PROCEDE ET INSTALLATION DE MIRAGE DES OEUFS AVEC DETECTION DE LA PRESENCE D'UNE CHAMBRE A AIR

La présente invention concerne les techniques industrielles d'examen d'oeufs de volailles qu'il est convenu d'englober dans la notion de mirage des oeufs. Les techniques de mirage des oeufs sont couramment appliquées en aviculture, où elles servent notamment, par un examen visiométrique des oeufs, à déterminer un état caractéristique de chacun, notamment d'ordre physiologique, en fonction de critères prédéfinis. Ne serait-ce que par les brevets déposés précédemment par la société déposante, on connaît ainsi des installations de mirage des oeufs dans lesquelles les oeufs, disposés en rangées et colonnes dans les alvéoles de casiers, sont entraînés à défiler à travers un poste dit de visiométrie, où chaque oeuf est amené à intercepter un faisceau lumineux dont on mesure l'atténuation à la traversée de l'oeuf. Une telle installation est décrite par exemple dans le brevet français 97 11 668, la demande internationale de brevet WO 99/14589 et le brevet français 06 00 018. Les oeufs y sont examinés rangée par rangée au moyen d'une série de diodes électro-luminescentes qui les illuminent par en dessous et d'une série de capteurs associés disposés au-dessus d'eux, avantageusement du type à couplage de charge et intégrés dans une caméra vidéo. Les images ainsi saisies sont traitées par des moyens informatiques programmés pour mettre en oeuvre des modules logiciels qui réalisent automatiquement une comparaison entre le niveau lumineux du faisceau émergeant de chaque oeuf et des valeurs seuil prédéterminées.

En général, ces valeurs seuil sont définies par des essais préalables portant sur des lots échantillons examinés dans les mêmes conditions d'illumination et de saisie d'images, encore que l'on peut aussi comparer les atténuations lumineuses d'un oeuf à l'autre- pour décider d'un tri entre les oeufs à atténuation relativement forte et les oeufs à atténuation relativement faible.

En application particulièrement fréquente des" techniques de ce genre, on trouve la détermination de l'état de. fécondation des. oeufs. Suivant le niveau d'opacité dont ils témoignent, on

distingue les oeufs fécondés des oeufs non fécondés, couramment appelés oeufs clairs. Un tel examen est à effectuer notamment en début d'une procédure d'incubation des oeufs (sur des oeufs fraîchement pondus ou plus couramment sur des oeufs ayant été conservés au froid entre-temps), pour apporter un moyen rapide de trier les oeufs et recueillir sélectivement les oeufs convenablement fécondés en excluant les oeufs clairs. Seuls les premiers sont destinés soit, le plus souvent, à être dirigés vers les incubateurs et éclosoirs où naîtront les poussins, soit à servir comme milieu de culture de souches de micro-organismes, en particulier dans la fabrication de vaccins.

Cependant, telle qu'elle est décrite et mise en oeuvre actuellement, la technique a ses limites. Elle manque souvent de sensibilité, en ne permettant pas de discerner différents états parmi les oeufs auxquels l'attribut d'oeuf fécondé est assigné par opposition aux oeufs clairs. Egalement, si la méthode donne correctement satisfaction dans le traitement des oeufs de poule, il n'en est pas de même pour d'autres races animales. On a, en particulier, observé un taux d'erreur non négligeable dans le cas des oeufs de dinde.

L'invention propose de remédier à l'insuffisance des techniques classiques en s'affranchissant des perturbations liées à la présence de la coquille extérieure des oeufs, laquelle est souvent variable en épaisseur et en transparence non seulement d'un lot de ponte à l'autre ou d'une race de volaille à une autre, mais même d'un oeuf à l'autre dans un même lot.

Elle a pour objet un procédé de mirage des oeufs consistant essentiellement à examiner les oeufs par visiométrie dans des conditions d'illumination et de saisie d'image qui sont sensibles à un contraste lumineux s'observant, au sein de chaque oeuf, entre la zone liquide de l'oeuf, celle où croît l'embryon résultant d'une fécondation, et la zone remplie d'air complémentaire qui est éventuellement également présente à l'intérieur de l'oeuf et que l'on appelle chambre à air ("air sac" ou "air bag" en anglais).

