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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 3D de déformations par stéréocorrélation et appariement temporel3. Mesure de formes 3D par stéréovision
L’utilisation d’une seule caméra ne permet d’accéder qu’à une information bidimensionnelle. L’utilisation de deux caméras (technique de stéréovision) permet quant à elle d’accéder à l’information tridimensionnelle.
3.1 Stéréovision
La stéréovision est basée sur le principe que l’information de profondeur peut être obtenue par triangulation à partir de deux images ayant une partie commune dans leur champ de vue (figure 5a ).
La figure 5a représente les plans images de chacune des deux caméras d’un capteur de vision stéréoscopique. C1 et C2 désignent les centres optiques de chacune des caméras (qui, pour des raisons de simplification, sont positionnés derrière le plan image alors qu’ils sont en réalité devant).
On constate sur la figure 5a que le calcul de la position tridimensionnelle du point P est possible si :
-
on sait reconnaître dans les deux images les points p1 et p2 qui correspondent à la projection dans les images du même point physique P. Cette phase porte le nom d’appariement ou de mise en correspondance des images ou également de recherche des stéréocorrespondants. C’est la phase critique de la technique de stéréovision 3.3 ;
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on sait calculer les droites C1 p1 et C2 p2 dont l’intersection fournit le point P recherché. Cette phase nécessite de connaître les paramètres intrinsèques de chacune des caméras (longueur focale de l’objectif, taille des pixels de la matrice CCD, coefficients pour tenir compte de la distorsion des images induite par l’objectif...) ainsi que la position et l’orientation d’une caméra par rapport à l’autre. L’obtention de ces données passe par le calibrage du capteur de vision stéréoscopique 3.2.
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