FR3024252A1 - Acquisition numerique d'un trace manuscrit - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système et un procédé d'acquisition numérique d'un tracé manuscrit, ledit système comprenant - un capteur optique (1) comprenant : - un élément surfacique (4) - un imageur (3), - un stylet (2) comprenant : - un embout (21) adapté pour être mis en contact avec la face externe de la surface (7) de l'élément surfacique (4), dans lequel le capteur optique (1) est un capteur optique biométrique à réflexion totale dont l'angle d'imageur θcam est supérieur à l'angle critique de l'interface entre l'élément surfacique (4) et l'air, et en ce que l'embout est au moins partiellement recouvert d'une couche superficielle externe constituée d'un matériau couplant présentant un indice de réfraction n2, avec n2>n3.sin(θcam), où n3 est l'indice de réfraction du matériau constituant l'élément surfacique (4).

Description

1 ACQUISITION NUMERIQUE D'UN TRACE MANUSCRIT DOMAINE TECHNIQUE ET CONTEXTE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte à un système et à un procédé d'acquisition numérique d'un tracé manuscrit. De plus en plus d'applications requièrent l'acquisition numérique d'un tracé manuscrit, notamment pour numériser une signature d'un utilisateur. L'acquisition à partir d'un tracé écrit sur papier se heurte cependant à de nombreuses difficultés, et n'est pas satisfaisante. En effet, une telle acquisition est fastidieuse puisqu'elle requière d'abord le traçage par l'utilisateur sur du papier, puis l'acquisition par un scanner du tracé, étape qui n'est pas fiable. En outre, ce procédé ne permet pas une bonne sécurisation puisqu'un opérateur est nécessaire pour s'assurer que le tracé scanné vient d'être tracé par l'utilisateur, et même dans ce cas, des possibilités de fraude subsistent. Des systèmes ont été spécifiquement développés pour acquérir directement un tracé manuscrit. Certains de ces systèmes reposent sur des capteurs de pression enregistrant la pression exercée par un stylet sur une surface, ces capteurs pouvant être intégrés au stylet où à la surface. D'autres systèmes reposent sur l'enregistrement du déplacement d'un point lumineux. Par exemple, la demande de brevet WO 2008/08672 présente un stylet muni d'un capteur de pression, le stylet émettant de la lumière lorsque qu'une pression indique que le stylet est appuyé sur une surface. Une caméra filme l'utilisateur et déduit le tracé à partir des images enregistrées. Ce système nécessite cependant une configuration particulière et un post-traitement lourd des images acquises. La demande de brevet W003/077192 présente un stylet à pointe flexible émettant de la lumière enregistrée par la surface d'une tablette tactile munie de moyens de transmissions de la lumière idoines. Ce système nécessite donc une tablette spécifiquement développée pour cette application. Qui plus est, ce type de système est particulièrement sensible à toute source de lumière environnante. Ainsi un tel système n'est pas conçu pour une utilisation en plein jour ou sous un éclairage intérieur ambiant et perd alors beaucoup en fiabilité. Un lourd traitement informatique est nécessaire à mettre en oeuvre pour réduire l'influence des lumières parasites.

