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Journée Mesure Dimensionnelle par Vision

Nous vous rappelons que, afin de garantir l'accès de tous les inscrits aux salles de réunion, l'inscription aux réunions est gratuite mais obligatoire.

Inscriptions closes à cette réunion.

Inscriptions

21 personnes membres du GdR ISIS, et 42 personnes non membres du GdR, sont inscrits à cette réunion.
Capacité de la salle : 70 personnes.

Instructions pour une demande de mission par le GdR ISIS

Le GdR ISIS prend en charge les déplacements des organisateurs des réunions et des orateurs. Le GdR prend aussi en charge les déplacements des participants aux réunions membres d'un laboratoire adhérent du GdR dans la limite d'un doctorant et d'un permanent par laboratoire académique et par réunion, ou d'une personne par adhérent du club des partenaires et par réunion.

La plus grande partie du budget du GdR ISIS est consacrée à la prise en charge de ces missions. Pour que le GdR puisse financer le plus grand nombre de réunions, les participants à ces réunions sont vivement incités à choisir les billets les moins chers. Seuls les billets de train ou d'avion en deuxième classe, non échangeables et non remboursables sont pris en charge. Le GdR se réserve le droit de refuser une demande de billet dont le prix excède la moyenne des prix couramment pratiqués pour le trajet de la mission.

Pour le transport et pour l'hébergement, vous êtes priés d'utiliser le portail SIMBAD du CNRS si vous en avez la possibilité. Cela est en particulier obligatoire si vous êtes membre d'une unité CNRS (UPR, UMR, UMI, URA, FRE). Les réservations d'hôtel sont possibles si la réunion dure plus d'une journée ou si le lieu d'habitation le justifie. Dans le cas où le laboratoire n'est pas une unité CNRS, merci d'envoyer votre demande de prise en charge de la mission à l'adresse DR01.SoutienUnites@cnrs.fr en précisant que la mission relève du GdR ISIS. Si vous utilisez votre véhicule personnel pour une distance supérieure à 300 kilomètres (aller+retour), le GdR ISIS ne rembourse pas vos frais de transport.

Les demandes de mission et les réservations sur le site SIMBAD doivent impérativement être effectuées au moins deux semaines avant la date de la mission.

Aucun remboursement de frais de transport ou d'hôtel avancés par l'agent ne peut plus être effectué au retour de la mission.

Annonce

 

Introduction

La journée technique mesure dimensionnelle par vision a pour but de rapprocher les communautés scientifiques portées sur l’acquisition et le traitement d’images ou de données 3D issues de capteurs optiques avec celles portées vers la mesure. Le besoin d’un tel rapprochement paraît d’autant plus indispensable que, contrairement à d’autres technologies, les utilisateurs se retrouvent confrontés à une absence de qualifications et de normes métrologiques.

Cette journée technique, 3ème du nom, est organisée en partenariat avec le GdR ISIS, le Club EEA, le CFM, le réseau Mesure, Modèles et Incertitudes du CNRS et sous le patronage du Club CMOI.

Description

La mesure par vision est en plein essor depuis de nombreuses années. Par vision, est entendu ici tout dispositif incluant un capteur image. Il existe aujourd’hui de nombreux dispositifs et méthodes permettant d’acquérir la position, la taille, les paramètres de forme et d’états de surface. Néanmoins, tandis que le contrôle qualité par vision artificielle a atteint une certaine maturité, il n’en est pas de même pour le contrôle métrologique par vision.

Cette nouvelle journée vise à explorer les mesures dimensionnelles dans leurs divers contextes applicatifs et à faire échanger les communautés scientifiques sur les aspects métrologiques associés.

Présentations académiques ou industrielles, scientifiques dans tous les cas, seront alternées (30 minutes + 10 de questions), avec des domaines d’applications variés : mesure industrielle, mesure médicale, mesure de champs de déformation, mesure à haute température ... Les travaux présentés doivent, à défaut de prétention métrologique, au minimum chercher à améliorer l’objectivité de la caractérisation, de l’identification, de l’extraction et de la mesure des éléments étudiés.

Inscription et soumission

Inscription gratuite.

Date limite de soumission : 6 mars 2014.

