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CA 02653053 2008-11-18
WO 2007/134996 PCT/EP2007/054612
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PROCEDE ET DISPOSITIF DE NUMERISATION D'UN
DOCUMENT
L'invention concerne un procédé de numérisation de documents.
Dans certains types d'applications, il est nécessaire de pouvoir
numériser un grand nombre de documents en un temps limité et avec une
qualité élevée.
C'est le cas, dans le cadre d'applications liées à la sécurité, lorsqu'il
s'agit par exemple de numériser des fiches sur lesquelles figurent des
empreintes digitales.
Ces fiches doivent typiquement pouvoir être numérisées à des
cadences de l'ordre de 20 pages par minute.
En outre, des normes de qualité définissent des critères de
précision géométrique de la numérisation.
La norme IAFIS Image Quality Specification (définie dans le
document IAFIS-DOC-0178-7.1, May 2, 2005, Appendix F, Federal Bureau
of Investigation, CJIS Division) par exemple exige une résolution de la
numérisation égale à 500 dpi (points par pouce) 1 % et une distorsion
égale à 0,0007 pouces (soit 0,01778 mm) pour une distance comprise
entre 0 et 0,07 pouces (entre 0 et 1,78 mm) et égale à 1% pour une
distance comprise entre 0,07 pouces et 1,5 pouces (entre 1,78 et 38,1 mm).
L'utilisation de scanners à défilement, dans lesquels un document
est entraîné en défilement devant un capteur fixe par un mécanisme
d'entraînement, ne permet généralement pas de respecter de tels critères
de précision géométrique.
On a constaté en particulier des défauts de régularité de la
résolution dans la direction de défilement du document. On a pu remarquer
que ces défauts étaient notamment dus à des variations de vitesse de
défilement du document, ces variations étant liées au fonctionnement du
mécanisme d'entraînement.
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Ces inconvénients interdisent l'usage de ce type de scanner pour
les applications qui nécessitent une grande précision de la résolution de la
numérisation.
Un but de l'invention est d'améliorer la résolution des données
numériques obtenues à partir d'un scanner à défilement.
A cet effet, l'invention propose un procédé de numérisation d'un
document selon lequel le document est entraîné en défilement devant un
capteur par un mécanisme d'entraînement comprenant une pluralité
d'organes venant en contact avec le document au cours du défilement, le
capteur étant apte à générer des données numériques à partir d'une image
figurant sur le document, le procédé comprenant des étapes consistant à:
- détecter une mise en contact ou une rupture de contact entre le
document et l'un des organes,
- corriger les données numériques en appliquant aux données une
fonction de correction de distorsions qui prend en compte une position du
capteur par rapport à l'image au moment de la détection.
Dans ce procédé, l'étape de détection permet de caler la fonction
de correction des distorsions en prenant en compte les variations de vitesse
de défilement du document dues à la mise en contact ou à la rupture de
contact entre le document et les organes du mécanisme d'entraînement.
Ce procédé permet ainsi d'obtenir une correction des défauts de
régularité de la résolution dans la direction de défilement du document.
Le procédé peut en outre présenter les caractéristiques suivantes
- les organes comprennent des rouleaux entre lesquels le
document est entraîné en défilement,
- la détection de la mise en contact ou de la rupture de contact est
réalisée au moyen d'un capteur apte à mesurer une rotation d'un rouleau,
- le procédé comprend une étape consistant à insérer dans les
données numériques, des données de repérage définissant la position du
capteur par rapport à l'image au moment de la détection,
- l'étape d'insertion est réalisée au moyen d'une source lumineuse
disposée en regard du capteur,
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- l'étape d'insertion des données de repérage comprend l'étape
consistant à commander l'activation ou la désactivation de la source
lumineuse au moment de la détection de la mise en contact ou de la rupture
de contact,
- le procédé comprend une opération préalable d'étalonnage
comprenant des étapes consistant à entraîner en défilement devant le
capteur un document sur lequel figure une image de référence, et à partir
des données numériques obtenues, définir une fonction de correction de
distorsions,
- l'image de référence représente une mire formée par un motif
présentant des caractéristiques géométriques connues.
