Remerciements table des Matières Introduction 1



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Remerciements

Remerciements


Mon stage de DEA a été réalisé au Laboratoire CEMIF – Université d'Evry Val d'Essonne groupe Systèmes Complexes et dirigé par Monsieur Florent CHAVAND que je remercie particulièrement pour son accueil.


Je remercie tout particulièrement Djamel MERAD et Malik MALLEM qui m’ont orientés et conseillés pendant toute la durée de ce stage.
Je tiens aussi à exprimer ma reconnaissance à Jean TRIBOULET pour sa disponibilité et pour m’avoir fourni des données essentielles à mon travail.
Mes sincères remerciements à Sylvie LELANDAIS, mon ancien professeur de vision en maîtrise et DEA pour ses conseils toujours appropriés.
Mes salutations vont également à l’ensemble des membres du LSC pour la bonne ambiance qu’ils génèrent et pour leurs interventions opportunes et inopportunes : Omar AIT AIDER, Naïma AIT OUFROUKH, Ali ALAJH, Christian BARRAT, Jean-Philippe BLIN, Christophe MONTAGNE, Etienne COLLE, Frédéric DAVESNE, Stéphane DENOUAL, Bénédicte DECAEN, Philippe HOPPENOT, Samir OTMANE, Yves RIBARCZYK, Nicolas SEGUY, Claire VASILJEVIC, Elisabeth VERGNE-CONNESSONS, ...
Je n’oublie pas Murielle BOURGEOIS et Sylviane RAT pour leur précieuse aide bureautique.


Table des Matières


Remerciements 1

Table des Matières 3

Introduction 1

1. Présentation de l’organisme d’accueil 3

1.1 Le C.E.M.I.F 3

1.2 Le laboratoire LSC 3

2. Présentation des Machines à Usinage Rapide Urane 20 et 25 5

3. Problématique 7

4. Extraction des éléments symboliques d'une image 9

4.1 Extraction de contours, Approche Frontière 9

4.1.1 Les Méthodes dérivatives, surfaciques et optimales 9

4.1.2 Modèles de Contours 10

4.1.3 Approches de Détection 10

4.1.4 Filtres de Lissage 11

4.1.5 Extraction de Contours. Opérateurs dérivatifs du 1° Ordre 12

4.1.6 Extraction de Contours. Opérateurs dérivatifs du 2° Ordre 12

4.1.7 Extraction de Contours. Approche par Modèle Surfacique 13

4.1.8 Extraction de Contours. Approche Optimale 13

4.2 Extraction de Points Caractéristiques 14

4.2.1 Méthodes d’extraction des contours 15

4.2.2 Analyse de quelques approches classiques 16

5. Extraction de Points de Forte Courbure : Implantation de différentes Méthodes 18

5.1 Méthode de Harris 18

5.2 Méthode de Beaudet (implantée par Deriche) : 20

6. Détection, Chaînage et Segmentation de contours 25

6.1 But 25

6.2 Codage des contours : Chaînage d'une image 25

I 28

II 28

III 28

6.3 Approximation Polygonale 31

6.3.1 Approximation d'un segment par une droite 31

6.3.2 Approximation d'un segment par un cercle [HORAUD 95] 32

6.3.3 Algorithme de découpage 33

6.4 Tests d'évaluation 35

7.Résultats Expérimentaux 39

7.1 Détection des déplacements par la méthode de Harris 40

7.2 Influence des Bruits sur la Détection des Points Caractéristiques 40

7.2.1 Eau et Lubrifiant 40

7.2.2 Vibrations 40

7.2.3 Copeaux 41

7.2.4 Luminosité 42

7.3 Comparaison des Attributs Structurels de deux images 43

7.4 Conclusion Technique 48

Conclusion 50

Bibliographie 51

ANNEXES 53

Annexe 1 : Caractéristiques des machines à usinage rapide Urane 20 et Urane 25 54

Annexe 2 : Validation du Filtre de Harris pour la Détection des Points de Fortes Courbures 55