Contact : mesure-vision@u-bourgogne.fr

Journées précédentes

JMV 2013 : http://gdr-isis.fr/index.php?page=reunion&idreunion=178

JMV 2011 : http://gdr-isis.fr/index.php?page=reunion&idreunion=106

Partenaires

Programme

 

9h15 Accueil 

9h40 Introduction

9h45 Sur l’estimation du lien entre résolution et résolution spatiale dans les cartes de déplacement et de déformation obtenues avec la méthode de la grille, M. Grédiac, Institut Pascal, Clermont-Ferrand, F. Sur, LORIA, Nancy

10h30 Microscopie 3D par holographie incohérente sans balayage, A. Bonnefois, L. Mugnier, A. Triquet, laboratoire DOTA/HRA, ONERA

11h15 Mesure Tridimensionnelle par stéréophotométrie, Y. Quéau, IRIT-ENSEEIHT, Toulouse

12h Pause méridienne

14h Mesure par vision de caractéristiques géométriques de feux de propagation, L. Rossi, T. Toulouse, UMR CNRS 6134 Sciences Pour l'Environnement, Université de Corse, M. Akhloufi, CRVI, Canada

14h45 Inspection visuelle des surfaces et courbure, Gilles Pitard, SYMME EA 4144, Annecy, Gaëtan Le Goïc, Le2i UMR CNRS 6306, Auxerre, Simon Desage, SYMME, Serge Samper, LARMAUR, ERL CNRS 6274, Rennes, Hugues Favreliere, Maurice Pillet, SYMME

15h30 Pause café

15h45 Mesures de formes 3D et de déplacements 3D par stéréo-corrélation d'images, J.-E. Dufour, B. Beaubier, F. Hild, S. Roux, LMT, ENS Cachan, S. Leclercq, Messier-Bugatti-Dowty

16h30 Détection de contours et de silhouettes par corrélation d'images virtuelles, M. François, J. C. Thomas, A. Bloch, Laboratoire GeM, Faculté des Sciences de Nantes

17h15 Conclusion

Résumés des contributions

Introduction : Présentation de la journée, historique, contexte et partenaires

Sur l'estimation du lien entre résolution et résolution spatiale dans les cartes de déplacement et de déformation obtenues avec la méthode de la grille

M. Grédiac, Institut Pascal, Clermont-Ferrand, F. Sur, LORIA, Nancy

Résumé : La détermination fiable de champs entiers de déplacements et surtout de déformations en surface d'éprouvettes soumises à divers types de chargement est devenue ces dernières années un enjeu majeur en mécanique des matériaux et des structures. Concernant les déformations, l'objectif est surtout de détecter les gradients plus ou moins marqués qui prennent naissance dans ces éprouvettes à diverses échelles lorsqu'elles sont sollicitées, puis de quantifier les niveaux de déformation atteints. Ceux-ci révèlent en effet divers phénomènes, le plus pénalisant étant la rupture lorsque les niveaux atteints deviennent trop élevés pour un matériau donné. Dans un contexte d'absence à ce jour de normes concernant les procédures d'étalonnage des systèmes malgré divers efforts conduits au niveau international [1], l'objet de cette contribution est de présenter des travaux réalisés très récemment pour estimer certaines performances métrologiques d'une méthode de mesure de champs de déplacements et de déformations : la méthode dite de la grille. Contrairement à la corrélation d'images numériques qui s'appuie sur des marquages de surfaces aléatoires, l'idée est ici de traiter des marquages réguliers : des grilles déposées avant chaque essai sur la surface de l'éprouvette testée. L'avantage réside alors dans le lien direct qui existe entre d'une part la variation de phase entre deux images en chaque pixel, et d'autre part le déplacement en ce point entre états courant et de référence. Concrètement, la phase est obtenue par transformée de Fourier fenêtrée [2]. Ce lien direct entre variation de phase et déplacement permet de réaliser divers calculs aboutissant à la caractérisation de la qualité des cartes de déplacements et de déformations. Dans ce cadre, un résultat important a été démontré très récemment [3] : sous l'hypothèse de grilles parfaites et d'un bruit de capteur de caméra homoscédastique, les cartes de déplacement et de déformation sont, en première approximation et sans prendre en compte la perte d'information due à la quantification, la superposition de la "vraie" valeur convoluée par la fenêtre du noyau utilisée dans la transformée de Fourier fenêtrée, et d'un bruit corrélé qui résulte de la propagation du bruit du capteur. Ce bruit corrélé pouvant être parfaitement caractérisé a priori, il est possible d'établir un lien clair entre résolution (plus petite information qui "sort" du bruit), résolution spatiale (distance entre deux points de mesure indépendants) et diverses grandeurs dont l'écart-type du bruit du capteur de la caméra. La présentation focalisera principalement sur la vérification expérimentale de ces prédictions théoriques [4]. On montre en effet que sous réserve d'une stabilisation du bruit de capteur hétéroscadastique de la caméra par transformation d'Anscombe généralisée [5], stabilisation qui requiert un traitement préalable de l'effet des micro-mouvements entre caméra et éprouvette sur les images [6], ce lien entre résolution et résolution spatiale est très bien vérifié. Ce résultat ouvre la voie vers une amélioration des performances métrologiques de la méthode de la grille, notamment par déconvolution de cartes de déformation en présence de bruit [7].

