Brevet FR2753531A1 — publié le 19980320

DESCRIPTION PROCEDE DE REGLAGE DU NIVEAU D'ECLAIREMENT D'UN ECHANTILLON DANS UN SYSTENE DE GRANULOMETRIE PAR ANALYSE D'IMAGES L'invention concerne un procédé de réglage du niveau d'éclairement d'un échantillon dans un système de granulométrie par analyse d'images. Application notamment à la mesure de pollution dans un fluide. Pour garantir les performances de machines hydrauliques utilisant un fluide telles que les équipements hydrauliques utilisés dans les circuits de régulation qui règlent le fonctionnement des turbomachines aéronautiques, il est nécessaire de contrôler, à tout moment, la propreté du fluide utilisé. I1 est habituel de contrôler la propreté d'un fluide par analyse granulométrique d'un échantillon de ce fluide. Cette méthode consiste à prélever un échantillon du fluide à analyser, à filtrer l'échantillon de fluide au travers d'une membrane, à observer la membrane au microscope optique en lumière transmise, et à quantifier en dimension et en quantité les particules polluantes déposées sur la membrane. L'observation de la membrane au microscope peut être effectuée manuellement et directement par un opérateur, ou peut être effectuée automatiquement par l'intermédiaire d'un système de conversion optique/électrique analogique/ numérique par exemple une caméra CCD, couplée à un système d'analyse numérique d'images. Dans un système automatique, l'image optique vue au travers du microscope sous un éclairage réglé par un opérateur est convertie en signal vidéo par la caméra puis numérisée et traitée par le système d'analyse numérique. L'identification des particules est effectuée par le système d'analyse numérique par une méthode appelée seuillage permettant de sélectionner tous les points de l'image dont la teinte de gris est inférieure ou égale à une valeur particulière prédéterminée et identique pour toutes les analyses. Le système d'analyse numérique détermine alors le nombre et la taille des particules détectées. L'utilisation d'un système de mesure de pollution d'un fluide par analyse numérique d'images permet de supprimer la fatigue oculaire de l'opérateur, mais présente des difficultés pour effectuer le réglage du niveau d'éclairement des membranes à analyser. L'opacité des membranes à analyser étant variable en fonction de la quantité et de la taille des particules polluantes qui y sont déposées, le réglage de l'éclairement au niveau du microscope doit être effectué pour chaque analyse. Ce réglage est effectué manuellement par 11 opérateur qui estime à partir d'un écran vidéo de contrôle, si le contraste de l'image visualisée est correct. Or ce contraste est difficile à apprécier à cause de l'hétérogénéité de la texture du fond de la membrane et du faible contraste entre le fond de la membrane et les particules à détecter. En outre, le résultat d'une analyse dépend fortement du niveau d'éclairement de la membrane analysée, et une évaluation effectuée sur plusieurs images avec des opérateurs différents donne une dispersion importante dans les résultats obtenus. Notamment, pour un grossissement donné, une particule de faible taille peut être vue ou non vue, et une particule de taille moyenne peut voir sa taille varier en fonction du niveau d'éclairement. le but de l'invention est de résoudre ce problème et de réaliser un procédé de réglage du niveau d'éclairement d'un échantillon dans un système de granulométrie par analyse d'images ne présentant pratiquement plus de caractère subjectif et permettant d'obtenir des résultats fiables et quasiment indépendants de l'opérateur. Pour cela, l'invention consiste à attribuer une couleur particulière aux points de l'image dont le niveau de gris est égal au niveau de seuil préalablement choisi et fixé pour toutes les analyses, et à augmenter progressivement le niveau d'éclairement jusqu'à obtenir des points de couleur scintillants sur les bords des particules. Le niveau d'éclairement optimum est obtenu lorsque seuls les bords des particules sont colorés. Selon l'invention, le procédé de réglage du niveau d'éclairement d'un échantillon dans un système de granulométrie par analyse d'images destiné à quantifier en dimension et en quantité des particules polluantes déposées sur une membrane à partir d'au moins une acquisition d'une image de la membrane et après un traitement numérique de l'image, ce traitement numérique comportant notamment une étape de numérisation de l'image pour obtenir une image en niveaux de gris de la membrane et une étape de binarisation de l'image en niveaux de gris par application d'un niveau de seuillage prédéterminé, caractérisé en ce qu'il consiste - à attribuer une couleur prédéterminée au niveau de gris de l'image correspondant au niveau de seuillage prédéterminé, - à visualiser l'image en niveaux de gris dans laquelle des points de l'image ayant un niveau de gris égal au niveau de seuillage apparaissent dans la couleur prédéterminée, - à régler l'intensité d'éclairement de la membrane de manière que seuls des points de l'image appartenant aux bords des particules apparaissent dans la couleur prédéterminée. