EP3717877A2 - Method for characterizing samples using neural networks - Google Patents

Method for characterizing samples using neural networks

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EP3717877A2
EP3717877A2 EP18814839.9A EP18814839A EP3717877A2 EP 3717877 A2 EP3717877 A2 EP 3717877A2 EP 18814839 A EP18814839 A EP 18814839A EP 3717877 A2 EP3717877 A2 EP 3717877A2
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EP
European Patent Office
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sample
images
neural network
input data
values
Prior art date
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Pending
Application number
EP18814839.9A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Valeriu Vrabie
Eric Perrin
Sihem MEZGHANI
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Critt Mdts
Universite de Reims Champagne Ardenne URCA
Original Assignee
Critt Mdts
Universite de Reims Champagne Ardenne URCA
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to methods and devices for characterizing samples from spectral images, in particular acquired by infrared thermography, and using deep neural networks.
  • NIR near-infrared
  • UV ultraviolet
  • NIR near-infrared
  • UV ultraviolet
  • radiative heat emitted continuously by any body having a temperature above absolute zero (-273, 15 ° C) is used.
  • Specific detectors allow this radiation to be captured in certain wavelengths and retranscribed in luminance values related to the surface temperature of the object, creating thermal images.
  • thermographic cameras The miniaturization of infrared thermographic cameras, the reduction of their cost of acquisition and the development of computation capabilities of computers have encouraged the use of such cameras as a non-destructive alternative technique in several applications, such as evaluation of damage, fatigue of materials, or thickness estimation of coatings.
  • the possibility of penetrating the coating layer without having any influence on the pigments justifies the use of infrared techniques for the inspection of coating thicknesses such as paint.
  • This technique has certain limitations, such as high sensitivity to external reflection, emissivity variations, and the use of a heat source as an excitatory source that can not be considered energy-efficient for example because of the use of one or more high-power flashes.
  • This inhomogeneity will directly affect the thermal signature of the target coating observed during both the heating and cooling periods.
  • the temperature distribution during a Thermographic inspection has been investigated and measures to reduce the effects of nonuniform temperature distribution have been suggested, such as the use of an image reconstruction algorithm based on a Fourier transform to inhibit the effect of non-uniform heating.
  • Other methods are used to improve the thermal contrast and overcome these external artifacts, including the use of thermal contrast, absolute thermal contrast, or modified absolute differential contrast.
  • a perceptron multilayer neural network was used to detect and characterize defects using pulsed infrared thermography.
  • the results show that phase images are less sensitive to noise but an increase in sampling frequency is strongly recommended for this study.
  • the illustration of such results can be found for example in the article "Defect detection in pulsed thermography: a comparison of Kohonen and Perceptron neural networks", by Steve Vallerand et al. Proc. SPIE 3700, Thermosense XXI, March 1999.
  • CNN convolutional neuron networks
  • input data DE are received at sensors S1, S2, S3, each sensor being able to collect the signals representative of a characteristic F (or "feature" in English) of the sample to be analyzed.
  • These signals are transmitted to a neuron network M consisting of multiple layers.
  • This model M is driven by one or more sets of DApp training data, including images, at which F characteristics have been annotated and which are subject to a learning algorithm AApp allowing learning the recognition of said characteristics.
  • An output C is obtained, according to a set of classes C1, C2, C3, data input DE.
  • Application No. CN 6022365 discloses a method of detecting defects on the surface of a material, using a radial basis function (RBF) neuron network and infrared thermography images to create a classifier.
  • RBF radial basis function
  • Application CN 10 5760883 describes, in the field of the monitoring of the operating status of a mining equipment, a method for automatically identifying the key components of a conveyor belt, using infrared thermography and a so-called neural network.
  • BP back-propagation
  • Application CN 10 2621150 relates to a method for identifying damage on an aircraft liner, using a Large Support Vector Machine (SVM) algorithm based on a matrix of gray-scale cooccurrences. a signal characterizing different types of damage to establish a classifier. Fa detection of damage on the coating of the aircraft and damage themselves can be classified and identified, for subsequent maintenance treatment.
  • SVM Large Support Vector Machine
  • the invention responds to the need mentioned above by, in one of its aspects, a method of characterizing a sample, using a set of spectral images of the sample to be characterized previously acquired, in particular by infrared thermography. or spectral imaging, and at least one neural network, the method comprising the steps of: generating at least one volume of values D (Nx, Ny, Ne) of a parameter observed from said spectral images, for a plurality of coordinates (x, y) of the pixels N of the images and a plurality of acquisitions Ne,
  • each class being representative of at least one characteristic of the sample to be characterized.
  • said at least one neural network in particular at least one layer of the network, has been previously driven by means of images other than real spectral images (that is to say, derived from real samples).
  • said at least one neural network can be trained in advance using images called “natural images”, in particular natural images of animals, objects, plants, people.
  • said at least one neural network can be trained in advance using images called “virtual images”, that is to say artificially created images by humans, such as non-limiting examples:
  • said at least one neural network can be driven in a mixed manner, using natural images and virtual images.
  • the classification is performed by a classifier independent of the neural network.
  • the classifier can be of the wide margin separator (SVM) type.
  • the classifier is of the Softamx or RBF type with a Gaussian nucleus.
  • the classification can be done at the level of at least one layer of a perceptron.
  • the classification is carried out by the neural network used for the extraction of the characteristics, preferably by the final layer of this network.
