ITUD20120143A1

ITUD20120143A1 - BACKGROUND FOR AN OPTICAL IMAGE ACQUISITION EQUIPMENT

Info

Publication number: ITUD20120143A1
Application number: IT000143A
Authority: IT
Inventors: Gian Luigi Bortolussi
Original assignee: Eidon Lab S C A R L
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2014-02-18

Description

"ORGANO DI SFONDO PER UN'APPARECCHIATURA OTTICA DI ACQUISIZIONE DI IMMAGINI" "BACKGROUND ORGAN FOR AN OPTICAL IMAGE ACQUISITION EQUIPMENT"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

II presente trovato si riferisce ad un organo di sfondo, detto anche "barra nera", per un'apparecchiatura ottica di acquisizione di immagini, o sistema di ispezione automatico, o di visione artificiale, mediante una o piÃ¹ telecamere, in particolare immagini di alta qualitÃ , ossia ad alta risoluzione, sia in bianco e nero, sia a colori, di oggetti di qualsivoglia forma e colore, con la possibilitÃ di individuare in modo semplice, veloce, efficace ed affidabile la sagoma dell'oggetto. Per "barra nera" si intende qui e nel prosieguo un componente ottico di forma lineare oblunga, utilizzabile per creare un contrasto ottico rispetto all'insieme di colori/tonalitÃ degli oggetti che si intendono acquisire. L'ottenimento di un contrasto oggetto/sfondo Ã ̈ indispensabile per la segmentazione, ossia la separazione, dell'oggetto in termini di elaborazione di immagine. Una delle innumerevoli possibili applicazioni Ã ̈, ad esempio, la rilevazione affidabile delle dimensioni di lastre lapidee, o quella del diametro di un disco. The present invention refers to a background organ, also called "black bar", for an optical image acquisition device, or an automatic inspection or artificial vision system, by means of one or more cameras, in particular high-resolution images. quality, ie high resolution, both in black and white and in color, of objects of any shape and color, with the possibility of identifying the shape of the object in a simple, fast, effective and reliable way. The term "black bar" here and hereafter means an optical component with an oblong linear shape, which can be used to create an optical contrast with respect to the set of colors / shades of the objects to be acquired. Obtaining an object / background contrast is essential for the segmentation, i.e. separation, of the object in terms of image processing. One of the countless possible applications is, for example, the reliable detection of the dimensions of stone slabs, or that of the diameter of a disc.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

In molti contesti industriali e della tecnica il problema di separare un oggetto dallo sfondo Ã ̈ stato finora risolto in modo abbastanza semplice, in quanto, in tali contesti, l'oggetto da ispezionare presenta un unico colore o una gamma di colori ristretta e ben definita. Ad esempio, nel settore del mobile, per la produzione di semilavorati in MDF, la gamma dei colori Ã ̈ normalmente limitata al bianco, al crema, all'ambra. La sagoma geometrica di un pannello di MDF trasportato su un nastro, di solito verde o nero, risulta quindi facilmente misurabile anche automaticamente, elaborando l'immagine acquisita mediante una telecamera di un sistema di visione. In many industrial and technical contexts the problem of separating an object from the background has so far been solved in a fairly simple way, as, in these contexts, the object to be inspected has a single color or a narrow and well-defined range of colors. . For example, in the furniture sector, for the production of semi-finished products in MDF, the range of colors is normally limited to white, cream, amber. The geometric shape of an MDF panel transported on a belt, usually green or black, is therefore easily measurable even automatically, by processing the image acquired by means of a camera of a vision system.

Tale tecnica nota puÃ² essere perÃ² applicata solamente in una casistica molto ridotta. Infatti la maggior parte dei prodotti e delle loro produzioni hanno una gamma infinita di colori, che spesso li caratterizzano. Si pensi ad esempio ai diversi componenti dei mobili, ai tessuti, ai alle confezioni alimentari, alle lastre lapidee, ecc. However, this known technique can only be applied in a very small number of cases. In fact, most of the products and their productions have an infinite range of colors, which often characterize them. Think for example of the different components of furniture, fabrics, food packaging, stone slabs, etc.

E' noto un sistema di acquisizione di immagini in cui, per rilevare il passaggio di lastre lapidee su un nastro trasportatore, viene utilizzata una telecamera lineare a colori disposta al di sopra di un nastro trasportatore e puntata verso quest'ultimo. Una barra di sfondo di colore verde Ã ̈ disposta al di sotto del nastro trasportatore, trasversalmente ad esso, in corrispondenza dell'asse ottico della telecamera. Il suddetto sistema noto non Ã ̈ perÃ² affidabile, a causa della sporcizia che si deposita sulla barra di sfondo che in tempi brevi, considerando la grandissima polverositÃ degli impianti di produzione lapidei, va a compromettere i valori impostati nel software di segmentazione, determinando una mancanza di affidabilitÃ delle misure rilevate dalla telecamera. Per ovviare all'accumulo della sporcizia sono stati previsti getti di aria in corrispondenza della superficie superiore della barra di sfondo. Nonostante ciÃ², in presenza di materiali con sfumature di colore verde, o simili, il suddetto sistema noto non Ã ̈ in grado di individuare accuratamente la lastra, per cui gli errori di misura sono frequenti. An image acquisition system is known in which, to detect the passage of stone slabs on a conveyor belt, a linear color camera is used, arranged above a conveyor belt and pointed towards the latter. A green background bar is arranged below the conveyor belt, transversely to it, in correspondence with the optical axis of the camera. However, the aforementioned known system is not reliable, due to the dirt that settles on the background bar which in a short time, considering the very high dustiness of the stone production plants, compromises the values set in the segmentation software, causing a lack reliability of the measurements detected by the camera. To obviate the accumulation of dirt, jets of air have been provided at the upper surface of the background bar. Despite this, in the presence of materials with shades of green or the like, the aforementioned known system is not able to accurately identify the slab, so measurement errors are frequent.