3024252 2 Ainsi, les systèmes développés jusqu'à présent nécessitent un appareillage dédié, coûteux et complexes. Par ailleurs, la qualité de l'acquisition du tracé manuscrit n'est pas toujours satisfaisante, particulièrement en cas d'acquisition d'images en lumière non 5 contrôlée. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention a pour but de remédier au moins en partie à ces inconvénients et 10 préférentiellement à tous, en proposant un procédé et un système d'acquisition numérique d'un tracé manuscrit faisant intervenir un capteur optique à réflexion totale tels que ceux utilisés en biométrie pour l'acquisition des empreintes digitales. Il est ainsi proposé un système d'acquisition numérique d'un tracé manuscrit 15 comprenant : - un capteur optique comprenant : - un élément surfacique, - un imageur dont l'axe de vision forme un angle d'imageur °can, avec une normale de la face interne de la surface dudit élément surfacique, 20 - un stylet comprenant un embout adapté pour être mis en contact avec la face externe de la surface de l'élément surfacique, dans lequel le capteur optique est un capteur optique à réflexion totale dont l'angle d'imageur °can, est supérieur à l'angle critique de l'interface entre l'élément surfacique et l'air, et l'embout est au moins partiellement recouvert d'une couche superficielle 25 externe constituée d'un matériau couplant présentant un indice de réfraction n2, avec n2>n3.sin(Ocan,), où n3 est l'indice de réfraction du matériau constituant l'élément surfacique. Ce système permet notamment de mettre à profit les capteurs optiques biométriques à 30 réflexion totale qui sont utilisés pour acquérir les empreintes digitales. Il n'est alors pas nécessaire de prévoir un capteur optique supplémentaire dédié à l'acquisition d'un tracé tel qu'une signature, seul un stylet de conception simple et peu coûteux est requis. De plus, l'utilisation d'un capteur optique à réflexion totale assure une acquisition de 35 qualité sans nécessité de complexes post-traitement des images puisque les lumières parasites ne sont pas acquises, seule la lumière émise par le stylet pouvant atteindre 3024252 3 l'imageur, grâce au contact de la couche superficielle externe avec l'élément surfacique et au choix de l'indice de réfraction du matériau couplant. Ce système d'acquisition numérique d'un tracé manuscrit est avantageusement complété 5 par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles: - le stylet est un stylet lumineux comprenant une source lumineuse adaptée pour émettre de la lumière en direction du capteur optique à travers l'embout ; - le stylet lumineux comprend une couche diffusante disposée entre la source 10 lumineuse et la couche superficielle externe, ladite couche diffusante étant adaptée pour diffuser la lumière émise par la source lumineuse de sorte à homogénéiser l'intensité lumineuse de la lumière arrivant sur la couche superficielle externe ; - la couche diffusante est constituée d'un matériau diffusant présentant un indice de réfaction nl, avec ni>n3.sin(ecam) ; 15 - l'indice de réfaction n1 du matériau diffusant est supérieur à l'indice de réfraction n2 du matériau couplant : ni>n2, et/ou à l'indice de réfraction n3 de l'élément surfacique du capteur optique : ni>n3; - le stylet lumineux comporte un capteur de pression sensible à la pression exercée par l'embout du stylet lumineux sur l'élément surfacique, et la source lumineuse 20 est configurée pour que lors de l'éclairage, l'intensité de la lumière émise par ladite source lumineuse soit modulée en fonction de Ladite pression. L'invention concerne également un procédé d'acquisition numérique d'un tracé manuscrit mis en oeuvre par un système selon l'invention, dans lequel un utilisateur 25 produit au moyen du stylet un tracé sur l'élément surfacique, dans lequel : - l'imageur du capteur optique acquiert une pluralité d'images pendant le traçage, chacune desdites images présentant un trajet lumineux correspondant à la partie du tracé effectuée par l'embout du stylet pendant la durée d'intégration des pixels de l'imageur pour ladite image, et 30 - on détermine une image finale correspondant à la numérisation du tracé à partir de la pluralité d'images. Le procédé est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises 35 seules ou en quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles: - le stylet est un stylet lumineux comprenant une source lumineuse adaptée pour 3024252 4 émettre de la lumière en direction du capteur optique à travers l'embout et la source lumineuse dudit stylet lumineux émet de la lumière en direction du capteur optique lorsque l'utilisateur produit au moyen du stylet lumineux un tracé sur l'élément surfacique ; 5 - l'image finale est déterminée en sélectionnant, pour chacun des points d'image, la valeur d'intensité maximale parmi plusieurs desdites images ; - l'image finale imgfinale[n] est déterminée de façon récurrente en sélectionnant pour chacun des points le maximum entre l'image finale précédemment déterminée inngfinale[n-1] et une image nouvellement acquise img[n]: 10 inngfinale[n] =max[inngfinale[n-1]; img[n]} ; - l'image finale est déterminée par interpolation à partir de points dérivés du tracé apparaissant sur les images ; - la durée d'exposition des pixels de l'innageur pour une image est d'au moins 80% de la durée entre l'acquisition de deux images successives, et est de préférence égale à 15 la durée entre l'acquisition de deux images successives ; - la durée entre l'acquisition de deux images successives est inférieure ou égale à 30 ms ; - les images acquises présentent une résolution spatiale comprise entre 39,37 et 98,43 pixels par centimètre, soit entre 100 et 250 pixels par pouce, de préférence entre 20 39,37 et 78,74 pixels par centimètre, soit entre 100 et 200 pixels par pouce, et de préférence encore entre 39,37 et 59 pixels par centimètre, soit entre 100 et 150 pixels par pouce ; - le capteur optique comprend une source lumineuse adaptée pour l'éclairage d'un doigt dans un procédé d'acquisition d'empreintes digitales, ladite source lumineuse 25 étant : - soit éteinte pendant l'acquisition des images du tracé manuscrit lorsque le stylet est un stylet lumineux émettant de la lumière et l'acquisition se fait selon le principe de l'onnbroscopie, - soit allumée pendant l'acquisition des images du tracé manuscrit lorsque le 30 stylet n'émet pas de lumière et l'acquisition se fait selon le principe de l'absorption. L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support utilisable dans un 35 ordinateur pour l'exécution des étapes du procédé selon l'invention lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.

3024252 5 PRESENTATION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des 5 modes de réalisations et des variantes selon la présente invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble du système d'acquisition selon un mode de réalisation possible de l'invention, 10 - les figures 2a et 2b illustrent le principe d'un capteur optique utilisé en biométrie selon un mode d'acquisition en onnbroscopie ; - les figures 3a et 3b illustrent le principe d'un capteur optique utilisé en biométrie selon un mode d'acquisition en absorption ; - les figures 4a, 4b et 4c sont des schémas illustrant différentes configurations 15 pour l'embout du stylet selon des modes de réalisation possibles de l'invention, - la figure 5 est un schéma illustrant l'influence des indices de réfraction sur le trajet lumineux entre la couche diffusante, la couche superficielle externe et l'élément surfacique, - la figure 6 illustre un exemple de détermination de l'image finale du tracé selon 20 un mode de réalisation possible de l'invention, - la figure 7 illustre un exemple de détermination de l'image finale du tracé selon un mode de réalisation possible de l'invention, - la figure 8 illustre un exemple de tracé acquis par le procédé selon un mode de réalisation possible de l'invention, 25 - la figure 9 illustre un exemple de tracé acquis par le procédé selon un mode de réalisation possible de l'invention en présence de saletés sur l'élément surfacique, - la figure 10 illustre un exemple de déplacement de la tâche lumineuse crée par la lumière issue du stylet par rapport à un pixel de l'imageur.

30 DESCRIPTION DETAILLEE En référence à la figure 1, un système selon l'invention comprend un capteur optique 1 comportant un élément surfacique 4 de transmission optique transparent. Cet élément surfacique 4 est généralement un prisme ou une lame, généralement constitué de verre.

35 L'élément surfacique 4 comporte une surface 7 destinée à entrer en contact avec les objets dont le capteur optique 1 doit acquérir une image. L'élément surfacique 4 de 3024252 6 transmission optique est constitué d'un matériau présentant un indice de réfraction n3. Le capteur optique 1 comprend un imageur dont l'axe de vision forme un angle d'imageur °can, avec une normale de la face interne de la surface 7 dudit élément 5 surfacique. Le capteur optique 1 est un capteur optique biométrique à réflexion totale dont l'angle d'imageur °can, est supérieur à l'angle critique de l'interface entre l'élément surfacique 4 et l'air extérieur au capteur optique 1. Cette interface est constituée par la face externe de la surface 7 de l'élément surfacique 4.

