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Suc
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Ral
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Gne
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Appa
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Cer
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Vante
(1)
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Trai
(1)
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Trou
(1)
[17][_]
Tre
(1)
[18][_]
Disease
(1/ 8)
[19][_]
Bruit
(8)
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Molecule
(2/ 5)
[21][_]
DES
(4)
[22][_]
minee
(1)
[23][_]
Physical
(3/ 3)
[24][_]
20 s
(1)
[25][_]
de 10 %
(1)
[26][_]
de 5 bits
(1)
[27][_]
Organism
(1/ 2)
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f sur
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Images Mosaic View
Publication
_________________________________________________________________
Number FR2517092A1
Family ID 1934517
Probable Assignee Philips Nv
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF POUR LE REGLAGE DYNAMIQUE D'UN SEUIL DE
DISCRIMINATION NOIR/BLANC LORS DU TRAITEMENT D'IMAGES A VALEUR DE GRIS
Abstract
_________________________________________________________________
UN DISPOSITIF POUR NUMERISER UNE IMAGE FORMEE DE VALEURS DE GRIS, AU
MOYEN D'UN SEUIL DE DISCRIMINATION NOIRBLANC REGLE DE MANIERE
DYNAMIQUE, COMPORTE:
A.UN GENERATEUR74 POUR DETERMINER UN SEUIL DE DISCRIMINATION POUR
CHAQUE PREMIER ENSEMBLE PARTIEL LOCAL DE POINTS D'IMAGE;
B.UN DISPOSITIF DE DETERMINATION DE BORDS68 POUR DETERMINER, A PARTIR
D'UN DEUXIEME ENSEMBLE PARTIEL LOCAL DE POINTS D'IMAGE APPARTENANT A
UN PREMIER ENSEMBLE PARTIEL LOCAL DE POINTS D'IMAGE, S'IL Y A OU NON
UN BORD LOCAL ENTRE DES POINTS D'IMAGE PLUS SOMBRES ET PLUS CLAIRS ET
FORMER ALORS UN SIGNAL DE VALIDATIONINVALIDATION77.
C.UN DISPOSITIF DE DECISION64 POUR PRESENTER A PARTIR D'UNE VALEUR DE
GRIS ET DU SEUIL DE DISCRIMINATION VALABLE POUR CETTE VALEUR DE GRIS,
UN SIGNAL NOIR OU UN SIGNAL BLANC66.
DES MESURES62 SONT PRISES POUR PRESENTER AU MEME INSTANT LE SIGNAL
NOIRBLANC66 ET LE SIGNAL DE VALIDATIONINVALIDATION77.
APPLICATION A LA RECONNAISSANCE DE FORMES.
Description
_________________________________________________________________
17092
"Dispositif pour le reglage dynamique d'un seuil de dis-
crimination rmir/blanc oes du trairemert d'images a valeur de gris" La
presente invention concerne d'une maniere generale un dispositif pour
le reglage dynamique d'un seuil de discrimination noir/blanc lors du
traitement d'images a valeurs de gris Par le terme "image", on entend
une quantite d'information telle qu'elle est ob- tenue a partir d'un
objet, classee regulierement selon deux axes de coordonnees Ceci peut
avoir ete effectue a l'aide de moyens a fonctionnement optique ou
d'autres moyens tels qu'un microscope electronique a balayage ou un
radiotelescope Par l'expression "reglage dynamique",
on entend une operation selon laquelle il est admis-
sible que le seuil de discrimination puisse differer
aussi bien d'une image a une autre que d'un emplace-
ment a un autre dans une meme image Plus particulie-
rement, l'invention a trait a un dispositif pour le reglage dynamique
d'un seuil de discrimination noir/ blanc lors du traitement d'images
qui sont formees d'une matrice de points d'image pourvus chacun d'une
valeur de gris et classees selon les rangees et les colonnes de la
matrice, ce dispositif comprenant: a une premiere entree destinee a
recevoir les valeurs de gris; b un dispositif de determination d'une
valeur de seuil comportant: bl des premiers moyens destines a recevoir
les valeurs de gris d'une premiere sequence de premiers ensembles
partiels locaux de points d'images et a determiner pour chaque premier
ensemble partiel local,un seuil noir/blanc local en vue d'une
presentation sur une premiere sortie; c un dispositif de decision
destine, apres comparaison de la valeur de gris d'un point d'image et
du seuil
noir/blanc local valable pour ce point, a presen-
teralternativement un signal noir ou un signal blanc sur une deuxieme
sortie Un tel dispositif est decrit dans le brevet des Etats-Unis
d'Amerique no 3 502 993
et peut etre utilise pour evaluer des signaux essentiel-
lement binaires qui sont places sur un support Le fond
17092
est,par exemple,"blanc" et les signaux, par exemple des caracteres,
sont par contre "noirs" En faisant la moyenne des signaux du fond et
des caracteres, on
determine un seuil de discrimination variant de ma-
niere dynamique Les caracteres peuvent ensuite etre identifies d'une
maniere adequate Le fonctionnement du dispositif connu n'est pas
satisfaisant lorsqu'il
faut traiter une image constituee essentiellement de si-
gnaux a plusieurs vale M s Dans ce cas, par exemple lors du traite-
ment de signaux a trois valeurs, deux transitions suces-
sives peuvent apparaitre dans le meme sens a savoir successivement de
"blanc" vers 'gris" et de "gris" vers "noir", alors que les deux
transitions de signaux contiennent de l'information pertinente au
sujet de l'image (par exemple: sur un fond blanc se trouve un objet
gris qui est a son tour partiellement masque par un objet noir) Dans
un environnement determine,par
exemple industriel, il peut etre necessaire d'iden-
tifier precisement une transition fonctionnelle deter-
minee,par exemple celle du pourtour d'un objet Cet
objet peut alors etre saisi par un robot lorsque l'o-
rientation est connue Il est alors dans de nombreux cas impossible de
choisir une valeur a priori pour le seuil de discrimination Par
ailleurs, pour des raisons de prix, il n'est souvent pas possible
d'executer les operations, comme l'identification de la forme,
directement sur les valeurs de gris Ceci entraine de grandes
difficultes,tant par suite de la capacite de
stockage supplementaire necessaire, qu'en raison des ope-
rations d'identification et autres operations logi-
ques beaucoup plus compliquees De plus, dans de nom-
breux cas, il faut que le traitement de l'image se deroule d'une
maniere directement couplee dans le temps
avec l'operation d'interrogation &#x003C;real-time) La con-