E' anche noto l'utilizzo della retro-illuminazione, detta anche "backlight", che permette di affrontare una casistica piÃ¹ ampia, che contempla oggetti di qualsiasi colore. Con l'impiego di backlight viene facilmente rilevata la sagoma dell'oggetto sulla quale sono possibili svariate misure geometriche. Tale sistema noto con la retro-illuminazione ha perÃ² l'inconveniente che con esso si individuano solamente le sagome, ossia i contorni degli oggetti, perdendo perÃ² l'immagine della loro superficie. Per poter vedere l'immagine della superficie occorre infatti portare l'immagine del backlight in forte saturazione con un conseguente abbagliamento della telecamera, cosÃ¬ che la qualitÃ dell'immagine acquisita Ã ̈ in genere scadente. Inoltre, nel caso di scansioni su un piano orizzontale, che Ã ̈ quello preponderante nelle produzioni industriali, sussiste il problema della sporcizia che puÃ² andare a puntinare o a velare il backlight, con la conseguenza di una perdita di affidabilitÃ . Si deve inoltre sottolineare che il backlight presenta i seguenti inconvenienti: richiede la presenza di lampade che, oltre a consumare energia elettrica per la loro alimentazione, devono anche essere sostituite periodicamente; richiede una certificazione e una manualistica; costa molto rispetto ad un elemento passivo. The use of backlighting, also known as "backlight", is also known, which allows us to deal with a broader case study, which includes objects of any color. With the use of backlight the shape of the object on which various geometric measurements are possible is easily detected. However, this known system with backlighting has the drawback that with it only the shapes, ie the outlines of the objects, are identified, but the image of their surface is lost. To be able to see the image of the surface it is in fact necessary to bring the image of the backlight into high saturation with a consequent glare of the camera, so that the quality of the acquired image is generally poor. Furthermore, in the case of scans on a horizontal plane, which is the predominant one in industrial productions, there is the problem of dirt that can puncture or veil the backlight, with the consequence of a loss of reliability. It should also be emphasized that the backlight has the following drawbacks: it requires the presence of lamps which, in addition to consuming electricity for their power supply, must also be replaced periodically; requires certification and manuals; it costs a lot compared to a passive item.

Nell'elaborazione delle immagini sono anche note numerose tecniche per effettuare la separazione fra lo sfondo e l'oggetto anche in presenza di tonalitÃ di colore comuni allo sfondo e all'oggetto. Alcune di queste tecniche si basano sulla segmentazione effettuata con software. Numerous techniques are also known in image processing for separating the background from the object even in the presence of color tones common to the background and the object. Some of these techniques rely on software segmentation.

La maggior parte di tali tecniche note sfrutta le differenze di morfologia, o tessiture, che sussistono nell'immagine di sfondo e in quella dell'oggetto: ad esempio Ã ̈ relativamente facile distinguere oggetti con una superficie liscia (da usare come background) da oggetti con superficie rugosa, anche di fronte a tonalitÃ di colore simili, se non identiche. I limiti di queste tecniche note riguardano gli oggetti naturali, che possono presentare tessiture del tutto aleatorie e talvolta simili a quelle dello sfondo, con una conseguente mancanza di applicabilitÃ generale. Le tecniche di separazione oggetto/sfondo basate sul software soffrono inoltre della complessitÃ e quindi spesso richiedono un elevato tempo di elaborazione. Inoltre, spesso, un'elevata complessitÃ porta anche ad una scarsa affidabilitÃ . Sono anche note le apparecchiature di scansione, o scanner, tridimensionali, o 3D, a lama di luce, che consentono di individuare facilmente un oggetto rispetto ad un piano di zero, o a uno spazio vuoto. Il principio di funzionamento Ã ̈ semplice e intuitivo: una lama di luce viene proiettata sull'oggetto ortogonalmente a un piano di riferimento, o piano di zero. In questo modo la diffusione della luce sull'oggetto genera l'immagine di un profilo, o sezione luminosa, dell'oggetto che viene raccolta dalla telecamera, il cui asse ottico ha una angolazione ben definita rispetto al piano di riferimento. La ricostruzione della forma dell'oggetto richiede una scansione, cioÃ ̈ la traslazione relativa dell'oggetto rispetto al sistema costituito dalla sorgente della linea luminosa con la telecamera. In questo modo la successione di profili 3D acquisita crea una maglia di punti che appartengono alla superficie dell'oggetto. La separazione degli oggetti dal piano di zero, o "sfondo", Ã ̈ intrinseca al metodo. L'ottenimento della sagoma 3D dell'oggetto non si accompagna perÃ² all'acquisizione di un'immagine a colori di alta qualitÃ dell'oggetto stesso. Most of these known techniques exploit the differences in morphology, or textures, that exist in the background image and in that of the object: for example, it is relatively easy to distinguish objects with a smooth surface (to be used as a background) from objects with a wrinkled surface, even in the face of similar, if not identical, shades of color. The limitations of these known techniques concern natural objects, which can have completely random textures and sometimes similar to those of the background, with a consequent lack of general applicability. Software-based object / background separation techniques also suffer from complexity and therefore often require a lot of processing time. Moreover, often, a high complexity also leads to a poor reliability. There are also known three-dimensional or 3D light-blade scanning equipment, or scanners, which allow an object to be easily identified with respect to a zero plane, or to an empty space. The operating principle is simple and intuitive: a blade of light is projected onto the object orthogonally to a reference plane, or zero plane. In this way, the diffusion of the light on the object generates the image of a profile, or light section, of the object that is collected by the camera, whose optical axis has a well-defined angle with respect to the reference plane. The reconstruction of the shape of the object requires a scan, that is the relative translation of the object with respect to the system constituted by the source of the light line with the camera. In this way, the succession of 3D profiles acquired creates a mesh of points that belong to the surface of the object. The separation of objects from the zero plane, or "background", is intrinsic to the method. Obtaining the 3D shape of the object, however, is not accompanied by the acquisition of a high quality color image of the object itself.