On comprend donc qu'alors que dans les mesures classiques, la différence d'atténuation entre oeuf clair et oeuf fécondé s'exprime d'un oeuf à l'autre statistiquement, l'invention exploite la présence de la chambre d'air qui existe normalement dans chaque oeuf examiné pour définir l'état de l'oeuf, non plus en fonction de J'opacité ou la transparence de l'oeuf dans son ensemble, mais en fonction des effets respectifs du liquide et de l'ai r sur une l umière pénétrant à l'intérieur de l'oeuf. Suivant des modes de mise en oeuvre préférés de l'i nvention, on opère dans des conditions paramétrées pour être sensibles au contraste l umineux entre zone d'air et zone de liquide au sei n de chaque oeuf tel qu'il peut s'observer, sous illumination par un faisceau de l umière focalisé sur l'œuf, sur une image de la lumière rétrodiffusée à partir de chaque oeuf, à l'exclusion de la lumière renvoyée par réflexion sur sous un faisceau focalisé au-delà de sa coquille.

On s'affranchit ainsi du rôle dominant que joue la coqui lle quand on observe l'ensemble de l'oeuf. Déjà de ce fait, l'invention permet d'élargir notablement le champ d'application du mirage des oeufs, tant en améliorant la sensibilité et la fiabilité des résultats qu'en généralisant les types d'oeufs qui peuvent être traités avec efficacité. Ces avantages trouveront intérêt, par exemple, dans une mei lleure évaluation de la ferti lité des oeufs et dans un traitement efficace des oeufs de n'i mporte quelle race de volai l le quand il s'agit de répartir les oeufs en fonction de leur état de fécondation pour les orienter vers des destinations différentes. Le tri entre les oeufs clairs et les oeufs fécondés, éventuellement entre les oeufs à embryon mort et les oeufs à embryon vivant, est là l'exemple le plus courant d'une application fort utile pour les instal lations de production d'oeufs fertiles par insémi nation artificiel le, compte tenu du taux élevé d'échecs de fécondation .

La mise en oeuvre de l'invention entraîne d'autres conséquences bénéfiques, qui sont liées elles au fait qu'elle rend possible de local iser la chambre à air par rapport à la zone l iquide à l'i ntérieur de chaque oeuf. Cette capacité répond notamment aux besoins des utilisations des oeufs comme milieu de culture dans la

production de vaccins, quand on souhaite inoculer la souche de vaccin à l'intérieur de la chambre à ai r sans atteindre l'embryon autrement que par diffusion ultérieure à travers la membrane qui sépare l'un de l'autre, ou même quand on cherche seulement à s'assurer que l'aiguille d'inoculation perce la coqui lle de l'oeuf au niveau de la zone d'air plutôt qu'au niveau de la zone de liquide, ce qui est préférable pour limiter les risques de pol l ution ou contamination .

Dans des modes de mise en oeuvre préférés de l'invention, on est donc amené à tirer profit à la fois des avantages en termes de sensibilité et de fiabilité et de la possi bilité de localiser la chambre à air de chaque oeuf. On pense ici notamment aux applications en suivi de lots d'oeufs en cours d'i ncubation à un stade précoce de la croissance des embryons dans les chaînes de production de poussins et à la collecte des oeufs embryonnés pour l'i noculation par une dose de vacci n ou autre souche de culture.

L'invention est en effet tout particulièrement utile pour réal iser un mirage des oeufs à un stade précoce de l'i ncubation . On profite plei nement de la grande sensibilité des mesures visiométriques à partir du moment où la chambre à ai r est apparue dans l'oeuf et jusqu'à ce que l'embryon parvienne à un stade de croissance où i l remplit quasiment la coquille et où son incidence sur l'opacité de l'ensemble devient prépondérante. C'est pendant cette période qu'il est souhaitable de voir réaliser des examens dits de mirage précoce, pour écarter les oeufs clairs du circuit des oeufs fécondés pour lesquels l'incubation est terminée quand ils sont destinés à des applications en pharmacie, notamment pour la production de vaccins.

