EP0422193A1 - Procede et dispositif de transformation d'une image video en une image a plusieurs niveaux de gris - Google Patents

Procede et dispositif de transformation d'une image video en une image a plusieurs niveaux de gris

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Publication number
EP0422193A1
EP0422193A1 EP19900907153 EP90907153A EP0422193A1 EP 0422193 A1 EP0422193 A1 EP 0422193A1 EP 19900907153 EP19900907153 EP 19900907153 EP 90907153 A EP90907153 A EP 90907153A EP 0422193 A1 EP0422193 A1 EP 0422193A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image
binary
images
pixels
gray levels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19900907153
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Fardeau
Jean-Luc Lelievre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bertin Technologies SAS
Original Assignee
Bertin et Cie SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Bertin et Cie SA filed Critical Bertin et Cie SA
Publication of EP0422193A1 publication Critical patent/EP0422193A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/41—Bandwidth or redundancy reduction

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for transforming a video image into an image with several gray levels, that is to say making it possible to obtain an image comprising a reduced number of gray levels (for example 3 or 4) from a digitized video image comprising a high number of gray levels, for example 128 or 256.
  • the subject of the invention is a method and a device for transforming a video image into an image with several gray levels, which make it possible to avoid the abovementioned disadvantages.
  • the invention provides a method of transforming a video image in an image with several gray levels, of the type consisting in decomposing the image into pixels or video elementary image portions, for example by parallel successive pixel lines, to deter- c. mining for each pixel a gray level threshold as a function of the gray levels of a group of surrounding pixels, and assigning the pixel a binary value (0 or 1) depending on whether its gray level is lower or higher than the pre ⁇ threshold cited, to obtain a binary image from the set 0 of binary values assigned to the pixels, this method being characterized in that it consists in defining for each pixel m gray level thresholds stages in relation to each other in function of the difference in maximum and minimum gray levels of the corresponding group of surrounding pixels, n being an integer at least equal to 2, to be assigned to pixel n binary values (0 or 1) resulting from the comparison from its gray level at each aforementioned threshold, to form n binary images of said video image from the n sets of binary values assigned to the pixels, and to 0 superimpose or add these
  • the method according to the invention therefore makes it possible to define gray threshold levels, which can vary from one another from one pixel to the next, and which will ultimately make it possible to have n binary images permitting to form a final image with several gray levels.
  • gray threshold levels which can vary from one another from one pixel to the next, and which will ultimately make it possible to have n binary images permitting to form a final image with several gray levels.
  • the different thresholds of gray levels are determined, with respect to predetermined maximum and minimum values. grayscale of the surrounding pixel group.
  • each pixel determines first the lightest gray level threshold, then the darkest, and then the intermediate gray level thresholds.
  • the method also consists in storing the n binary images in compressed form in a buffer memory, then in decompressing the n binary images before then forming the image with several gray levels.
  • the total volume of the binary images compressed and stored in the buffer memory is made constant, or maintained less than or equal to a predetermined maximum value.
  • the method according to the invention advantageously consists in recording the binary images in compressed form in the buffer memory, starting with the most significant binary image, then continuing in descending order " of meaning of the images, without the total volume of compressed information being able to exceed the aforementioned maximum value, the possible remainder of the binary images being abandoned or canceled.
  • the method provides, for obtaining said image with several gray levels, of defining for each image a gray scale which is a function of the number of decompressed binary images superimposable to form this image.
  • the initial video image then comprising the image of an address on a postal object
  • the n binary images are simultaneously cropped before being compressed, then stored in a buffer memory, and in that these images are then decompressed and superimposed to form an image with several levels of gray, which is displayed on a video screen for examination by an operator .
  • the method according to the invention then consists, also, in removing from the most significant binary image, before its compression, on the one hand the zones or regions which are external to the address, on the other hand share the image elements which are not alphanumeric characters belonging to the address, then delete from other binary images the zones or regions and the elements corresponding to the zones or regions and elements removed from the image the most significant.
  • the process consists in defining, in the most significant binary image, rectangular blocks of predetermined size comprising equal numbers of pixels, these numbers being for example greater than 1 and at most equal to the number " of pixels corresponding to the minimum dimension of an alphanumeric character, to assign the same binary value 0 to all the pixels of the blocks not containing alphanumeric characters, and a binary value 1 to the pixels of the other blocks, to form blocks which * contain contiguous blocks having the binary value 1, and to store in memory, in compressed form, only the aforementioned blocks of this binary image, and the corresponding blocks of the other binary images.
  • the invention also provides a device for transforming a video image into an image with several gray levels, by carrying out the method described above, this device comprising means for producing a digitized video image and being characterized in that ' : it also includes circuits for binarizing this image, mounted in parallel and having different thresholds, variable and stages in relation to each other, circuits for calculating these thresholds as a function of the difference between the maximum and minimum gray levels of an image portion surrounding each pixel considered, and digital information processing circuits to form an image with several gray levels from said binary images superimposed and added to each other.
  • each binarization circuit comprises a comparator, the inputs of which respectively receive the digital video image and a threshold signal supplied by the associated threshold calculation circuit, and the output of which provides a binary image signal.
  • the device comprises binary image cropping means, memory storage buffers binary cropped images, transfer means sé ⁇ quentiel of these images to a circuit integr * é information compression, and memories for storing compressed information.
  • the invention is generally applicable to the processing of video images of all types, but is more particularly applicable to the reading, sorting and automatic coding of postal objects, checks, and documents bearing handwritten, printed or typed information.
  • FIG. 1 schematically represents the various steps of processing a video image according to the invention
  • Figure ' 2 schematically represents, in the form of block diagrams, an image processing device according to the invention.
