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Histoires du berceau de la civilisation à l’ère numérique

Le logiciel et la carte d’acquisition de Matrox Imaging améliorent le taux de fréquence d’acquisition d’image de Bookscanner SA dans un système de vision compliqué

  • Vue d’ensemble du système de vision Bookscanner, incluant la carte d’acquisition Matrox Radient eV-CXP, la caméra à balayage Teledyne e2v ELiiXA+ et la surface vitrée de numérisation.

  • Un défi principal du système était de synchroniser les mouvements des composantes en tandem avec le taux de fréquence d’acquisition d’image afin d’éviter des distorsions dans l’image finale.

  • L’équipement de Bookscanner harmonise la manipulation délicate de chaque livre pour éviter toute usure tout en atteignant de hautes vitesses de numérisation.

La presse à imprimer a été mise au point en 1440 dans l’Empire Romain Chrétien, et est rapidement devenue une des inventions influentes du millénaire1, réduisant drastiquement le coût et le temps d’impression des livres et des documents. La presse à imprimer a permis l’avancement de la communication de masse, et au moment de la Renaissance, des millions de livres étaient en circulation à grande échelle1.

Les œuvres imprimées doivent être numérisées pour la préservation et la propagation. Bookscanner SA est le fabricant d’équipement de numérisation Bookscanner©, qui est convenable pour la numérisation automatique de matériel imprimé pour des pages allant jusqu’au format A1. L’équipement de numérisation utilise des méthodes de pointe pour reproduire avec précision et fiabilité les pages imprimées. Leurs clients principaux sont des bibliothèques privées et nationales, qui ont des collections typiques de près de 5 000 volumes. Ces clients relèvent chacun des défis de procédés trop longs et exigeants trop de travail pour la numérisation de ces œuvres. George Pistikos, un ingénieur électrique et informatique ayant plus de 20 ans d’expérience dans le développement de systèmes de renseignements et d’information, a fondé Bookscanner SA, son but était de « soulager l’humanité de travaux répétitifs et pénibles en utilisant des techniques de robotique à la fine pointe. »

Un pour les livres

Pour leur assemblage en Grèce, Bookscanner SA cherchait à augmenter leurs services en mettant à jour leur technologie. Leur choix de caméra était la Teledyne e2v ELiiXA+, une caméra à balayage de ligne 16K CoaXpress® avec des résolutions allant jusqu’à 600 ppp. En cherchant des composantes logicielles et matérielles compatibles, Bookscanner SA découvre que Matrox Imaging offre une solution compatible prête à l’emploi incluse dans la plateforme robuste de la librairie MIL (Matrox Imaging Library). MIL-Lite, un sous-produit de MIL, comprend un éventail de fonctions de programmation pour la saisie d’images, l’affichage et l’annotation; l’interface de programmation d’application (API) est simple d’utilisation et soutien les langages de programmation les plus communs, incluant C++, C#, et Visual Basic®. Jumelée avec la carte d’acquisition Matrox Radient eV-CXP, cette solution constitue l’épine dorsale de l’infrastructure de la vision machine de Bookscanner.

Un réel tourne-page

Le système Bookscanner est constitué d’un coffret en métal avec une surface en vitre, ce coffret se déplace sur un axe horizontal et a des pistons pour le soulèvement des pages, en plus de capteurs qui surveillent le bon déroulement de la procédure. Une tige en métal empêche que le livre se ferme pendant le déplacement horizontal sur la surface vitrée; la caméra à balayage sur bras suit la trajectoire du livre pendant la numérisation. Sous cette surface vitrée, deux plaques de métal bougent grâce à une poulie verticale se déplaçant le long de la surface vitrée. Un moteur servo (Fujitsu Alpha 5 Smart) alimente l’équipement Bookscanner, permettant une manipulation délicate de chaque livre physique pour éviter toute usure, tout en atteignant des vitesses de fonctionnement de 1 m/s.