Uno scopo del presente trovato Ã ̈ quello di realizzare un organo di sfondo che sia piÃ¹ fotoassorbente di tutte le sostanze naturali, cosÃ¬ che possa risolvere il problema di ottenere, con la relativa apparecchiatura, immagini di altissima qualitÃ e nel contempo di poter segmentare sempre le immagini relative al contorno dell'oggetto del quale si vogliono rilevare le dimensioni e la forma. An object of the present invention is to provide a background organ that is more light-absorbing than all natural substances, so that it can solve the problem of obtaining, with the relative equipment, images of the highest quality and at the same time being able to always segment the images relating to the outline of the object whose size and shape are to be detected.

L'organo di sfondo puÃ² essere considerato un cosiddetto "corpo nero", ossia un corpo capace di assorbire tutta la radiazione elettromagnetica incidente su di esso, per qualunque frequenza e per qualunque temperatura. Un corpo del genere non riflette, nÃ© trasmette radiazione. The background organ can be considered a so-called "black body", ie a body capable of absorbing all the electromagnetic radiation incident on it, for any frequency and for any temperature. Such a body does not reflect or transmit radiation.

Nella tecnica nota non esistono corpi con queste caratteristiche. E' noto infatti che sostanze particolarmente nere, come il nerofumo, arrivano ad assorbire al massimo dal 97% al 98% della radiazione incidente. La migliore approssimazione di laboratorio a un corpo nero ideale Ã ̈ una cavitÃ realizzata con pareti isolanti, in una delle quali viene praticato un piccolo orifizio, o piccola apertura circolare. Nel campo della fisica Ã ̈ di interesse la misura della radiazione emessa. Quando la cavitÃ viene riscaldata, la radiazione uscente dall'apertura Ã ̈ un buon campione della radiazione di un corpo nero ideale. Nei sistemi di visione l'aspetto "radiazione di corpo nero" non ha alcun interesse, invece Ã ̈ interessante lo spunto per ottenere uno sfondo nero "quasi perfetto", cioÃ ̈ che risulti molto piÃ¹ nero di qualunque materiale di cui sono costituite le superfici degli oggetti che si intendono acquisire. Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questo ed altri scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. In the known art there are no bodies with these characteristics. In fact, it is known that particularly black substances, such as carbon black, can absorb at most 97% to 98% of the incident radiation. The best laboratory approximation to an ideal blackbody is a cavity made with insulating walls, in one of which a small orifice, or small circular opening, is made. In the field of physics, the measurement of the emitted radiation is of interest. When the cavity is heated, the radiation from the aperture is a good sample of the radiation from an ideal black body. In the vision systems the "black body radiation" aspect is of no interest, instead it is interesting to get an "almost perfect" black background, which is much blacker than any material of which the surfaces are made. of the objects to be acquired. To obviate the drawbacks of the known art and to achieve this and other objects and advantages, the Applicant has studied, tested and implemented the present invention.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND

Il presente trovato Ã ̈ espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente. The present invention is expressed and characterized in the independent claim.

Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale. The dependent claims disclose other characteristics of the present invention or variants of the main solution idea.

La soluzione tecnica nuova originale, che raggiunge i suddetti scopi e offre vantaggi sorprendenti e imprevedibili, sia in termini tecnici, sia in termini economici di abbassamento dei costi, prevede di realizzare un organo di sfondo per un'apparecchiatura di acquisizione di immagini, che comprende un contenitore sostanzialmente a forma di parallelepipedo avente una pluralitÃ di pareti che definiscono una cavitÃ interna con le superfici nere. Su una prima parete del contenitore, che in uso Ã ̈ adatta ad essere affacciata ad una telecamera o ad un altro mezzo di ripresa idoneo dell'apparecchiatura di acquisizione di immagini, in corrispondenza di un asse ottico, Ã ̈ realizzata una prima apertura che mette in comunicazione la suddetta cavitÃ interna con l'esterno. Anche la superficie esterna della suddetta prima parete del contenitore Ã ̈ nera. The original new technical solution, which achieves the aforementioned purposes and offers surprising and unpredictable advantages, both in technical terms and in economic terms of lowering costs, provides for the realization of a background organ for an image acquisition equipment, which includes a substantially parallelepiped-shaped container having a plurality of walls defining an internal cavity with black surfaces. On a first wall of the container, which in use is suitable for being facing a camera or other suitable means of recording the image acquisition equipment, in correspondence with an optical axis, a first opening is made which puts the aforesaid internal cavity communicates with the outside. The external surface of the aforementioned first wall of the container is also black.

In accordo con una caratteristica principale del presente trovato, la suddetta prima apertura Ã ̈ di forma sostanzialmente rettangolare ed ha un rapporto, o "aspect ratio", fra la larghezza dell'apertura e la sua lunghezza compreso fra 0.001 e 0.1. In accordance with a main feature of the present invention, the aforesaid first opening is substantially rectangular in shape and has an aspect ratio between the width of the opening and its length of between 0.001 and 0.1.

In questo modo Ã ̈ possibile ottenere la prima apertura di larghezza molto ridotta che permette di ridurre la quantitÃ di luce che puÃ² penetrare all'interno della cavitÃ interna riducendo il grado di nero della stessa. In this way it is possible to obtain the first opening of very reduced width which allows to reduce the quantity of light that can penetrate inside the internal cavity, reducing the degree of black of the same.

Inoltre, un aspect ratio cosÃ¬ ridotto permette l'utilizzo di mezzi di ripresa, o telecamere di tipo lineare, in cui il fascio di ripresa dalla stessa puÃ² essere posizionato in corrispondenza della prima apertura per la suddetta acquisizione. Furthermore, such a reduced aspect ratio allows the use of recording media, or linear type cameras, in which the shooting beam from the same can be positioned at the first aperture for the aforementioned acquisition.