  • FIG. 1 in which the various stages of processing a video image according to the invention have been shown.
  • an alphanumeric character has been shown on a large scale, for example the letter "o" crossed by a reading line 10.
  • This reading line is composed for example of juxtaposed photo-detectors, 6 to 12 per milli ⁇ meter, which will provide analog signals representing the variation in light intensity detected along line 10. These analog signals are digitized and then have the appearance of curve 12 represented in part b of FIG. 1.
  • This curve 12 is formed of successive stages, corresponding to the light intensities
  • the lowest level is that of the background of the video image, while the highest level is that of the pixels located in the darkest parts of the letter o. There are several levels of gray between the lightest and darkest levels.
  • a conventional processing of grayscale images would consist in defining the gray level associated with each pixel, recording it and reconstructing on a video screen, for example, an image formed of pixels each having a gray level corresponding to that of the video image.
  • the data rates to be processed would be very large, the processing times would also be large, and the volumes of information considerable.
  • the invention provides, to avoid these drawbacks, to determine several gray level thresholds, such as those designated by the references 1, 2 and 3 in part b of FIG. 1, these thresholds being stages: and va- relative to each other as a function of the contrast in an analysis window centered on each elementary image or pixel considered.
  • a group of surrounding pixels is defined, for example forming a window for analysis of a surface of 1 or 2 mm 2 , the contrast of the pixels in this window is determined.
  • a first gray level threshold is defined first, for example threshold 1 corresponding to the ni- the lightest calf, then threshold 3 corresponding to the darkest level, and finally the intermediate threshold (s) located between these two extreme thresholds.
  • the variable thresholds 1, 2 and 3 are thus obtained represented in dashed lines.
  • Each pixel or elementary image is associated with as many binary values 0 or 1 as thresholds have been defined Grayscale S. For this, the light intensity of each pixel is successively compared to the different thresholds 1, 2 and 3. When this intensity is less than the threshold considered, it is assigned the binary value 0 and, when it is greater than this threshold, we assigns it the binary value l, (or vice versa).
  • Binary images 1, 2 and 3 are thus obtained, represented in part c of FIG. 1.
  • Binary image 1 is the set of binary values of the pixels of the digitized image 12, with respect to threshold 1.
  • the binary image 2 is the set of binary values assigned to the pixels of the digitized image 12 with respect to threshold 2
  • the binary image 3 is the set of binary values assigned to the pixels of the image 12 compared to threshold 3.
  • a fourth, darker gray level has been assigned to the binary value 1 pixels of the binary image 3.
  • the gray scale determining these four gray levels can be chosen or modified at will. It is for example preferable to stagger the gray levels of the final image in a logarithmic manner, which best corresponds to the mode of perception of different illuminations by the human eye.
  • the values of the gray level thresholds are liable to change from one point to another in a video image, but the number of these levels remains constant and equal to a predetermined value. It is therefore only the differences between the different gray levels which are liable to be modified. In this way, when the intensity of the digitized image 12 varies significantly from one zone to another of the video image, this variation will be much smaller in the image reconstituted at several gray levels. A much more uniform image will therefore be obtained, in which the different alphanumeric characters will have substantially the same hue, that is to say neighboring gray levels, even if they have relatively very different hues. in the original video image. This greater uniformity is an advantage in the case of systems for reading, coding or automatic sorting of objects carrying alphanumeric indications.
  • FIG. 2 schematically represents an exemplary embodiment of an image processing device according to the invention.
  • the reference 14 designates any system producing an digitized video image which is transmitted to a buffer memory 16, the system 14 possibly being a video camera associated with an analog-digital converter.
  • the output of the buffer memory 16 is connected to a multiple binarization circuit 18, which can consist of several elementary binarization circuits mounted in parallel, each of these circuits being able to be of the type described in French patent 2 604 582 by example.
  • the circuit 18 of multiple binarization or the set of elementary binarization circuits has the function of calculating and determining 4 thresholds of gray level stages, variable as a function of the contrast of the analysis image as described above with reference to FIG. 1, each gray level threshold being applied to an input of a comparator 20, another input of which receives, from the buffer memory 16, a digitized video image signal.
  • each of the four comparators 20 this digitized video image is compared to the gray level threshold, so that each comparator outputs a binary image signal which is applied to the input of a buffer memory 22.
  • the one of these binary image signals preferably the most significant, is also applied to the input of a processing and cropping circuit 24, the output of which is applied to the buffer memories 22 in order to correspondingly select the information sto ⁇ ckées in these memories.
  • This information thus selected is then stored by being cropped in other buffer memories 26, the outputs of which are connected, by a circuit 28 sequential transfer, to a circuit 30 for information compression, of the CCITT Group III or IV type.
  • the output of the information compression circuit 30 is connected, by a server or computer 32 and a data transmission network 34, to a display station 36 of the screen-keyboard type associated with a unit 38 for decompressing information.
  • the device 14 provides a digitized video image of a face of the postal object on which the address appears.
  • the buffer memory 16 therefore receives nu- merics representing the gray levels of the pixels of the video image, these gray levels being represented by 8 bits when there are 256 different gray levels.
  • This digitized video image is transmitted to the binning circuit 18 which, for each pixel determines four gray level thresholds as a function of the immediate environment of this pixel, that is to say of the gray levels of the pixels contained in an analysis window centered on the pixel considered and having an area of 1 to 2 mm 2 for example.
  • the circuit 18 calculates four gray level thresholds to which the gray level of the pixel considered is compared, using the four comparators 20.
  • the gray level thresholds can be determined as follows, according to the maximum and minimum gray levels in the analysis window: first the lightest threshold and the darkest threshold , then the two intermediate thresholds.
