitive to a manual command known as learning. If the bottles are of a specific type intended to serve as a recognition model, the command has been placed in the learning position (Ap?: YES) and the shape parameters are saved in memory 55, with a number of order corresponding to the order in which the bottles parade in front of the camera.

S'il s'agit de bouteilles à trier (Ap ? : NON), les paramètres de forme courants sont transférés à une opération 56 de comparaison avec les paramètres de forme enregistrés en mémoire 55, type par type. La comparaison des paramètres de forme enregistrés et courants est effectuée avec une marge d'approximation de quelques unités, pour tenir compte des erreurs de relevé et des différences de dimensions entre bouteilles de même type. If the bottles are to be sorted (Ap?: NO), the current shape parameters are transferred to an operation 56 of comparison with the shape parameters recorded in memory 55, type by type. The comparison of the registered and current shape parameters is carried out with a margin of approximation of a few units, to take account of measurement errors and differences in dimensions between bottles of the same type.

Le résultat de la comparaison est transmis à un sélecteur conditionnel 57. Si la comparaison de reconnaissance est négative (Re ? : NON), les paramètres de forme courants retournent à l'opération 56 pour une comparaison avec un groupe suivant de paramètres de forme. The result of the comparison is transmitted to a conditional selector 57. If the recognition comparison is negative (Re?: NO), the current shape parameters return to operation 56 for a comparison with a next group of shape parameters.

Si la comparaison est négative avec tous les groupes de paramètres de forme enregistrés en mémoire 51, la bouteille est déclarée "inconnue" sur la sortie 60. If the comparison is negative with all the groups of shape parameters recorded in memory 51, the bottle is declared "unknown" on output 60.

Si par contre une opération de reconnaissance est positive (Re ? : OUI), le numéro d'ordre du type reconnu est transmis à l'opération 58, qui consiste à commander une pluralité d'aiguillages 59 qui font suite au transporteur 3 (figure 1), chaque type reconnu correspondant à une combinaison particulière d'aiguillages. Normalement ces aiguillages sont à deux positions, et répondent chacun à un chiffre binaire de rang particulier dans un nombre qui représente le numéro d'ordre du type enregistré en mémoire 55 et reconnu à l'opération 56. If, on the other hand, a recognition operation is positive (Re?: YES), the serial number of the recognized type is transmitted to operation 58, which consists in ordering a plurality of switches 59 which follow the transporter 3 (FIG. 1), each recognized type corresponding to a particular combination of switches. Normally these switches are in two positions, and each respond to a binary digit of particular rank in a number which represents the serial number of the type recorded in memory 55 and recognized in operation 56.

Cette disposition avec apprentissage des facteurs de forme de types de bouteille-s confère au dispositif une très grande souplesse. En effet, on aura compris que le dispositif est destiné à la récupération des bouteilles vides encore en état de service. Or suivant les régions où s'effectue la collecte des verres usagés, les types principaux de bouteilles utilisés varient, et l'on peut-donc adapter le tri, pour reconnaître par priorité les types de bouteilles les plus utilisés. This arrangement with learning the form factors of types of bottle-s gives the device great flexibility. Indeed, it will be understood that the device is intended for the recovery of empty bottles still in service. However, depending on the regions where the used glasses are collected, the main types of bottles used vary, and we can therefore adapt the sorting, in order to recognize by priority the most used types of bottles.

On conçoit par ailleurs que la modification des enregistrements d'apprentissage est aisée et rapide, ce qui permet de s'adapter aux circonstances sans perte de temps. It is also understood that the modification of learning records is easy and rapid, which makes it possible to adapt to circumstances without loss of time.