Au cours du même examen ou au cours d'un examen similaire, on peut aussi , conformément à une variante avantageuse de mise en oeuvre de l'invention, traiter les signaux d'i mage obtenus pour déterminer où se situe le point central de la zone couverte dans le plan d'examen par la chambre à air dans chaque oeuf et utiliser le résultat du calcul automatique comme repère caractéristique de la position du sommet de la chambre à air. Il

s'agit là d'une application de l'invention impliquant une localisation de la chambre à air dans chaque oeuf qui est plus élaborée que celle qui consiste, de manière plus élémentaire, à

_^ déterminer si la chambre à air est présente ou non dans la partie de l'oeuf soumise à l'examen, notamment pour fournir l'information obtenue à un dispositif de traitement automatique des lots d'oeufs examinés.

Dans les modes préférés d'application pratique de l'invention, l'illumination et la saisie d'image s'effectuent suivant le même axe, généralement par le dessus des oeufs. Le matériel utilisé implique alors un masque qui cache aux détecteurs de la caméra de saisie d'image les faisceaux directement réléchis par les coquilles, de manière à ne retenir que la lumière revenant après diffusion à l'intérieur de chaque oeuf, au-delà de sa coquille. Par ailleurs, un faisceau de lumière éclairant les oeufs correctement focalisé est obtenu au mieux en lumière laser. Il peut être produit sous la forme d'un trait de lumière éclairant une rangée d'oeufs observés simultanément. La lumière laser est avantageusement choisie dans la gamme du rayonnement infrarouge.

Ayant fait ressortir dans ce qui précède le double intérêt de la technique suivant l'invention pour les applications dans le domaine du mirage précoce des oeufs, on s'intéressera maintenant à mieux décrire l'objet de l'invention sous d'autres aspects, concernant ses modes de mises en oeuvre préférés au niveau du procédé et de l'installation de mirage des oeufs proprement dite.

Leur description s'appuie sur les illustrations des figures qu'elle comporte, parmi lesquelles :

- La figure 1 se réfère à un oeuf d'une rangée déterminée passant dans la zone de vision ;

- La figure 2 montre schématiquement comment se présente l'image saisie par la caméra à ce moment ;

- Les figures comparatives 3a et 3b illustrent l'intérêt que l'on

a à assurer l'éclairage en illumination de chaque oeuf suivant un trait de lumière plutôt que d'utiliser un éclairage ponctuel ;

- La figure 4 illustre le fonctionnement du dispositif en cours d'examen d'une rangée d'un casier d'oeufs en trois étapes de saisie d'image successives, faisant l'objet respectivement des figures 4a, 4b ,4c ;

- Et la figure 5 illustre comment sont constituées les trois images correspondantes pour trois oeufs adjacents de la même rangée qui sont supposés différer l'un de l'autre par la disposition de la chambre à air par rapport à l'axe d'illumination et saisie d'image.

Dans les conditions préférées de mise en oeuvre de l'invention, telle qu'elle s'applique notamment dans le domaine de la production d'oeufs et de l'élevage industriel de volailles, les opérations de mirage s'effectuent en faisant défiler les casiers d'oeufs l'un après l'autre à travers le poste de visiométrie ainsi qu'il est décrit plus en détail dans les textes de brevets déjà cités.

Les figures 4 montrent la disposition des oeufs dans leurs alvéoles respectives en vue de dessus. Dans le cas représenté, la disposition respecte une répartition en réseau à mailles hexagonales, mais cette disposition n'est pas limitative. On se référera avec utilité à la description figurant dans le brevet français 97 1 1668, qui décrit des modes de fonctionnement d'un poste de visiométrie dans des conditions spécifiquement adaptées à la disposition en mailles hexagonales.

Par contre, là où ce brevet antérieur de la demanderesse décrivait un examen des oeufs sous un éclairage par le dessous à travers des lumières ménagées dans le casier dans l'axe de chaque alvéole, l'éclairage s'effectue dans le cas présent par des diodes émettrices situées, comme la caméra de prise de vues, au- dessus du trajet des casiers d'oeufs.