Vantaggiosamente la suddetta prima apertura ha una larghezza compresa fra 3 nie 30 mm, ed una lunghezza maggiore della larghezza degli oggetti di cui si vuole acquisire le immagini. Advantageously, the aforementioned first opening has a width between 3 and 30 mm, and a length greater than the width of the objects whose images are to be acquired.

Inoltre, in accordo con una caratteristica secondaria del presente trovato, all'interno della suddetta cavitÃ interna sono disposti uno o piÃ¹ diaframmi, ognuno dei quali ha sostanzialmente le dimensioni della suddetta prima parete, Ã ̈ parallelo a quest 'ultima ed Ã ̈ provvisto di una seconda apertura sostanzialmente uguale alla suddetta prima apertura realizzata nella suddetta prima parete del contenitore e allineata con essa lungo il suddetto asse ottico. Anche i suddetti diaframmi sono di colore nero. Furthermore, in accordance with a secondary characteristic of the present invention, one or more diaphragms are arranged inside the aforesaid internal cavity, each of which has substantially the dimensions of the aforesaid first wall, is parallel to the latter and is provided with a second opening substantially equal to the aforementioned first opening made in the aforementioned first wall of the container and aligned with it along the aforesaid optical axis. The aforementioned diaphragms are also black.

In questo modo, i raggi luminosi che entrano nella suddetta cavitÃ interna attraverso la suddetta prima apertura rettangolare e che hanno una inclinazione rispetto all'asse ottico, tale per cui incontrerebbero una parete laterale del contenitore, perpendicolare alla suddetta prima apertura, incontrano almeno un diaframma e rimangono all'interno della cavitÃ stessa. In this way, the light rays that enter the aforementioned internal cavity through the aforementioned first rectangular opening and which have an inclination with respect to the optical axis, such that they would meet a lateral wall of the container, perpendicular to the aforementioned first opening, meet at least one diaphragm and remain inside the cavity itself.

In accordo con un'altra caratteristica secondaria del presente trovato, all'interno della suddetta cavitÃ interna, in corrispondenza del suddetto asse ottico, e ad una determinata distanza dalla suddetta prima apertura, Ã ̈ disposto un elemento fotoassorbente avente almeno una superficie piana inclinata di un determinato angolo rispetto allo stesso asse ottico. In accordance with another secondary characteristic of the present invention, inside the aforesaid internal cavity, in correspondence with the aforesaid optical axis, and at a determined distance from the aforesaid first opening, a photo-absorbing element is arranged having at least one inclined flat surface of a certain angle with respect to the same optical axis.

In una forma di realizzazione del presente trovato l'elemento fotoassorbente Ã ̈ disposto in corrispondenza di una seconda parete del suddetto contenitore, opposta alla suddetta prima parete, cosÃ¬ che i suddetti uno o piÃ¹ diaframmi sono posizionati fra la suddetta prima apertura e il suddetto elemento fotoassorbente . In an embodiment of the present invention the photo-absorbent element is arranged in correspondence with a second wall of the aforesaid container, opposite the aforesaid first wall, so that the aforesaid one or more diaphragms are positioned between the aforesaid first opening and the aforesaid light-absorbing element.

In questo modo, i raggi luminosi che entrano nella cavitÃ interna attraverso la suddetta prima apertura e che hanno una piccola inclinazione, ossia compresa fra -10° e 10° rispetto all'asse ottico, tale per cui incontrerebbero la parete di fondo del contenitore, ossia la parete opposta a quella in cui Ã ̈ realizzata la prima apertura, incontrano invece il suddetto elemento fotoassorbente e subiscono almeno tre riflessioni sulle superfici interne della cavitÃ , prima di riemergere dalla medesima apertura fortemente attenuati, ossia di almeno quattro ordini di grandezza. In this way, the light rays that enter the internal cavity through the aforementioned first opening and which have a small inclination, ie between -10 ° and 10 ° with respect to the optical axis, such that they would meet the bottom wall of the container, that is, the wall opposite to that in which the first opening is made, instead encounter the aforementioned photo-absorbent element and undergo at least three reflections on the internal surfaces of the cavity, before re-emerging from the same opening strongly attenuated, i.e. by at least four orders of magnitude.

II presente trovato si riferisce anche ad un'apparecchiatura ottica di acquisizione di immagini comprendente un organo di sfondo come sopra descritto. The present invention also refers to an optical image acquisition apparatus comprising a background member as described above.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui: These and other characteristics of the present invention will become clear from the following description of an embodiment, provided by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

- la fig. 1 Ã ̈ una vista prospettica e schematica di un'apparecchiatura di acquisizione ottica di immagini, nella quale Ã ̈ montato un organo di sfondo secondo il presente trovato; - fig. 1 is a perspective and schematic view of an optical image acquisition apparatus, in which a background element according to the present invention is mounted;

- la fig. 2 Ã ̈ una vista frontale, schematica e ingrandita, dell'apparecchiatura e dell'organo di sfondo di fig. 1. - fig. 2 is a front view, schematic and enlarged, of the apparatus and of the background member of fig. 1.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE DEL DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE

PRESENTE TROVATO PRESENT FOUND

Con riferimento alle figure 1 e 2, un organo di sfondo 10 secondo il presente trovato Ã ̈ illustrato montato in un'apparecchiatura ottica di acquisizione di immagini 11, di tipo noto, che comprende una telecamera 12 e due lampade 13 poste al di sopra di un oggetto 14 del quale si vuole acquisire l'immagine. With reference to Figures 1 and 2, a background member 10 according to the present invention is shown mounted in an optical image acquisition apparatus 11, of a known type, which comprises a camera 12 and two lamps 13 placed above an object 14 of which the image is to be acquired.