On comprendra que, les bouteilles étant généralement hautes devant leur diamètre, et l'analyse de forme prenant en compte essentiellement les variations de diamètre suivant la hauteur, il sera avantageux de faire porter l'analyse sur une silhouette anamorphosée, avec exagération des dimensions diamétrales par rapport aux dimensions axiales. On pourrait songer à munir l'objectif de la caméra 10 d'un anamorphoseur optique. Mais il est plus pratique d'agir sur les circuits électroniques de cette caméra 10 pour anamorphoser la silhouette, en prenant une échelle horizontale double de I'échelle verticale, par exemple. Une solution de l'anamorphose électronique peut consister à doubler la fréquence de points définie par l'horloge 13 de la figure 1, avec suppression des points extrêmes, à droite et à gauche. It will be understood that, the bottles being generally high in front of their diameter, and the shape analysis essentially taking into account the variations in diameter depending on the height, it will be advantageous to have the analysis focus on an anamorphic silhouette, with exaggeration of the diametrical dimensions relative to the axial dimensions. One could consider providing the lens of camera 10 with an optical anamorphic lens. But it is more practical to act on the electronic circuits of this camera 10 to anamorphose the silhouette, by taking a horizontal scale double the vertical scale, for example. A solution of electronic anamorphosis can consist in doubling the frequency of points defined by the clock 13 of FIG. 1, with suppression of the extreme points, on the right and on the left.

Bien entendu, l'invention n est pas limitée à l'exemple décrit, en relation avec la reconnaissance de forme de bouteilles. il est possible notamment d'appliquer les concepts généraux de l'invention à la reconnaissance d'objets à symétrie suivant un axe, en orientant la caméra électronique pour que le balayage trame soit sensiblement parallèle à l'axe de symétrie des objets, et en sélectionnant des facteurs de forme pour certaines zones où la distinction entre les types est la plus marquée. Of course, the invention is not limited to the example described, in relation to the recognition of the shape of bottles. it is possible in particular to apply the general concepts of the invention to the recognition of objects with symmetry along an axis, by orienting the electronic camera so that the raster scanning is substantially parallel to the axis of symmetry of the objects, and in selecting form factors for certain areas where the distinction between types is most marked.

L'étude qui a conduit à la présente invention a été menée, pour le compte de l'A.N.R.E.D., par la S.E.R.A.M. qui est la Société d'Etudes et de Recherches de l'Ecole
Nationale Supérieure d'Arts et Métiers. The study which led to the present invention was carried out, on behalf of ANRED, by SERAM which is the Society for Studies and Research of the School
National Superior of Arts and Crafts.

Claims

1. Method for recognizing the shape of an object (1) with axial symmetry, in which the object's projection (1) with its axis of symmetry oriented is projected into the field of an optoelectronic analyzer detaching on a background (2) with substantially constant lighting, the analyzer being able to explore successively by elements the background (2) as it is projected into the field, and to deliver a representative signal to extract therefrom typical parameters the shape of the object, characterized in that the silhouette (20) of each object is analyzed along a plurality of lines approximately perpendicular to the axis of symmetry of the object, by establishing for each line a determined digital line signal by the beginning and the end of the projection of the silhouette along this line, and a profile signal is established with as many words as lines explored in a silhouette.

2. Method according to claim 1, characterized in that one uses, as analyzer, a video camera (10) with crossed scans in lines and image so as to deliver an analog signal modulated in amplitude by the luminance and synchronized on frequencies line and image, the representative signal is quantified (11) by comparison with an amplitude threshold (lita) adjusted so as to obtain a quantized signal which takes one of two states O and 1 depending on the amplitude of the representative signal is greater or less respectively than the threshold set, the quantized signal is sampled (15) at an analysis point frequency, an integer multiple of the line frequency so as to obtain, per image, a binary digital signal, where each bit corresponds to a point of image located by a pair of sequence numbers, respectively of point in the line and line in the image, one establishes, from the binary digital signal, a profile signal (51) , as many words as lines d in an image1 each word, associated with the serial number of its line, being assigned a value representing the number of points in the line which separate the first transition from O to 1 from the last transition from 1 to 0, and we calculates, from the profile signal, the shape parameters.