Leur défi était de synchroniser le mouvement du moteur servo avec le taux de fréquence d’acquisition d’image; cette synchronisation était nécessaire pour éviter toute distorsion de l’image finale. Une équipe d’ingénieurs informatique, mécanique et électrique, notamment Pistikos, avec le Dr Antonios Gasteratos, Petros Teneketzis, et Antonios Arvanitidis, ont combiné leurs expertises en robotiques et en systèmes de vision machine pour concevoir le système de vision Bookscanner. Le système a été développé en près de quatre mois; le système de vision a été conçu pour être très autonome lors du fonctionnement. L’opérateur doit sélectionner le nombre de ppp désiré pour le niveau de résolution de la sortie, ainsi que la vitesse de numérisation en fonction de la fragilité du livre.

« Les capacités d’E/S de la carte d’acquisition Matrox Radient était absolument nécessaire à notre projet, » dit M. Arvanitidis. « Synchroniser le mouvement du moteur servo et la fréquence d’acquisition d’image était le plus grand défi de ce système. Nous avons communiqué avec l’équipe de soutien technique de Matrox Imaging par courriel, et nous avons reçu des réponses rapides et précises concernant nos besoins. Matrox offre une structure pour l’intégration de signaux de sortie d’encodeurs servo de bas niveaux avec les signaux d’entrée de la caméra ELiiXA+ afin de déclencher l’acquisition d’image. » Cette fonctionnalité a été le tournant de cette histoire.

Un énorme étalage d’intelligence dans les livres

Le système étant fonctionnel et déployé, le service de R&D de Bookscanner SA travaille fort sur la prochaine version du logiciel du système de vision, intégrant la capacité de corriger une distorsion d’image avec des réseaux neuronaux. « Cette amélioration nous aidera à augmenter notre clientèle, nous permettant de travailler avec des livres plus fragiles sans risquer d’étirer ou de détruire le papier, » note Dr Gasteratos.

Chez Bookscanner SA, ils sont fiers à l’idée d’ajouter de nouvelles techniques de vision machine à l’industrie de la robotique avancée, ils planifient élargir leur solution autant du côté matériel que logiciel. M. Teneketzis affirme que « les techniques de vision machine seront notre principal objectif pour le produit. De nouvelles fonctions, telles que l’acquisition sur reconnaissance de l’image/motif, seront introduites, et Matrox Imaging sera un bon partenaire afin d’atteindre nos objectifs. »

Conclusion

L’incorporation de MIL-Lite et de la carte d’acquisition Radient eV-CXP dans le système Bookscanner permet d’avoir la chance de relier l’abstraction de logiciel de haut-niveau avec de la gérance d’électronique de bas-niveau; ceci a simplifié les changements d’opérateurs et a amélioré le fonctionnement global du système. En ajoutant les produits Matrox Imaging, Bookscanner SA a réduit leur temps de développement de près de six mois, et a protégé son budget de dépenses additionnelles. M. Arvanitidis termine « Nous avons gagné du temps, établi les communications nécessaires et avons relevé le défi de mise à niveau de notre système de vision, grâce à la forme prête à utiliser du logiciel MIL-Lite. »

Références

1. Marshall McLuhan, The Gutenberg Galaxy: The Making of Typographic Man (1st ed.), (Toronto: University of Toronto Press, 1962).


Remerciements

Les contributions des personnes suivantes sont inestimables pour le développement du système de vision de Bookscanner SA:  

Dr. Antonios Gasteratos, professeur et chef de la production et du service de gestion à l’université Démocrite de Thrace, pour sa connaissance de la vision informatique et robotique.
Petros Teneketzis, ingénieur mécanique, expert en mécanique, dynamique et systèmes CAO.
Maria Schuchardt, gestionnaire des données du Centre d’imagerie spatiale.
Antonios Arvanitidis, ingénieur électrique et informatique, pour sa connaissance de la conception logicielle et matérielle et le développement des systèmes de contrôle et de vision machine.

 

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