C'est ainsi que l'on a schématiquement représenté sur la figure 1 , pour un oeuf 1 , d'une part une diode 2 émettrice d'un

faisceau laser l'illuminant, supposé ici en lumière infrarouge, d'autre part une caméra 3 avec son système optique d'entrée 4, pour ce qui concerne ceux de ses éléments qui sont situés fonctionnel lement en regard de l'oeuf 1 , de telle sorte qu'i ls sont sensibles à la lumière rétrodiffusée par cet oeuf. Le système optique de la caméra est réglé pour une bonne qualité de l'image saisie à ce niveau . Elle est située sensi blement dans le même axe que le faisceau d'illumination. Il lui est alors associé des moyens appropriés pour lui cacher la lumière directement réfléchie par l'oeuf, qui lui parviendrait en retour sans avoir pénétré à l'i ntérieur l'oeuf. Ces moyens impl iquent un masque dont on reparlera plus loin .

On a aussi illustré sur la figure 1 que, dans sa position normale, l'oeuf 1 présente une chambre à air 6 dans sa partie supérieure, au sommet ou au voisinage du sommet du grand diamètre de sa forme ovoïde. Conformément à l'i nvention, le faisceau de lumière émis depuis la diode émettrice 2, est focalisé à l'intérieur de cette chambre à ai r, au-delà de la coqui lle qui enveloppe l'oeuf.

En pratique, pour une i nstallation industrielle de mi rage des oeufs, les oeufs sont ainsi examinés rangée par rangée, en considérant chaque rangée dans la direction transversale à la direction de déplacement des casiers. Quant à l'illumination des oeufs, si elle peut être réalisée de manière ponctuelle pour chaque oeuf, on a préféré dans le cas présent un éclairage l inéaire projetant un trait de lumière en travers de chaque oeuf examiné. Dans le cas particulier choisi pour illustrer au mieux l'invention, cela se traduit par une barre d'éclairage rectiligne courant transversalement à la direction de défilement des casiers d'oeufs dans le poste de visiométrie, et s'étendanf même, sous une forme de réalisation particulièrement commode, à travers toute la rangée à laquel le chaque oeuf appartient, comme il est apparaît suivant un trait noir 5 sur la figure 2.

La même figure 2 illustre l'image lumineuse restituée par la caméra au niveau de l'oeuf 1 en mode monochrome. On observe

la présence d'un anneau grisé 7, autour d'une partie centrale 8 relativement blanche. De fait, la zone liquide de l'oeuf entourant la chambre à air dans le plan de focalisation du faisceau d'illumination ressort en sombre, compte tenu de son caractère semi- opaque, autour d'une zone claire, correspondant à la chambre à air, nettement plus transparente.

Le système de traitement des images numériques associé à la caméra de prise de vues calcule, à partir de l'image saisie pour chaque oeuf, le niveau de contraste entre chambre à air et partie liquide, et par comparaison avec des valeurs prédéterminées, il détermine si ce contraste est significatif ou non de la présence d'un embryon.

Par comparaison avec des seuils appropriés ou par comparaison statistique des images obtenues d'un oeuf à l'autre, le système informatique de traitement des images numériques peut également déterminer, en dehors de la gamme correspondant à un contraste significatif de la présence correcte d'une chambre à air, d'une part si l'oeuf n'a pas été fécondé, auquel cas il apparaît relativement clair dans sa totalité, d'autre part si l'absence de chambre à air dans une partie liquide relativement sombre traduit le fait que l'oeuf soit disposé tête en bas.

Dans le premier cas, les oeufs clairs sont écartés du circuit de l'incubation pour être éventuellement récupérés vers une autre destination. Dans le second cas, les oeufs peuvent être recyclés à l'opération de mirage après avoir été retournés dans une alvéole réceptrice pour présenter leur chambre à air sur le dessus et non plus en dessous.

Les figures 3a et 3b illustrent l'intérêt que l'on a à réaliser l'éclairage suivant un plan projetant un trait de lumière plutôt que par un faisceau ponctuel .

Un faisceau ponctuel risque de se trouver focalisé à côté de la chambre à air si l'oeuf ne présente pas sa chambre à air assez précisément dans l'axe du faisceau. Un éclairage par une barre transversale à la direction de déplacement permet au

système de visiométrie d'être néanmoins sensible au contraste entre chambre à air et zone liquide du fait que la lumière focalisée atteint l'intérieur de l'oeuf à travers sa coquille sur une partie au moins de sa largeur.