L'oggetto 14 ha una determinata larghezza LO e puÃ² essere sia fermo, sia in movimento rispetto alla telecamera 12 e alle lampade 13. Nell'esempio qui descritto, l'oggetto 14 Ã ̈ una lastra lapidea, che puÃ² avere una larghezza LO che puÃ² arrivare fino a circa 2200 mm, ma potrebbe essere un qualsiasi altro oggetto . The object 14 has a certain width LO and can be either stationary or moving with respect to the camera 12 and the lamps 13. In the example described here, the object 14 is a stone slab, which can have a width LO that it can go up to about 2200 mm, but it could be any other object.

L'organo di sfondo 10, detto anche barra di sfondo, barra nera, o corpo nero, Ã ̈ posto al di sotto dell'oggetto 14 e comprende un contenitore 15 avente sostanzialmente la forma di un parallelepipedo oblungo, con una parete superiore 16, una parete inferiore 17, due pareti laterali 18 e due pareti frontali 19, che insieme definiscono una cavitÃ 20 avente una profonditÃ P. La lunghezza LU del contenitore 15 e della cavitÃ 20 Ã ̈ vantaggiosamente maggiore della larghezza LO dell'oggetto 14. Nella forma di realizzazione qui illustrata a titolo di esempio, la profonditÃ P Ã ̈ di circa 150 mm e la lunghezza LU Ã ̈ di circa 2400 mm. The background member 10, also called the background bar, black bar, or black body, is placed below the object 14 and comprises a container 15 substantially in the shape of an oblong parallelepiped, with an upper wall 16, a lower wall 17, two side walls 18 and two front walls 19, which together define a cavity 20 having a depth P. The length LU of the container 15 and of the cavity 20 is advantageously greater than the width LO of the object 14. In the form embodiment illustrated here as an example, the depth P is about 150 mm and the length LU is about 2400 mm.

La parete superiore 16 Ã ̈ provvista di un'apertura 21 avente la forma di una feritoia rettilinea rettangolare. L'apertura 21 Ã ̈ disposta centrata con un asse ottico X della telecamera 12, ha una larghezza LA di circa 20 mm e si estende per l'intera lunghezza LU del contenitore 15. The upper wall 16 is provided with an opening 21 having the shape of a rectangular rectilinear slot. The opening 21 is arranged centered with an optical axis X of the camera 12, has a width LA of about 20 mm and extends for the entire length LU of the container 15.

In particolare, la lunghezza LU del contenitore 15 Ã ̈ funzione del campo di applicazione e puÃ² andare da 300mm, ad esempio per l'acquisizione nel settore del mobile, fino a 2500mm, ad esempio per applicazioni su lastre del settore lapideo. In particular, the LU length of the container 15 is a function of the field of application and can range from 300mm, for example for the acquisition in the furniture sector, up to 2500mm, for example for applications on slabs in the stone sector.

Per quanto riguarda la larghezza LA dell'apertura 21, si fa notare che la Richiedente, mediante diverse prove pratiche, ha constatato che l'organo di sfondo 10, in particolare la porzione della parete inferiore 17, indicata con "SI" in fig. 2, inquadrata dalla telecamera 12, in assenza sia dei diaframmi 23 che dell'elemento fotoassorbente 24, pur essendo posizionata ad una distanza maggiore dalle lampade 13 di quanto lo fosse la superficie superiore dell'oggetto 14, risultava piÃ¹ chiara di alcune porzioni nere presenti in alcuni oggetti, ad esempio in alcune lastre lapidee. As regards the width LA of the opening 21, it should be noted that the Applicant, by means of various practical tests, has found that the background member 10, in particular the portion of the lower wall 17, indicated with "YES" in fig. 2, framed by the camera 12, in the absence of both the diaphragms 23 and the photo-absorbent element 24, although it was positioned at a greater distance from the lamps 13 than was the upper surface of the object 14, it was lighter than some black portions present in some objects, for example in some stone slabs.

Le ragioni per le quali il cosiddetto "livello di grigio" visibile attraverso l'apertura 21 risultava piÃ¹ chiaro di alcuni oggetti neri, come ad esempio lastre lapidee nere, sono essenzialmente le seguenti: 1) una eccessiva larghezza LA dell'apertura 21 rispetto alle dimensioni della sezione trasversale dell'organo di sfondo 10, anche se la larghezza LA dell'apertura 21 non puÃ² essere troppo piccola perchÃ©: The reasons why the so-called "gray level" visible through the opening 21 was lighter than some black objects, such as black stone slabs, are essentially the following: 1) an excessive width LA of the opening 21 with respect to the dimensions of the cross section of the background organ 10, even if the width LA of the opening 21 cannot be too small because:

a) l'ampiezza della striscia di acquisizione della telecamera 12 Ã ̈ pre-definita; a) the width of the acquisition strip of the camera 12 is pre-defined;

b) devono poter essere tollerati empiricamente malposizionamenti dell'asse ottico X della telecamera 12 rispetto all'asse ideale che passa per il centro dell'apertura 21; b) malpositioning of the optical axis X of the camera 12 with respect to the ideal axis passing through the center of the aperture 21 must be empirically tolerated;

c) il piano superiore dell'apertura 21 Ã ̈ piÃ¹ lontano del piano inquadrato su cui si trova l'oggetto 14, per cui il primo Ã ̈ "fuori fuoco": la figura di confusione dei bordi dell'apertura 21 non deve ricadere entro l'immagine acquisita anche per quanto esposto nel successivo punto 2. c) the upper plane of the opening 21 is farther than the framed plane on which the object 14 is, so the first is "out of focus": the confusing figure of the edges of the opening 21 must not fall within the image acquired also for what is explained in the following point 2.

Una eccessiva larghezza LA dell'apertura 21 farebbe perÃ² entrare nella cavitÃ 20 una considerevole quantitÃ di luce, che perÃ² non garantirebbe quel grado di nero auspicato per segmentare correttamente l'immagine dell'oggetto 14. An excessive width LA of the opening 21 would however allow a considerable amount of light to enter the cavity 20, which however would not guarantee the desired degree of black for correctly segmenting the image of the object 14.

