Mots-clés
Traitement d’images, défauts de surface, fissures, détection, segmentation, identification, points d’intérêt, stéréoscopie, photogrammétrie, granulométrie.
Introduction
La Division MI développe des recherches dont l’objectif opérationnel à terme est l’instrumentation de différents véhicules destinés à parcourir les infrastructures ou leur environnement afin d’acquérir des images situées dans le visible permettant d’aider les experts à diagnostiquer leur état de santé. L’intérêt de ces techniques est multiple : elles permettent d’acquérir un grand nombre de données de façon nettement plus rapide et plus sûre qu’avec les méthodes traditionnelles, le traitement des données numériques ainsi acquises peut être facilement automatisé et enfin, elles permettent d’acquérir des données ne pouvant pas être acquises par un opérateur humain ou alors dans des conditions extrêmement périlleuses et/ou coûteuses. La demande d'automatisation et le besoin de sécurisation des inspections s'expriment conjointement à une volonté de continuité des résultats entre ceux issus des inspections visuelles et ceux issus de futurs dispositifs dont l'automatisation sera progressive.
Cette thématique est déclinée, dans la section IG de MI, principalement pour ausculter les infrastructures routières, à l’aide de véhicules routiers porteurs de l’instrumentation et circulant sur la route dans le flot du trafic. Dans le cadre du projet PMI la section IG travaille également sur l’inspection par imagerie des ouvrages d’art à l’aide de drone d’hélicoptère.
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L’équipe développe également des méthodes de traitement d’images automatique permettant d’effectuer une granulométrie sans contact de matériaux de terrassement dans l’optique d’automatisation des processus d’extraction et de transport de ces matériaux sur les chantiers. |
Sous-thématique : Auscultation des surfaces de chaussées par analyse d’images
Présentation
Cette activité de recherche est abordée à MI sous deux aspects :
- La conception, l'étude et la réalisation de systèmes de vision embarqués avec ou sans éclairage maîtrisé. Ce travail requiert une adaptation des systèmes au comportement dynamique des vecteurs utilisés, à la variabilité des textures de surface des ouvrages à ausculter et aux conditions environnementales. Dans ce but, MI a développé un véhicule dédié à l’étude des différents systèmes d’imagerie et d’éclairage et travaille sur l’optimisation des systèmes caméras-éclairage.(Jean : ajouter une image du VIRESTIM)
- L'étude de méthodes de traitement d'images pour la détection et l'identification des défauts en surface des chaussées. MI travaille principalement à la segmentation des images pour détecter des fissures utilisant une transformation en ondelettes et une segmentation par modélisation Markovienne, mais, a également initié un travail sur les autres dégradations, à partir de système d’imagerie laser 3D. Voici, à droite, un résultat de détection de fissures obtenue sur l'image originale, à gauche, à l'aide de la méthode développée au sein de IG. Les travaux futurs porteront sur la mise en "uvre d'un système de stéréovision permettant la détection et la caractérisation de fissures et d'autres défauts de la chaussée.
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Projets
L’équipe IG est impliquée dans le projet de développement VISIODEC, qui vise à développer un outil logiciel permettant de réaliser des relevés de dégradations de type IQRN (Indice Qualité des Routes Nationales), en temps différé, sur des images de surface de chaussées. Ces images sont acquises au préalable par des équipes des Laboratoires Régionaux des Ponts et Chaussées, à l’aide du véhicule instrumenté AIGLE-IQRN. |
Le véhicule d’acquisition d’images de chaussées
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La version 1 de cet outil, utilisée pour le dépouillement des résultats de la campagne IQRN 2008, permet une visualisation et une analyse des images purement manuelles, mais est prévue pour autoriser l’intégration de nouveaux outils de traitement plus ou moins automatisés dans des versions ultérieures.
Pour cet outil évolutif, l’équipe IG de MI a déjà développé différents algorithmes de restauration des images permettant d’éliminer les halos saturés dus aux défauts de l’éclairage du système de prise de vue et de réduire sensiblement la fatigue des opérateurs humains. |
Image brute acquise par le système de prise de vues
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Image adoucie et homogénéisée |
Les étapes suivantes de recherche et de développement qui produiront de nouveaux algorithmes destinés à être intégrés dans les versions ultérieures de VISIODEC sont :
- l’étape de tri des images, consistant à séparer les images présentant des défauts de celles qui n’en présentent pas, afin d’éviter à l’opérateur de visionner des images sans défaut et de faire gagner du temps,
- l’étape d’automatisation partielle de l’identification et de la reconnaissance des défauts, qui soulagera encore la tâche de l’opérateur en réduisant son intervention à la supervision et au contrôle des traitements automatisés.
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Image brute d’une fissure transversale
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l’image après segmentation
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Thèses
Une thèse récente s’est déroulée dans l’équipe sur cette thématique :
la thèse de Peggy Subirats, dirigée par Dominique Barba de l’IRCCyN.
Principales collaborations
Le travail de détection de fissures est réalisé en collaboration avec le CETE de Normandie.
Les travaux menés en stéréovision pour la détection de défauts sont aussi menés en collaboration avec l'université de Toulouse III et plus particulièrement avec l'institut de recherche en informatique de Toulouse (IRIT).
Logiciels
Modules logiciels de restauration, de tri et de segmentation intégrés dans le logiciel mlpc VISIODEC.
Contacts
Jean DUMOULIN
Sylvie CHAMBON
Jean-Marc MOLIARD |
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Sous-thématique : Auscultation par imagerie à partir d’un drone d’hélicoptère
Présentation
Pour l’auscultation des ouvrages ou des sites naturels à risque à partir du drone (projet PMI), l’équipe IG de MI travaille principalement sur deux sujets :
- La géolocalisation des images et des défauts dans les images par une technique de photogrammétrie, combinant les mesures de position délivrées par un récepteur GPS embarqué, les positions géoréférencées de points d’appuis visibles dans les images, à partir d’une méthode globale de compensation de faisceau utilisant des points de liaison détectés par une méthode de type SIFT,
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- L’étude et le développement de nouvelles méthodes de restauration d'images en partenariat avec l'IETR de l'Université de Rennes 1 à Lannion, principalement sous la forme d’une thèse LCPC (Doctorat Alexandre Hammer).
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Au dessus : image originale, image flouté
En dessous : reconstruction du flou et de l’image originale
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Projets
Les travaux effectués par l’équipe IG de MI sur cette thématique s’inscrivent dans le cadre du projet de R&D interne à la division PMI et dans celui des opérations de recherche Auscultation des ouvrages par techniques d’imagerie (11N063) et Capteurs et traitement de l'information (11N064).
Logiciels
Une maquette logicielle appelée Interface a été développé pour la géolocalisation des défauts dans les images par photogrammétrie : |
Les différents traitements d’Interface
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Cette maquette permet d’effectuer tous les traitements qui permettent à partir des images acquises en vol, des fichiers de navigation (position, attitudes) acquis par l’auto-pilote du drone et des fichiers de coordonnées des points d’appui, de géolocaliser toutes les images, les défauts présents dans ces images et de construire un modèle tridimensionnel de l’ouvrage ausculté. Elle préfigure ce que pourra être un logiciel opérationnel de métrologie des désordres par analyse d’images et d’archivage des résultats, pour un suivi régulier de l’ouvrage.
La version actuelle du logiciel utilise le logiciel de compensation par faisceaux TOPAERO de l’IGN, développé pour la photogrammétrie aérienne.
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Un écran du logiciel Interface
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| Contacts
Philippe NICOLLE
Sylvie CHAMBON
Jean DUMOULIN |
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