C'est ainsi que pour des oeufs inclinés vers la droite ou vers la gauche par rapport à la verticale dans leurs alvéoles respectives, les faisceaux ponctuels correspondants, en lumière projetée verticalement, atteignent l'oeuf à côté de la chambre à air sur la figure 3a, alors que pour des oeufs pareillement inclinés sur la figure 3b, les faisceaux s'évasant de part et d'autre de la verticale permettent la détection de la chambre à air en atteignant celle-ci latéralement suivant un rayon.

Réaliser l'illumination au moyen d'un faisceau finement focalisé pénétrant au-delà de la coquille de l'oeuf, au niveau de la chambre à air, fonctionne de pair avec le fait d'effectuer la saisie d'images par détection de la lumière qui est rétrodiffusée à travers la coquille, pour avoir été principalement réfléchie à l'interface entre zone d'air et zone de liquide (au niveau de la fine membrane qui les sépare l'une de l'autre), puis éventuellement atténuée en traversant de la zone liquide entourant la chambre à air (sur une épaisseur relativement faible par rapport à celle qu'il faudrait traverser dans une mesure d'atténuation à travers l'oeuf dans son ensemble).

L'ensemble conduit à des images de contraste sur lesquelles on observe le degré de contraste lumineux entre zone liquide et zone d'air par des outils de traitement automatique d'images numériques pilotés par des programmes informatiques pré-enregistrés. L'atténuation à la traversée de la coquille est sans incidence sur la comparaison des luminosités relevées pour chaque oeuf, si bien que l'on s'affranchit ainsi de l'influence d'une coquille plus ou moins épaisse dans le résultat des mesures.

Du fait que l'on s'intéresse à détecter par caméra la lumière renvoyée par l'oeuf depuis l'intérieur de celui-ci, on a intérêt à éviter que la caméra pâtisse d'un phénomène

d'éblouissement par de la lumière réfléchie vers elle par la coquille. A cette fin, l'invention prévoit notamment de disposer un masque devant la caméra sur le trajet du faisceau directement réfléchi par la coquille des oeufs à parti r du trait de lumière di rigé vers eux. C'est ce masque qui se traduit sur l'image obtenue par le trait noi r 5 que l'on a fait ressortir sur la figure 2.

Pour des questions de commodité de réalisation technologique, ce masque est continu sur toute la largeur des rangées d'oeufs en défilement longitudinal , alors même que l'on a supposé pl us haut que l'on utilise des sources individuel les, affectées chacune à l'un des oeufs de chaque rangée en cours d'examen , ce qui permet, en variante, d'organiser des commandes différentiel les des conditions d'illumination des différents oeufs, en intensité ou en durée.

En réalisant les opérations de visiométrie sous illumination suivant un trait transversal à la di rection de déplacement, on résout le problème que peuvent poser des oeufs inclinés latéralement de la manière qui a été expliquée pl us haut, en référence aux figures 3a et 3b.

Pour traiter pleinement le cas d'oeufs pouvant être inclinés aussi dans la direction longitudinale, on peut mettre en oeuvre avec profit le mode de réalisation de l'invention il lustré par les figures 4 et 5. Au niveau de chaque rangée d'oeufs, on effectue trois opérations successives d'illumination et saisie d'images pendant que chaque rangée d'oeufs se déplace sous l'équipement de visiométrie. La figure 4 montre comment se place la barre de sources de lumière dans chacune des opérations de saisie d'images respectivement. La figure 5 illustre les i mages obtenues pour trois oeufs adjacents orientés différemment.

Sur la première des images V1 au cours du défi lement, la chambre de l'oeuf 01 , qui est orienté vers l'avant, est bien visible, alors qu'elle l'est moins dans l'image intermédiaire V2 et qu'elle ne l'est plus guère dans la dernière image V3. A l'inverse, la chambre à air de l'oeuf 03, supposé incliné vers l'arrière, est invisible sur

la première image V1 , peu éclairée sur l'image intermédiaire V2, et bien éclairée sur la dernière image V3. Pour l'oeuf 02, supposé bien vertical, c'est l'image intermédiaire V2 qui est la plus nette à faire ressortir le contraste entre chambre à air et partie liquide embryonnée.

Le traitement d'images exploitant les images numériques saisies conformément à ces figures est programmé pour mémoriser les données des trois images successivement saisies pour chaque rangée au cours du défilement des oeufs sous la caméra et pour sélectionner pour chaque oeuf celle des trois images dans laquelle le contraste est le plus fort entre la zone d'air de l'oeuf et la zone de liquide. L'information correspondante est utilisée comme témoin de la présence de la chambre à air, ainsi éventuellement que de sa position .

