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17 janvier 2017

Co-conception d'une caméra 3D par DFD pour l'inspection de surface


Catégorie : Doctorant


Proposition de thèse, ONERA.

 

L'inspection de surface est un enjeu majeur de la construction aéronautique, que ce soit dans les phases de construction proprement dites, par exemple dans l'inspection préalable à l'usinage de pièces métalliques, ou dans les phases de contrôle de l'avion avant livraison. Ces opérations, qu'elles soient faites par un opérateur ou assistées par un logiciel, utilisent des données produites par des capteurs capables de restituer une image et une estimation de la surface 3D de l'objet en cours d'inspection. De plus en plus, la plate-forme qui collecte ces données est robotisée (bras robotique, robot à roue, drone) pour permettre un accès plus rapide à l'ensemble de la surface considérée. Le dispositif d'acquisition doit alors être le plus compact possible pour ne pas gêner les évolutions de la plate-forme.

Dans ce contexte, l’approche de mesure 3D de type « Depth from Defocus » (DFD) [1,3,4], reposant sur l’estimation de la profondeur à l’aide du flou de défocalisation, est une approche très avantageuse car celle-ci n’utilise qu’une seule optique pour mesurer la profondeur, ce qui rend le dispositif de mesure 3D très compact en comparaison avec les systèmes de type stéréoscopique. Cependant, comme toute méthode passive, elle repose sur une hypothèse de scène suffisamment texturée, hypothèse valide dans des environnements extérieurs bien éclairés, mais qui montre des limites pour des objets sans texture, spéculaires et/ou faiblement éclairés. Nous proposons donc de concevoir un capteur 3D par DFD dédié à l'inspection de surfaces peu texturées et spéculaires, avec une approche dîte conjointe, dans laquelle l'ensemble de la chaîne capteur/traitement est optimisée conjointement [2].

Les travaux de la thèse porteront sur le choix d’une solution optique et d'un système d'illumination non conventionnels adaptés aux spécificités des objets observés, le développement de nouveaux algorithmes d’estimation de distance par DFD dédiés aux images ainsi produites, puis sur l’optimisation du système global d’imagerie à l’aide d’une approche de co-conception. Pour cela, le doctorant pourra s'appuyer sur les compétences complémentaires de l’UT2J-IUT Figeac et de l'ONERA, concernant le développement de capteurs 3D reposant sur diverses techniques, telles que la stéréovision ou en particulier le Depth from Defocus (DFD) [3,4], mais également sur les compétences de l'ONERA en vision par ordinateur et co-conception, en optique et en caractérisation des matériaux et de contrôle non destructif (CND). A terme, la valorisation de ces travaux pourra se faire naturellement dans le domaine de la construction aéronautique.

Cette thèse sera réalisée en collaboration avec l'UT2J-IUT Figeac et financée par la région Midi-Pyrénées.

Bibliographie succincte :

[1] A.P. Pentland : A new sense for depth of field. IEEE Trans. on Pattern Anal. Mach. Intell. (PAMI), 4:523-531,1987.

[2] P. Trouvé : Conception conjointe optique/traitement pour un imageur compact à capacité 3D. Thèse de doctorat, Ecole Centrale de Nantes, 2012.

[3] J. Leroy, T. Simon et F. Deschenes : Real time monocular depth from defocus. In Abderrahim Elmoataz, Olivier Lezoray, Fathallah Nouboud et Driss Mammass, éditeurs : Image and Signal Processing, volume 5099 de Lecture Notes in Computer Science, pages 103§111. Springer Berlin Heidelberg, 2008.

[4] P. Trouvé, F. Champagnat, J. Sabater, T Avignon, G. Le Besnerais et J. Idier : Depth estimation using chromatic aberration and a depth from defocus approach. Applied Optics, 52, 2009.

Contact :

Pour postuler, merci d'envoyer une lettre de motivation et un CV à Pauline Trouvé-Peloux (pauline.trouve@onera.fr) et Frédéric Champagnat (frederic.champagnat@onera.fr).

 

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