2) Presenza di polvere e detriti (in genere di colore chiaro se non bianco) che, in uso, si deposita sull'organo di sfondo 10. Infatti, la polvere all'interno della cavitÃ 20 diffonde in tutte le direzioni, quindi anche verso la telecamera 12, la luce che riesce a penetrare attraverso l'apertura 21, dando luogo a un livello di grigio di sfondo piÃ¹ chiaro che con l'organo di sfondo 10 pulito. 2) Presence of dust and debris (generally of a light color if not white) which, in use, is deposited on the background organ 10. In fact, the dust inside the cavity 20 diffuses in all directions, therefore also towards camera 12, the light that manages to penetrate through aperture 21, resulting in a lighter background gray level than with clean background organ 10.

Si deve anche osservare che l'accumulo di polvere Ã ̈ legato alla modalitÃ piÃ¹ comune di trasporto industriale degli oggetti 14, che avviene con nastri, o rulli, trasportatori. Infatti, poichÃ© gli oggetti 14 traslano su piani orizzontali con nastri o rulli, Ã ̈ normale che la polvere si depositi su una superficie di contrasto all'interno di uno schema di acquisizione di immagine. It should also be noted that the accumulation of dust is linked to the most common method of industrial transport of objects 14, which takes place with conveyor belts, or rollers. In fact, since the objects 14 translate on horizontal planes with ribbons or rollers, it is normal for dust to settle on a contrast surface within an image acquisition scheme.

La soluzione della tecnica nota era quella di mettere un coperchio chiaro in corrispondenza a oggetti (es. lastre lapidee) molto scuri che consentiva di ottenere un buona separazione sfondo â€” oggetto. The solution of the known technique was to place a light lid in correspondence with very dark objects (eg stone slabs) which allowed to obtain a good separation from the background - object.

Il contenitore 15, la cavitÃ 20 e l'apertura 21 sono realizzati, ad esempio, piegando a â€œC" una lamiera verniciata di nero. E' infatti importante che almeno la superficie esterna della parete superiore 16 e tutte le superfici interne della cavitÃ 20 siano verniciate di nero, per formare una cavitÃ "lineare" nera. The container 15, the cavity 20 and the opening 21 are made, for example, by bending a black painted sheet to "C." It is in fact important that at least the external surface of the upper wall 16 and all the internal surfaces of the cavity 20 are painted black, to form a black "linear" cavity.

Per migliorare notevolmente le prestazioni dell'organo, o barra, di sfondo 15, che giÃ cosÃ¬ permette di ottenere ottimi risultati, all'interno della cavitÃ 20, sono stati posizionati due diaframmi 22, paralleli alla parete superiore 16. Ciascun diaframma 22 ha una forma rettangolare, si estende per l'intera cavitÃ 20 ed Ã ̈ provvisto di un'apertura 23 allineata con l'apertura 21 ed avente le sue stesse dimensioni. To significantly improve the performance of the background organ, or bar, 15, which already thus allows excellent results to be obtained, two diaphragms 22 have been positioned inside the cavity 20, parallel to the upper wall 16. Each diaphragm 22 has a rectangular shape, it extends for the entire cavity 20 and is provided with an opening 23 aligned with the opening 21 and having its same dimensions.

I diaframmi 22 sono quindi diversi da quelli di tipo noto, ampiamente utilizzati nella costruzione di dispositivi ottici (telescopi, microscopi, obiettivi, ecc.) che hanno la forma di una corona circolare. The diaphragms 22 are therefore different from those of the known type, widely used in the construction of optical devices (telescopes, microscopes, objectives, etc.) which have the shape of a circular crown.

Nella cavitÃ 20, al di sotto dei diaframmi 22 ed in corrispondenza della parete inferiore 17, Ã ̈ posizionato un elemento fotoassorbente 24, che nella fattispecie comprende una lama nera lucida, che si estende per l'intera lunghezza della cavitÃ 20. L'elemento fotoassorbente 24 ha almeno la superficie superiore disposta inclinata di un determinato angolo a, compreso fra 10° e 60°, ad esempio di 45°, rispetto all'asse ottico X. In the cavity 20, below the diaphragms 22 and in correspondence with the lower wall 17, a photo-absorbent element 24 is positioned, which in this case comprises a glossy black blade, which extends for the entire length of the cavity 20. The element photoabsorbent 24 has at least the upper surface arranged inclined by a determined angle a, comprised between 10 ° and 60 °, for example 45 °, with respect to the optical axis X.

A solo titolo di esempio, la superficie superiore dell'elemento fotoassorbente 24 presenta una luciditÃ maggiore di 90 GU vantaggiosamente di circa 100 â€” 110 GU. Questo permette di ottenere un elemento fotoassorbente 24 con una bassa capacitÃ di diffusione della luce. By way of example only, the upper surface of the light-absorbing element 24 has a gloss greater than 90 GU, advantageously about 100 - 110 GU. This allows to obtain a light-absorbing element 24 with a low light diffusion capacity.

Con riferimento alla fig. 2, i raggi luminosi RI che hanno un'inclinazione superiore a circa 25° rispetto all'asse ottico X sono intrappolati dai diaframmi 22, mentre i pochi raggi luminosi R2 che passano attraverso le aperture incontrano l'elemento fotoassorbente 24 e subiscono almeno tre riflessioni su superfici nere prima di riemergere dalla stessa apertura 21 fortemente attenuati. With reference to fig. 2, the light rays RI which have an inclination greater than about 25 ° with respect to the optical axis X are trapped by the diaphragms 22, while the few light rays R2 which pass through the openings meet the photo-absorbing element 24 and undergo at least three reflections on black surfaces before re-emerging from the same opening 21 strongly attenuated.