L'ensemble des informations de mirage recueillies sont disponibles pour être exploitées de toute manière connue. Le système informatique associé au poste de visiométrie est avantageusement programmé pour fournir les résultats de l'analyse sous forme d'un signal véhiculant, pour chaque oeuf, une information de coordonnées indicatrice de sa position dans le casier le contenant (notamment par numéro d'ordre dans son rang et numéro d'ordre dans sa colonne) et une information d'accessibilité de chambre à air, indiquant si la présence de la chambre à air a été ou non détectée. De préférence, l'information d'accessibilité est aussi indicatrice de l'orientation du sommet de la chambre à air, par rapport à l'axe d'illumination ou de saisie des images.

Ce signal peut être utilisé en ligne ou en différé pour un traitement ultérieur des oeufs. Il peut aussi servir à commander un système de marquage des oeufs par projection d'encre en fonction de leur état relevé au poste de visiométrie, ou à commander de manière similaire un système d'injection de souches de vaccin par des aiguilles d'inoculation pénétrant à l'intérieur de chaque oeuf en traversant la coquille au niveau de la chambre à air.

Le cas échéant, le signal de commande d'un tel système peut véhiculer une information de position de la chambre à air par rapport à la référence verticale de l'axe d'examen visiométrique dont la présence est exploitable pour commander automatiquement un décalage ponctuel de l'aiguille d'inoculation de manière qu'elle se présente au droit du sommet de la chambre à air. Ce dernier se calcule au pl us simple comme se situant au milieu entre les deux points extrêmes de détection de la présence de la chambre à ai r dans le sens transversal à la direction de déplacement. Son calcul peut aussi prendre en compte un décalage de position dans le sens longitudi nal à partir des informations recueillies au cours de l'examen d'un même oeuf suivant des lignes d'éclairage successives.

En variante de mise en oeuvre de l'i nvention, l'i nfor- mation ainsi obtenue, à un stade précoce du processus de croissance au cours de l'incubation, peut être utilisée pour déterminer l'opportunité de vacciner l'embryon correspondant en injectant une dose de vaccin dans l'oeuf embryonné. On pourra programmer cette injection au choix soit au niveau de la chambre à air, soit au niveau de l'embryon lui-même à un stade approprié de sa croissance, en opérant soit à l'occasion du mi rage précoce, soit pl utôt au terme de l'incubation avant passage dans l'éclosoi r.

Au cours de la description détail lée qui précède, en expliquant comment se déroule le procédé suivant l'i nvention dans des modes pratiques de réalisation (dont on rappellera toutefois le caractère non limitatif), on aura aussi montré comment est constituée une installation de mirage des oeufs comportant, conformément à l'i nvention, des moyens propres à la mise en oeuvre des différentes étapes de ce procédé.

Dans le cadre d'une installation de mirage des oeufs dans laquelle les oeufs sont entraînés à défiler en rangées successives, on a décrit en particulier comment peuvent être avantageusement constitués les moyens d'illumination et la caméra de saisie d'i mages numériques du poste de visiométrie, ainsi que les moyens de traitement automatique des signaux d'images qui

exploitent ces signaux pour déterminer si une chambre à air est présente dans le champ de l'examen à l'intérieur de chaque oeuf, et le cas échéant pour déterminer sa localisation par rapport à l'axe d'observation .

On aura aussi fait ressortir deux moyens d'observer le contraste entre zone d'air et zone de liquide dans chaque oeuf pour plusieurs points distincts en travers de chaque oeuf. L'un procède par éclairage des oeufs dans chaque rangée en cours d'examen par un faisceau d'illumination projetant un trait de lumière s'étendant transversalement à la direction de défilement. L'autre consiste, pour chaque rangée en cours d'examen, à procéder à phusieurs étapes de saisie d'images successives au cours du défilement, le nombre de telles étapes étant d'au moins deux, et de préférence de trois comme il a été décrit.

II est en outre à noter que l'examen es oeuf est assuré sans le moindre contact mécanique avec la coquille des oeufs, grâce à l'utilisation de faisceaux finement focalisés, tels que produits par des sources laser.