version en une image noir/blanc offre alors une diminution
interessante de la vitesse de traitement necessaire mesuree en bits
par unite de temps Pour pouvoir prendre a present une decision noir
blanc, pour laquelle le seuil de discrimination soit regle localement,
pour laquelle les transitions d'artefact dans le resultat de la
discrimination soient indiquees comme telles et pour laquelle en
outre, dans de nombreux cas, le bruit puisse etre supprime, le tout
pouvant etre realise par un traitement en temps reel, l'invention est
caracterisee en ce que le dispositif de determination du seuil
comprend:
b 2 un dispositif de determination debordscomportant une deu-
xieme entree qui est connectee a la dite premiere en-
tree pour recevoir les valeurs de gris d'une deuxieme sequence de
seconds ensembles partiels locaux de points d'image en vue de detecter
un bord local entre des points d'image plus sombres et des points
d'image plus clairs et de former alors un signal de vali-
dation sur une troisieme sortie mais, en cas d'absence d'un tel bord
local, de former un signal d'invalidation sur la troisieme sortie;
etant entendu que sont presents en outre: d des moyens de decalage
temporel pour presenter un signal noir/blanc d'un point d'image sur la
base d'un premier ensemble partiel local de points d'image sur
la deuxieme sortie en meme temps que le signal de vali-
dation/invalidation sur la troisieme sortie, lequel signal est produit
sur labase d'un deuxieme ensemble partiel local
de pointsd'image appartenant a ce premier ensemble par-
tiel local Une telle transition d'artefact est alors rendue invalide
par le signal d'invalidation et ne doit plus etre prise en
consideration lors du traitement ulterieur de l'image Une transititon
d'artefact peut apparaitre
dans une sequence de deux sauts de noircissement suc-
cessifs blanc/gris et gris/noir Ces sauts ne peuvent etre retrouves
dans une image de structure binaire que * si deux transitions 0/1 (de
clair vers sombre) sont separees par une transition d'artefact 1/0
Cette derniere est alors rendue invalide et est negligee lors du
traitement
ulterieur de l'image De plus les moyens de decala-
ge temporel fournissent une correlation entre
un signal noir/blanc et le signal de valida-
tion/invalidation qui y est associe Le premier et le deuxieme ensemble
partiel local sont as- socies l'un a l'autre par le fait qu'ils sont
en commun une certaine region dans l'image Les
regions dans lesquelles les ensembles partiels res-
pectifs comprennent des points d'image peuvent etre de grandeurs
differentes et chaque ensemble partiel
peut aussi se rapporter a des points d'image diffe-
rents dans la region commune.
Il est avantageux que la valeur de seuil determinee, localement soit
formee comme une moyenne de valeurs de gris maximales et minimales
dans le premier ensemble partiel local La moyenne peut etre formee
arithmetiquement, geometriquement ou d'une autre ma-
niere Ceci donne frequemment une possibilite de
realisation simple.
Il est avantageux que le dispositif de determina-
tion de bords determine un bord sous la commande d'une difference
entre une valeur de gris minimale dans un premier sous-ensemble et une
valeur de gris maximale dans un deuxieme sous-ensemble dans le dit
deuxieme ensemble partiel local Lorsque, dans l'image, les variations
des valeurs de gris apparaissent sous la forme de gradations marquees,
cette determination est suffisamment precise: lorsqu'un tel bord coupe
l'ensemble partiel de points d'image, un signal
de validation sera forme pour cet ensemble partiel.
Lorsque cela n'est pas le cas, une transition de si-
gnaux noir/blanc formee sera identifiee comme etant une transition
d'artefact Cependant, lorsqu'il n'y a
que de faibles variations des valeurs de gris, infe-
, rieures a la variation dans un sous-ensemble, un signal
d'invalidation est forme.
Il est avantageux qu'un premier ensemble partiel local de points
d'image coincide chaque fois avec un deuxieme ensemble partiel local
de points
d'image Ceci peut etre realise de maniere simple.
Il est avantageux qu'apres la premiere entree et avant d'autres moyens
de traitement, un dispositif augmentant la definition soit dispose
pour convertir, les valeurs de gris d'un point d'image recu au moyendb
m x N operationslog-quesrespectivede l'information
de ce point d'image et les valeurs de gris d'un troi-
sieme ensemble partiel local de points d'image, qui sont directement
adjacents au point d'image mentionne
en dernier lieu, m x N valeurs de gris secondaires -
d'un meme nombre de points d'image secondaires d'une
matrice partielle m x n Chaque point d'image est con-
verti ainsi en un plus grand nombre de points d'image
secondaires La-courbe de la valeur de gris dans l'i-
mage ainsi filtree est ainsi plus lisse Il est alors possible de
conserver davantage d'informations dans l'image numerique finale Les
valeurs de gris initiales donnent egalement la forme d'un bord par le
fait que chaque valeur de gris represente une petite surface
d'image elementaire Lorsque cette petite surface d'image est re-
coupee par un bordla valeur de gris finale sera encore
determinee egalement par l'endroit o le bord re-
coupe la petite surface d'image Cette information
peut a present etre mieux conservee,de sorte que l'ima-
ge resultante devient moins granuleuse De preference m=n= 2,mais des
valeurs plus elevees peuvent aussi etre utilisees Il est egalement
possible que soit m,
soit N soit egal a 1.
Il est avantageux de connecter un filtre passe-bas a l'entree du
dispositif de determination de la valeur de seuil afin de recevoir les
valeurs de gris d'une sequence de troisiemes ensembles partiels locaux
de points d'image et d'en faire alors chaque fois la moyenne C'est en
particulier en combinaison avec des mesures qui tiennent compte de la
valeur de gris maximale et minimale dans un ensemble partiel local que
cette maniere de proceder procure une moindre sen-
sibilite aux phenomenes de bruit, de sorte que meme en presence de
beaucoup de bruit, le dispositif de determination du bord peut
detecter le bord de
maniere correcte.