Per quanto riguarda l'elemento fotoassorbente 24, Ã ̈ importante che la sua superficie superiore, oltre ad essere piana, lucida e nera, abbia anche una finitura ottica, con rugositÃ inferiore a ÎŸ,Î Î1⁄4Î¹Î·. La finitura ottica fa sÃ¬ che la diffusione di un raggio di luce in direzioni diverse da quella del raggio riflesso sia quasi nulla. As regards the photo-absorbent element 24, it is important that its upper surface, in addition to being flat, shiny and black, also has an optical finish, with a roughness less than ÎŸ, Î Î1⁄4Î¹Î ·. The optical finish ensures that the diffusion of a ray of light in directions other than that of the reflected ray is almost nil.

In fig. 2 si puÃ² notare come sia plausibile che il raggio riflesso R2R abbia intensitÃ inferiore al 5% dell'intensitÃ del raggio luminoso incidente R2 . L'intensitÃ del raggio diffuso R2D, parallelo all'asse ottico X e quindi direttamente coinvolto nell'acquisizione dell'immagine, perchÃ© diretto verso la telecamera 12, Ã ̈ molto piÃ¹ piccola e per superfici lucide otticamente risulta quasi nulla. Ãˆ anche grazie a questa soluzione tecnica che l'organo di sfondo 10 permette di ottenere l'effetto di un nero quasi perfetto al di sotto dell'oggetto 14, lungo l'asse ottico X. In fig. 2 it can be seen that it is plausible that the reflected ray R2R has an intensity lower than 5% of the intensity of the incident light ray R2. The intensity of the diffused ray R2D, parallel to the optical X axis and therefore directly involved in the image acquisition, because it is directed towards the camera 12, is much smaller and for optically shiny surfaces it is almost zero. It is also thanks to this technical solution that the background organ 10 makes it possible to obtain the effect of an almost perfect black below the object 14, along the optical axis X.

Ãˆ anche importante notare che la superficie inclinata dell'elemento fotoassorbente 24 permette lo scivolamento verso il basso di eventuali detriti che dovessero entrare nella cavitÃ 20 attraverso l'apertura 21 e, se adeguatamente trattata ad esempio mediante rivestimenti antistatici noti, anche della polvere . It is also important to note that the inclined surface of the photo-absorbent element 24 allows the sliding downwards of any debris that might enter the cavity 20 through the opening 21 and, if adequately treated, for example by known antistatic coatings, also of the dust.

La parete inferiore 17 del contenitore 15 Ã ̈ provvista di un'apertura di scarico 25 adiacente alla parte inferiore dell'elemento fotoassorbente 24. Al di sotto dell'apertura di scarico 25 Ã ̈ disposto uno scivolo inclinato 26, che favorisce il deflusso di eventuali detriti che dovessero accidentalmente entrare nella cavitÃ 20. The lower wall 17 of the container 15 is provided with a discharge opening 25 adjacent to the lower part of the photo-absorbent element 24. Below the discharge opening 25 there is an inclined chute 26, which favors the outflow of any debris that should accidentally enter the cavity 20.

In questo modo, l'elemento fotoassorbente 24, in associazione con l'apertura di scarico 25 e lo scivolo inclinato 26 permette ai detriti di uscire immediatamente dalla cavitÃ 20, senza che questi si accumulino e, soprattutto, senza compromettere la funzionalitÃ ottica, perchÃ© non c'Ã ̈ alcuna perdita della qualitÃ del nero. Si aumenta cosÃ¬ l'affidabilitÃ dell'organo di sfondo 10. In this way, the photo-absorbent element 24, in association with the discharge opening 25 and the inclined chute 26, allows the debris to immediately exit from the cavity 20, without this accumulating and, above all, without compromising the optical functionality, because © there is no loss of black quality. This increases the reliability of the background organ 10.

Per quanto riguarda la profonditÃ P della cavitÃ 20 c'Ã ̈ da notare che aumentandola ci si riconduce al caso ideale di un corpo nero con apertura stretta rispetto alla sezione trasversale dell'oggetto 14. Tale aumento della profonditÃ P Ã ̈ perÃ² limitato praticamente dagli ingombri costruttivi dell'apparecchiatura 11, o della macchina, piÃ¹ complessa, non rappresentata nei disegni, su cui quest 'ultima e l'organo di sfondo 10 vengono montati. Normalmente per installare adeguatamente l'organo di sfondo 10 viene ricavato un alloggiamento, ad esempio togliendo un rullo alla rulliera di trasporto degli oggetti 14, o creando una interruzione del nastro trasportatore, che diventa cosÃ¬ composto da due nastri, con una luce in mezzo. As regards the depth P of the cavity 20, it should be noted that increasing it leads to the ideal case of a black body with a narrow aperture with respect to the cross section of the object 14. This increase in depth P is however practically limited by constructional dimensions of the apparatus 11, or of the more complex machine, not shown in the drawings, on which the latter and the background member 10 are mounted. Normally, to properly install the background member 10, a housing is obtained, for example by removing a roller from the roller conveyor for transporting the objects 14, or by creating an interruption in the conveyor belt, which thus becomes composed of two belts, with a light in the middle .

L'organo di sfondo 10 sopra descritto permette di ottenere ottime prestazioni mantenendo dimensioni abbastanza compatte e compatibili con gli spazi disponibili su apparecchiature e macchine giÃ esistenti . The background member 10 described above allows to obtain excellent performances while maintaining fairly compact dimensions and compatible with the spaces available on already existing equipment and machines.