Annexe 3 : Listing du programme Matlab de la détection de PFCs par la méthode de Beaudet 58

Annexe 4 : Listing du programme Matlab de la détection de PFCs par la méthode de Harris 67

Annexe 5 : Listing du programme Matlab sur le chaînage et l'approximation polygonale de contours 69



Introduction

Dans le cadre d'une aide au diagnostic dans la surveillance de machines à usinage rapide de type Urane 20 ou Urane 25 (cf. chapitre 2), la société Renault Automation a souhaité faire étudier par le CEMIF la faisabilité d'un système orienté vision permettant de répondre à ces attentes :



  • possibilité d'offrir une aide au diagnostic à l'opérateur lors de la mise en fonction de la machine lui assurant que la réalité est bien en accord avec les données du modèle CAO transmis à l'automate,

  • même type de procédure lorsqu'une opération manuelle est nécessaire en cours de cycle, avant de relancer le système en automatique.

Ce travail se déroule en deux phases :


Phase 1 : Dans un premier temps, le CEMIF a réalisé la superposition d'une image filaire à

l'image vidéo fournie par l'opérateur en s'appuyant sur des données fournies par le modèle CAO de la cellule et celles issues de la commande numérique. Dans ce cas, le diagnostic est visuel de la part de l'opérateur.

L'erreur optimale de reconstruction obtenue après validation du processus étant de 5mm.
Phase 2 : L'étape suivante sera effectuée à partir des informations de terrain. Par traitement

d'image, il faudra extraire les informations relatives à la cellule et vérifier qu'il y a bien corrélation avec le modèle.

Ce travail suppose la surveillance de la pièce à usiner mais également la surveillance

des phases de changement d'outil.


La phase 1 ayant été réalisée l'an passé, mon stage s'intégrera donc dans la phase 2.

Les moyens mis en place par le CEMIF pour réaliser cette deuxième phase sont :


- M. Merad et moi-même allons travailler sur les procédures de traitement des images.
- M. Denoual étudiera les pistes permettant de faire dialoguer le processus de vision avec le programme de la commande numérique gérée par l'automate.
- M. Triboulet et M. Mallem assureront l'encadrement.

Le sujet initial proposé par le CEMIF pour ce stage portait sur la recherche de méthodes de rehaussement d'images. En effet, dans un environnement tel que l'enceinte de travail d'une machine-outil, les conditions de vision sont fortement dégradées. Il semblait donc intéressant de faire subir à l'image des traitements préliminaires de rehaussement avant d'extraire les informations intéressantes.

Ce travail étant déjà avancé avant mon arrivée par M. Merad, ce dernier a plutôt orienté mes recherches sur la définition et l'application de méthodes de traitement d'images adaptées à des conditions de vision dégradées.

Mes travaux se sont donc axés autour de l'extraction d'informations : extraction de contours, extraction de points caractéristiques, extraction d'attributs structurels de l'image.


Le présent rapport s'articule donc de la façon suivante :
La première partie présente le laboratoire CEMIF, ses domaines de recherche et ses projets en cours.

La deuxième partie donne un descriptif succinct de l'environnement de travail à savoir la machine d'usinage rapide Urane de Renault Automation. Ce descriptif est nécessaire pour pouvoir mettre en place la problématique de ce projet qui est explicitée en troisième partie.

La quatrième partie est axée sur un domaine du traitement d'images intéressant pour ce projet. Elle est un condensé des méthodes existantes d'extraction de points caractéristiques et d'extraction de contours (utilisées pour la récupération d'amers géométriques).

Les cinquième et sixième parties décrivent plus en détail les méthodes sélectionnées et mises en œuvre dans notre processus de vision pour l'extraction de points caractéristiques (cf. chapitre 5) et la segmentation de contours (cf. chapitre 6).

Enfin, la septième partie expose les résultats expérimentaux obtenus après avoir implanté ces diverses méthodes de traitements d'images.


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