[1] http://www.vamas.org/twa26/index.html
[2] Y. Surrel, Proceedings of the SPIE, 1994
[3] F.Sur, M.Grédiac, Inverse Problems and Imaging, 8(1), 2014
[4] M. Grédiac, F.Sur, Strain, 50(1), 2014
[5] F. Murtagh, J.L. Starck, A. Bijaoui, Astronomy and astrophysics, 1995
[6] F. Sur, M. Grédiac, IEEE Signal Processing Letters, accepté, à paraître, 2014
[7] M.Grédiac, F.Sur, C.Badulescu, J.-D. Mathias, Optics and Lasers in Engineering, 51(6), 2013

Microscopie 3D par holographie incohérente sans balayage

A. Bonnefois, L. Mugnier, A. Triquet, laboratoire DOTA/HRA, ONERA

Résumé : Le laboratoire DOTA/HRA de l'ONERA est spécialisé dans la conception de systèmes d'imagerie optique à haute résolution angulaire, reposant à la fois sur des concepts système et des traitements d'images innovants, pour un large éventail d'applications, de la télédétection à l'imagerie rétinienne. Nous proposons une technique de microscopie 3D qui repose sur le simple ajout d'un cristal biréfringent ("conoscope") et d'éléments polarisants dans un montage optique d'imagerie classique. Le principe repose sur l'interférence entre la partie ordinaire et la partie extraordinaire du faisceau issu d'un objet éclairé par de la lumière spatialement incohérente, dans le cristal biréfringent. On obtient ainsi un hologramme auto-référencé, qu'on vient imager sur une caméra CCD, où des traitements d'images de type déconvolution viennent jouer le rôle que l'onde de reconstruction et l'œil jouent lors de la visualisation d'hologrammes classiques. Si l'objet observé est opaque, une seule image peut suffire à remonter à son profil 3D. Si l'objet est un empilement de couches plus ou moins transparentes et diffusantes (un tissu biologique par exemple), alors il faut acquérir un cube d'images pour remonter par traitement à la tomographie de l'échantillon observé. L'état actuel de nos travaux est le suivant : l'efficacité de la méthode a été démontrée d'un point de vue théorique, et nous avons mis en place un banc destiné à démontrer expérimentalement les performances de la méthode pour des applications de type imagerie rétinienne (résolution visée : de 2 μm x 2 μm x 2 μm). Il pourrait cependant être adapté à d'autres applications.

Mesure Tridimensionnelle par stéréophotométrie

Y. Quéau, IRIT-ENSEEIHT, Toulouse

Résumé : La stéréophotométrie est une technique de reconstruction 3D mono-caméra, mais multi-éclairages, qui permet d'obtenir des reconstructions 3D précises. Cependant, plusieurs contraintes doivent être respectées, qui nécessitent en pratique l'environnement très contrôlé d'un laboratoire. D'autre part, l'évaluation des résultats reste souvent qualitative. Nous présentons plusieurs travaux récents sur cette technique, qui permettent : d'une part, d'améliorer la précision des reconstructions 3D via l'étude de modèles d'éclairage plus réalistes (éclairages non directionnels) ; d'autre part, de limiter la dépendance aux conditions d'acquisition, grâce à l'utilisation de méthodes d'estimation robuste.

