Réalisation d'un système d'acquisition 3D pour des objets transparents

3D acquisition system for transparent objects

• Auteur / Autrice : Mathias Ferraton
• Direction : Fabrice Mériaudeau, Christophe Stolz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Instrumentation et informatique de l'image
• Date : Soutenance le 27/10/2010
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale E2S Environnements, Santé, STIC (Dijon ; ....-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Electronique, Informatique et Image (LE2i) (Dijon, Côte d'Or ; Auxerre, Yonne ; Chalon-sur-Saône, Saône-et-Loire ; Le Creusot, Saône-et-Loire ; 1996-2018)
• Jury : Président / Présidente : Ernest Hirsch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Le Bihan, Abdelaziz Bensrhair

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polarisation (lumière)

Reconstruction d'image

Imagerie tridimensionnelle

Traitement d'images -- Techniques numériques

Mots clés libres

Imagerie polarimétrique

Acquisition tridimensionnelle

Surfaces transparentes

Éclairage actif

Shape from polarization

Tridimensional acquisition

Transparent surfaces

Active lighting

Résumé

Cette thèse est consacrée à la conception et au développement d’un système de reconstruction tridimensionnelle d’objets transparents par imagerie polarimétrique. Nous présentons tout d’abord une extension de la technique de “Shape from Polarization” aux surfaces transparentes. 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 l’utilisation d’un éclairage multispectral dont la difficulté de calibration est expliquée dans ce manuscrit. Pour finir, nous détaillons précisément le prototype développé, et présentons des résultats de reconstruction 3D sur des objets parfaitement calibrés.

This thesis deals with a new automated tridimensional inspection system for transparent surfaces, based on polarization analysis. We first present an extension of the ‘Shape from Polarization’ method for transparent 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 normal orientation is solved here with a multispectral lighting system. Finally, the description of the whole acquisition prototype is given as well as some experimental results on calibrated objects are presented.