L'invention se rapporte également à un dispositif de numérisation
d'un document, du type comprenant un capteur apte à générer des données
numériques à partir d'une image figurant sur le document, et un mécanisme
d'entraînement pour entraîner en défilement le document devant le capteur,
le mécanisme d'entraînement comprenant une pluralité d'organes venant en
contact avec le document au cours du défilement, caractérisé en ce que le
dispositif comprend en outre des moyens pour détecter une mise en contact
ou une rupture de contact entre le document et l'un des organes, et des
moyens pour corriger les données numériques en appliquant aux données
une fonction de correction de distorsions qui prend en compte une position
du capteur par rapport à l'image au moment de la détection.
Le dispositif peut en outre présenter les caractéristiques suivantes
- les organes comprennent des rouleaux entre lesquels le
document est entraîné en défilement,
- les moyens pour détecter la mise en contact ou la rupture de
contact comprennent un capteur apte à mesurer une rotation d'un rouleau,
- le dispositif comprend des moyens pour insérer dans les données
numériques, des données de marquage définissant la position du capteur
par rapport à l'image au moment de la détection,
- les moyens pour insérer des données de marquage comprennent
une source lumineuse disposée en regard du capteur,
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- les moyens pour insérer des données de marquage comprennent
des moyens pour commander l'activation ou la désactivation de la source
lumineuse au moment de la détection de la mise en contact ou de la rupture
de contact,
- la fonction de distorsion est définie à partir de données
numériques obtenues à partir d'un document sur lequel figure une image de
référence.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la
description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et
doit
être lue en regard des figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 représente de manière schématique un mécanisme
d'entraînement d'un scanner à défilement,
- la figure 2 représente de manière schématique une courbe de la
distorsion mesurée en fonction de la position du document au cours de son
défilement,
- la figure 3 représente de manière schématique un dispositif de
numérisation, conforme à un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 4 représente de manière schématique des étapes d'un
procédé de numérisation conforme à un mode de mise en oeuvre de
l'invention.
Sur la figure 1, le scanner à défilement 1 comprend un capteur fixe
2 et un mécanisme d'entraînement 3 apte à entraîner en défilement un
document 4, sous la forme d'une feuille, devant le capteur 2.
Le capteur 2 est apte, au cours du défilement du document 4, à
générer des données numériques à partir d'une image figurant sur le
document
Le mécanisme d'entraînement 3 comprend un rouleau introducteur
31 et un rouleau frein 32 disposé en regard du rouleau introducteur 31. Le
rouleau introducteur 31, lorsqu'il est entraîné en rotation, est apte à
prélever
la feuille 4 et introduire la feuille 4 dans le mécanisme d'entraînement 3
pour amorcer le défilement de la feuille. La feuille 4 est introduite entre le
rouleau introducteur 31 et le rouleau frein 32.
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Le rouleau frein 32 est monté à rotation et est couplé à un dispositif
de freinage (non représenté) qui s'oppose à la rotation du rouleau frein. Le
rouleau frein 32 permet d'une part de plaquer la feuille 4 contre le rouleau
introducteur 31 et d'autre part de retenir une feuille suivante 5 pour éviter
de
prélever plusieurs feuilles à la fois.
Le dispositif d'entraînement 3 comprend en outre des rouleaux
d'entraînement 33, 34, 35, 36 disposés le long de la trajectoire de
défilement du document. La feuille 4 est entraînée en défilement entre les
rouleaux d'entraînement 33, 34, 35, 36 par contact les rouleaux avec les
faces de la feuille 4.
Les rouleaux d'entraînement 33, 34, 35, 36 sont agencés par
paires. Les rouleaux 33, 34 et 35, 36 d'une même paire s'étendent de part
et d'autre de la trajectoire de défilement de la feuille 4. En outre, les
paires
de rouleaux 33, 34 et 35, 36 sont disposées respectivement en amont et en
aval du capteur 2 par rapport au sens de défilement de la feuille 4 de
manière à maintenir tendue une zone de la feuille 4 se trouvant en regard
du capteur 2.
On comprend qu'au cours de sa trajectoire de défilement, la feuille
4 subit plusieurs phases d'entraînement successives. Pendant une
première phase, la feuille 4 est en contact uniquement avec le rouleau
introducteur 31 et le rouleau frein 32. Durant cette première phase, la
feuille
4 ne s'étend pas en regard du capteur 2. Puis, pendant une deuxième
phase, la feuille 4 est à la fois en contact avec le rouleau introducteur 31
et
le rouleau frein 32, et avec des rouleaux d'entraînement 33, 34, 35, 36.
