Projection de texture sur des objets 3D réels

Nous proposons une méthode pour projeter une texture sur un objet réel sans aucun contact. Une telle technique peut être utile dans les domaines médicales ou archéologiques. La technique de lumière structurée est une technique optique qui permet l'acquisition des formes. En projetant une mire adéquate sur la surface d'un objet et en capturant la scène, de nombreux points de correspondance peuvent être estimés et la reconstruction 3D par triangulation est alors possible. Une fois l'objet reconstruit et donc sa position connue, la projection de texture sur cet objet est alors possible

Automatisation de l'acquisition et des post-traitements en numérisation 3D

L'automatisation de la numérisation est une étape indispensable au développement de la mesure tridimensionnelle, et ce, dans différents domaines : en milieu industriel, afin d'accélérer les procédures de contrôle de pièces, en archéologie et en biologie, pour l'étude de collections de plusieurs centaines voire milliers d objets. Dans ce mémoire, nous détaillons tout d abord les différents systèmes d acquisition et de positionnement existants, en détaillant les avantages et inconvénients de chaque système. Nous présentons ensuite la méthodologie mise en place pour guider l opérateur dans ces choix ainsi que l outil d aide mis en place afin de formaliser cette méthodologie. Puis nous argumenterons de la nécessité de l automatisation de la numérisation 3D en illustrant les limites et les contraintes des solutions actuellement en place. Des exemples d application de la méthodologie sont décrits à travers différentes études de cas, mettant en évidence le temps d intervention de l opérateur. Ensuite, les méthodes d automatisation de l acquisition existantes sont décrites, en expliquant leurs limites face à notre problématique. Deux méthodes sont ensuite proposées : la première définit une planification de vues hors-ligne à partir d un modèle de référence tandis que la seconde calcule la meilleure position suivante sans aucune information a priori sur l objet. Ces deux méthodes permettent une numérisation complète d un objet sans intervention d un opérateur. Afin de tester ces méthodes, un environnement de simulation a été implémenté, ainsi qu un prototype. Enfin, les résultats obtenus sont présentés et comparés à une numérisation manuelle.The automation of digitalisation is an indispensable step in the development of 3D measuring, in various fields : in industry, to accelerate the procedures for control of parts, in archaeology and biology, for the study of collections of several hundreds even thousand objects. In this thesis, we explain first the various existing systems of acquisition and positioning, by detailing the advantages and the inconveniences of every system. We present then the developed methodology to guide the operator in these choices as well as the tool set up to formalize this methodology. Then we will study the necessity of the automation of the 3D digitalization by illustrating the limits and the constraints of the solutions in place at present. Some examples of application of the methodology are described through various case studies, highlighting the time of intervention of the operator. Then, existing methods for automating the acquisition are described, explaining their limits. Two methods are proposed : the first defines a off-line viewplanning from a reference model while the second calculates the next best position without any a priori information on the object. Both methods allow the complete digitalization of an object without intervention of an operator. To test these methods, a simulation environment and a prototype have been developed. Finally, the results are presented and compared to a manual digitalization.DIJON-BU Sciences Economie (212312102) / SudocSudocFranceF

Conception et optimisation par simulation d'un système de vision artificielle pour l'inspection de surfaces parfaitement spéculaires

Cette thèse est consacrée à la conception et à l'optimisation d'un système de vision artificielle destiné au contrôle d'aspect de surfaces à formes complexes parfaitement réfléchissantes. Le premier chapitre traite de la conception globale d'un système d'inspection de surfaces parfaitement spéculaires. La mise en œuvre d'un procédé d'éclairage et de prises de vue original permet une détection des défauts d'aspect. Le deuxième chapitre est consacré à la modélisation des éléments de la chaîne d'acquisition. Les modèles développés ou issus du domaine de l'informatique graphique s'appuient sur une caractérisation physique des éléments. Le troisième chapitre est relatif à la mise en place d'un outil d'aide à la conception. La méthodologie employée repose sur une utilisation de la synthèse d'image pour la simulation d'un système de vision. L'optimisation par simulation permet de faciliter et d'accélérer la procédure expérimentale itérative classiquement utilisée pour la mise au point de systèmes de vision.DIJON-BU Sciences Economie (212312102) / SudocSudocFranceF

