Chap2. Fonctions d'un système de vision 1 Formation de l'image La première étape consiste en la collecte d'information, i.e. l'image. Pour faire cette collecte, il faut régler l'éclairage, le positionnement des miroirs et capteurs, etc. C'est la job de "bras".

Flux de données d’une application Ouverture ou capture de l’image Transmision actions Lecture de l’image Interprétation Diagnostic Traitement de l’image

2. Pré-traitement Conversion de l'image en numérique. Amélioration des caractéristiques à analyser à l'aide d'outils de traitement d'images. (Logiciel ou embedded)

3. Extraction des caractéristiques Lorsque l'image est améliorée, on peut extraire les données désirées. Dimensions, positions, formes, etc. permettre à une machine de comprendre ce qu'elle «voit »

4. Interprétation des données Après avoir extrait les données voulues, il faut en faire une interprétation. Donc prendre une décision.

5. Transmission Les résultats sont transmis sur un média qui permet de voir les résultats, soit moniteur, carte de contrôle, etc.

Équipement de base Une caméra. Carte d'acquisition. Un ordinateur contenant le logiciel de traitement d'images. Un ordinateur contrôlant les fonctionnalités des systèmes mécaniques (S'il y a lieu). Le montage avec un système d’éclairage

Exemple de montage

Fonctionnement du système Plusieurs fonctions de base interviennent lors du traitement complet des données. Déclencheur : Détecteur photo-électrique, interrupteur, etc. Acquisition : Caméra et carte d'acquisition. Cette étape mets en mémoire l'image captée.

Aujourd’hui de plus en plus de caméras ont la possibilité de numériser l'image immédiatement, ce qui permet de les brancher directement sur un bus de communication (Caméra-Link, USB, IEEE-1394, GigE)

Fonctionnement du système Analyse de l'image: Logiciel Décision prise à la suite de l'analyse de l'image. Cette analyse peut être combinée à d'autres données qui ne sont pas nécessairement du traitement d'images, par exemple le poids.

Chap3-Formation de l'image

Vision humaine Couleur Mouvement Forme Profondeur Vision stérioscopique

Scène à imager Il faut bien choisir et préparer la scène à imager pour que les détecteurs puissent saisir l'image dans un éclairage appropriée. Visible: Fluorescent, incandescent, halogène, etc. Proche IR: LED UV : Fluorescent

Acquisition Quel type de détecteur faudra-t-il utiliser? Détecteur photosensible, CCD, CMOS... Principalement en entreprise nous utilisons des capteurs CCD, car il offre une meilleure qualité d'image. Les CMOS offrent une qualité d'image ordinaire. Cependant le coût de cette caméra est beaucoup moindre que les CCD. Les webcams sont à base de cette technologie.

CCD

Complementary Metal Oxide Semiconductor

Acquisition Il faut choisir une bonne lentille pour l'acquisition d'image. Une lentille de piètre qualité peut occasioner de la distorsion dans l'image, de l'aberration chromatique, etc...

Objectif Sur les caméras de bonne qualité, les objectifs ne sont pas inclus. Il faut sélectionner le bon. Plusieurs types d'ojectifs existent avec différentes montures.

Environnement La caméra peut être placée dans différents environnements: Statique ou Dynamique. Statique: La caméra est immobile dans son environnement. Dynamique : La caméra est en mouvement.

Ajustement d'une caméra Zoom Permet de modifier la dimension de l'objet donc de limiter la scène à capturer. Certaines caméras possèdent un zoom contrôlable à partir d'un logiciel. Diaphragme Permet de contrôler la quantité de lumière passant à travers l'objectif. (F-Step)

Ajustement d'une caméra Vitesse d'obturation Temps d'exposition pour la prise d'image. Sur les caméras CCD ordinaires c'est 1/30 sec, il y a 30 images/seconde. Certaines caméras sont plus rapides et permettent de capturer jusqu'à 1/2000 de secondes. Plus la vitesse est rapide, plus la scène est figée dans le temps.

Ajustement d'une caméra Mise au point Ajuster la lentille pour rendre le contour le plus net possible. L'image est net lorsque la distance focale est sur le capteur. Profondeur de champ (depth of field) L'intervalle de distance où l'objet reste clair.

Lentille Fonctionnement (section 4 du chap.3) Exercice: La distance focale de la lentille est de 20 mm. Le capteur a une dimension de 6.6 mm en hauteur. La hauteur de l'objet est de 10 cm. Quelle sera la distance à laquelle il faudra placer l’objet de la lentille si la distance entre la lentille et le capteur est de 2 cm?

Autre exercice On sait que la distance entre la lentille et le capteur dans un certain modèle de caméra est de 5 cm De plus, on veut placer la lentille à 55 cm de l’objet. Quelle est la distance focale? Et le facteur d’agrandissement?

   Lentille divergente                                                                                                                                                                                                     Lentille dvergente                                                                                                                                    Lentille divergente

Distorsion de l'image Certain type de lentille provoque une aberration sphérique. Ceci est dû lorsque la distance focale varie radialement. Parfois ce sont des distorsions volontaires. Ex: Lentille Wide-angle (barrel distortion) ou téléphoto (pincushion) Cependant lorsque celle-ci n'est pas voulue, il faut corriger l'image géométriquement.

Exemples

Type de caméra Détecteur Linéaire Ce type de caméra ne capture qu'une seule rangée de pixel. Elle permet la capture très rapide. (jusqu'à 230 000 / sec) Le mouvement de celle-ci ou du convoyeur permette de générer la deuxième dimension Principe du flatbed scanner.

Type de caméra Détecteur matriciel: C'est la caméra que l'on connaît... Capture de 1 à 1000 images / secondes

Synchronisation des caméras Il faut souvent synchroniser la capture d'image avec un déclencheur (trigger), car sinon la caméra devient indépendante des événements qui se passe. Donc s'il y a changement de vitesse du convoyeur, tout est foutu! Un déclencheur peut être un détecteur de mouvement, de proximité, etc.

Exemple de trigger Système pour prendre des photos de petites mouches... Wow!