Mesure par vision de caractéristiques géométriques de feux de propagation

L. Rossi, T. Toulouse, UMR CNRS 6134 Sciences Pour l'Enironnement, Université de Corse, M. Akhloufi, CRVI, Canada

Résumé : Les feux de forêt représentent un risque majeur pour de nombreux pays dans le monde. Ils occasionnent souvent des pertes humaines, économiques et écologiques importantes. La lutte contre ce fléau est d'autant plus efficace qu'il est possible d'anticiper son comportement au cours du temps. Depuis plus d'une cinquantaine d'années des recherches sont réalisées aux échelles du laboratoire, du semi-terrain et du terrain pour comprendre les phénomènes intervenant lors de la propagation de feux et développer des modèles mathématiques de comportement. Des informations telles que la position, la vitesse, la longueur, l'inclinaison, la surface et le volume d'un feu en propagation sont très importantes afin de prédire le comportement d'un incendie et d'estimer sa dangerosité et Il existe un réel besoin d'outils de métrologie dédié aux feux en propagation à toutes les échelles. Depuis une dizaine d'années, des recherches sont menées sur l'estimation de caractéristiques géométriques de feux par traitement d'images visible et infrarouge. Ces recherches ne permettent pas d'obtenir des informations telles que la surface d'un feu ou son volume. Depuis 2007, des travaux sont réalisés au sein de l'équipe "Feux de forêt" de l'UMR CNRS 6134 SPE – Université de Corse pour développer des outils de métrologie basés sur la stéréovision pour l'estimation des caractéristiques géométriques des feux en propagation aux différentes échelles. Un dispositif composé de deux systèmes de stéréovision utilisant des caméras travaillant dans le visible permet désormais l'estimation de toutes les caractéristiques géométriques des feux en propagation en laboratoire sur un plateau inclinable de 2  m x 2 m. Des recherches ont également été réalisées pour suivre des feux se propageant en semi-terrain. Ce travail a permis d'aborder les difficultés dues à un environnement non maitrisé, à la couleur non uniforme des feux en extérieur, à la présence de fumée plus ou moins dense et noire, à l'éloignement sur plusieurs dizaines de mètres de l'objet à suivre. Un système de stéréovision composé de deux caméras réalisant des acquisitions simultanées dans le proche infrarouge et le visible a été construit et des développements ont été effectués pour suivre les évolutions temporelles de la position, la vitesse, la longueur, l'inclinaison et la surface des feux au cours de leur propagation. Enfin, des travaux de recherche sont également menés pour suivre les caractéristiques géométriques de feux se propageant sur plusieurs centaines de mètres. Les problématiques de recalage de caméras, de maintien de précision d'estimation lorsque l'objet à suivre effectue un grand déplacement sont étudiées.

Inspection visuelle des surfaces et courbure

Gilles Pitard, SYMME EA 4144, Annecy, Gaëtan Le Goïc, Le2i UMR CNRS 6306, Auxerre, Simon Desage, SYMME, Serge Samper, LARMAUR, ERL CNRS 6274, Rennes, Hugues Favreliere, Maurice Pillet, SYMME

Résumé : Aujourd'hui la maitrise de l'apparence des surfaces est essentielle dans la relation client/fournisseur. Dans ce cadre, de nombreuses entreprises ont mis en œuvre des nouvelles méthodologies afin d'améliorer les performances du contrôle sensoriel, particulièrement en terme de variabilité. Une nouvelle étape consiste à développer des dispositifs matériels et logiciels permettant d'aller vers l'automatisation du processus de contrôle d'aspect des produits. En l'absence de solution "clef en main" en terme de contrôle d'aspect, de nombreuses entreprises se sont engagées dans des dispositifs dérivés du contrôle dimensionnel. Si une telle approche peut permettre une identification efficace et rapide des produits fortement éloignés du niveau de qualité attendu, elle ne permet pas de réaliser une évaluation fine des anomalies d'aspect. Autrement dit, la mesure de topographie donne des informations fines sur les surfaces mais elle permet difficilement d'évaluer la qualité d'aspect ou les courbures perçues. Afin d'apporter des éléments de réponse à cette problématique, nous proposons une analyse fonctionnelle basée sur l'information en courbure. Les cartographies en courbure peuvent être obtenues à partir d'une surface mesurée en altitude. Cependant une difficulté est la robustesse des résultats obtenus vis à vis du bruit généré par des opérations de dérivation. Un dispositif est présenté ainsi que les méthodes mis en œuvre pour faciliter l'obtention des courbures. Ce dispositif est basé sur la technique Polynomial Texture Mapping (PTM). Le principe est de prendre plusieurs images de la surface prises du même point de vue et en faisant varier la position des sources lumineuses qui éclairent la surface. L'obtention du champ des normales est présentée à partir des acquisitions réalisées grâce au dispositif. Le moyen présenté permet la mesure directe des pentes de la surface et limite ainsi la sensibilité des résultats de courbures obtenus. A cette étape, l'information en courbure n'est pas directement interprétable pour évaluer la fonction d'aspect. Nous montrons comment, à partir de l'information en courbure, il est possible de choisir et de calculer des indicateurs spécifiques au cadre de l'analyse de la fonction d'aspect des surfaces. Nous présentons ainsi un état de l'art des principaux indicateurs de courbure calculés à partir des courbures principales, i.e. les courbures minimale et maximale rencontrées en faisant tourner le plan de coupe à un point de la surface. Nous proposons un nouvel indicateur de courbure, appelé "courbure orientée". Cet indicateur n'est pas basé sur l'intensité de courbures à l'instar des courbures principales (kmin et kmax) cependant il permet de conserver l'information de direction essentielle pour mettre en évidence des ruptures dans la continuité de la forme et de la réflectivité de la surface. Une application est présentée sur des produits à forte valeur ajoutée issus de l'horlogerie sur lesquelles le contrôle et particulièrement la détection des anomalies d'aspect représentent un enjeu industriel important.