  • the lightest threshold can be determined, for example, as described in French patent 2 604 582.
  • the darkest threshold can be determined from the darkest gray level of the analysis window, so as to be a little lighter than this darkest level.
  • the four comparators 20 therefore each deliver a binary signal 0 or 1 for each pixel of the video image. If we successively consider all the pixels, we obtain, at the output of each comparator 20, a binary image formed with respect to each of the above-mentioned thresholds. These four binary images are stored in the buffer memories 22.
  • the most significant binary image that is to say generally that which corresponds to one of the intermediate thresholds, is transmitted to a processing circuit 24 so as to eliminate all the signs or graphics which are strangers to the address itself, and also to crop and reformat that address so predetermined.
  • the processing of the binary image can for example be as described in French patent 2,589,267, that is to say that we will define in the binary image rectangular blocks having given dimensions and cont ⁇ nant equal numbers of pixels or elementary images, these numbers being for example greater than 1 and at most equal to the number of pixels which corresponds to the minimum dimension of an alphanumeric character of the address.
  • the same binary value, for example 0, is then assigned to all the pixels of the blocks not containing an alphanumeric character, and a binary value, for example 1, to the elementary images of the other blocks, then blocks are formed which contain the adjacent or substantially contiguous blocks having the binary value 1, to finally store in memory only these blocks of the binary image.
  • a binary image is thus obtained which is reduced to the essential, that is to say to the alphanumeric signs composing the address appearing on the postal object.
  • This processing is only carried out for the most significant binary image.
  • the addresses of the blocks retained in this binary image being known, it is obvious to keep the same blocks, having the same addresses, in the other binary images.
  • the circuit 24 also allows a cropping of these blocks, so that the postal address is always presented in the same way in the final reconstructed image. For this, it suffices to rearrange the ones with respect to the others the blocks retained in the binary image when the binary images are stored in the buffer memories 26.
  • Circuit 28 makes it possible to transfer these images sequentially to an information compression circuit 30, which is for example a circuit of the type used in facsimile machines of groups III and IV.
  • an information compression circuit 30 which is for example a circuit of the type used in facsimile machines of groups III and IV.
  • the invention pre- -3 sees this volume limited in the following way: first the most significant binary image is first filtered, then the other binary images in decreasing order of significance, until one reaches or until the 'we approach a predetermined total volume of compressed information. At this moment, if there remains an uncompressed binary image, it is purely and simply abandoned or eliminated. Depending on the case, we will therefore compress 2, 3 or 4 binary images of a digitized video image, and we will store these binary images compressed in memory.
  • a server 32 makes it possible, by means of a data transmission network 34, to send these compressed binary images to a display console 36 equipped with a circuit 38 for information compression. Uncompressed binary images are therefore supplied to the console 36, which is equipped with coding tables making it possible to assign gray levels to the binary values of the binary images received, as a function of the number of these binary images. For example, when the binary images received by the console 36 are at the number of 3, we will use a table with four gray levels which will be assigned to the pixels of the final image obtained by superposition and addition of the binary images. If the number of binary images received is 4, we will use a table with five gray levels, while if the binary images received are 2 in number, we will use a table with three gray levels.
  • the final image displayed on the console 36 therefore takes on several gray levels, the number of which depends on the number of binary images which have been compressed.
  • the information can be compressed by very simple circuits, such as "chips", commercially available.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne la transformation d'une image vidéo numérisée en une image à plusieurs niveaux de gris, par détermination de seuils étagés (1, 2 et 3) de niveaux de gris qui sont déterminés pour chaque pixel en fonction du contraste d'une fenêtre d'analyse centrée sur ce pixel, et qui sont comparés à l'image vidéo numérique (12) pour former des images binaires, qui seront ensuite superposées et ajoutées pour reconstituer une image à plusieurs niveaux de gris. L'invention s'applique notamment aux installations de tri postal automatique.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRANSFORMATION D'UNE IMAGE VIDEO
EN UNE IMAGE A PLUSIEURS NIVEAUX DE GRIS
L'invention concerne un procédé et un disposi- tif de transformation d'une image vidéo en une image à plu¬ sieurs niveaux de gris, c'est-à-dire permettant d'obtenir une image comportant un nombre réduit de niveaux de gris (par exemple 3 ou 4) à partir d'une image vidéo numérisée comprenant un nombre élevé de niveaux de gris, par exemple 128 ou 256.
On a déjà proposé des procédés et des disposi¬ tifs de transformation d'une image vidéo en une image bi¬ naire, c'est-à-dire ne comprenant que deux niveaux de gris (par exemple brevet français 2 604 582). On a également proposé d'appliquer ces procédés et dispositifs à un traitement d'images, notamment dans une installation de tri postal comprenant des moyens auto¬ matiques de reconnaissance et de codage des adresses figu¬ rant sur des lettres, des paquets postaux, etc... (par exemple brevet français 2 589 267).
On constate cependant que la transformation d'une image vidéo en une image binaire est souvent peu plaisante à l'oeil et se traduit parfois par une perte de formes préjudiciable à la lecture sur un écran. Il serait très nettement préférable de pouvoir traiter des images vi¬ déo numérisées comprenant un grand nombre de niveaux de gris (256 par exemple). Cependant, il est alors nécessaire de traiter un nombre considérable d'informations, le niveau de gris de chaque pixel ou image élémentaire étant défini par huit bits, alors qu'un seul bit suffit pour définir le niveau de gris d'un pixel dans une image binaire.
L'invention a pour objet un procédé et un dis¬ positif de transformation d'une image vidéo en une image à plusieurs niveaux de gris, qui permettent d'éviter les in- convénients précités.