10 Le fait que l'angle d'imageur °can, est supérieur à l'angle critique permet de s'assurer qu'un rayon lumineux se propageant dans l'air et arrivant à la surface 7 de l'élément surfacique 4, sera dévié de sorte de ne pouvoir atteindre l'imageur 3. L'angle critique Oc de l'interface entre l'élément surfacique 4 et l'air extérieur au capteur optique 1 est défini comme : no)Oc = Arscin(-n3 15 avec n3 l'indice de réfraction du matériau constituant l'élément surfacique 4 et no l'indice de réfraction de l'air, généralement approché à 1. Le capteur optique 1 est capable d'acquérir des images d'empreintes digitales d'un doigt disposé sur la surface 7 de l'élément surfacique 4. A cet effet, il est pourvu d'une source 20 lumineuse 6 destinée à éclairer le doigt. Les figures 2a et 2b illustrent le principe d'un capteur optique utilisé en biométrie selon un mode d'acquisition en ombroscopie. Dans la figure 2a, qui représente un tel capteur, la source lumineuse 6 est située de sorte que la lumière incidente émise par ladite 25 source lumineuse 6 arrive au niveau de la surface 7 avec un angle par rapport à la normale supérieur à l'angle critique Oc de l'interface entre l'élément surfacique 4 et l'air ambiant, mais inférieur à l'angle critique Oc de l'interface entre l'élément surface 4 et la peau.

30 Un doigt 10 présente à sa surface des crêtes papillaires 11 et plis papillaires 12. Lorsqu'un doigt 10 est posé sur l'élément surfacique 4, les crêtes 11 sont au contact de la surface 7, tandis que les plis 12 n'y sont pas. Par conséquent, la lumière incidente est absorbée par le doigt 10 aux endroits où la peau est en contact avec la surface 7, c'est-à-dire au niveau des crêtes 11, tandis qu'elle est réfléchie vers l'innageur 3 aux endroits 3024252 7 où la peau n'est pas en contact avec la surface 7, c'est-à-dire au niveau des plis 12. La figure 2b illustre un exemple schématique d'empreinte digitale acquise en ombroscopie. L'image obtenue est sur fond clair, de même que les zones 14 5 correspondants aux plis 12 apparaissent en clair, tandis que les zones 13 correspondants aux crêtes 11 apparaissent en noir. Les figures 3a et 3b illustrent le principe d'un capteur optique utilisé en biométrie selon un mode d'acquisition en absorption. Dans la figure 2a, qui représente un tel capteur, la 10 source lumineuse 6 est située de sorte que la lumière incidente émise par ladite source lumineuse 6 arrive au niveau de la surface 7 avec un angle par rapport à la normale inférieur à l'angle critique Oc de l'interface entre l'élément surface 4 et l'air ambiant et inférieur à l'angle critique Oc de l'interface entre l'élément surfacique 4 et la peau. La source lumineuse 6 est donc située plus près de la normale à la surface 7 de l'élément 15 surfacique 4 que dans le cas de la figure 2a. Un doigt 10 présente à sa surface des crêtes papillaires 11 et plis papillaires 12. Lorsqu'un doigt 10 est posé sur l'élément surfacique 4, les crêtes 11 sont au contact de la surface 7, tandis que les plis 12 n'y sont pas. La lumière incidente envoyée par la 20 source lumineuse 6 est alors diffusée par le doigt 10 aux endroits où la peau est en contact avec la surface 7, c'est-à-dire au niveau des crêtes 11, et une partie de cette lumière diffusée arrive à l'imageur 3. En revanche, aux endroits où la peau n'est pas en contact avec la surface 7, c'est-à-dire au niveau des plis 12, la lumière passe au-delà de la surface 7 dans l'air ambiant et ne peuvent plus arriver à l'imageur 3.

25 La figure 3b illustre un exemple schématique d'empreinte digitale acquise en absorption. L'image obtenue est sur fond noir, de même que les zones 14 correspondants aux plis 12 apparaissent en noir, tandis que les zones 13 correspondants aux crêtes 11 apparaissent en clair.

30 Dans le cadre de la présente invention, si le capteur à réflexion totale est utilisé selon un mode d'absorption, la source lumineuse 6 est allumée. En revanche, capteur à réflexion totale est utilisé selon un mode d'absorption, la source lumineuse 6 est de préférence éteinte pendant l'acquisition des images du tracé manuscrit, et allumée lors de 35 l'acquisition d'une empreinte digitale. En effet, l'émission de lumière par cette source lumineuse 6 peut être préjudiciable à la mise en oeuvre du procédé d'acquisition du 3024252 8 tracé manuscrit en ombroscopie, comme il sera vu plus loin. Le capteur optique 1 comporte également des moyens informatiques 6 de traitement de données comprenant typiquement un processeur, une mémoire, et des moyens de 5 commande de l'imageur 3, et éventuellement de la source lumineuse 6. Ces moyens informatiques 5 sont notamment configurés pour mettre en oeuvre le procédé d'acquisition, dont le traitement des images, qui va être décrit. Le système comprend également un stylet 2. En référence aux figures 4a, 4b et 4c, le 10 stylet l 2 comprend un embout 21 adapté pour être mis en contact avec la face externe de la surface 7 de l'élément surfacique 4. L'embout 21 est au moins partiellement recouvert d'une couche superficielle externe 22 constituée d'un matériau couplant avec un indice de réfraction n2. Le matériau couplant constituant la couche superficielle externe 22 peut par exemple être un matériau choisi parmi le polydiméthylsiloxane 15 (PMDS), l'acétate de cellulose, le polypropylène, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le silicone ou le PVC. Les figures 4a, 4b et 4c illustrent un mode de réalisation préférentiel dans lequel le stylet 2 est un stylet lumineux qui comprend une source lumineuse 24 adaptée pour 20 émettre de la lumière en direction du capteur optique 3 à travers l'embout 21. La description qui suit sera faite en référence à un tel stylet lumineux 2, étant entendu qu'il suffit que la source lumineuse 24 n'émettent pas de lumière pour retrouver le cas d'un stylet dépourvu d'une telle source lumineuse 24.

