Brevet FR3052580A1 — publié le 20171215

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé d'extraction de contour, et un procédé de contrôle géométrique d'objet faisant appel à ce procédé d'extraction de contour. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Le contrôle géométrique d'un objet, par exemple une pièce mécanique, consiste généralement à comparer la forme de cet objet à une géométrie nominale prédéterminée. Cette géométrie nominale est habituellement décrite sous forme d'un fichier informatique appelé 10 'définition numérique', qui définit la forme ou la géométrie nominale de l'objet. Pour réaliser un tel contrôle, il est donc nécessaire de mesurer l'objet ; le résultat de cette mesure peut notamment être obtenu sous forme de contour(s) de l'objet. Par 'contour', on désigne ici une courbe 15 dans un plan représentant une limite de l'objet, c'est-à-dire l'interface entre l'objet et le milieu environnant ou voisin. Le terme 'objet' désigne ici de manière large tout objet, pièce, ou même milieu dont le matériau est différent du matériau constituant un milieu voisin. Dans le domaine médical, un 'objet' peut ainsi être constitué 20 par un organe se distinguant des organes voisins, etc. De manière connue en soi, les contours d'un objet peuvent être mesurés par tomographie. Un tomographe permet d'obtenir une image (numérique) représentant une section d'un objet. L'incertitude de mesure que l'on peut attendre de procédés de 25 mesure fondés sur une telle image (ou coupe tomographique) dépend naturellement de la résolution de cette image. Aussi, pour que les incertitudes de mesure soient faibles, la mesure d'objets par tomographie exige habituellement de prendre de nombreuses coupes tomographiques, chacune représentant une faible partie de l'objet 30 à mesurer, mais chaque coupe avantageusement ayant une résolution très fine. Cette pratique présente l'inconvénient de nécessiter la prise et l'exploitation d'un très grand nombre de coupes tomographiques. Il existe donc un besoin pour une méthode de contrôle d'objet permettant de 35 réaliser le contrôle d'un objet de manière plus simple que celle décrite ci- dessus. 3 0 52 5 80 2 Plus généralement, il existe également un besoin, dans des images telles que des coupes tomographiques représentant une section d'un objet, ou encore faisant apparaître un contour, d'identifier avec la précision la plus grande possible la position d'un contour apparaissant 5 dans ces images. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention vise à répondre aux besoins indiqués précédemment. Dans ce but, selon l'invention il est proposé un procédé d'extraction de 10 contour comprenant les étapes suivantes : a) on fournit une image initiale faisant apparaître un contour ; b) à l'aide d'un ordinateur, on calcule une image affinée par interpolation de l'image initiale, à l'aide d'un interpolateur de type « sinus cardinal » ; c) à l'aide d'un ordinateur, on extrait le contour à partir de l'image affinée. 15 En effet, il est apparu qu'avantageusement, en lissant une image par une ou plusieurs opérations d'interpolation, on obtient une image affinée qui permet d'identifier, de manière plus précise que l'image initiale, la position d'un contour dans l'image. Ce gain de précision permet donc, pour une incertitude de mesure 20 visée donnée, d'utiliser des images ou coupes tomographiques de résolution plus faible que suivant la technique antérieure. La taille (en nombre de pixels) des coupes tomographiques en pratique étant fixe, le gain de précision permet donc d'augmenter la taille des coupes tomographiques utilisées pour détecter un contour dans 25 l'image, et donc de réduire le nombre de coupes tomographiques nécessaires pour contrôler la géométrie d'un objet. L'image initiale est de préférence une image représentant une section d'un objet. Elle peut être également une vue extérieure d'un objet, ou autre. 30 A l'étape c), l'extraction de contour peut être réalisée par toute méthode disponible. On peut par exemple, de manière connue en soi, rechercher les extremums de la dérivée première, en général les maximums locaux de l'intensité du gradient, ou encore rechercher les points d'annulation de la dérivée seconde, en général les points 35 d'annulation du laplacien ou d'une expression différentielle non-linéaire, etc. 3 0 5 2 5 8 0 3 En outre, le procédé d'extraction de contour peut fournir un contour sous différentes formes. Le contour peut par exemple être extrait sous forme vectorielle : il est alors défini par une série d'entités comme des segments ou des splines. Il peut également être extrait ou identifié sous 5 forme d'un ensemble de pixels, qui forment le contour cherché dans l'image affinée. Ces pixels doivent former un contour, c'est-à-dire pouvoir être ordonnés de manière à constituer une suite de pixels adjacents deux à deux. Naturellement, le procédé selon l'invention peut servir à identifier plusieurs contours à partir d'une image initiale, et non un seul. Dans un mode de mise en oeuvre, l'étape b) de calcul de l'image affinée comporte au moins deux étapes successives d'interpolation pour produire l'image affinée. Le recours à plusieurs opérations successives d'interpolation permet généralement de déterminer le contour avec une précision plus importante qu'une seule opération