Enfin, pendant une troisième phase, la feuille 4 est uniquement en contact
avec des rouleaux d'entraînement 33, 34, 35, 36. La transition entre la
deuxième et la troisième phases d'entraînement génère des variations de la
vitesse d'entraînement de la feuille 4 au cours de son défilement devant le
capteur 2. Cela a pour conséquence de créer des défauts de régularité de
la résolution des données numériques dans la direction de défilement de la
feuille.
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La figure 2 est un diagramme représentant une courbe de la
distorsion mesurée (en pouces) des données numériques générées par le
capteur 2 en fonction de la position d'une feuille (en pixels) par rapport au
capteur 2 au cours de du défilement de la feuille.
La courbe de la figure 2 a été obtenue en faisant défiler devant le
capteur 2 un document sur lequel figure une image de référence, c'est-à-
dire une image comprenant un motif dont des paramètres géométriques
sont connus avec précision.
L'image de référence représente une mire formée typiquement par
une répétition d'un motif comprenant une alternance de bandes ou de traits,
disposés selon un intervalle prédéterminé, les bandes ou les traits
s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction de défilement du
document de référence. La mire est par exemple une mire de Ronchi
périodique présentant une fréquence spatiale de 1 cycle par millimètre.
Sur la figure 2, on observe de fortes distorsions à proximité d'un
premier bord de la feuille (A) en début de défilement et au niveau d'un
deuxième bord de la feuille (C) en fin de défilement.
On observe également que l'erreur maximale générée dans les
données numériques se produit lors de la transition (B) entre la deuxième
phase (durant laquelle la feuille est en contact avec le rouleau frein) et la
troisième phase (durant laquelle la feuille n'est plus en contact avec le
rouleau frein). Autrement dit, la distorsion maximale se produit au moment
de la rupture de contact entre le document et le rouleau frein, du fait que le
rouleau frein cesse brutalement d'exercer une action de freinage sur le
document.
La figure 3 représente de manière schématique un dispositif de
numérisation, conforme à un mode de réalisation de l'invention.
Le dispositif 1 comprend un capteur fixe 2 et un mécanisme
d'entraînement 3 conforme au dispositif de la figure 1.
Le dispositif 1 de la figure 3 comprend en outre un capteur de
rotation 6, tel qu'un codeur optique ou un capteur à effet Hall, couplé au
rouleau introducteur 31. Le capteur de rotation 6 est apte à générer un
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signal électrique représentatif de la position ou de la vitesse de rotation du
rouleau introducteur 31.
Le dispositif 1 comprend également une source lumineuse 7, sous
la forme d'une diode électroluminescente, et un circuit de commande 8 de
la source. La source 7 est disposée en regard du capteur fixe 2, d'un côté
de la trajectoire de défilement du document 4. Le circuit de commande 8
reçoit en entrée le signal généré par le capteur de rotation 6 et génère en
sortie un courant d'alimentation de la source lumineuse 7. Plus
précisément, le circuit de commande 8 est apte à commander la source 7
pour sélectivement allumer ou éteindre la source.
Par ailleurs, le dispositif 1 comprend des moyens de traitement 9,
sous la forme d'un ordinateur 9. Les moyens de traitement 9 reçoivent les
données numériques en provenance du capteur fixe 2 et sont programmés
pour appliquer un traitement aux données numériques, le traitement
comprenant notamment une correction des données numériques par
application d'une fonction de correction de distorsions.
La figure 4 représente de manière schématique des étapes d'un
procédé de numérisation conforme à un mode de mise en oeuvre de
l'invention.
Le procédé comprend une opération préalable d'étalonnage 10 du
dispositif de numérisation. L'opération d'étalonnage comprend les étapes
suivantes.
Selon une première étape 11, on entraîne en défilement devant le
capteur 2 un document sur lequel figure une image de référence.
Selon une deuxième étape 12, à partir des données numériques
générées par le capteur 2, on mesure des distorsions des données au cours
du défilement du document.
Selon une troisième étape 13, on en déduit une fonction de
correction de distorsions. La fonction de correction de distorsions est
définie
comme une transformation inverse des distorsions mesurées au cours de la
deuxième étape 12. Le calcul de la fonction de distorsion consiste en un ré-
échantillonage des lignes de pixels dans les données numériques obtenues.
