CND Œuvres d’art Thermographie infrarouge stimulée Contrôle non destructif des œuvres d’art du patrimoine par thermographie infrarouge stimulée Étude de l’apport d’un post traitement de type SVD à la réduction des effets optiques induits par la couche picturale.

MOUHOUBI Kamel, doctorant MOUHOUBI Kamel, doctorant. (Équipe de Jean-Luc Bodnar) GRESPI - Université de Reims Recherches menées dans le cadre d’une thèse soutenue par deux laboratoires : LRMH et le CICRP et la Région Champagne-Ardenne, sur la détection et la caractérisation d’altérations dans des œuvres d’art au moyen de la thermographie infrarouge stimulée.

Sommaire Contexte et objectifs Principe et méthodes Résultats Discussion et ouvertures

Contexte Analyse des œuvres d’art par thermographie IR stimulée = contraintes Contraintes liées à la méthode d’analyse Homogénéité du dépôt d’énergie Contraintes liées à l’objet d’étude Limiter l’echauffement  approche CND. Effets radiatifs induits par la présence d’une couche picturale  artefact de détection possible.

Objectif : Réduire l’influence des effets radiatifs pour améliorer la détection. Post-traitement Image thermique sans post-traitement. Œuvre d’art étudiée avec défaut invisible. Image thermique avec post-traitement.

X = U. Σ . VT Principe et methode Appliquer un post-traitement au film thermique afin d’éliminer les contributions non thermiques (radiatives). SVD = Singular Value Decomposition La décomposition SVD permet de factoriser des matrices rectangulaires : X = U. Σ . VT Abondamment utilisée en analyse statistique, compression de données, filtrage… Matrice rectangulaire m x n Matrice d’entrée n x n Matrice de sortie m x m Matrice des valeurs singulières de X

Principe et méthode Interprétation du SVD

Principe et méthode Film thermique issu d’une expérience photothermique Matrice rectangulaire m x n, avec (m > N) m = nombre de pixels par thermogramme, n = nombre de thermogrammes Construction de la matrice X Décomposition SVD  X = U. Σ . VT EOF1 EOF2 EOF3 EOF4 EOF5 EOF6 …. Le SVD = représentation des données dans la base orthogonale la plus adaptée aux données  celle qui maximise la variance. Projection des données sur chacune des directions orthogonales = EOF (empirical orthogonal function).

Résultat Simulation numérique de l’étude d’une peinture murale Bloc de plâtre (de dimension : 160 x 120 x 20 mm) recouvert d’une couche picturale. 6 défauts (lames d’air) de dimensions 20 x 20 x 4 mm situés à des profondeurs allant de 2 à 12 mm. 2 zones d’absorptivités différentes (de surface identiques) en face avant. le ratio d’absorptivité entre les 2 surfaces a été fixé à 1,5. Excitation à l’aide d’un créneau de puissance 1500 W pendant 2 s.

Résultat Simulation numérique de l’étude d’une peinture murale Évolution temporelle (face avant) Détection des 6 défauts, variation de contraste entre les 2 zones de variation d’absorptivité. Meilleure détection sur la bande du bas.

Résultat Simulation numérique de l’étude d’une peinture murale Évolution des EOF (face avant) Fond hétérogène = sensibilité aux propriétés radiatives de surface. Fond uniforme = pas de sensibilité aux propriétés radiatives de surface. Atténuation des effets radiatifs à partir de l’EOF 3. Les 6 défauts sont repérés et classés selon leurs profondeurs. jl.bodnar@univ-reims.fr

Résultat Simulation numérique de l’étude d’une peinture murale Comparaison temporel / SVD EOF 5 La simulation a permis de démontrer qu’il était possible d’atténuer l’artefact lié aux différences d’absorptivités tout en garantissant une bonne détection des défauts.

Résultat Étude expérimentale sur une réplique de fresque Éprouvette étudiée Copie partielle d’une fresque de la Cathédrale d’Angers, de dimensions 15 x 15 x 1,5 mm. Cette réplique comprend 5 défauts à différentes profondeurs, constitués d’inclusions de polystyrène extrudé. Cette fresque a été analysée à l’aide de notre dispositif SAMMTHIR (excitation de 2 x 500 W pendant 60 s).

Résultat Étude expérimentale sur une réplique de fresque Comparaison temporel / SVD Résultat avant traitement Forte manifestation de la couche picturale. Seuls 3 défauts (les moins profonds) sur les 5 sont repérés. Résultat après traitement Les 5 défauts sont correctement repérés et classés à partir de l’EOF 3. Le tracé est apparent mais le fond est de couleur uniforme, ce qui facilite considérablement la détection.

Discussion et conclusion Nous avons démontré : Qu’il est possible d’atténuer de façon significative les effets radiatifs induits par la couche picturale. L’intérêt du SVD a été observé à partir de l’EOF 3 aussi bien en simulation que lors de l’étude expérimentale. Explication : Ce bénéfice s’explique par l’élimination des composantes les plus énergétiques (EOF 1, 2) porteuses des effets radiatifs. Bénéfice : Cette approche étend les possibilités de la détection de défauts par thermographie IR stimulée. Intérêt qui dépasse le domaine des œuvres d’art.

Merci de votre attention. Discutons-en lors de la séance de posters.