25 Le stylet lumineux 2 permet d'utiliser le capteur optique 1 aussi bien selon un mode d'absorption, auquel cas l'émission lumineuse par le stylet n'est pas requise si elle est supplée par la source lumineuse 6, qu'en mode en ombroscopie, auquel cas la source lumineuse 6 du capteur optique 1 est éteinte tandis que la lumière est apportée par le stylet lumineux 2.

30 La source lumineuse 24 est configurée pour émettre une lumière diffusante, peu directionnelle. La source lumineuse 24 peut être une diode électroluminescente, qui présente l'avantage d'être nativement une source de lumière diffusante, non collimatée. Des sources lumineuses peu diffusantes comme un laser peuvent être employées mais 35 nécessitent alors l'ajout d'un diffuseur.

3024252 9 De préférence, le stylet lumineux 2 comprend une couche diffusante 23 disposée entre la source lumineuse 24 et la couche superficielle externe 22, ladite couche diffusante 23 étant adaptée pour diffuser la lumière émise par la source lumineuse 24 de sorte à homogénéiser l'intensité lumineuse de la lumière arrivant sur la couche superficielle 5 externe 22. Le matériau diffusant peut par exemple être choisi parmi le polyoxyméthylène ou le polycarbonate. Bien entendu, tant la couche superficielle externe 22 que la couche diffusante 23 sont transparente à la lumière, au moins dans les longueurs d'onde de la lumière émise par la 10 source lumineuse 24. Une bonne diffusion de la lumière permet la transmission de la lumière émise par la source lumineuse 24 au gré de l'inclinaison du stylet lumineux lors du traçage. En effet, on permet d'assurer alors qu'en tout point de contact de l'embout 21 du stylet lumineux 15 2, un rayon lumineux pourra atteindre l'imageur 3. Afin d'obtenir au niveau de l'imageur 3 une tâche lumineuse suffisamment large, une configuration assurant une grande surface de contact entre l'embout 21 et le stylet lumineux est choisie. De préférence, le matériau couplant présente une souplesse suffisante pour se déformer au contact de la surface 7 lors du traçage par un utilisateur, afin d'augmenter la surface de contact.

20 Différentes configurations possibles sont illustrées par les figures 4a, 4b et 4c. Sur l'exemple de la figure 4a, l'embout 21 recouvert de la couche superficielle externe 22 présente une forme arrondie. Sur l'exemple de la figure 4b, l'embout 21 recouvert de la couche superficielle externe 22 présente une forme plane. Cette forme plane permet de 25 garder toujours une surface plane en contact avec l'élément surfacique 4, de sorte que la transmission lumineuse en direction de l'imageur 3 est optimisée : la tâche lumineuse formée par le stylet lumineux 2 au niveau de l'imageur 3 est large. Il existe cependant un risque de mauvais glissement de l'embout 21 sur la surface 7 de l'élément surfacique 4, en raison de l'importance de la surface de contact.

30 Sur l'exemple de la figure 4c, l'embout 21 présente une bille 25 recouvert de la couche superficielle externe 22. La bille 25 est mobile est peut rouler lors du déplacement du stylet lumineux 2 à la surface 7 de l'élément surfacique 4. L'usure du stylet lumineux est ainsi diminuée car il y a variation de la zone de l'embout 21 en contact avec la surface 7 35 de l'élément surfacique 4.

3024252 10 Dans ces exemples, entre la source lumineuse 24 et la couche superficielle externe 22, et en contact avec cette dernière, une couche diffusante 23 est disposée. Cependant, la couche diffusante peut ne pas être nécessaire si la source de lumière 24 et/ou la couche superficielle externe 22 peuvent assurer elles-mêmes une diffusion satisfaisante de la 5 lumière. Dans tous les cas, la source lumineuse 24 est disposée dans le corps du stylet lumineux 2, de sorte que la lumière émise traverse l'éventuelle couche diffusante 23 et la couche superficielle externe 22 pour atteindre la surface 7 de l'élément surfacique 4. La figure 5 illustre les effets optiques des dioptres entre la couche diffusante 23, la 10 couche superficielle externe 22 et l'élément surfacique 4, dans le cas d'interfaces planes entre elles. Le trajet d'un rayon incident est représenté par les flèches pleines, tandis que les normales aux interfaces et les angles sont repérés par des pointillés. Le rayon incident arrivant à l'interface entre la couche diffusante 23 et la couche 15 superficielle externe 22 forme un angle 01 avec la normale à cette interface. Le trajet du rayon dans la couche superficielle externe, après avoir traversé cette interface, forme un angle 02 aussi bien avec la normale à l'interface entre la couche diffusante 23 et la couche superficielle externe 22 qu'avec la normale entre la couche superficielle externe 22 et la surface 7 de l'élément surfacique 4. Enfin, le trajet du rayon dans l'élément 20 surfacique 4, après avoir traversé la surface 7, forme un angle 03 avec la normale à la surface 7. L'angle d'imageur °can, est également représenté. D'après les lois de Snell-Descartes : n2 arcsin sin(02)) (ni . 03 = arcsin -n3 sm(01) 25 Avec n1 l'indice de réfraction du milieu avant la couche superficielle externe 22, par exemple le matériau diffusant de la couche diffusante 23, n2 l'indice de réfraction de la couche diffusante 23, n3 l'indice de réfraction de l'élément surfacique 4. Pour qu'au moins un rayon rasant incident arrivant sur la couche superficielle externe 22 30 parvienne en direction de la caméra, soit avec 01=90°, il faut que 03 >Ocarn, ce qui signifie qu'il faut que ni>n3.sin(Ocam). Cependant, cette condition sur l'indice de réfraction n1 de la couche diffusante 23 n'est nécessaire que dans le cas où l'interface entre la couche 01 = 3024252 11 diffusante 23 et la couche superficielle externe 22 est plane, ce qui n'est pas toujours le cas avec les matériaux diffusants. De préférence, la couche diffusante 23 et la couche superficielle externe 22 sont plaquées l'une contre l'autre au moins au niveau de l'embout 21 destiné à venir au contact de l'élément surfacique 4. Ces couches peuvent 5 être collées l'une à l'autre. Il est également possible de prévoir que la couche diffusante 23 et la couche superficielle externe 22 soient formées d'un même matériau, par exemple un plastique avec adjuvant propre à conférer l'indice de réfraction requis, voire soient confondues.