L'invention propose à cet effet, un procédé de transformation d'une image vidéo en une image à plusieurs niveaux de gris, du type consistant à décomposer l'image vidéo en pixels ou parties élémentaires d'image, par exemple en lignes parallèles de pixels successifs, à déter- c. miner pour chaque pixel un seuil de niveau de gris fonction des niveaux de gris d'un groupe de pixels environnants, et à affecter au pixel une valeur binaire (0 ou 1) selon que son niveau de gris est inférieur ou supérieur au seuil pré¬ cité, pour obtenir une image binaire à partir de l'ensemble 0 des valeurs binaires affectées aux pixels, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à définir pour chaque pixel m seuils de niveau de gris étages les uns par rapport aux autres en fonction de la différence des niveaux de gris maximum et minimum du groupe correspondant de pixels envi- E ronnants, n étant un nombre entier au moins égal à 2, à af¬ fecter au pixel n valeurs binaires (0 ou 1) résultant de la comparaison de son niveau de gris à chaque seuil précité, à former n images binaires de ladite image vidéo à partir des n ensembles de valeurs binaires affectées aux pixels, et à 0 superposer ou ajouter ces n images binaires les unes aux autres, pour obtenir une image à plusieurs niveaux de gris, dans laquelle un niveau de gris est affecté à chaque seuil précité.
Le procédé selon 1'invention permet donc de dé- 5 finir des seuils de gris étages, qui peuvent varier les uns par rapport aux autres d'un pixel au suivant, et qui vont permettre de disposer finalement de n images binaires per¬ mettant de former une image finale à plusieurs niveaux de gris. 0 Corollairement, les variations du fond de l'image vidéo initiale seront estompées, et on obtiendra une image finale à plusieurs niveaux de gris qui sera plus uniforme et plus régulière que l'image initiale.
Selon une autre caractéristique de l'invention, 5 on détermine les différents seuils de niveaux de gris, par rapport à des valeurs prédéterminées maximale et minimale des niveaux de gris du groupe de pixels environnants.
On peut ainsi, pour chaque pixel déterminer d'abord le seuil de niveau de gris le plus clair, puis le plus foncé, et ensuite les seuils de niveaux de gris inter- médiaires.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste également à stocker les n images bi¬ naires sous forme comprimée dans une mémoire tampon, puis à décomprimer les n images binaires avant de former ensuite l'image à plusieurs niveaux de gris.
Cette compression et cette décompression des images binaires sont utiles lorsque l'invention est appli¬ quée au traitement d'images de documents, par exemple dans une installation de tri postal. Elle permet alors de com- primer et de décomprimer les images binaires correspondant à une image vidéo initiale, au moyen de circuits intégrés de très petite taille et de faible coût (des "puces"), alors qu'il fallait utiliser auparavant des circuits beau¬ coup plus volumineux et coûteux pour la compression des images vidéo.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le volume total des images binaires comprimées et stockées dans la mémoire tampon est rendu constant, ou maintenu inférieur ou égal à une valeur maximale prédéter- minée.
On limite ainsi le volume d'informations qui sont comprimées, puis décomprimées pour le traitement d'une image vidéo. Cela signifie que le taux de compression des images binaires est variable et en permanence ajusté en fonction d'un nombre relativement uniforme d'informations comprimées à transmettre.
Pour cela, le procédé selon l'invention consiste avantageusement à enregistrer les images binaires sous forme comprimée dans la mémoire tampon, en commençant par l'image binaire la plus significative, puis en conti¬ nuant par ordre décroissant "de signification des images, sans que le volume total d'informations comprimées puisse dépasser la valeur maximale précitée, le reste éventuel des images binaires étant abandonné ou annulé.
Enfin, le procédé prévoit, pour obtenir ladite image à plusieurs niveaux de gris, de définir pour chaque image une échelle de gris qui est fonction du nombre d'images binaires décomprimées superposables pour former cette image.
De cette façon, on obtient des images finales à plusieurs niveaux de gris, dans laquelle le nombre des ni¬ veaux de gris peut varier d'une image à l'autre, les ni¬ veaux de gris variant alors eux-mêmes de façon correspon¬ dante.
Lorsque 1'invention est appliquée à un tri au- tomatique d'objets postaux, l'image vidéo initiale compre¬ nant alors l'image d'une adresse sur un objet postal, elle prévoit que les n images binaires sont simultanément reca¬ drées avant d'être comprimées, puis stockées dans une mé¬ moire tampon, et en ce que ces images sont ensuite décom- primées et superposées pour former une image à plusieurs niveaux de gris, qui est affichée sur un écran vidéo pour examen par un opérateur.
Le procédé selon l'invention consiste- alors, également, à supprimer de l'image binaire la plus signifi- cative, avant sa compression, d'une part les zones ou ré¬ gions qui sont extérieures à l'adresse, d'autre part les éléments d'images qui ne sont pas des caractères alphanumé¬ riques appartenant à l'adresse, puis à supprimer des autres images binaires les zones ou régions et les éléments cor- respondant aux zones ou aux régions et éléments supprimés de l'image la plus significative.
Pour cela, _.e procédé consiste à, dans l'image •binaire la plus significative, définir des pavés rectan¬ gulaires de dimension prédéterminée comprenant des nombres égaux de pixels, ces nombres étant par exemple supérieurs à 1 et au plus égaux au nombre" de pixels correspondant à la dimension minimale d'un caractère alphanumérique, à affec¬ ter une même valeur binaire 0 à tous les pixels des pavés ne contenant pas de caractères alphanumériques, et une va¬ leur binaire 1 aux pixels des autres pavés, à former des blocs qui* contiennent des pavés jointifs ayant la valeur binaire 1, et à stocker en mémoire, sous forme comprimée, uniquement les blocs précités de cette image binaire, et les blocs correspondants des autres images binaires.