Il est avantageux de realiser-lesdits premiers moyens et le dispositif
de determination de bords sous
la forme d'une structure ramifiee d'elements arith-
metiques a deux entrees, dans laquelle chaque fois deux sorties
d'elements arithmetiques d'un niveau plus eleve dans la structure
ramifiee sont connectees aux deux entrees d'un element arithmetique
unique d'un niveau moins eleve de cette structure Ceci donne une
structure modulaire qui peut etre formee
de composants standards peu onereux.
Le dispositif de determination de la valeur de seuil
comporte avantageusement en outre: une memoire presentant une troi-
sieme entree qui est connectee a la premiere sortie et a une troi-
sieme sortie pour retenir un seuil noir/blanc local, et un dispositif
de determination d'une difference comportant une quatrieme et une
cinquieme entree pour comparer les seuils noir/blanc locaux sur la
premiere
et sur la troisieme sortie et, dans le cas de la de-
tection d'une difference trop importante, envoyer un
signal de commande de stockage a la memoire pour stoc-
ker un nouveau seuil noir/blanc local a presenter au
dit dispositif de decision De cette facon, un stoc-
kage supplementaire avantageux du seuil noir/blanc
local peut se produire pour lequel de faibles va-
riations et/ou des variations accidentelles des va-
leurs de gris peuvent etre ignorees pour la-determi-
nation de ce seuil noir/blanc.
Le dispositif de determination d'une difference produit
' avantageusement, dans le cas d'une difference suffi-
samment petite, un signal dlincrementation/decremen-
tation pour incrementer/decrementer le seuil noir/blanc
17092
local stocke dans le meme sens que la courbe des va-
leurs de gris Pour le traitement d'objets detectes sous eclairage, la
situation peut encore se compliquer lorsque l'intensite de l'eclairage
n'est pas uniforme partout Une transition blanc-gris dans une partie
fortement eclairee de l'image peut alors representer la mime chose
qu'une transition gris-noir dans une
partie faiblement eclairee de l'image Grace au me-
canisme decrit, il est possible de ne pas tenir compte de l'intensite
de l'eclairage qui augmente lentement pour la determination de bords,
le tout sans que des
bords d'artefact apparaissent.
COURTE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention sera expliquee ci-apres avec plus de details avec
reference a quelques figures qui se rapportent dans l'ordre aux
difficultes que l'invention permet d'eviter, l'accent etat mis en
particulier sur une situation unidimensionnelle et sur une situation
bidimensionnelle, a une realisation schematique d'une forme
d'execution preferee d'un dispositif conforme a
l'invention et a un certain nombre d'elements impor-
tants d'un tel dispositif.
Sur les dessins annexes: la Fig la f illustre les difficultes que
l'invention permet d'eviter et ce dans une situation
unidimensionnelle; les Fig 2 a et 2 b illustrent les difficultes
que l'invention permet d'eviter et ce dans une situa-
tion bidimensionnelle; la Fig 3 illustre par un schema synoptique
un agencement global d'un dispositif conforme a l'in-
vention;
la Fig 4 illustre une deuxieme forme d'exe-
cution d'uin tel dispositif; les Fig 5 a et 5 b illustrent une
troisieme forme d'execution d'un tel dispositif; la Fig 6 illustre un
element permettant de
17092
determiner les valeurs de gris les plus hautes et les plus basses;
Les Fig 7 a et 7 b illustrent un element per-
mettant de detecter un bord entre des points d'image plus sombres et
plus clairs et de former un signal de validation/invalidation;
la Fig 8 illustre un circuit servant a pro-
pager la detection d'un signal de bord, et la Fig 9 a e illustre un
dispositif servant
a augmenter la definition.
DIFFICULTES EVITEES PAR L'INVENTION
La Fig la f illustre les difficultes
que l'invention permet d'eviter et ce dans une situa-
tion unidimensionnelle Cette figure se rapporte a une simulation La
ligne en traits pleins indique la sequence de signaux qui representent
les valeurs de gris;
dans cet exemple simple, quatre valeurs de gris diffe-
rentes seulement entrent en jeu L'amplitude est re-
portee verticalement A l'indication 378, une echel-
le indique la periode des poihits d'image; chaque graduation indique
un point d'image A l'indication 380,
une fleche donne la dimension d'un premier ensem-
ble partiel local de cinq points d'image Dans d'autres cas, il peut
etre avantageux, dans un domaine de points d'image jointifs de ne pas
integrer un ou plusieurs points d'image au dit premier ou deuxieme
ensemble partiel local de points d'image, en
vue d'economiser des elements Les chiffres d'indica-
tion sur l'axe horizontal ( 348 376) indiquent des -30 points speciaux
dans ces courbes et sont ici non equidistants La ligne interrompue
donne la valeur du seuil de discrimination entre le noir et le blanc:
pour chaque point d'image, ce seuil de discrimination est determine
comme etant la valeur moyenne de la plus
, haute et de la plus basse valeur de gris pour le pre-
mier ensemble partiel local dont le point d'image en question est le
point d'image median Chaque point d'image appartient donc aussi a cinq
premiers ensembles partiels locaux successifs Le seuil de
discrimination est chaque fois constant dans un domaine determine, par
exemple entre les indications 348/352, 352/354 etc Les indications
352, 354, 358, montrent
chacune un saut dans la valeur de discrimination.
Lorsque, sur la Fig la, la valeur de gris locale est superieure a la
valeur de discrimination,
le resultat final est "noir binaire" Lorsque la va-
leur de gris locale est inferieure ou egale a la va-
leur de discrimination (seuil noir-blanc), le resultat
final est "blanc binaire" La courbe de ce noircis-
sement "binarise"est Indiquee en b sur la Fig 1; cette courbe montre
dix transitions entre les resultats
binaires En c, la Fig 1 indique des signaux d'im-
pulsions qui correspondent aux positions de la varia-
tion pas a pas des valeurs de discrimination ( 352, 354, 358): ces
signaux rendent les transitions de
signaux correspondantes indiquees en b sur la Fig l inva-
lides,parce qu'il s'agit d'artefacts qui ne sont pro-
duits que par la binarisation des signaux Dans ce cas simple,
differencier signifie detecter un bord entre un point d'image plus
sombre et un point
d'image plus clair, donc sur la base d'un deuxieme ensem-
ble partiel local de deux points d'image seulement.