L'organo di sfondo 10 secondo il presente trovato permette di ottenere almeno i seguenti vantaggi: The background member 10 according to the present invention allows at least the following advantages to be obtained:

- ottenimento di un grado di nero molto elevato anche in ambienti industriali molto polverosi con la conseguente separazione affidabile degli oggetti dallo sfondo nelle immagini acquisite, senza il minimo deterioramento della qualitÃ dell'immagine dell'oggetto; - obtaining a very high degree of black even in very dusty industrial environments with the consequent reliable separation of objects from the background in the acquired images, without the slightest deterioration in the quality of the image of the object;

non sono richieste alimentazioni elettriche; infatti l'organo di sfondo 10 non comprende alcuna lampada o altro componente soggetto ad alimentazione elettrica o ad usura; no power supplies are required; in fact the background member 10 does not comprise any lamp or other component subject to electrical power supply or wear;

- la separazione sfondo-oggetto Ã ̈ affidabile quale che sia il colore, anche nero lucido, dell'oggetto. - the background-object separation is reliable whatever the color, even glossy black, of the object.

- La separazione sfondoâ€”oggetto si puÃ² effettuare con algoritmi semplici, affidabili e veloci; - The background - object separation can be carried out with simple, reliable and fast algorithms;

- si evita l'uso di piÃ¹ background intercambiabili ("coperchi") specializzati per famiglie di colore/tonalitÃ degli oggetti; - the use of multiple interchangeable backgrounds ("lids") specialized for families of color / tonality of the objects is avoided;

- la separazione sfondo-oggetto Ã ̈ affidabile anche in presenza di eventuali detriti; - the background-object separation is reliable even in the presence of any debris;

- non Ã ̈ richiesto un sistema di pulizia continuo dello sfondo, ad esempio a soffio; - a continuous background cleaning system is not required, for example by blowing;

la particolare conformazione interna abbinata allo scarico permette sia di evitare l'accumulo di detriti all'interno dello sfondo che una minore evidenza degli stessi con un conseguente distanziamento dei momenti di manutenzione per la pulizia dello sfondo, the particular internal conformation combined with the drain allows both to avoid the accumulation of debris inside the background and less evidence of the same with a consequent spacing of the maintenance moments for cleaning the background,

- Ã ̈ piÃ¹ economico di altre soluzioni, per giunta meno affidabili. - It is cheaper than other solutions, less reliable too.

La telecamera 12 utilizzata puÃ² essere di tipo lineare per larghezze della prima apertura 21 ridotte, o di tipo matriciale per larghezze della prima apertura 21 prossime a circa 30mm. The camera 12 used can be of the linear type for reduced widths of the first aperture 21, or of the matrix type for widths of the first aperture 21 close to about 30mm.

Forme di realizzazione possono prevedere l'utilizzo di telecamere 12 di tipo lineare a colori che basano il loro principio di funzionamento sull'acquisizione di tre bande cromatiche, corrispondenti ai colori primari, mediante tre righe accostate. Embodiments can provide for the use of linear color cameras 12 which base their operating principle on the acquisition of three chromatic bands, corresponding to the primary colors, by means of three adjacent lines.

Eâ€™ chiaro che all'organo di sfondo 10 fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. It is clear that modifications and / or additions of parts can be made to the background member 10 described up to now, without thereby departing from the scope of the present invention.

Ãˆ anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad un esempio specifico, una persona esperta del ramo potrÃ senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di organi di sfondo aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito. It is also clear that, although the present invention has been described with reference to a specific example, a person skilled in the art will certainly be able to realize many other equivalent forms of background members having the characteristics expressed in the claims and therefore all falling within the scope protection defined by them.

Claims

CLAIMS 1. Background member for an image acquisition apparatus, comprising a container (15) substantially in the shape of a parallelepiped and having a plurality of walls (16, 17, 18, 19) which define an internal cavity (20), in which on a first wall (16) of said walls, in correspondence with an optical axis (X), a first opening (21) is made which puts said internal cavity (20) in communication with the outside, characterized by the fact that said first opening (21) has a substantially rectangular shape having a ratio between its width (LA) and its length (LU) between 0.001 and 0.1, and that the surfaces of said internal cavity (20) and at least the external surface of said first wall (16) are black.

2. Background member as in claim 1, characterized in that said first opening (21) has a width (LA) between 1 mm and 30 mm, and a length (LU) greater than the width (LO) of the objects (14 ) whose images you want to acquire.

3. Background member as in claim 1 or 2, characterized in that the depth (P) of said internal cavity (20) is approximately 150 mm.

4. Background member as in any one of the preceding claims, characterized in that one or more diaphragms (22) are arranged in said internal cavity (20), each of which has substantially the dimensions of said first wall (16), Ã It is parallel to the latter and is provided with a second aperture (23) substantially equal to said first aperture (21) and aligned with the latter along said optical axis (X).

5. Background member as in claim 4, characterized in that said diaphragms (22) are black in color.

6. Background element as in any one of the preceding claims, characterized in that inside said cavity (20), in correspondence of said optical axis (X), a photo-absorbing element (24) having at least one surface plane facing towards said first opening (21) inclined by a determined angle (a) with respect to said optical axis (X).

7. Background member as in claim 6, characterized in that said determined angle (a) is comprised between 10 ° and 60 °.

8. Background element as in claim 4 or 5 and 6 or 7, characterized in that said photo-absorbent element (24) is arranged in correspondence with a second wall (19) of said container (15), opposite to said first wall , so that said one or more diaphragms (22) are positioned between said first opening and said photo-absorbent element (24).

9. Background member as in any one of claims 6, 7 or 8, characterized in that the flat surface of said light-absorbing element (24) facing said first opening (21) has a glossy optical finish with a roughness of less than 0, Î ™ Î1⁄4Ï € Î¹.

10. Background member as in any one of claims 7 to 9, characterized in that a lower wall (17) of said container (15) is provided with a discharge opening (25) adjacent to the lower part of said light-absorbing element (24).

11. Background element as in claim 10, characterized by the fact that an inclined chute (26) is arranged below said discharge opening (25), suitable for facilitating the outflow of any debris that might accidentally enter said internal cavity (20) through said first opening (21).

12. Optical image acquisition apparatus comprising a black background member as in any one of the preceding claims,