On peut ainsi débarrasser l'image d'un objet postal de tout ce qui ne fait pas partie de l'adresse, de sorte que l'opérateur n'a plus qu'à visualiser l'adresse affichée sur son écran vidéo, sans que son attention puisse être troublée ou dérangée par l'affichage d'un autre élé¬ ment. L'invention propose également un dispositif de transformation d'une image vidéo en une image à plusieurs niveaux de gris, par exécution du procédé décrit plus haut, ce dispositif comprenant des moyens de production d'une image vidéo numérisée et étant caractérisé en ce qu':il com- prend également des circuits de binarisation de cette image, montés en parallèle et ayant des seuils différents, variables et étages les uns par rapport aux autres, des circuits de calcul de ces seuils en fonction de la diffé¬ rence entre les niveaux de gris maximum et minimum d'une portion d'image entourant chaque pixel considéré, et des circuits de traitement numérique de 1'information pour for¬ mer une image à plusieurs niveaux de gris à partir desdites images binaires superposées et ajoutées les unes aux autres. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque circuit de binarisation comprend un comparateur, dont les entrées reçoivent respectivement l'image vidéo nu¬ mérisée et un signal de seuil fourni par le circuit de cal¬ cul de seuil associé, et dont la sortie fournit un signal d'image binaire.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend des moyens de recadrage des images binaires, des mémoires tampons de stockage des images binaires recadrées, des moyens de transfert sé¬ quentiel de ces images à un circuit intégr *é de compression d'informations, et des mémoires de stockage des informa¬ tions comprimées.
L'invention est applicable en général au trai¬ tement d'images vidéo de tous types, mais s'applique plus particulièrement à la lecture, au tri et au codage auto a- tique d'objets postaux, de chèques, et de documents portant des mentions manuscrites, imprimées ou dactylographiées.
L'invention sera mieux comprise et d'autres ca¬ ractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaî¬ tront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins an¬ nexés, dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement les dif¬ férentes étapes de traitement d'une image vidéo selon 1'invention ; : la figure '2 " représente schématiquement, sous forme de schémas-blocs, un dispositif de traitement d'images selon l'invention.
On fera d'abord référence à la figure 1, dans laquelle on a représenté les différentes étapes de traite- ment d'une image vidéo selon l'invention.
Dans la partie a de la figure 1, on a repré¬ senté à grande échelle un caractère alphanumérique, par exemple la lettre "o" traversée par une ligne de lecture 10. Cette ligne de lecture est composée par exemple de photo-détecteurs juxtaposés, au nombre de 6 à 12 par milli¬ mètre, qui vont fournir des signaux analogiques représen¬ tant la variation de l'intensité lumineuse détectée le long de la ligne 10. Ces signaux analogiques sont numérisés et ont alors l'allure de la courbe 12 représentée dans la par¬ tie b de la figure 1. Cette courbe 12 est formée de pal- liers successifs, correspondant aux intensités lumineuses
des pixels formant la ligne 10. Le niveau le plus bas est celui du fond de l'image vidéo, tandis que le niveau le plus haut est celui des pixels se trouvant dans les parties les plus sombres de la lettre o. On trouve plusieurs ni- veaux de gris entre le niveau le plus clair et le niveau le plus sombre.
Un traitement classique d'images à ulti-ni- veaux de gris consisterait à définir le niveau de gris as¬ socié à chaque pixel, à l'enregistrer et à reconstituer sur un écran vidéo, par exemple, une image formée de pixels ayant chacun un niveau de gris correspondant à celui de l'image vidéo. Cependant, les débits d'informations à trai¬ ter seraient très importants, les temps de traitement se¬ raient aussi importants, et les volumes d'informations considérables.
L'invention prévoit, pour éviter ces inconvé¬ nients, de déterminer plusieurs seuils de niveaux de gris, tels que ceux désignés par les références 1, 2 et 3 dans la partie b de la figure 1, ces seuils étant étages :et va- riables les uns par rapport aux autres en fonction du contraste dans une fenêtre d'analyse centrée sur chaque image élémentaire ou pixel considéré. En d'autres termes, pour chaque pixel, on définit un groupe de pixels environ¬ nants, formant par exemple une fenêtre d'analyse d'une sur- face de 1 ou 2 mm2 , on détermine le contraste des pixels dans cette fenêtre d'analyse, c'est-à-dire les intensités lumineuses maximale et minimale, et en fonction de ce contraste, on définit tout d'abord un premier seuil de ni¬ veau de gris, par exemple le seuil 1 correspondant au ni- veau le plus clair, puis le seuil 3 correspondant au niveau le plus sombre, et enfin le ou les seuils intermédiaires situés entre ces deux seuils extrêmes. On obtient ainsi les seuils variables 1, 2 et 3 représentés en traits pointil¬ lés. A chaque pixel ou image élémentaire, on associe autant de valeurs binaires 0 ou 1 qu'on a défini de seuils S de niveau de gris. Pour cela, l'intensité lumineuse de chaque pixel est comparée successivement aux différents seuils 1, 2 et 3. Lorsque cette intensité est inférieure au seuil considéré, on lui affecte la valeur binaire 0 et, lorsqu'elle est supérieure à ce seuil, on lui affecte la valeur binaire l,(ou inversement).
On obtient ainsi les images binaires 1, 2 et 3, représentées en partie c de la figure 1.
L'image binaire 1 est l'ensemble des valeurs binaires des pixels de l'image numérisée 12, par rapport au seuil 1.