10 Un indice de réfraction n1 élevé pour le matériau diffusant de la couche diffusante 23 est préférable car cela permet d'augmenter la quantité de lumière atteignant l'imageur 3. Par conséquent, outre le choix de n1 pour que ni>n3.sin(Ocan,), il est préférable que ni>n2, et/ou que ni>n3. En revanche, la planéité de la surface 7 de l'élément surfacique 4, et la relative 15 flexibilité de l'embout 21, pour permettre un bon confort de traçage, assurent que l'interface entre la couche superficielle externe 22 et l'élément surfacique 4 est plane. Il ne faut donc pas que se produise une réflexion totale au niveau de l'interface entre l'élément surfacique 4 et la couche superficielle externe 22. Donc si ni>n2, quand 01=90°, alors 03> °cam- D'où la nécessité d'avoir n2>n3.sin(Ocam)- Par conséquent, la couche 20 superficielle externe 22 est constituée d'un matériau couplant présentant un indice de réfraction n2, avec n2>n3.sin(Ocam)- Le système d'acquisition numérique précédemment décrit est configuré pour mettre en oeuvre un procédé d'acquisition numérique d'un tracé manuscrit dans lequel un 25 utilisateur produit au moyen du stylet 2 un tracé sur l'élément surfacique 24, et dans lequel : - l'imageur 3 du capteur optique 1 acquiert une pluralité d'images pendant le traçage, chacune desdites images présentant un trajet lumineux correspondant à la partie du tracé effectuée par l'embout 21 du stylet 2 pendant la durée d'intégration des 30 pixels de l'imageur 3 pour ladite image, et - on détermine une image finale correspondant à la numérisation du tracé à partir de la pluralité d'images. Dans le cas d'une acquisition en mode ombroscopie, la source lumineuse 6 du capteur 1 35 est éteinte pendant l'acquisition du tracé, et la source lumineuse 24 du stylet lumineux 2 émet de la lumière en direction du capteur optique 1. La lumière émise par le stylet 3024252 12 lumineux 2 atteint l'imageur 3 car la couche superficielle externe 22, en contact avec l'interface 7 de l'élément surfacique, est constituée d'un matériau couplant présentant un indice de réfraction n2, avec n2>n3.sin(Ocan,), n3 étant l'indice de réfraction du matériau constituant l'élément surfacique 4. Le tracé apparait donc en clair sur fond 5 noir. Dans le cas d'une acquisition en mode absorption, la source lumineuse 6 du capteur 1 peut être allumée pendant l'acquisition du tracé, auquel cas, la lumière émise par ladite source lumineuse 6 est diffusée par la couche superficielle externe 22, en contact avec 10 l'interface 7 de l'élément surfacique, et une partie est renvoyée vers l'imageur 3. En effet, la couche superficielle externe 22 est constituée d'un matériau couplant présentant un indice de réfraction n2, avec n2>n3.sin(Ocan,), n3 étant l'indice de réfraction du matériau constituant l'élément surfacique 4. Le tracé apparait donc en clair sur fond noir.

15 Les images sont acquises successivement par l'imageur 3, avec une durée TIMG entre l'acquisition de deux images successives. Cette durée TIMG dépend du nombre de pixels NBPIX des images et de la fréquence d'échantillonnage Fe : NBPIX TIMG = 20 Le nombre de pixels NBPIX d'une image se définit par le produit de largeur de l'image, de la longueur de l'image, et de la résolution de l'image au carré (cette dernière étant exprimée en nombre de pixels par unité de longueur) : NBPIX = largeur x longueur x résolution2 Pendant l'acquisition de chaque image, c'est-à-dire pendant l'intervalle de temps TIMG, 25 la lumière à laquelle est exposé un pixel est intégrée pendant une durée d'intégration ITIME. Si la durée TIMG entre l'acquisition de deux images successives est trop grande devant la durée d'intégration ITIME, des parties du tracé ne seront pas acquises car intervenant hors de cette durée d'intégration ITIME.