En d, la Fig 1 indique des signaux d'impulsions qui correspondent aux
transitions de signaux valides restantes indiquees en b sur la Fig 1
Dans ce cas simple, un signal de blocage d'artefact (en c sur la Fig
1) peut etre derive par differenciation du signal de seuil de
discrimination et application de ce signal avec le resultat de la
differenciation de b sur la Fig l
a un circuit logique En e, la Fig 1 indique le re-
sultat d'un autre algorithme destine a detecter la, formation de bords
d'artefact et ainsi a l'eviter: cette figure indique, dans chaque
deuxieme ensemble
partiel local de chaque fois trois points d'image suc-
cessifs, la difference entre la valeur de gris la plus
17092
haute et la valer de gris la plus basse Cette dif-
ference est convertie, comme indique en f sur la Fig l, en un signal a
deux niveaux ( a comparer a une valeur de seuil) Ce n'est que lorsque
le signal indique en f sur la Fig 1 a la valeur elevee qu'un signal de
bord detecte sur la lsedela courbe indiquee en b sur
la Fig 1, peut etre valide.
Les Fig 2 a et 2 b illustrent les difficultes
que l'invention permet d'eviter et ce dans une situa-
tion bidimensionnelle L'image est formee par deux objets: un carre 60
a valeur de gris 2 peu elevee et un carre 62 a valeur de gris 4 elevee
Le fond a la
valeur de gris 0 Les objets se recouvrent en par-
tie Le seuil de discrimination est deter-
mine comme etant la moyenne (arithmetique) de la valeur de gris la
plus haute et de la valeur de gris la plus basse dans un premier
ensemble partiel local de 3 x 3 points
(indique par 64) De plus, dans chaque deuxieme en-
semble partiel local,egalement de 3 x 3 points d'image, la difference
entre la valeur de gris la plus haute et la valeur de gris la plus
basse est determinee et est comparee a une valeur de seuil egale a 1
Lorsque la difference est inferieure a 1, un signal d'invalidation ou
de blocage d'artefact est forme, ce qui sur les dessins est indique
par une hachure en croix (Fig 2 a) De
plus, le seuil de discrimination est indique pour cha-
que point d'image Sur la Fig 2 b, le signal noir/blanc resultant est
indique pour les points d'image pour lesquels un signal de validation
est present Pour
les autres points d'image, rien n'est indique En gene-
ral, dans cette image a plusieurs niveaux,tousles points de bord
peuvent etre detectes sous la forme d'une difference entre deux points
d'image voisins Deux cas pour lesquels le bord ne peut pas etre
detecte, sont indiques par une fleche Ce type de cas dans
lequel des bords se recoupent semble dans la prati-
que se presenter assez rarement et l'identification de
17092
formes n'en est pas perturbee Il convient de noter egalement que sur
la Fig 2 b, un " 1 " est forme en cas d'egalite de valeur de gris et
de seuil Dans
le cas contraire, la detection du bord deviendrait im-
possible en quelques autres endroits.
AGENCEMENT GLOBAL DE FORMES D'EXECUTION PREFEREES
La Fig 3 illustre, sous la forme d'un schema
synoptique, un agencement global d'un dispositif con-
forme a l'invention L'entree 60 recoit les signaux d'entree, a savoir
les valeurs de gris des points d'image Ces valeurs peuvent etre
analogiques ou numeriques, par exemple codees selon 32 (= 25) niveaux
de noircissement
successifs Ce signal peut encore etre amene au preala-
ble a un filtre initial non represente Ce filtre peut etre utilise
pour corriger certaines erreurs d'image comme par exemple les manques
de signaux dits dropouts:
il s'agit de points pour lesquels est en-
registree indument une valeur de gris entierement dif-
ferente de celle de tous les points environnants.
L'invention par elle-meme ne se rapporte pas du tout a un tel filtrage
initial Le signal ainsi filtre est tout d'abord applique au filtre
passebas,ce qui sert a diminuer les phenomenes de bruit dans l'image:
pour chaque point d'image, une valeur de gris de remplacement
est construite Par etablissement d'une moyenne sur la va-
leur de gris d'un certain nombre de points d'image voisins:
par exemple sous la forme d'un sixieme de la somme du dou-
ble de la valeur de gris propre augmente des valeurs de gris des
quatre points d'image directement voisins dans les rangees et colonnes
L'influence defavorable du bruit sur l'image est ainsi diminuee
L'element 72 est un dispositif servant a determiner le maximum et le
minimum pour les valeurs de gris d'un ensemble partiel local de points
d'image Ce dispositif peut, dans une organisation ramifiee,
selectionner chaque fois parmi deux valeurs de gris presentees, la
plus
elevee et la plus basse et les amener a un niveau sui-
vant de la structure ramifiee Finalement, le maximum
absolu et le minimum absolu sont alors trouves L'en-
semble partiel local suivant de points d'image est
ensuite examine Dans ce cas, le premier et le deu-
xieme ensemble partiel local sont donc identiques.
Comme indique pour la Fig 1, ces conditions ne doi-
vent pas etre respectees de maniere stricte Le dis-
positif de determination du maximum/minimum 72 pre-
sente ses resultats aux elements 74, 76 par l'interme-
diaire d'une ligne double ou en alternant les valeurs de
gris maximum et minimum L'element 74 est le genera-
teur de valeurs de seuil; la valeur de seuil reelle est determinee
comme etant la moyenne arithmetique entre la valeur de gris maximum et
la valeur de gris minimum dans le premier ensemble partiel local en
question Cette valeur de seuil de discrimination est appliquee a
l'element comparateur 64 Cet element
comparateur est connecte a l'entree 60 par l'interme-
diaire de l'element de retardement 62 Le retard sert a compenser le
retard que presente le moment o les valeurs de gris de l'ensemble
partiel de points
d'image pertinents pour ce point d'image sont disponi-
bles dans le dispositif de determination de maximum/
minimum 72 L'element comparateur (dispositif de deci-
sion) 64 produit, sur la sortie 66, un signal de sortie
alternativement noir et blanc, selon que la valeur de gris recue est
superieure ou inferieure a la valeur
du seuil de discrimination recue du dispositif de de-
termination de la valeur de seuil 68 L'element 76 est un dispositif de
determination de difference qui
determine la difference entre la valeur de gris maxi-
mum et la valeur de gris minimum du deuxieme ensemble partiel local
reel de points d'image Cette grandeur, qui est une mesure du contraste
local, est produite, sur la sortie 77, par exemple sous la forme d'une
grandeur de cinq bits lorsque les valeurs de gris sont egalement
constituees de cinq bits L'element 78 est
17092
un generateur de valeur reglable qui produit une valeur de contraste
predeterminee Lorsque les valeurs de
gris sont codees sous la forme de cinq bits, cette va-
leur de contraste est, par exemple, 00100 L'element 80, comme
l'element 64, est un element comparateur qui
indique si le contraste local est superieur ou infe-
rieur a la valeur de contraste presentee par le gene-
rateur 78 Lorsque ce signal "superieur a" apparait sur la sortie 82,
il se comporte comme un signal de validation et indique que le signal
sur la sortie 66 est pertinent Lorsque le signal sur la sortie 66
n'est pas pertinent (par exemple sur la Fig 1 a l'en droit de
l'indication 352), on ne peut pas tenir compte
d'une transition noir/blanc a cet endroit pour l'i-
dentification et/ou un autre traitement de l'image.