3. Method according to claim 2, characterized in that smooth (52) the profile signal (51), by comparison of a line on the other, so as to eliminate the words with random value.

4. Method according to one of claims 2 and 3, characterized in that at least one shape parameter is defined in a corresponding exploration area between two selected lines.

5. Method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the object is a bottle presented upright.

6. Method according to claim 5, characterized in that, from the binary digital signal, information is extracted, positive or negative, on the transparency of the bottle, by analyzing the density of bits 1 in the sequence numbers of intermediate points between the first transition from O to 1 and the last transition from 1 to 0.

7. Method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that a bottle height parameter (21) is defined by the serial number, starting from the top of the field, from the first line whose word is not zero.

8. Method according to claim 7, characterized in that a barrel diameter parameter (22) is defined by the average value of the words associated with the highest line order numbers.

9. Method according to claim 8, characterized in that '.'on defines a barrel height parameter (23) by the sequence number of the first line whose word value is equal to the barrel diameter parameter.

10. Method according to claim 9, characterized in that a ring shape parameter is defined (25) by processing the words from the first line whose word is not zero to a line whose order number exceeds that of the first line mentioned above by a chosen value.

11. Method according to any one of claims 5 to 10, comprising a so-called learning phase in which the silhouettes of a plurality of bottles (1) chosen each belonging to a particular model, characterized in that during this learning phase, said shape parameters are recorded in separate zones of a memory (55), each with an address corresponding to the order of projection of the sili? ouettes, while, in a subsequent phase of recognition of a current bottle (53), the shape parameters noted on the current bottle (53) are compared (56) with the stored shape parameters (55) in succession according to their address, and a signal known as of recognized shape (57) is emitted when each of the shape parameters of the current bottle is equal, within determined tolerance limits, to each of the corresponding shape parameters recorded at the same address .

12. Device for recognizing the shape of a bottle model comprising, on either side of a conveyor (3) capable of scrolling bottles (1) standing, a light box (2) forming an illuminated bottom substantially constant and an optoelectronic analyzer (10), in the field of which a scrolling bottle (1) stands out against said background, capable of delivering a signal representative of the luminance of the elements of the field, and means for processing this signal capable extracting therefrom parameters typical of the shape of the bottle model, characterized in that the analyzer is a video camera (10) with crossed scans at line and image frequencies and delivering an amplitude modulated and synchronized signal, and that the processing means comprise a quantizer means (11) capable of comparing the video signal with a threshold voltage (lia) and developing a quantized signal with two states O and 1 depending on whether the amplitude of the representative signal is respectively greater or lower than the threshold voltage, a sampler (15) operating at a frequency (13) of an integer multiple point of the line frequency so as to produce a binary signal where each bit corresponds to an image point located by a pair of serial numbers of points in the line and lines in the image, respectively, and calculation means (16, 17) capable of producing, from the binary signal, a profile signal with as many words as there are lines in the image, each word, associated with the line order number in the image, being assigned a value representing the difference between the point order numbers of the last transition from 1 to O and the first transition from O to 1 in the line, and able to calculate, from the profile signal, bottle shape parameters.

13. Device according to claim 12, characterized in that the conveyor comprises, near the light box, a bottle passage detector (4a, 4b) which controls the video camera to emit a representative signal.

14. Device according to one of claims 12 and 13, characterized in that it further comprises a memory (55) in which are recorded shape parameters typical of at least one bottle model, and comparison means (56) between the shape parameters recorded in memory and calculated by the calculation means, so as to emit, in response to a positive comparison, a signal of recognized shape.

15. Device according to claim 14, characterized in that the conveyor comprises, downstream of the light box, at least one switch (59) slaved to the signal of recognized shape.

16. Device according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the video camera (10) comprises an electronic field anamorphoser, adjusted so as to give the horizontals of the field a magnification factor greater than that of the verticals.