Mesures de formes 3D et de déplacements 3D par stéréo-corrélation d'images

J.-E. Dufour, B. Beaubier, F. Hild, S. Roux, LMT, ENS Cachan, S. Leclercq, Messier-Bugatti-Dowty

Résumé : La stéréo-corrélation d'images est un outil puissant permettant la mesure de formes 3D ainsi que de champs de déplacements 3D et de déformations 2D à différentes échelles. Les algorithmes de stéréo-corrélations d'images utilisent en général l'appariement local d'imagettes issues de deux paires d'images prises de deux points de vue différents. En utilisant les matrices de passage déterminées à l'aide d'un étalonnage par une mire (en général plane), la position des imagettes dans l'espace 3D est reconstruite sous la forme d'un nuage de points. Ce travail propose une nouvelle méthode de stéréo-corrélation basée sur la connaissance a priori de la surface observée. En utilisant la pièce mesurée comme étalon, il est possible d'obtenir à la fois les paramètres des matrices de passage et une métrologie de la surface exprimée dans son formalisme original (p.ex. NURBS, éléments-finis). Contrairement aux techniques classiques, cette méthode fournit une description dense des champs mesurés dans un formalisme choisi en utilisant une description paramétrée de la surface mesurée et de sa déformation ultérieure. Cette formulation correspond à une approche régularisée a priori de la stéréo-corrélation d'images. Le résultat de cette opération fournit les paramètres d'étalonnage et ceux de définition de la surface 3D, aucune interpolation ni transformation ultérieure n'étant requise de par le principe même de l'approche. De même, il est possible de mesurer des champs de déplacements 3D dans le même formalisme que celui de la définition des surfaces, rendant la comparaison essais-calculs immédiate puisqu'écrite dans un formalisme commun dans la majorité des cas. Cette méthode a été testée dans le cadre de la mesure d'un carreau de Bézier usiné (et comparée à une métrologie obtenue avec une machine à mesurer tridimensionnelle), puis mis en œuvre sur plusieurs cas industriels (mesure de déplacements 3D pendant une opération de soudage, mesures lors d'un essai de compression sur une pièce de train d'atterrissage, essai d'indentation sur toiles de tableau).

Détection de contours et de silhouettes par corrélation d'images virtuelles

M. François, J. C. Thomas, A. Bloch, Laboratoire GeM, Faculté des Sciences de Nantes

Résumé : Les méthodes de corrélation d'images se sont imposées comme moyen de mesure pour les essais en mécanique des fluides (PIV, pour Particle Image Velocimetry) puis des solides (DIC, pour Digital Image Correlation). La méthode présentée, proche de la DIC, propose une identification des contours (ou des silhouettes) 2D ou 3D par corrélation d'images virtuelles et se nomme VIC (Virtual Image Correlation). L'image virtuelle est fondée sur un contour (ou une silhouette) idéalisé qui possède une définition analytique. Ses paramètres de forme sont ensuite optimisés de manière à ce qu'elle épouse au mieux le contour présent sur l'image réelle. Cela permet, grâce à l'hypothèse de régularité sous-jacente, une résolution largement sub-pixel. Les gradients de l'image ne sont pas employés car on utilise ceux de l'image virtuelle, analytiques donc sans bruit induit. La méthode n'induit aucune tension de ligne ni ne requiert aucun filtrage, au contraire de beaucoup de méthodes concurrentes. Dans le futur, elle pourrait, grâce à l'utilisation de formes paramétrées, permettre l'identification automatique d'un objet technique parmi une gamme d'objets de même nature.

Date : 2014-04-09

Lieu : Telecom ParisTech - Amphi Saphir


Thèmes scientifiques :
B - Image et Vision

Inscriptions closes à cette réunion.

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