Segmentation d'images couleur par un opérateur gradient vectoriel multiéchelle et contour actif : application à la quantification des phases minéralogiques du clinker de cimen

= Color image segmentation using a multiscale vector gradient operator and active contours : application on the quantification of mineral phases of cement clinkert

• Auteur / Autrice : Alfred Anwander
• Direction : Bruno Neyran, Atilla Baskurt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Images et systèmes
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CREATIS - Centre de Recherche et d'Application en Traitement de l'Image et du Son, UMR5515 (Lyon, Rhône1995-2006)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie

Clinkers (ciments)

Traitement d'images

Résumé

L'objectif de cette thèse est la quantification des phases de clinker de ciment par analyse d'images couleur issues d'un microscope optique. La segmentation des cristaux a été abordée par une double démarche adaptée aux contraintes industrielles : La première porte sur une méthode originale de calcul du gradient couleur dans le cas des images acquises avec une camera couleur standard mono-CCD. Ces images multi-spectrales ont la particularité de présenter une résolution réduite des composantes couleur par rapport à celle de la luminosité. L'adaptation d'une approche multi-échelle et une pondération des composantes sont intégrée dans un nouvel opérateur de gradient couleur multi-échelle (GCM). Les études comparatives avec des techniques classiques, effectuées dans le cadre de la détection des contours, montrent la contribution du GCM. Le deuxième modèle original concerne la segmentation d'images par un contour déformable de type "ballon". Notre modèle stabilise la déformation par normalisation de la longueur du contour actif avant chaque itération. Ceci permet des grandes déformations du contour sans requérir le ré-échantillonnage de la courbe, étape nécessaire dans l’approche classique. L’algorithme est plus rapide et plus robuste et autorise un contour initial loin du contour final. Le logiciel développé en partenariat avec la société Lafarge Ciments intègre ces différentes techniques de traitement d'image couleur : Pré-traitement des images, segmentation par approche contour effectuée à l'aide du GCM des images microscopiques couleur, une fermeture des contours. Les régions homogènes ainsi segmentées, sont ensuite classifiées grâce à des paramètres de texture et de couleur. Le système fourni une quantification des trois phases principales du clinker et une analyse statistique des dimensions des cristaux. Il remplace une mesure manuelle longue et fastidieuse et permet d’augmenter la qualité de la fabrication par des mesures plus fréquentes en sortie du four à ciment.

The objective of this thesis is the quantification of cement clinker phases by analysis of color images acquired with an optical microscope. The segmentation of the crystals is approached in a double way adapted to industrial constraints. The first introduces an orignal computation of the color gradient for images acquired with a standard mono-CCD color camera. These multispectral images have the particularity of a reduced resolution of color components compared to that of luminance. The adaptation of a multiscale approach and weighting of the components are integrated in a new multiscale color gradient (MCG) operator. Comparative studies with classical techniques in the domain of edge detection, show the contribution of the MCG. The second original model concerns image segmentation by deformable contours of “balloon” type. Our model stabilizes the deformation by normalizing the contour length at each iteration. This allows big deformations of the contour without re-sampling of the contour, which is necessary in the classical approach. The algorithm is faster, more robust and allows an initial contour which is far from the final contour. The software developed in partnership with the company “Lafarge Ciments” integrates the different color image processing techniques. Pre-processing of the images, segmentation by edge detection using the MCG of the microscopic color images and edge closing. The homogeneous regions segmentation in this way are classified using color and texture parameters. The system computes a quantification of the three clinker phases and a statistical analysis of the crystal dimensions. It replaces long and tiring manual measurements and allows a high quality production by more frequent measurements at the exit of the cement kiln.