De même, l'image binaire 2 est l'ensemble deε valeurs binaires affectées aux pixels de l'image numérisée 12 par rapport au seuil 2, et l'image binaire 3 est l'ensemble des valeurs binaires affectées aux pixels de l'image 12 par rapport au seuil 3.
Ces trois images binaires peuvent être traitées de différentes façons, comme on le verra dans la suite de la description (par exemple par élimination d'éléments non significatifs, compression et décompression des informa¬ tions, etc...), puis elles peuvent être superposées et ajoutées pour former une image à.plusieurs niveaux de gris, comme représenté schématiquement dans la partie d de la fi¬ gure 1. On retrouve dans cette partie d les différentes images binaires 1, 2 et 3, auxquelles on a affecté des ni- yeaux de gris différents. Par exemple, à l'image binaire 1, on a affecté un niveau de gris (le plus clair) aux pixels de valeur binaire 0, et» un autre niveau de gris (moins clair) aux pixels de valeur binaire 1. Ce même niveau de gris a été affecté aux pixels de valeur binaire 0 de l'image binaire 2 } tandis qu'un autre niveau de gris, un peu plus foncé, a" été affecté aux pixels de valeur binaire 1 de l'image binaire 2. Enfin, un quatrième niveau de gris, plus foncé, a été affecté aux pixels de valeur binaire 1 de 1limage binaire 3. • Bien entendu l'échelle de gris déterminant ces quatre niveaux de gris peut être choisie ou modifiée à vo¬ lonté. Il est par exemple préférable d'étager les niveaux de gris de l'image finale de façon logarithmique, ce qui correspond le mieux au mode de perception de différents éclairements par l'oeil humain.
Les valeurs des seuils de niveau de gris sont susceptibles de changer d'un point à l'autre d'une image vidéo, mais le nombre de ces niveaux reste constant et égal à une valeur prédéterminée. Ce ne sont donc que les écarts entre les différents niveaux de gris qui sont susceptibles d'être modifiés. De cette façon, lorsque l'intensité de l'image numérisée 12 varie de façon importante d'une zone à l'autre de l'image vidéo, cette variation sera beaucoup plus réduite dans l'image reconstituée à plusieurs niveaux de gris. On obtiendra donc une image beaucoup plus uni¬ forme, dans laquelle les différents caractères alphanumé¬ riques auront sensiblement la même teinte, c'est-à-dire des niveaux de gris voisins, même s'ils ont des teintes relati- vement très différentes dans l'image vidéo initiale. Cette plus grande uniformité est un avantage dans le cas des sys¬ tèmes de lecture, de codage ou de tri automatique d'objets portant des indications alphanumériques.
On se réfère maintenant à la figure 2, qui re- présente schématiquement un exemple de réalisation d'un dispositif de traitement d'images selon l'invention.
En figure 2, la référence 14 désigne un système quelconque produisant en sortie une image vidéo numérisée qui est transmise à une mémoire tampon 16, le système 14 pouvant être une caméra vidéo associée à un convertisseur analogique-numérique.
La sortie de la mémoire tampon 16 est reliée à un circuit multiple de binarisation 18, qui peut être constitué de plusieurs circuits élémentaires de binarisation montés en parallèle, chacun de ces circuits pouvant être du type dé¬ crit dans le brevet français 2 604 582 par exemple. Le circuit 18 de binarisation multiple ou l'ensemble des circuits élémentaires de binarisation, a pour fonction de calculer et déterminer 4 seuils étages de niveaux de gris, variables en fonction du contraste de l'image d'analyse comme décrit plus haut en référence à la figure 1, chaque seuil de niveau de gris étant appliqué à une entrée d'un comparateur 20 dont une autre entrée re¬ çoit, depuis la mémoire tampon 16, un signal d'image vidéo numérisée. Dans chacun deε quatre comparateurs 20, cette image vidéo numérisée est comparée au seuil de niveau de gris, de sorte que chaque comparateur fournit en sortie un signal d'image binaire qui est appliqué à l'entrée d'une mémoire tampon 22. L'un de ces signaux d'image binaire, de préférence le plus significatif, est appliqué également à l'entrée d'un circuit 24 de traitement et de recadrage, dont la sortie est appliquée aux mémoires tampons 22 pour sélectionner de façon correspondante les informations sto¬ ckées dans ces mémoires.
Ces informations ainsi sélectionnées, σ'est-à- dire les signaux d'images binaires traités de la façon vou¬ lue, sont ensuite stockés en étant recadrés dans d'autres mémoires tampons 26, dont les sorties sont reliées, par un circuit 28 de transfert séquentiel, à un circuit 30 de com¬ pression d'informations, du type CCITT Groupe III ou IV. La sortie du circuit 30 de compression d'informations est reliée, par un serveur ou ordinateur 32 et un réseau 34 de transmission de données, à un poste de visualisation 36 du type écran-clavier associé à une unité 38 de décompression d'informations. On va maintenant décrire le fonctionnement de ce dispositif, par exemple dans le cas où l'invention est appliquée au traitement de l'image vidéo d'une adresse fi¬ gurant sur un objet postal.
Le dispositif 14 fournit une image vidéo numé- risée d'une face de l'objet postal sur laquelle figure l'adresse. La mémoire tampon 16 reçoit donc des signaux nu- mériques représentant les niveaux de gris des pixels de l'image vidéo, ces niveaux de gris étant représentés par 8 bits lorsqu'il y a 256 niveaux de gris différents. Cette image vidéo numérisée est transmise au circuit 18 de bina- risation qui, pour chaque pixel détermine quatre seuils de niveau de gris en fonction de 1'environnement immédiat de ce pixel, c'est-à-dire deε niveaux de gris des pixels contenus dans une fenêtre d'analyse centrée sur le pixel considéré et ayant une surface de 1 à 2 mm2 par exemple. Dans l'exemple représenté, le circuit 18 calcule quatre seuils de niveau de gris auxquels le niveau de gris du pixel considéré est comparé, grâce aux quatre comparateurs 20.