30 Par conséquent, afin de limiter cette perte d'information, qui se traduit par des trous dans le tracé acquis, la durée d'intégration ITIME et la durée TIMG entre l'acquisition de deux images successives sont définies pour que la durée d'intégration ITIME soit au plus près de la durée ITIMG. Ainsi, de préférence la durée d'intégration ITIME des pixels de Fe 3024252 13 l'imageur 3 pour une image est d'au moins 80% de la durée TIMG entre l'acquisition de deux images successives, de préférence d'au moins 90 % de la durée TIMG entre l'acquisition de deux images successives et est de préférence encore égale à la durée TIMG entre l'acquisition de deux images successives. Dans un mode de réalisation, l'image finale est déterminée par reconstruction additive de plusieurs images, chacune comprenant une partie du tracé, en sélectionnant, pour chacun des points d'image, la valeur d'intensité maximale parmi plusieurs desdites images. Plus précisément, l'image finale imgfinale[n] est déterminée de façon récurrente en sélectionnant pour chacun des points le maximum entre l'image finale précédemment déterminée imgfinale[n-1] et une image nouvellement acquise img[n]: imgfinale[n] =nnax[inngfinale[n-1]; inng[n]} La figure 6 illustre un exemple de détermination de l'image finale du tracé selon ce mode de réalisation. Il est à noter que les teintes sont inversées, le tracé étant ici représenté en noir sur fond clair alors qu'il apparait en réalité en clair sur fond noir.

20 L'image 60 correspond au tracé tel qu'exécuté par l'utilisateur au moyen du stylet lumineux 2. A la première acquisition a), une première image 61 est acquise, présentant un trajet lumineux correspondant à la première partie du tracé effectuée par l'embout 21 du stylet lumineux 2 pendant la durée d'exposition des pixels de l'imageur pour ladite première image 61. La première image finale 62 qui en est dérivée reprend le même 25 tracé. A la deuxième acquisition b), une deuxième image 63 est acquise, présentant un trajet lumineux correspondant à la deuxième partie du tracé effectuée par l'embout 21 du stylet lumineux 2 pendant la durée d'exposition des pixels de l'imageur pour ladite 30 deuxième image 63, qui correspond à la suite de la première partie du tracé. La deuxième image finale 64 est déterminée en sélectionnant, pour chacun des points de l'image, la valeur d'intensité maximale entre celle de la première image finale 62 et celle de la deuxième image 63. On obtient ainsi pour la deuxième image finale 64 la 35 première partie et la deuxième partie du tracé.

5 10 15 3024252 14 A la troisième acquisition c), une troisième image 65 est acquise, présentant un trajet lumineux correspondant à la troisième partie du tracé effectuée par l'embout 21 du stylet lumineux 2 pendant la durée d'exposition des pixels de l'imageur pour ladite troisième image 65, qui correspond à la suite de la deuxième partie du tracé. La troisième image finale 66 est déterminée en sélectionnant, pour chacun des points de l'image, la valeur d'intensité maximale entre celle de la deuxième image finale 64 et celle de la troisième image 65. On obtient ainsi pour la troisième image finale 66 la première partie, la deuxième partie et la troisième partie du tracé. A la quatrième acquisition d), une quatrième image 67 est acquise, présentant un trajet lumineux correspondant à la quatrième partie du tracé effectuée par l'embout 21 du stylet lumineux 2 pendant la durée d'exposition des pixels de l'imageur pour ladite quatrième image 67, qui correspond à la suite de la troisième partie du tracé.

15 La quatrième image finale 68 est déterminée en sélectionnant, pour chacun des points de l'image, la valeur d'intensité maximale entre celle de la troisième image finale 66 et celle de la quatrième image 67. On obtient ainsi pour la quatrième image finale 68 la première partie, la deuxième partie, la troisième partie et la quatrième partie du tracé, 20 soit le tracé global. Dans un autre mode de réalisation, l'image finale est déterminée par interpolation à partir de points dérivés du tracé apparaissant sur les images. La figure 7 illustre un exemple de détermination de l'image finale du tracé selon ce mode de réalisation.

25 Comme pour la figure 6, les teintes sont inversées, le tracé étant ici représenté en noir sur fond clair alors qu'il apparait en réalité en clair sur fond noir. L'image 70 correspond au tracé tel qu'exécuté par l'utilisateur au moyen du stylet lumineux 2. A la première acquisition a), une première image 71 est acquise, présentant 30 un trajet lumineux correspondant à la première partie du tracé effectuée par l'embout 21 du stylet lumineux 2 pendant la durée d'exposition des pixels de l'imageur pour ladite première image 71. Un premier point médian 72 est déterminé pour cette première partie du tracé.

35 A la deuxième acquisition b), une deuxième image 73 est acquise, présentant un trajet lumineux correspondant à la deuxième partie du tracé effectuée par l'embout 21 du 5 10 3024252 15 stylet lumineux 2 pendant la durée d'exposition des pixels de l'imageur pour ladite deuxième image 73. Un deuxième point médian 74 est déterminé pour cette deuxième partie du tracé.

5 Le procédé est réitéré pour la troisième image 75 et pour la quatrième image 77, aboutissant à la détermination d'un troisième point médian 76 et d'un quatrième point médian 78 correspondant respectivement à la troisième partie du tracé et à la quatrième partie du tracé.

10 L'image finale 79 est déterminée par interpolation entre les points médians successifs 72, 74, 76 et 78, en les reliant par exemple par des segments de droite. L'interpolation permet de rendre le procédé plus robuste à la présence de saletés sur la surface 7 de l'élément surfacique 4.