d'interpolation. Différentes méthodes peuvent être utilisées pour l'étape c) d'extraction de contour. Dans un mode de mise en oeuvre, l'étape c) d'extraction du contour de l'objet comporte les étapes suivantes : cl) on identifie des pixels d'objet considérés comme faisant partie de l'objet et des pixels de fond considérés comme faisant partie d'un milieu extérieur à l'objet, par seuillage, en fonction d'un seuil de fond et d'un seuil d'objet prédéterminés ; et c4) on identifie le contour de l'objet en fonction des pixels de fond et/ou des pixels d'objet. Dans un mode de mise en oeuvre alternatif, l'étape c) d'extraction du contour de l'objet comporte les étapes suivantes : cl) on identifie les pixels d'objet et les pixels de fond par seuillage adaptatif ; et c4) on identifie le contour de l'objet en fonction des pixels de fond et/ou des pixels d'objet. Une opération d'identification de pixels par seuillage adaptatif est définie ici comme une opération permettant d'identifier un ensemble de pixels dont les valeurs sont définies par comparaison avec un seuil, cette opération faisant appel à un algorithme itératif durant lequel la valeur du 3052580 4 seuil varie, l'algorithme s'interrompant lorsqu'un critère prédéterminé est atteint. L'étape cl permet d'identifier avec un degré élevé de certitude des pixels comme étant soit des pixels de l'objet, soit des pixels du fond 5 (Conventionnellement, on appelle ici 'fond' le milieu ou environnement extérieur à l'objet). L'étape c) de détermination du contour de l'objet peut comporter en outre les étapes suivantes entre les étapes cl et c4 : c2) on identifie une zone source connexe composée soit de pixels d'objet, 10 soit de pixels de fond ; c3) on ajoute à la zone source connexe les pixels adjacents d'objet ou respectivement de fond qui satisfont à un premier critère de la forme : Ip-MI SF). L'écart entre les seuils So et SF correspond à des valeurs de pixels considérées comme incertaines. Ces pixels constituent la zone de transition 20 (Fig.2B). Dans le mode de mise en oeuvre présenté, les valeurs des seuils objet et de fond varient lors de la mise en oeuvre de l'algorithme. On 10 cherche à déterminer pour chacun de ces seuils une valeur telle que les pixels de valeur supérieure au seuil (ou respectivement inférieure au seuil) forment une proportion minimale prédéterminée de l'image, considérée comme suffisamment représentative. L'algorithme de détermination des pixels de fond va maintenant 15 être présenté (l'algorithme de détermination des 'pixels d'objet' s'en déduit mutatis mutandis): On détermine une valeur prédéterminée minimale pour le seuil de fond SF. Cette valeur peut être fonction de la différence entre une valeur attendue ou estimée pour le fond et une valeur attendue ou estimée pour 20 l'objet. Elle peut ainsi notamment être proportionnelle à cette différence, et par exemple être égale à 10% de cette différence. Pour chaque valeur de seuil étudiée (en commençant par la valeur minimale que peut prendre ce seuil, puis en augmentant la valeur étudiée d'un incrément donné à chaque itération (par exemple, 1)), on réalise 25 l'opération suivante : - on compte le nombre de pixels de l'image ayant au plus la valeur étudiée. Tant que les pixels ainsi comptés forment une proportion du nombre de pixels de l'image inférieure à une valeur prédéterminée, la 30 valeur de seuil étudiée est considérée comme inférieure au seuil de fond. Inversement, l'algorithme s'arrête dès que le nombre de pixels de l'image ayant au plus la valeur de seuil étudiée forme une proportion du nombre de pixels de l'image au moins égale à la proportion minimale prédéterminée requise. Le seuil de fond SF est donc la valeur de pixel 35 minimale pour laquelle le nombre de pixels ayant au plus cette valeur 305 2 5 80 13 forme une proportion du nombre de pixels de l'image au moins égale à la proportion minimale prédéterminée. Les pixels dont la valeur est au plus égale au seuil de fond sont considérés comme faisant partie du fond et appelés 'pixels de fond '. 5 Inversement, les pixels dont la valeur est au moins égale au seuil d'objet So sont considérés comme faisant partie de l'objet et appelés 'pixels d'objet'. La répartition des pixels de la section S en pixels objet et pixels de fond réalisée par ce double seuillage adaptatif est illustrée par la figure 3. 10 Sous la courbe sont indiquées, les parties de la courbe S constituées de pixels respectivement d'objet (0, à gauche), et de fond (F, à droite). Entre ces ensembles de pixels F et O se trouvent des pixels indéterminés, faisant partie de la zone de transition 20. Les étapes c2 et c3 ont pour objectif de classer les pixels faisant 15 partie de cette zone soit comme pixels d'objet, soit comme pixels de fond. c2. Identification de zones sources de pixels d'objet ou de pixels de fond Dans ce but, dans un premier temps on répartit les pixels respectivement d'objet et de fond en différentes zones sources, 20 respectivement de type « objet » ou « fond » selon le type de pixels qu'elle regroupe. Ces zones sources sont des groupes de pixels connexes de même type, à savoir soit des pixels d'objet ou soit des pixels de fond. Dans le cas présenté sur les figures, il y a une seule zone source de type objet et une seule zone source de type fond. 25 c3. Opérations de croissance des zones sources Le mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention présenté ici comporte ensuite deux opérations successives de croissance (cependant, le procédé selon l'invention peut éventuellement ne comporter qu'une étape de ce type, voire aucune). 