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Auteur(s)
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Jean-José ORTEU : Maître-assistant habilité à diriger des recherchesÉcole des mines d’Albi - Carmaux
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Lire l’articleINTRODUCTION
De nombreux domaines concernant le comportement mécanique des matériaux posent le problème de la mesure des déplacements ou des déformations.
Pour ce type de mesure, les méthodes optiques se sont largement imposées car elles présentent de grands avantages tels que l’absence de contact, une résolution spatiale élevée et l’obtention d’une information de champ (par opposition à une information ponctuelle).
Dans cet article, nous présentons la technique de stéréovision qui utilise deux caméras liées de façon rigide et qui permet :
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la mesure de la forme tridimensionnelle (3D) d’un objet à partir d’une simple paire d’images stéréoscopiques de l’objet ;
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la mesure de champs de déplacements/déformations 3D à partir d’au moins deux paires d’images correspondant à différents instants de déformation de l’objet (en général, analyse d’une séquence de paires d’images acquises en cours de déformation).
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Mesure de formes 3D par stéréovision2. Extensométrie bidimensionnelle
L’extensométrie bidimensionnelle permet la mesure de champs de déplacements d’une surface plane : une caméra enregistre une séquence d’images d’un objet plan qui subit des déformations planes. Les déplacements de points répartis à la surface de l’objet sont calculés à partir de l’analyse des images de la séquence.
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Deux grandes familles de méthodes existent
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Suivi de marqueurs ou de grilles
La surface de l’objet est préalablement équipée de marqueurs ou marquée d’une grille régulière. La méthode consiste à suivre à travers la séquence d’images le déplacement des marqueurs ou des nœuds de la grille (figures 1 et 2).
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Corrélation d’images
Étant donné deux images correspondant à deux états de déformation d’un objet, pour déterminer le correspondant d’un pixel de la première image dans la seconde, on mesure la ressemblance entre deux pixels en calculant un score de corrélation (critère de ressemblance) déterminé sur leur voisinage (figure 3).
Habituellement, les points traités par corrélation sont répartis suivant une grille virtuelle (figure 4) qui facilite le calcul des déformations à partir des déplacements mesurés.
De par son principe, la technique de corrélation ne peut fonctionner correctement qu’avec des objets présentant une surface avec une texture suffisamment aléatoire. Si l’objet n’est pas naturellement texturé ou si sa texture n’est pas suffisamment discriminante, différentes techniques existent pour permettre l’utilisation de la corrélation : illumination de la surface avec une source laser pour faire apparaître une structure granulaire (effet speckle), projection de peinture (technique dite du mouchetis)...
Par rapport aux méthodes de grille, la corrélation d’images présente de nombreux avantages :
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la facilité de préparation de la surface de l’objet (projection de peinture en quelques secondes), lorsque cela est nécessaire ;
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la densité de l’information obtenue. En théorie, chacun des pixels de la matrice CCD (Charge Coupled Device) peut être apparié par corrélation...
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