15 Il est possible que la surface 7 de l'élément surfacique 4 présente des saletés, puisqu'il est exposé au milieu extérieur au capteur optique 1. Au passage du stylet lumineux 2 à proximité d'une saleté, celle-ci peut être éclairée par la lumière diffusée par l'embout 21 du stylet lumineux 2, notamment parce que cette lumière est justement diffuse. La saleté éclairée peut alors diffuser la lumière vers l'élément surfacique 4 en direction de 20 l'imageur 3, et apparaîtra alors sur l'image acquise par ledit imageur 3. Il est possible également par ce moyen que de la lumière extérieure atteigne l'imageur 3. Par exemple, alors que la figure 8 illustre un exemple d'image acquise d'un tracé manuscrit selon un des modes de réalisation proposé ci-dessus en l'absence de saletés à 25 la surface 7 de l'élément surfacique 4, la figure 9 illustre un exemple d'image acquise d'un tracé manuscrit selon un des modes de réalisation proposé ci-dessus en présence de saletés à la surface 7 de l'élément surfacique 4. Dans une moindre mesure, on voit que la présence de saletés diffusant la lumière en direction de l'imageur 3 peut nuire à la qualité de l'image acquise même dans d'un système reposant sur un capteur à réflexion 30 totale. L'influence de ces saletés est d'autant plus importante que la durée d'intégration ITIME des pixels est importante : avec une longue durée d'intégration ITIME, les saletés seront visibles au même endroit par diffusion de la lumière ambiante.

35 Lors de l'utilisation d'un capteur optique biométrique à réflexion totale dans le cadre 3024252 16 d'une acquisition d'une image des empreintes digitales d'un doigt disposé sur l'élément surfacique 4, la durée d'intégration ITIME est réglée en fonction de la luminosité attendue de l'image, qui dépend notamment de l'éclairage par la source lumineuse 6 du capteur optique 4.

5 De même, dans le cadre présent de l'acquisition numérique d'un tracé manuscrit, ce temps d'intégration ITIME est notamment dicté par la quantité de lumière émise par le stylet lumineux 2 qui est captée par les pixels l'imageur 3.

10 La figure 10 illustre un exemple de déplacement de la tâche lumineuse 80 crée par la lumière issue du stylet lumineux 2 par rapport à un pixel 81 fixe de l'imageur 3. Le sens de déplacement de la tâche lumineuse 80 est illustré par les flèches. Dans un premier temps a), la tâche lumineuse 80 n'a pas encore atteint le pixel 81, celui-ci n'est donc pas exposé à la lumière du stylet lumineux 2. Dans un deuxième temps b), la tâche lumineuse 15 80 a atteint le pixel 81, celui-ci est donc exposé à la lumière du stylet lumineux 2. Dans un troisième temps c), la tâche lumineuse 80 éclaire encore le pixel 81, celui-ci est donc toujours exposé à la lumière du stylet lumineux 2. Enfin dans un quatrième temps d), la tâche lumineuse 80 n'éclaire plus le pixel 81, celui-ci est n'est plus exposé à la lumière du stylet lumineux 2.

20 Aux temps a) et d), le pixel 81 n'est pas exposé à la lumière du stylet, mais peut en revanche être exposé à la lumière provenant de saletés à la surface 7 de l'élément surfacique 4. Ainsi, non seulement il n'est pas nécessaire que la durée d'intégration ITIME d'un pixel 81 soit supérieure au temps de passage de la tâche lumineuse 80 sur le 25 pixels, mais c'est préjudiciable à la qualité de l'image acquise. Plus l'épaisseur de la tâche lumineuse est large au regard de la taille du pixel, plus le pixel est excité longtemps. Plus le mouvement du stylet lumineux 2 est rapide, moins le pixel est éclairé longtemps. Ainsi, la durée d'intégration ITIME doit être choisie en 30 prenant en considération l'épaisseur de la tâche formée par le stylet lumineux 2 (en mm), la longueur d'un pixel de l'imageur 3 projetée sur la surface 7 de l'élément surfacique 4 (en mm), et de la vitesse de déplacement maximale du stylet lumineux (en mm/s), celle-ci étant imposée par l'utilisateur, mais une valeur moyenne maximale peut être utilisée.

35 3024252 17 On a donc un temps d'intégration TIME optimal correspondant à : épaisseur tâche + longueur du pixel ITIME = vitesse maximale du stylet Cependant, comme vu précédemment, la durée d'intégration ITIME doit être au plus près de la durée TIMG entre l'acquisition de deux images successives, et de préférence égale 5 à celle-ci. Il n'est donc pas avantageux de diminuer la durée d'intégration ITIME pour limiter l'impact des saletés. Néanmoins, la durée TIMG entre l'acquisition de deux images successives correspond au rapport entre le nombre de pixels et la fréquence d'échantillonnage, il est donc possible 10 de modifier le nombre de pixels pour diminuer la durée TIMG et donc le temps d'intégration ITIME. On peut par exemple obtenir une durée TIMG inférieure ou égale à 30 ms, de préférence encore inférieure ou égale à 10 ms. Comme la largeur et la longueur de l'image acquise sont généralement définies par 15 l'application qui en est faite, cette modification de la durée TIMG passe par la diminution de la résolution. L'utilisation d'une faible résolution est d'autant plus avantageuse que celle-ci intervient au carré dans l'expression de la durée TIMG ; son influence n'en est que plus importante.

20 Ainsi, les images acquises peuvent présenter une résolution spatiale comprise entre 39,37 et 98,43 pixels par centimètre, soit entre 100 et 250 pixels par pouce, de préférence entre 39,37 et 78,74 pixels par centimètre, soit entre 100 et 200 pixels par pouce, et de préférence encore entre 39,37 et 59 pixels par centimètre, soit entre 100 et 150 pixels par pouce.

25 La baisse de la résolution montre l'avantage de disposer d'un stylet formant une tâche lumineuse épaisse afin qu'elle reste visible même en cas de diminution de la résolution. Il est également possible de modifier la fréquence d'échantillonnage Fe, mais celle-ci 30 devrait rester au-dessus de 20 Hz, et de préférence est de 50 Hz, pour un fonctionnement en échantillonné. Il est à noter qu'une fréquence entre 10 et 25 Hz peut cependant être suffisante pour l'affichage en direct de l'image du tracé, bien qu'étant de préférence d'au moins 25 Hz.