Sur la Fig 1, le retard produit par l'element 62 correspondrait
globalement a la moitie du temps de parcours d'un deuxieme ensemble
partiel local de points d'image La situation dans un cas
bidimensionnel est plus compliquee et sera expliquee avec reference a
un
schema plus detaille pour tenir compte des differen-
ces dans le moment de presentation sur l'entree 60.
La Fig 4 est un schema synoptique semblable a celui de la Fig 3 d'un
deuxieme exemple de realisation de l'invention Les elements
correspondants 62, 64, 66,
, 72, 74 portent les memes chiffres de reference.
Dans ce cas, la borne 84 est destinee a recevoir les
valeurs de gris L'element 86 est un dispositif aug-
mentant la definition pour convertir chaque valeur de gris d'un point
d'image en nxm valeurs de gris de points d'image secondaires d'une
matricenx Dans un cas simple, n=m= 2 Les valeurs de gris sont dans ce
cas encore filtrees selon une regle d'interpolation, par exemple par
interpolation quadratique: tous les * nxm points d'image secondaires
recoivent tout d'abord la mame valeur de gris que le point d'image
initial, puis ils sont approches par une surface de second
17092
ordre Il semble que l'on obtienne ainsi une image numerise a grain
plus fin offrant par ailleurs la meme
maniabilite de l'information Le dispositif de determi-
nation de la valeur de seuil 88 comporte en outre un dispositif de
determination-de bords 90 qui deter- mine chaque fois localement si un
bord est present a partir d'un deuxieme ensemble partiel local de
points
d'images A cet effet, divers operateurs ou di-
verses conditions peuvent etre verifies pour ces points d'image
L'element 92 est un element de retardement d'un type semblable a
l'element 62,en ce sens que les signaux presents sur les sorties 66,
96 se rapportent a la meme position dans l'image L'element 92 fournit
* alors a l'element comparateur 94 une grandeur quantita-
tive qui indique le degre de presence d'un bord.
Cette quantite est comparee dans l'element 94 a une
grandeur de comparaison qui est produite par le genera-
teur de valeur 98 Cette grandeur ne doit pas a pre-
sent avoir la dimension d'une valeur de gris Le signal sur la sortie
96 indique dans ce cas si le signal qui
apparait en meme temps sur la sortie 66 est pertinent.
La Fig 5 a est un schema synoptique semblable
a celui de la Zig 3 d'une troisieme forme d'execution.
Des elements correspondants portent les memes chiffres de reference
L'element 20 recoit les valeurs de gris d'un premier ensemble
partiellocal de points d'image et en determine une valeur de gris
moyenne qui apparait sur la ligne 42 Il est,par exemple,possible que
le traitement dans l'element 20 s'effectue entierement a
l'aide de valeurs de gris analogiques Dans cet exem-
ple d'execution, on suppose que l'image est examinee selon des lignes
d'analyse de television ou des lignes de meme espece;
c'est-a-dixeligne par ligne de gauche a droite, les lignes se
succedant de haut en bas Le signal "A" est amene a l'element de
traitement 46 dans
lequel est effectue un traitement explique ci-apres.
Le resultat P, du traitement est utilise comme valeur de
17092
seuil et est applique au dispositif de decision 28 qui
est dispose en serie avec l'element de retardement 62.
L'element 22 est une memoire pour les valeurs de gris
moyennes et fonctionne comme un registre a decalage.
Le temps de parcours correspond a la longueur d'une
ligne de television L'element 24 correspond a l'ele-
ment 22,mais a un temps de parcours qui correspond a la periode
d'analyse des points d'image La situation des points d'image auxquels
les signaux "C" et "D" se rapportent est indiquee sur la Fig 4 b par
rapport au
point d'image reel (X) L'element 48 est un addi-
tionneur, l'element 50 est un diviseur par 2 Ainsi,
le signal "B" = -+ 2 est egalement amene a l'element de traite-
ment 46 Les signaux "A" et "B'" sont compares dans l'element de
traitement 46 Il y a a present plusieurs possibilites: 1)
IA-BI&#x003C;" Bo d est une petite fraction, par exemple de %: dans ce
cas, dans l'element de traite- ment 46, la valeur B est fournie a la
ligne 44 en vue d'etre utilisee ulterieu-
rement. 2) " B &#x003C; A-BT B o P est une plus grande fraction que K,
par exemple de 10 % Dans ce cas, dans l'element de traitement 46, la
valeur 1, 05 B est calculee et est appliquee
a la ligne 44.
3) O B D B Dans ce cas, dans l'element de traitement
46, la valeur A est appliquee a la li-
gne 44.
L'element de traitement 46 peut etre realise sous la forme d'un
microprocesseur simple Les valeurs dea,e et les valeurs 0,95 et 1,05
peuvent etre
choisies differentes Dans une organisation sim-
ple, on peut choisir X =P et les cas 2) et 3) ne
17092
sont donc pas realises Les cas 2) et 3), dans les-
quels des signaux d'incrementation et de decrementation sont produits
sont associes au phenomene selon lequel des
gradients lents dans les valeurs de gris peuvent appa-
raitre dans l'image, ces gradients n'ayant alors aucune relation avec
le contenu de l'image Ces gradients
sont,par exemple,produits par une intensite d'eclai-
rage non uniforme d'un objet Un gradient dans le
sens des x peut etre combine avec une transition clair-
fonce dans le sens des y ou dans un autre sens L'in-
crementation/decrementation permet cependant de trouver
la direction correcte d'une transition limite.