Comme déjà indiqué, les seuils de niveaux de gris peuvent être déterminés de la façon suivante, en fonc¬ tion des niveaux de gris maximum et minimum dans la fenêtre d'analyse : d'abord le seuil le plus clair et le seuil le plus foncé, puis les deux seuils intermédiaires. Le seuil le plus clair peut être déterminé par exemple de la façon décrite dans le brevet français 2 604 582. Le seuil le plus foncé peut être déterminé à partir du niveau de gris le plus foncé de la fenêtre d'analyse, de façon à être un peu plus clair que ce niveau le plus foncé.
Les quatre comparateurs 20 délivrent donc cha- cun un signal binaire 0 ou 1 pour chaque pixel de 1'image vidéo. Si l'on considère successivement tous les pixels, on obtient, à la sortie de chaque comparateur 20, une image binaire formée par rapport à chacun deε seuils précités. Ces quatre images binaires sont enregistrées dans les mé- moires tampons 22.
L'image binaire la plus significative, c'est-à- dire en général celle qui correspond à l'un des seuils in¬ termédiaires, est transmise à un circuit de traitement 24 de façon à en éliminer tous les signes ou graphismes qui sont étrangers à l'adresse proprement dite, et de façon également à recadrer et reformater cette adresse de façon prédéterminée.
Le traitement de l'image binaire peut être par exemple tel que décrit dans le brevet français 2 589 267, c'est-à-dire que l'on va définir dans l'image binaire des pavés rectangulaires ayant des dimensionε données et conte¬ nant des nombres égaux de pixels ou images élémentaires, ces nombres étant par exemple supérieurs à 1 et au plus égaux au nombre de pixels qui correspond à la dimension mi¬ nimale d'un caractère alphanumérique de l'adresse. On af- fecte ensuite une même valeur binaire, par exemple 0, à tous les pixels des pavés ne contenant pas de caractère al¬ phanumérique, et une valeur binaire, par exemple 1, aux images élémentaires des autres pavés, puis on forme des blocs qui contiennent les pavés jomtifs ou sensiblement jointifs ayant la valeur binaire 1, pour finalement conser¬ ver en mémoire uniquement ces blocs de l'image binaire.
On obtient donc ainsi une image binaire qui est réduite à l'essentiel, c'est-à-dire aux εignes alphanumé¬ riques composant l'adresse figurant sur l'objet postal. Ce traitement n'est réalisé que pour l'image binaire la pluε significative. Les adresses des blocs rete¬ nus dans cette image binaire étant connues, il est évident de conserver les mêmes blocs, ayant les mêmes adresses, dans les autres images binaires. Le circuit 24 permet également un recadrage de ces blocs, de façon à ce que l'adresse postale se présente toujourε de la même façon dans l'image finale reconstituée. Il suffit pour cela de réagencer les unε par rapport aux autres les blocs retenus danε l'image binaire quand on en- regiεtre leε images binaires dans les mémoires tampons 26.
Le circuit 28 permet de tranεférer ces images séquentiellement à un circuit 30 de compression d'informations, qui est par exemple un circuit du type de ceux utilisés dans les télécopieurs des groupes III et IV. Pour uniformiser le volume des informations comprimées, qui seront ensuite transmises, l'invention pré- -3 voit de limiter ce volume de la façon suivante : on com¬ prime tout d'abord l'image binaire la plus significative, puis les autres images binaires par ordre décroissant de signification, jusqu'à ce qu'on atteigne ou que l'on ap- proche d'un volume total prédéterminé d'informations com¬ primées. A ce moment, s'il reste une image binaire non com¬ primée, elle est purement et simplement abandonnée ou éli¬ minée. On va donc, selon les cas, comprimer 2, 3 ou 4 images binaires d'une image vidéo numérisée, et on va sto- cker ces images binaires comprimées en mémoire. Un serveur 32 permet, au moyen d'un réseau 34 de transmission de don¬ nées, d'envoyer ces images binaires comprimées à une console de visualisation 36 équipée d'un circuit 38 de dé¬ compression d'informations. Des images binaires décompri- mées sont donc fournies à la console 36, qui est équipée de tables de codage permettant d'affecter des niveaux de gris aux valeurs binaires des images binaires reçues, en fonc¬ tion du nombre de ceε imageε binaires. Par exemple, lorsque les images binaires reçues par la console 36 sont au: nombre de 3, on va utiliser une table à quatre niveaux de gris qui seront affectés aux pixels de l'image finale obtenue par superposition et addition des images binaires. Si le nombre d'images binaires reçues est de 4, on utilisera une table à cinq niveaux de gris, tandis que si les images binaires re- çues sont au nombre de 2, on utilisera une table à trois niveaux de gris.