3024252 18 Afin de refléter au mieux l'écriture manuscrite, le stylet lumineux 2 peut comporter un capteur de pression sensible à la pression exercée par l'embout du stylet lumineux 2 sur l'élément surfacique 4, et la source lumineuse 24 est configurée pour que lors de l'éclairage, l'intensité de la lumière émise par ladite source lumineuse 24 soit modulée 5 en fonction de ladite pression. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir 10 pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Système d'acquisition numérique d'un tracé manuscrit comprenant - un capteur optique (1) comprenant : - un élément surfacique (4), - un imageur (3) dont l'axe de vision forme un angle d'imageur °can, avec une normale de la face interne de la surface (7) dudit élément surfacique (4), un stylet (2) comprenant un embout (21) adapté pour être mis en contact avec la face externe de la surface (7) de l'élément surfacique (4), caractérisé en ce que le capteur optique (1) est un capteur optique à réflexion totale dont l'angle d'imageur °can, est supérieur à l'angle critique de l'interface entre l'élément surfacique (4) et l'air, et en ce que l'embout (21) est au moins partiellement recouvert d'une couche superficielle externe (22) constituée d'un matériau couplant présentant un indice de réfraction n2, avec n2>n3.sin(Ocam), où n3 est l'indice de réfraction du matériau constituant l'élément surfacique (4).
2. 2. Système selon la revendication précédente, dans lequel le stylet (2) est un stylet lumineux comprenant une source lumineuse (24) adaptée pour émettre de la lumière en direction du capteur optique (1) à travers l'embout (21).
3. 3. Système selon la revendication précédente, dans lequel le stylet lumineux (2) comprend une couche diffusante (23) disposée entre la source lumineuse (24) et la couche superficielle externe (22), ladite couche diffusante (23) étant adaptée pour diffuser la lumière émise par la source lumineuse (24) de sorte à homogénéiser l'intensité lumineuse de la lumière arrivant sur la couche superficielle externe (22).
4. 4. Système selon la revendication précédente, dans lequel la couche diffusante (23) est constituée d'un matériau diffusant présentant un indice de réfaction n1, avec n1>n3.sin(Ocarn)-
5. 5. Système selon la revendication précédente, dans lequel l'indice de réfaction n1 du matériau diffusant est supérieur à l'indice de réfraction n2 du matériau couplant : n1>n2 et/ou à l'indice de réfraction n3 de l'élément surfacique (4) du capteur optique (1) : ni>n3. 35
6. 6. Système selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le stylet lumineux (2) 3024252 20 comporte un capteur de pression sensible à la pression exercée par l'embout du stylet lumineux (2) sur l'élément surfacique (4), et en ce que la source lumineuse (24) dudit stylet lumineux (2) est configurée pour que lors de l'éclairage, l'intensité de la lumière émise par ladite source lumineuse (24) soit modulée en fonction de ladite pression. 5
7. 7. Procédé d'acquisition numérique d'un tracé manuscrit mis en oeuvre par un système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un utilisateur produit au moyen du stylet (2) un tracé sur l'élément surfacique (24), dans lequel - l'imageur (5) du capteur optique (1) acquiert une pluralité d'images pendant le 10 traçage, chacune desdites images présentant un trajet lumineux correspondant à la partie du tracé effectuée par l'embout (21) du stylet (2) pendant la durée d'intégration des pixels de l'imageur pour ladite image, et - on détermine une image finale correspondant à la numérisation du tracé à partir de la pluralité d'images. 15
8. 8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le stylet (2) est un stylet lumineux comprenant une source lumineuse (24) adaptée pour émettre de la lumière en direction du capteur optique (1) à travers l'embout (21) et la source lumineuse dudit stylet lumineux (2) émet de la lumière en direction du capteur optique (1) lorsque 20 l'utilisateur produit au moyen du stylet lumineux (2) un tracé sur l'élément surfacique (24).
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 à 8, dans lequel l'image finale est déterminée en sélectionnant, pour chacun des points d'image, la valeur d'intensité 25 maximale parmi plusieurs desdites images.
10. 10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'image finale imgfinale[n] est déterminée de façon récurrente en sélectionnant pour chacun des points le maximum entre l'image finale précédemment déterminée imgfinale[n-1] et une image 30 nouvellement acquise img[n]: imgfinale[n] =nnax[inngfinale[n-1]; img[n]}
11. 11. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel l'image finale est déterminée par interpolation à partir de points dérivés du tracé apparaissant sur les 35 images. 3024252 21
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel la durée d'exposition des pixels de l'imageur (5) pour une image est d'au moins 80% de la durée entre l'acquisition de deux images successives. 5
13. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, dans lequel la durée entre l'acquisition de deux images successives est inférieure ou égale à 30 ms.
14. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, dans lequel les images acquises présentent une résolution spatiale comprise entre 39,37 et 98,43 pixels par 10 centimètre, soit entre 100 et 250 pixels par pouce, de préférence entre 39,37 et 78,74 pixels par centimètre, soit entre 100 et 200 pixels par pouce, et de préférence encore entre 39,37 et 59 pixels par centimètre, soit entre 100 et 150 pixels par pouce.
15. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, dans lequel le capteur 15 optique (1) comprend une source lumineuse (6) adaptée pour l'éclairage d'un doigt dans un procédé d'acquisition d'empreintes digitales, ladite source lumineuse (6) étant : - soit éteinte pendant l'acquisition des images du tracé manuscrit lorsque le stylet (2) est un stylet lumineux émettant de la lumière et l'acquisition se fait selon le principe de l'ombroscopie, 20 - soit allumée pendant l'acquisition des images du tracé manuscrit lorsque le stylet (2) n'émet pas de lumière et l'acquisition se fait selon le principe de l'absorption.
16. 16. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support utilisable dans un ordinateur pour l'exécution des étapes du 25 procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 15 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.