Segmentation d'images de semi-conducteurs appliquée à la détection de défauts

Cette thèse est consacrée à la segmentation d'images de semi-conducteurs appliquée à la détection de défauts. Le premier chapitre détaille les principales techniques d'inspection de semi-conducteurs, et plus particulièrement l'holographie digitale directe, développée au Laboratoire National d'Oak Ridge. Le deuxième chapitre définit la nécessité de la segmentation d'images pour effectuer un seuillage optimal des images de différences, et identifier les défauts. Plusieurs méthodes de segmentation, basées sur l'analyse de texture y sont détaillées. Le troisième chapitre traite des problèmes de la segmentation d'images de semi-conducteurs, liés aux fluctuations qui affectent les paramètres. Plusieurs solutions sont proposées, afin de réduire l'effet des variations sur la qualité de la segmentation. Le dernier chapitre regroupe les résultats obtenus, et permet de conclure sur la perspicacité de notre approche, en obtenant des résultats homogènes insensibles aux fluctuations. La segmentation permet d'améliorer la détection de défauts, avec un plus grand nombre de défauts trouvés.This thesis deals with semiconductor image segmentation applied to defect detection. The first chapter details the main techniques used in wafer inspection, and more precisely, the technique based on direct to digital holography, which was developed at the Oak Ridge National Laboratory. The second chapter specifies the importance of image segmentation in order to obtain an optimal threshold in the difference image, and identify defects. Several image segmentation techniques, based on texture analysis, are detailed. The third chapter deals with patterned wafer image segmentation and the problems brought by parameters variations. Several solutions are suggested to reduce the influence of the variations on the quality of the segmentation. The last chapter presents the results. Our approach gives homogenous results and reduces the influence of the parameters variations. The use of image segmentation improves the defect detection process.DIJON-BU Sciences Economie (212312102) / SudocSudocFranceF

Simulation of Specular Surface Imaging Based on Computer Graphics: Application on a Vision Inspection System

<p/> <p>This work aims at detecting surface defects on reflecting industrial parts. A machine vision system, performing the detection of geometric aspect surface defects, is completely described. The revealing of defects is realized by a particular lighting device. It has been carefully designed to ensure the imaging of defects. The lighting system simplifies a lot the image processing for defect segmentation and so a real-time inspection of reflective products is possible. To bring help in the conception of imaging conditions, a complete simulation is proposed. The simulation, based on computer graphics, enables the rendering of realistic images. Simulation provides here a very efficient way to perform tests compared to the numerous attempts of manual experiments.</p

Environnement actif pour la reconstruction tridimensionnelle de surfaces métalliques spéculaires par imagerie polarimétrique

Cette thèse est consacrée à la conception et au développement d'un système de reconstruction tridimensionnelle d'objets métalliques spéculaires par imagerie polarimétrique. Nous présentons tout d'abord une extension de la technique de "Shape from Polarization" aux surfaces métalliques. Après réflexion sur la surface, la lumière incidente non polarisée devient partiellement linéairement polarisée, en fonction de l'angle d'incidence et de l'indice de réfraction du matériau. Ainsi, les normales de la surface sont calculées à partir des paramètres de polarisation de la lumière réfléchie. L'ambiguïté concernant l'orientation des normales est ici levée grâce à un éclairage actif. Nous décrivons et comparons ensuite différentes méthodes de reconstruction tridimensionnelle de surfaces à partir d'un champ de normales. Pour finir, nous détaillons précisément le prototype développé, et nous en présentons une application pour la détection de défauts de forme.This thesis deals with a new automated tridimensional inspection system for specular metallic surfaces, based on polarization analysis. We first present an extension of the Shape from Polarization' method for dielectric to metallic surfaces. After being reflected, an unpolarized light wave becomes partially linearly polarized, depending on the surface normal and on the refractive index of the media it impinges on. Hence, by measuring the polarization parameters of the reflected light, the surface normals are computed. The ambiguity concerning the normals orientation is solved here with a new active lighting system. Then, we describe and compare numerical methods for reconstructing the tridimensional shape from the normals. Finally, the description of the whole acquisition prototype is given, and an application on shape defects detection is discussed.DIJON-BU Sciences Economie (212312102) / SudocSudocFranceF

Automatic texture mapping on real 3D model

We propose a full automatic technique to project virtual texture on a real textureless 3D object. Our sytem is composed of cameras and projector and are used to determine the pose of the object in the real world with the projector as reference and then estimate the image seen by the projector if it would be a camera.

Active lighting applied to three-dimensional reconstruction of specular metallic surfaces by polarization imaging

International audienceIn the field of industrial vision, the three-dimensional inspection of highly reflective metallic objects is still a delicate task. We deal with a new automated three-dimensional inspection system based on polarization analysis. We first present an extension of the shape-from-polarization method for dielectric surfaces to metallic surfaces. Then, we describe what we believe to be a new way of solving the ambiguity concerning the normal orientation with an active lighting system. Finally, applications to shape-defect detection are discussed, and the efficiency of the system to discriminate defects on specular metallic objects made by stamping and polishing is presented