30 Chacune de ces opérations de croissance consiste à faire croître les zones sources en leur ajoutant des pixels adjacents, sous réserve que ceux-ci remplissent certains critères prédéterminés. La première étape de croissance est une opération de croissance 'à 35 seuil fixe et moyenne évolutive'. 305 2 5 80 14 Au cours de cette première opération de croissance, on ajoute à chacune des zones sources identifiées à l'étape c2 les pixels adjacents respectant le critère suivant (premier critère) : Si on considère un pixel de valeur p, adjacent à une zone source de moyenne 5 M, le pixel est intégré à la zone source à laquelle il est adjacent si il respecte le critère suivant : Ip-MI REVENDICATIONS1. Procédé d'extraction de contour comprenant les étapes suivantes : a) on fournit une image initiale faisant apparaître un contour; b) à l'aide d'un ordinateur, on calcule une image affinée par interpolation de l'image initiale, à l'aide d'un interpolateur de type « sinus cardinal » ; et c) à l'aide d'un ordinateur, on détermine le contour (K) à partir de l'image affinée. 2. Procédé d'extraction de contour selon la revendication 1, dans lequel l'étape b) de calcul de l'image affinée comporte au moins deux étapes successives d'interpolation pour produire l'image affinée. 3. Procédé d'extraction de contour selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape c) de détermination du contour de l'objet comporte les étapes suivantes : cl) on identifie des pixels d'objet considérés comme faisant partie de l'objet et des pixels de fond considérés comme faisant partie d'un milieu extérieur à l'objet, soit par seuillage en fonction d'un seuil de fond et d'un seuil d'objet prédéterminés, ou soit par seuillage adaptatif ; et c4) on identifie le contour en fonction des pixels de fond et/ou des pixels d'objet. 4. Procédé d'extraction de contour selon la revendication 3, dans lequel 25 l'étape c) d'extraction du contour de l'objet comporte en outre les étapes suivantes entre les étapes cl et c4 : c2) on identifie une zone source connexe composée soit de pixels d'objet, soit de pixels de fond ; c3) on ajoute à la zone source connexe les pixels adjacents d'objet ou 30 respectivement de fond qui satisfont à un premier critère de la forme : Ip-M I 5. Procédé d'extraction de contour selon la revendication 3, dans lequel 305 2 5 80 22 l'étape c) d'extraction du contour de l'objet comporte en outre les étapes suivantes entre les étapes cl et c4 : c2) on identifie une zone source connexe composée soit de pixels d'objet, soit de pixels de fond ; 5 c3) on ajoute à la zone source connexe les pixels adjacents d'objet ou respectivement de fond qui satisfont à un premier critère de la forme : 113-MI 6. Procédé d'extraction de contour selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape a) comporte une étape d'acquisition d'une image d'une section de l'objet à l'aide d'un 20 tomographe. 7. Procédé de contrôle géométrique d'un objet, comportant les étapes suivantes : A. on détermine un contour de l'objet à l'aide du procédé d'extraction de 25 contour selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ; B. on effectue un changement de repère du contour de l'objet de telle sorte que celui-ci soit exprimé dans un même repère qu'un contour de référence de l'objet ; C. on compare le contour de l'objet à la définition numérique de celui-ci de 30 manière à identifier et/ou quantifier au moins un écart entre l'objet et la définition numérique de celui-ci. 8. Programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en oeuvre dans un ordinateur, ce programme 35 comportant des instructions de code de programme pour l'exécution des 305 2 5 80 23 étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. 9. Support d'informations lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré 5 un programme d'ordinateur selon la revendication 8. 10. Dispositif d'extraction de contour comportant a) un module d'entrée (50a), permettant la prise en compte d'une image initiale faisant apparaître un contour ; 10 b) un module (50b) de calcul d'image affinée, configuré pour calculer une image affinée par interpolation de l'image initiale, à l'aide d'un interpolateur de type « sinus cardinal » ; et d) un module (50c) de détermination de contour (K), configuré pour déterminer ledit contour (K) à partir de l'image affinée. 15 11. Dispositif de contrôle géométrique d'objet, comportant : A. une unité de détermination de contour d'objet (A), comprenant un dispositif d'extraction de contour selon la revendication 10 et permettant ainsi l'extraction d'un contour de l'objet ; 20 B. une unité de changement de repère (B), configurée pour appliquer un changement de repère au contour de l'objet de telle sorte que celui-ci soit exprimé dans un même repère qu'un contour de référence de l'objet ; C. une unité de comparaison (C), configurée pour comparer le contour de l'objet à la définition numérique de celui-ci de manière à identifier et/ou quantifier au moins un écart entre l'objet et la définition numérique de celui-ci.