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La fonction de correction de distorsion est associée au mécanisme
d'entraînement du dispositif de numérisation. L'opération d'étalonnage est
ainsi réalisée une seule fois pour un dispositif de numérisation 1 donné.
Ensuite, cette même fonction de correction est utilisée lors de chaque
opération de numérisation d'un document.
Le procédé comprend ensuite une opération de numérisation de
document 20. L'opération de numérisation comprend les étapes suivantes.
Selon une première étape 21, on entraîne en défilement devant le
capteur 2 un document 4 à numériser. Le document 4 est par exemple un
document sur lequel figure des informations de sécurité, telle qu'une image
d'une empreinte digitale.
Au cours du défilement du document 4, le capteur de rotation 6
détecte la rotation du rouleau introducteur 31 et génère un signal de sortie
représentatif de la vitesse de rotation du rouleau introducteur 31.
Tant que le rouleau introducteur 31 est entraîné en rotation, le
circuit de commande 8 transmet à la source lumineuse 7 un courant
d'alimentation pour maintenir la source 7 allumée.
Du fait que la source 7 est disposée en regard du capteur 2 de
numérisation, le capteur 2 de numérisation génère des données
numériques qui incluent non seulement l'image qui figure sur le document,
mais également un trait blanc qui s'étend le long d'un bord de l'image, le
trait blanc étant généré par la source lumineuse 7 allumée.
Selon une deuxième étape 22, au cours du défilement du document
4, on détecte une rupture de contact entre le document 4 et le rouleau frein
32.
Lors de la rupture de contact, la vitesse du rouleau introducteur 31
décroît brutalement et s'annule. Le capteur de rotation 31 génère alors un
signal de sortie qui décroît et s'annule, indiquant que le rouleau
introducteur
31 s'est immobilisé.
Le circuit de commande 8 détecte l'annulation du signal de sortie
du capteur de mouvement. A cet effet, le circuit de commande 8 compare le
signal de sortie du capteur de rotation 6 avec une valeur seuil prédéfinie.
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Selon une troisième étape 23, on commande l'extinction de la
source lumineuse 7.
Lorsque le signal de sortie généré par le capteur de rotation 6
devient inférieur à la valeur seuil, le circuit de commande 8 cesse
d'alimenter la source lumineuse 7, de sorte que la source lumineuse 7
s'éteint.
Lors de l'extinction de la source 7, le trait blanc généré par la
source 7 dans les données numériques est interrompu et se prolonge par
un trait noir.
La transition entre le trait blanc et le trait noir constitue une marque
de repérage insérée dans les données numériques, la marque de repérage
définissant la position du capteur 2 par rapport à l'image au moment de la
détection de la rupture de contact entre le document 4 et le rouleau frein 32.
Selon une quatrième étape 24, on applique aux données
numériques obtenues une fonction de correction de distorsions qui prend en
compte la position du capteur 2 par rapport à l'image au moment de la
détection.
Autrement dit, la marque de repérage dans les données
numériques permet de caler la fonction de correction des distorsions et ainsi
d'obtenir des données numériques corrigées présentant un taux de
distorsion réduit.
Un avantage du dispositif représenté sur la figure 3 et du procédé
représenté sur la figure 4 est que la détection des variations de vitesse de
défilement est directement effectuée sur le mécanisme d'entraînement, en
mesurant un paramètre de mouvement d'un organe de ce mécanisme. Par
conséquent, le dispositif et le procédé proposés permettent une correction
des données numériques particulièrement adaptée à un mécanisme
d'entraînement donné.
En outre, le dispositif et le procédé proposé peuvent être réalisés à
partir d'équipements simples.
On notera que dans la plupart des dispositifs de numérisation, du
type scanner à défilement, la résolution de la numérisation est réglée par la
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vitesse de défilement du document. Ainsi, pour appliquer le procédé de
l'invention, on choisit de préférence de faire défiler le document pour
obtenir
une résolution supérieure à la résolution finale que l'on souhaite obtenir.
Par
exemple, pour obtenir des données numériques corrigées présentant une
résolution d'au moins 500 dpi (points par pouce) 1%, on fait défiler le
document à une vitesse permettant d'obtenir une résolution initiale de 600
dpi (points par pouce), afin de prendre en compte les pertes d'information
pouvant être générées lors de l'étape de correction des données
numériques.