L'element 28 est un element comparateur, de
sorte qu'une transition noir/blanc binaire peut ap-
paraitre sur la sortie 30 Les elements 32 et 34
correspondent aux elements 90 et 92 de la Fig 4.
L'element 26 correspond a l'element 98 de la Fig 4.
Ainsi apparait egalement a present sur la sortie 38 un signal binaire
qui indique si les signaux sur la
sortie 30 sont pertinents ou non.
La description qui precede est expliquee pour
une reception en serie de l'information des valeurs de gris D'une
maniere habituelle, dans le cas d'une presentation en parallele de
l'information, la partie pertinente du dispositif peut etre realisee
de multiples
facons De plus, dans la description qui precede,
aucun signal d'horloge de synchronisation n'est indique.
En outre, dans certains cas, les signaux "debut de nouvelle image",
"fin d'image", "fin de ligne d'image",
peuvent etre necessaires.
DESCRIPTION DES ELEMENTS DE LA FIGURE 3
On decrira ci-apres des formes d'execution
des elements de la Fig 3 Il est clair que dans cer-
tains cas, differentes fonctions sont materialisees ' dans un meme
dispositif partiel On suppose que
l'image bidimensionnelle est analysee selon une succes-
sion de lignes d'image, comme cela se pratique couram-
17092
ment, par exemple, dans le cas d'une camera de television.
La Fig 6 illustre une forme d'execution de l'element 70 pour
determiner, dans un ensemble partiel local de 3 x 3 points d'image, la
valeur de gris la plus haute et la plus basse Des elements tels que
l'ele- ment 102, marque L, sont des elements de retardement presentant
un retard correspondant a la longueur d'une ligne de television Des
elements tels que l'element
104, marque T sont des elements de retardement pre-
sentant un retard qui correspond au temps d'analyse
d'un point d'image L'information d'un ensemble par-
tiel de 3 x 3 points d'image est toujours presentee au moyen de deux
elements L et de six elements T au reste du circuit- Ces informations
sont recues sur l'entree 100 Des elements marques C, tels que les
elements 106 108,sont des elements comparateurs qui comparent
chaque fois l'une a l'autre deux valeurs de gris recues Lors-
que l'element 106 detecte que le dernier point d'image recu a une
valeur de gris plus elevee que celle du point d'image dont la va-
leur de gris est disponible a la sortie de l'element de retardement
110 (une ligne de television plus tot), l'element 106 commande le
demultiplexeur 112 pour laisser passer la valeur de gris mentionnee en
premier
lieu Dans le cas contraire, la valeur de gris men-
tionnee en dernier lieu peut passer La moitie supe-
rieure de la figure comporte huit de ces combinaisons,
de sorte que finalement la valeur de gris la plus ele-
vee des neuf valeurs de gris apparait sur la sortie
114 De la meme maniere, les huit combinaisons de l'ele-
ment comparateur plus le selecteur de la moitie infe-
rieure ont pour effet que la plus basse des neuf valeurs
de gris est appliquee a la sortie 115 Pour d'au-
tres nombres de Doints d'image a traiter si-
multanement, on peut concevoir un dispositif carres-
t pondant.
La Fig 7 a illustre une forme d'execution des elements 76 et 80 de la
Fig 3 visant a determiner si, dans un ensemble determine (deuxieme
ensemble partiel local) de points d'image, un bord est present entre
des points d'image plus sombres et des points d'image plus clairs Le
nombre de points d'image considere simultanement est de 6 x 6 comme
l'indique la Fig 7 b L'entree 114 recoit chaque fois d'un
groupe de neuf points d'image (Fig 6),la valeur de.
gris la plus haute et l'entree 116 de ce meme groupe, les valeurs de
gris les plus basses La valeur de gris la plus haute et la valeur de
gris la plus basse de chacune des quatre cases A, B, C, D sur la Fig 7
b
sont appliquees aux dispositifs de determination de diffe-
rence 206, 220 au moyen de six elements de retarde-
ment L et de douze elements de retardement T On sup-
pose a present qu'un gradient est present lorsque la valeur de gris la
plus basse d'une case de
3 x 3 points d'image est superieure d-'au moins une va-
leur predeterminee a la valeur de gris la plus haute
d'une autre case de 3 x 3 points d'image On deter-
mine ainsi les differences suivantes: dans l'element la difference
entre 206 D bas, A haut 208 C bas, A haut 210 B bas, A haut 212 B bas,
C haut 214 C bas', B haut 216 A bas, B haut 218 A bas, C haut 220 A
bas, D haut Les elements marques "C" tels que l'element 202 sont a
nouveau des elements comparateurs qui comparent la difference formee,
qui peut etre tant positive que negative, a une difference normalisee
appliquee a la borne 223 (par exemple a partir de l'element 78 sur la
Fig 3) Ce n'est que lorsque la difference est superieure a la
difference normalisee positive que
l'element comparateur en question produit un " 1 " logi-
17092
que Ces signaux de sortie sont rassembles dans la porte OU 204 Ce
n'est que lorsque la borne 221 porte un " 1 " logique qu'un signal de
validation comme decrit plus haut (Fig 1,2) est produit L'adjonction
du circuit de la Fig 7 a est avantageuse lorsque l'image presente des
phenomenes de bruit Lorsqu'il n'y a que peu de bruit, le dispositif de
determination de difference 202 (un seul est alors suffisant) peut
etre
connecte aux connexions 114, 116.
Dans certaines images apparaissent des ombres dites degradees qui sont
des zones presentant
un gradient importantmais constant des valeurs de gris.