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent La figure 1, un exemple de système de granulométrie par analyse d'images, selon l'invention - la figure 2, un exemple de courbes montrant l'influence du niveau d'éclairement sur les dimensions d'une particule dans le cas d'une analyse granulométrique par microscopie optique en transmission. Le système de granulométrie par analyse d'images représenté sur la figure 1 comporte un microscope 10 muni d'une platine motorisée 11 sur laquelle est disposée une membrane 12 à analyser , et comporte de manière classique, des moyens d'éclairage en transmission (non représentés) de la membrane 12 et un dispositif optique 13 permettant l'observation de la structure de la membrane avec un grossissement adapté. Le dispositif optique 13 est couplé optiquement à une caméra 14 destinée à convertir l'image optique délivrée par le microscope 10 en une image vidéo. La caméra 14 est connectée en entrée d'un système d'analyse numérique d'images comportant des moyens de traitement et d'analyse d'images 15, un micro-ordinateur 16, un moniteur vidéo 17 de contrôle permettant de visualiser des images délivrées par les moyens de traitement et d'analyse 15, et une imprimante 18 permettant d'imprimer les résultats des analyses. Le micro-ordinateur 16 commande les déplacements de la platine motorisée 11 du microscope 10 et commande les moyens de traitement et d'analyse d'images 15. La motorisation de la platine permet de sélectionner une zone particulière de la membrane et de positionner cette zone dans un champ d'analyse du système de granulométrie. Lorsque l'analyse d'une zone est terminée, la platine est déplacée de façon à analyser une autre zone de la membrane. Cette opération est répétée jusqu'à ce que la totalité de la surface de la membrane ait été analysée. Le traitement numérique effectué sur les images vidéo acquises par la caméra est classique, il comporte essentiellement trois étapes - une première étape de numérisation de l'image vidéo à l'issue de laquelle l'image de la membrane est une image monochrome en niveaux de gris - une deuxième étape de séparation des particules par rapport au fond de la membrane consistant à effectuer une opération de binarisation de l'image en niveaux de gris par application d'un niveau de seuillage prédéterminé. L'opération de binarisation consiste à affecter une valeur binaire 0 ou 1 à chaque point de l'image selon que le niveau de gris de ce point est supérieur ou inférieur au niveau de seuillage prédéterminé Généralement, la valeur 1 est affectée aux points de l'image appartenant aux particules à détecter et la valeur 0 est affectée aux points de l'image appartenant au fond de la membrane. Le seuillage est réalisé de façon que chaque point de l'image appartenant aux particules à détecter et seulement ces points aient la valeur 1 - une troisième étape de détermination de la taille de chaque particule et de totalisation des particules par intervalle de taille. Le niveau de seuillage étant prédéterminé et figé pour toutes les analyses, les résultats obtenus en fin de traitement numérique dépendent fortement et essentiellement de la qualité de la prise d'images et en particulier du niveau d'éclairement appliqué sur la membrane. Il est donc fondamental d'effectuer de façon précise, le réglage de l'éclairement. La figure 2 représente un exemple de courbes illustrant l'influence du niveau d'éclairement sur les dimensions d'une particule. Les dimensions sont déterminées à un pixel près, un pixel correspondant à un point de l'image. Cette figure montre que pour une particule donnée et un niveau de seuillage donné, ce niveau de seuillage ayant un niveau de gris égal à 90 sur la figure 2, les dimensions de la particule varient entre 3 pixels et 7 pixels lorsque l'on passe d'un éclairage fort à un éclairage faible. Pour un éclairage normal, les dimensions de la particule sont de l'ordre de 5 pixels. Une erreur d'appréciation dans le niveau d'éclairement appliqué à une membrane à analyser peut donc conduire à des résultats complètement erronés. Pour réduire fortement le caractère subjectif du réglage du niveau d'éclairement et garantir la reproductibilité et la qualité des résultats délivrés par un système de granulométrie par analyse d'images, l'invention consiste à matérialiser, sur l'image en niveaux de gris, le niveau de gris correspondant au niveau de seuillage préalablement fixé. La matérialisation est réalisée par attribution d'une couleur particulière à ce niveau de seuillage. Cette coloration des points de l'image dont le niveau de gris est égal au niveau de seuillage permet à ltopérateur de visualiser ces points sur le moniteur vidéo de contrôle 17. Dans le cas d'une analyse granulométrique par microscopie optique en transmission, comme représenté sur la figure 2, les particules apparaissent en sombre sur fond clair, les bords des particules étant généralement plus clairs que le centre. Par conséquent, pour obtenir des résultats fiables au niveau de la détection des particules et de la détermination de leurs dimensions, il est nécessaire que le niveau de gris des bords des particules soit égal au niveau de