L'image finale affichée sur la console 36 com¬ prend donc plusieurs niveaux de gris, dont le nombre dépend du nombre d'images binaires qui ont été comprimées. La com- pression des informations peut se faire par des circuits 30 très simples, tels que des "puces", disponibleε dans le commerce.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de transformation d'une image vidéo en une image à plusieurs niveaux de gris, du type consis- , tant à décomposer 1'image vidéo en pixels ou parties élémentaires d'image, par exemple en lignes succeεsives de pixelε successifs, à déterminer pour chaque pixel un seuil de niveau de gris fonction des niveaux de gris d'un groupe de pixels environnants, et à affecter au pixel une valeur binaire 0 ou 1 selon que son niveau de gris est inférieur ou supérieur au seuil précité, pour obtenir une image binaire à partir de 1'ensemble des valeurs binaires affectées aux pixels, caractérisé en ce qu'il consiste à définir pour chaque pixel n seuils de niveaux de gris (1,2,3) étages les uns par rapport aux autres en fonction de la différence des niveaux de gris maximum et minimum du groupe correspondant de pixels environnants, n étant un nombre entier au moins égal à 2, à affecter au pixel n valeurs binaires 0 ou 1 résultant de la comparaison de son niveau de gris à chaque seuil précité (1,2,3), à former n images binaires de ladite image vidéo à partir des n en¬ sembles de valeurs binaires affectés aux pixels, et à superposer ou ajouter ces n images binaires les unes aux autres pour obtenir une 'image à plusieurs niveaux de gris, dans laquelle un niveau de gris est affecté à chaque seuil précité.
2) Procédé selon la revendication 1, caracté¬ risé en ce qu'on détermine les différents seuils (1,2,3) par rapport à des valeurs prédéterminées maximale et mini- maie des niveaux de gris du groupe de pixels environnants.
3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, ca¬ ractérisé en ce qu'il consiste à comprimer les images bi¬ naires précitées, à les stocker en mémoire, puis à décom¬ primer les images binaires et à former ensuite 1'image à plusieurs niveaux de gris.
4) Procédé selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le volume total des images binaires compri¬ mées stockées dans la mémoire est rendu constant, ou infé¬ rieur ou égal à une valeur maximale prédéterminée.
5) Procédé selon la revendication 4, caracté- risé en ce qu'il consiste à comprimer et enregistrer les images binaires en commençant par 1'image binaire la plus significative, puis en continuant par ordre décroissant de signification, sans que le volume total d'informations com¬ primées puisse dépasser la valeur maximale précitée, le reste éventuel des images binaires étant abandonné ou an¬ nulé.
6) Procédé selon la revendication 4 ou 5, ca¬ ractérisé en ce que pour obtenir ladite image à plusieurs niveaux de gris, il consiste à définir une échelle de ni- veaux de gris qui est fonction du nombre d'images binaires décomprimées superposables pour former l'image finale.
7) Procédé selon l'une des revendications pré¬ cédentes, appliqué au tri automatique des objets postaux, caractérisé en ce que l'image vidéo précitée est l'image d'une face d'un objet postal comprenant une adresse, en ce que les n images binaires sont simultanément recadrées avant d'être comprimées, puis enregistrées en mémoire, et en ce que les images sont ensuite décomprimées et superpo¬ sées pour former une image à plusieurs niveaux de gris, qui est affichée sur un écran de visualisation pour examen par un opérateur.
8) Procédé selon la revendication .7, caracté¬ risé en ce qu'il consiste à supprimer de l'image binaire la plus significative, avant compression, d'une part les zones ou régions qui sont extérieures à l'adresse postale, d'autre part les éléments d'images qui ne sont pas des ca¬ ractères alphanumériques appartenant à l'adresse postale, puis à supprimer des autres images binaires les zones ou régions et les éléments correspondants aux zones ou régions et éléments supprimés de l'image la plus significative.
9) Procédé selon la revendication 8, caracté- risé en ce que, dans l'image binaire la plus significative, il consiste à définir deε pavés rectangulaires de dimen¬ sions données contenant des nombres égaux d'images élémen¬ taires, ces nombres étant par exemple supérieurs à 1 et au plus égaux au nombre de pixels correspondant à la dimension minimale d'un caractère alphanumérique, à affecter une même valeur binaire 0 à tous les pixels des pavés ne contenant pas de caractères alphanumériques, et une même valeur bi¬ naire 1 aux pixels deε autreε pavés, à former des blocs qui contiennent les pavés jointifs ayant la valeur binaire 1, pour enregistrer en mémoire, sous forme comprimée, unique¬ ment les blocs précités de cette image binaire et les blocs correspondants des autres images binaires.
10) Dispositif de transformation d'une image vidéo en une image à plusieurs niveaux de gris, par exécu¬ tion du procédé décrit dans l'une des revendications précé¬ dentes, ce dispoεitif comprenant des moyens (14) de produc¬ tion d'une image vidéo numérisée, caractérisé en ce qu'il comprend également des circuits (18) de binarisation de cette image, montés en parallèle et ayant des seuils diffé¬ rents variables et étages les uns par rapport aux autres, des circuits de calcul de ces seuils en fonction de la dif¬ férence entre les niveaux de gris maximum et minimum d'une portion d.'image entourant chaque pixel considéré, et des circuits de traitement numérique de l'information pour for¬ mer une image à plusieurs niveaux de gris à partir desdites images binaires superposées et ajoutées les unes aux autres.
11) Dispositif selon la revendication 10, ca- ractériεé en ce que chaque circuit de binarisation comprend un comparateur (20), dont les entrées reçoivent respective¬ ment l'image vidéo numérisée et un • signal de seuil fourni par le circuit (18) de calcul de seuil asεocié, et dont la sortie fournit un signal d'image binaire. 12) Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (24) de traite- ment et de recadrage des images binaires, par sélection des aαresses de leurs composants dans des mémoires tampons (22), des mémoires tampons (26) de stockage d'images bi¬ naires traitées et reçadrées, un circuit (28) de transfert séquentiel de ces images à un circuit intégré (30) de com- preεεion d'informations, et des moyens de stockage ou de transmission des informations comprimées.
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