Ces ombres ne peuvent donc pas donner lieu a un signal
de validation, ce qui peut etre atteint de la maniere sui-
vante On utilise les signaux de sortie du circuit de
la Fig 6 On commence par determiner la valeur abso-
lue de la difference de ces signaux Cette valeur ab-
solue est traitee de maniere analogue a celle selon laquelle
les valeurs de gris maximale et minimale de la Fig 7 a sont trai-
tees; la notation pour cette difference est VA,
VB, VC, VD o les lettres A D indiquent l'emplace-
ment selon la Fig 7 b Les bornes 114, 116 sont main-
tenant connectees l'une a l'autre; cela signifie que, pour plus de
simplicite, les elements de retardement L, T peuvent etre utilises en
double Un signal est obtenu
aussi, a present sur la porte OU a la sortie lors-
qu'une variation de gradient s'est produite La gran-
deur de comparaison sur l'entree 206 peut etre formee
par le gradient moyen.
La Fig 8 illustre egalement un circuit servant a propager la detection
d'un signal de bord sur un certain nombre de points d'image (dans ce
casci une matrice partielle de 6 x 6 points d'image) Le signal de
bord, produit par exemple par la porte OU 204 sur * la Fig 7 a,est
applique,par l'intermediaire de cinq lignes a retard de la longueur
d'une ligne d'image;
au moyen de six points de branchement,a la porte OU 232.
La meme chose se produit encore une fois avec cinq elements de
retardement qui retardent chacun de la periode d'un point d'image et
au moyen de la porte OU 234 Un tel circuit peut etre connecte aussi
bien avant qu'apres le dispositif de decision 80 sur la Fig 3 La
largeur de l'information stockee est
dans le dernier cas plus petite.
Le retard dans l'element 62 de la Fig 3 est determine a partir des
retards subis dans le reste du circuit Sur la Fig 6, le retard maximum
est de deux lignes plus deux points Sur la Fig 7 a, le retard maximum
est de trois lignes plus trois points Un agencement legerement
different des elements de comparaison des multiplexeurs sur
la Fig 6 permet de produire aussi sur un point in-
termediaire du circuit l'information des valeurs de gris
maximale/minimale d'un ensemble partiel local
de deux fois deux points d'image Dans ce cas, l'ele-
ment 74 peut etre d'une maniere simple un additionneur
associe a un diviseur par deux.
Pour reduire le nombre d'elements necessaires sur la
Fig 6, on peut encore legerement modifier le projet.
On commence par realiser la determination des valeurs de gris maximale
et minimale pour une matrice partielle de 2 x 2 points d'image et ce
chaque fois pour de telles matrices partielles qui s'excluent
mutuellement; ceci se produit donc,par exemple,apres chaque point
d'image
pair sur une ligne d'image,et ensuite uniquement pen-
dant les lignes d'image paires Les valeurs de gris maximale/minimale
ainsi formees sont ensuite retardees de zero, de deux, de quatre et de
six lignes dimage et sont a nouveau appliquees a un element pour
traiter les valeurs de gris ainsi presentees et determiner les valeurs
maximales et minimales: ces derniers resultats sont valables pour un
domaine de
2 x 8 points d'image qui sont repartis sur huit lignes.
Cette derniere determination peut,par exemple,etre
17092
realisee exclusivement pendant la presentation des lignes d'image
impaires; a cet effet, un retard d'une ligne d'image supplementaireest
encore necessaire,mais, par multiplexage dans le temps, on peut
utiliser le meme dispositif de determination de maximum/minimum. Les
resultats ainsi obtenus sont, alors retardes de 0, 2, 4, 6 points
d'image,apres quoi la valeur de
gris la plus haute et la plus basse sont a nouveau de-
terminees Ceci peut se produire en alternance avec la determination
mentionnee en premier lieu,au moyen d'un retard supplementaire d'un
point d'image et par
multiplexage dans le temps Les valeurs ainsi trou-
vees sont valables pour une case de 8 x 8 points d'image.
La valeur de gris la plus haute et la plus basse sont
alors trouvees chaque fois pour un ensemble partiel lo-
cal associe de points d'image, aussi bien dans le sens
vertical que dans le sens horizontal pour des points d'i-
mage alternants Ces valeurs peuvent alors etre traitees
comme explique plus haut.
La Fig 9 illustre un dispositif servant a ac-
croitre la definition Lors de la conversion d'une ima-
ge presentant des valeurs de gris en une image binaire apparait le
phenomene selon lequel, par suite de la
definition grossiere, des bords sans nettete sont conver-
tis en des structures en echelons La grosseur du grain provoque pour
ainsi dire un phenomene de bruit
qui a un effet lateral a l'egard du bord Fn auq-
mentant la definition, on attenue ce grain: le
bord dans l'image binaire devient plus progressif.
Le dispositif represente augmentant la definition intervient pour des
images d'une largeur de six points
d'image qui sont analyses ligne par ligne L'augmenta-
tion de la definition correspond a un facteur 2 selon les ueux axes de
coordonnee L'information parvient t sur l'entree 300 et est
successivement stockee dans un registre a decalage 302 Chacun des
etages 304 de ce registre a une capacite de stockage adequate pour les
valeurs de gris, par exemple de 5 bits en parallele.
Les impulsions de decalage pour ce registre a deca-
lage sont illustrees en d sur la Fig 9 et proviennent d'une horloge
non representee Chaque fois apres 6 impulsions d'horloge, en d sur la
Fig 9, apparait une impulsion de prise en charge de la serie qui est
indiquee en c sur la Fig 9 L'information du regis-
tre a decalage 302 est ainsi reprise en parallele dans le registre a
decalage 312: l'information de l'etage 304 dans les deux etages 308,
310, l'information de l'etage 306 en parallele dans les deux etages
314, 316,
et ainsi de suite.
En b, la Fig 9 illustre les impulsions de
commande pour le registre a decalage 312: ces impul-
sions ont une frequence egale au double de celle illus-
tree en d sur la Fig 9 Le cote droit de la moitie superieure de ce
registre a decalage est couple au cote
gauche de la moitie inferieure,comme indique Les va-
leurs de gris fournies apparaissent sur la sortie 318:
la definition dans le sens des colonnes est ainsi aug-
mentee d'un facteur deux La sortie 318 est couplee a un registre a
decalage de sortie 322 En e, la
Fig 9 indique les impulsions d'horloge pour ce der-
nier registre a decalage: l'information est chaque fois reprise a la
sortie 318 et est ensuite
presentee sur la sortie 320 La definition -
est ainsi egalement augmentee selon un facteur deux
dans le sens des rangees Le reste du systeme est com-
mande par une frequence d'impulsions d'horloge plus elevee (comme
indique en e sur la Fig 9) Finalement,
un filtrage non represente est effectue Selon une re-
alisation simple, la valeur de gris moyenne d'une matrice
partielle de 2 x 2 points d'image est chaque fois determi-
nee et est representee a un point d'image secondaire cor-
respondant a la position de la matrice partielle Les points d'une
telle matrice 2 x 2 dont il faut faire la moyenne ne proviennent donc
pas toujours d'un meme point
17092
d'image initial (uniquement pour une part de 1/
(m x n) du nombre total de points d'image secondaires).