seuillage. Le réglage optimum de l'éclairement de la membrane est donc obtenu lorsque seuls les bords des particules sont colorés. l'affectation d'une couleur aux points de l'image dont le niveau dé gris est égal au niveau de seuillage permet donc à l'opérateur de régler facilement l'intensité de l'éclairement de la membrane de façon que seuls les points de l'image appartenant aux bords des particules soient colorés. Ce procédé de réglage ne fait pratiquement pas intervenir la subjectivité de l'opérateur, et permet d'obtenir des résultats comparables et reproductibles même en cas de changement d'opérateur. Pour effectuer le réglage de l'intensité d'éclairement, l'opérateur procède préférentiellement par intensité croissante. L'image visualisée sur le moniteur vidéo de contrôle 17 passe alors par les stades suivants : L'image est d'abord une image monochrome foncée, puis quelques points de couleur apparaissent ; lorsque l'éclairage continue de croître, le nombre de points de couleur augmente, ces points de couleur correspondant au fond de la membrane qui est plus clair que les particules, puis diminue jusqu'à ce que seuls subsistent des points de couleur localisés à la périphérie des particules. A ce stade du réglage le niveau optimum d'éclairement est atteint. L'opérateur peut ajuster le réglage en faisant varier l'intensité d'éclairement autour du niveau optimum. Dès que l'intensité d'éclairement dépasse le niveau optimum, des points de couleur apparaissent au centre des particules et disparaissent sur les bords. Il est alors nécessaire de diminuer l'intensité d'éclairement pour que seuls les bords des particules soient colorés. L'image étant prise en continu, elle n'est pas figée et peut présenter quelques fluctuations de niveaux de gris qui se traduit par un effet de scintillement observé au niveau des points colorés de 11 image. Ce scintillement est dû au fait que le niveau de gris de ces points de l'image fluctue autour du niveau de seuil. Pour augmenter le confort de l'opérateur, il est possible d'attribuer également des couleurs différentes aux points de l'image dont les niveaux de gris ont des valeurs voisines du niveau de seuillage. Par exemple, pour un niveau de seuillage égal à 80, on peut attribuer une couleur verte aux points de l'image qui ont un niveau de gris égal à 80, et une couleur bleue ou rouge, aux points de l'image dont les niveaux de gris sont respectivement égaux à 78 et à 82. Dans ce cas, lorsque niveau d'éclairement optimum est atteint, l'opérateur observe une couleur dominante verte sur les bords des particules. Si l'opérateur observe une dominante bleue ou rouge sur les bords des particules, il en déduit que la membrane n'est pas assez éclairée, respectivement trop éclairée, et qu'il faut ajuster l'éclairement jusqu'à ce qu'il observe une dominante verte sur les bords des particules. Lorsque le niveau d'éclairement optimum est atteint, l'analyse de la membrane peut être effectuée. Cette méthode de réglage de l'éclairement présente plusieurs avantages ; notamment, le réglage peut être effectué par un opérateur de qualification moindre, et le coût d'une analyse est moins élevé car la durée du réglage est plus faible et les résultats d'analyse obtenus sont plus fiables donc moins soumis à contestation. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précisément décrits ; en particulier, le niveau de seuillage peut prendre des valeurs différentes que celles citées dans la description et les couleurs attribuées aux points de l'image égaux au niveau de seuillage ou voisins de ce niveau de seuillage peuvent être différents. REVENDICATIONS 1. Procédé de réglage du niveau d'éclairement d'un échantillon dans un système de granulométrie par analyse d'images destiné à quantifier en dimension et en quantité des particules polluantes déposées sur une membrane à partir d'au moins une acquisition d'une image de la membrane et après un traitement numérique de l'image, ce traitement numérique comportant notamment une étape de numérisation de l'image pour obtenir une image en niveaux de gris de la membrane et une étape de binarisation de l'image en niveaux de gris par application d'un niveau de seuillage prédéterminé, caractérisé en ce qu'il consiste - à attribuer une couleur prédéterminée au niveau de gris de l'image correspondant au niveau de seuillage prédéterminé, - à visualiser l'image en niveaux de gris dans laquelle des points de l'image ayant un niveau de gris égal au niveau de seuillage apparaissent dans la couleur prédéterminée, - à régler l'intensité d'éclairement de la membrane de manière que seuls des points de l'image appartenant aux bords des particules apparaissent dans la couleur prédéterminée. 2. Procédé de réglage du niveau d'éclairement d'un échantillon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réglage est effectué en procédant par intensité croissante du niveau d'éclairement. 3. procédé de réglage du niveau d'éclairement d'un échantillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à attribuer des couleurs différentes aux points de l'image dont les niveaux de gris ont des valeurs voisines du niveau de seuillage.