Dans un cas plus etendu, chaque point d'image secon-
daire est forme sura se de 4 x 4 points d'image en aval du dispositif
augmentant la definition Les coeffi- cients de ponderation ne sont
alors pas egaux Il
semble avantageux d'utiliser un coefficient de ponde-
ration de 2 pour les quatre points d'image centraux
et de 1 pour les autres points d'image.
17092
Claims
_________________________________________________________________
R E V E N D I C A T I O N S
1 Dispositif pour le reglage dynamique d'un seuil de discrimination
noir/blanc lors du traitement d 'i m ag es qui sont formees a partir
d'une matrice de points d 'image pourvus chacun d'une valeur de gris
et classes selon
les rangees et les colonnes de la matrice, ce dispo-
sitif comprenant: a une premiere entree ( 60) destinee a recevoir les
valeurs de gris; b un dispositif de determination d'une valeur de
seuil ( 68) comportant: bl des premiers moyens ( 72, 74) destines a
recevoir les valeurs de gris d'une premiere sequence de premiers
ensembles partiels locaux de points d'imageet a deter-
miner pour chaque premier ensemble partiel local un seuil noir/blanc
local en vue d'une presentation sur une premiere sortie;
c un dispositif de decision ( 64) destine, apres compa-
raison de la valeur de gris d'un point d'image et du seuil noir/blanc
local valable pour ce point d'image, a presenter alternativement un
signal noir ou un signal blanc sur une deuxieme sortie (
66),caracterise en ce que le dispositif de determination d'une valeur
de seuilcomprend: b 2 un dispositif de determination de bords ( 76)
comportant une deuxieme entree qui est connectee a la dite premiere
entree pour recevoir les valeurs de gris d'une deuxieme sequence de
seconds ensembles partiels locaux de points d'image -en vue de
detecter un bord local entre des points d'image plus sombres et des
points
d' image plus clairs et de former alors un signal de vali-
dation sur une troisieme sortie ( 82),mais, en cas d'ab-
sence d'un tel bord local, de former un signal d'invali-
dation sur la troisieme sortie; etant entendu que sont presents en
outre d des moyens de -decalage temporel ( 62) pour presenter un
signal noir/blanc d'un point d'image sur base d'un premier ensemble
partiel local de points d'image sur la
deuxieme sortie en meme temps que le signal de valida-
tion/invalidation sur la troisieme sortie qui est pro-
duit sur base d'un deuxieme ensemble partiel local de points d'image
appartenant au premier ensemble partiel local. 2 Dispositif suivant la
revendication 1, caracterise en ce que la valeur de seuil determinee
localement est formee par une moyenne de valeurs de
gris maximale et minimale dans le premier ensemble par-
tiel local.
J Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que le
dispositi f de determination de bords determine un bord sous la
commande d'une difference
entre une valeur de gris minimale dans un premier sous-
ensemble et une valeur de gris maximale dans un deu-
xieme sous-ensemble dans le dit deuxieme ensemble par-
tiel local.
4 Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caracterise en ce qu'un
premier ensemble partiel local de points d'image coincide chaque fois
avec un
deuxieme ensemble partiel local de points d'image.
Dispositif suivant l'une quelconque des
revendications 1 a 4 incluse, caracterise en ce qu'apres
la premiere entree et avant d'autres moyens de traite-
ment, un dispositif augmentant la definition ( 86) est prevu pour
convertir la valeur de gris d'un point
d'image recu au moyen de mxn operations logiques res-
pectives de l'information de ce point d'image et les valeurs de gris
d'un troisieme ensemble partiel local de points d'image qui sont
directement adjacents au point d'image mentionne en dernier lieu, en
mxn valeurs de gris secondaires d'un meme nombre de points d'image
secondaires d'une matrice partielle m x n.
6 Dispositif suivant l'une quelconque des
revendications 1 a 5 incluse, caracterise en ce qu'un
filtre passe-bas ( 90) est connecte a l'entree du dis-
positif de determination c'une valeur de seuil afin de recevoir les
valeurs de gris d'une sequence de troisiemes ensembles partiels locaux
de points d'image et d'en faire
alors chaque fois la moyenne.
7 Dispositif suivant la revendication 2, 3 ou 4, caracterise en ce que
lesdits premiers moyens et le dispositif de determination de bords
sont realises sous la forme d'une structure ramifiee d'elements
arithmetiques a deux entrees, dans laquelle chaque fois deux sorties
d'elements arithmetiques d'un niveau plus eleve dans la structure
ramifiee sont connectees aux deux entrees d'un element arithmetique
unique d'un niveau moins eleve
de cette structure.
8 Dispositif suivant la revendication 7, caracterise en ce que la
structure ramifiee determine a la fois la plus grande et la plus
petite valeur de
gris de l'ensemble partiel local en question.
9 Dispositif suivant la revendication 1, caracterise en ce que le
dispositif de determination de bords comporte en outre: une memoire (
22) presentant une troisieme entree qui est
connectee a la premiere sortie et une troisieme sor-
tie pour retenir un seuil noir/blanc local et un dispo-
sitif de determination de difference ( 46) comportant une quatrieme et
une cinquieme entree pour comparer les
2 ' seuils noir/blanc locaux sur la premiere et sur la troi-
sieme sortie et, dans le cas d'une difference trop
importante, pour envoyer un signal de commande ce stoc-
kage a la memoire afin de stocker un nouveau seuil noir/
blanc local a presenter au dit dispositif de decision.
10 Dispositif suivant la revendication 9, Caracterise en ce que le
dispositif de determination de difference
Produit, dans le cas d'une difference suffisamment pe-
tite, un signal d'incrementation/decrementation pour
incrementer/decrementer le seuil noir/blanc local stocke
, dans le meme sens que la courbe des valeurs de gris.
? ?
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