  • the invention allows a rapid implementation of the system, the database and the learning time being reduced.
  • the implementation of the method according to the invention can thus be done on a low-cost embedded system, for example a nano-computer, also called nano-PC, or a dedicated card, allowing the operation of resource-intensive applications and / or requiring real-time.
  • SVM classifier makes it possible to work with large data, making it possible to process many types of data, significantly improve recognition performance, and significantly reduce computation time. .
  • the robustness of the hybrid architecture according to the invention makes it possible to have a post-processing technique of infrared thermographic data that is slightly sensitive to the non-uniformity of the energy deposition generated by the excitation system and to the measurement conditions. for example, different placements of the spectral image acquisition camera in terms of distances or angles of the lens relative to the sample, or lighting conditions for different acquisitions, depending on the time, the temperature, or the season of the year.
  • the different acquisitions may correspond to different acquisition times over a predefined acquisition period, particularly in the case of infrared thermography.
  • the different acquisitions correspond to acquisitions at different wavelengths, performed at the same time.
  • Spectral imaging includes multispectral or hyperspectral imagery.
  • Multispectral imaging consists of acquiring a small and limited number of bands discrete, and does not require the use of a spectrometer to analyze the data.
  • Hyperspectral imaging allows the acquisition of a large number of narrow spectral bands through the use of a spectral band separation system such as a spectrometer.
  • the data volume D advantageously contains P pixels, for each pixel N in the plane x, y correspond to the coordinates (Nx, Ny, Ne), where Ne is the coordinate of the acquisition. This is the same pixel P from one plane to another, recorded at different times or for different wavelengths.
  • the spectral evolution of a pixel for example the temporal evolution of temperature, is thus considered as a one-dimensional signal, forming a tuple of values, and used directly for classification.
  • the input data is advantageously transmitted to the neural network in the form of images representing curves corresponding to the values D'x, y (Ne) of the input data set as a function of the acquisition Ne.
  • This allows the transposition to the one-dimensional signals of deep-learning-type network principles for the study of natural images, including convolution and dimensionality reduction for feature extraction.
  • the fact that the neural network is pre-trained on natural images reduces the number of necessary learning data, while the fact that the neural network is pre-trained on "virtual images" makes it possible to precisely refine the image. desired learning.
  • the images can be resized according to the standard dimensions imposed by the neural network used.
  • the transformation function applied to the values Dx, y (Ne) of the observed parameter can be the identity function, the values remaining unchanged and being used as such by the neural network.
  • said at least one transformation function applied to the values of the observed parameter Dx, y (Ne) is a centering, normalization and / or smoothing function.
  • the spectral responses Dx, y (Ne) can thus each be centered, for example with respect to an average value calculated on all the images having served for the learning of said network, or with respect to the first image resulting from the first acquisition, and / or normalized with respect to their maximum, or with respect to a reference value, corresponding in particular to a predefined wavelength.
  • the smoothing makes it possible to reduce the irregularities and singularities of the responses.
  • Using smoothed spectral responses to compute derivatives avoids artefacts or amplification of derivation noise in the resulting signals.
  • a calculation function of the first derivative can be applied to the D (Nx, Ny, Ne) values of the observed parameter to obtain the input data (D'x, y (Ne)).
  • the parameter observed is the temperature of the sample
  • this calculation makes it possible to take into account the rate of cooling of the sample.
  • a calculation function of the second derivative can be applied to the values D (Nx, Ny, Ne) of the observed parameter to obtain the input data (D'x, y (Ne)).
  • the observed parameter is the temperature of the sample
  • this calculation makes it possible to take into account the acceleration of the cooling of the sample.
  • the spectral images used are thermal images acquired by infrared thermography, the parameter observed being the temperature of the sample.
  • the principle of infrared thermography is based on the measurement of the energy emitted by the surface of a body in a given wavelength interval, corresponding to the temporal acquisition of the thermal radiation in the infrared bands of the electromagnetic spectrum. This energy is transmitted through appropriate optics to a detector.
  • radiometric systems allow non-contact measurement of surface temperature fields at rates of up to several hundred Hertz for images whose average size is approximately 80000 pixels.
  • the measurement process generally causes only a slight increase in temperature, which does not risk disturbing data acquisition.
  • the detectable temperature variations range from a few tenths to a few tens of degrees Celsius / Kelvin.
  • Thermal excitation of the specimen can be achieved.
  • the numerical analysis of the thermal data is then carried out.
  • the surface of the sample to be characterized may be thermally excited prior to the acquisition of the thermal images, for example by means of a surface excitation device by pulsed illumination such as a flash lamp.
  • the neural network is driven from virtual images, and preferably via virtual spectral images derived from simulations / computer creation of mathematical models of virtual samples.
  • the parameter observed is the temperature of the sample.
  • a virtual sample, computer simulated may for example be in the form of a bilayer of materials, namely a substrate covered with a coating.
  • a coating may for example be in the form of a bilayer of materials, namely a substrate covered with a coating.
  • the skilled person knows how to choose the number of layers of materials (substrate and / or coating) adapted to the intended application.
  • Said coating can be numerically discretized into voxels, for each of which a curve LT representing the evolution of the temperature over time t can be defined (for example: selected in a database, etc.) or calculated from parameters provided by those skilled in the art to a mathematical model.
  • a voxel includes all of the layer (s) provided for said coating deposited on the substrate.
  • This voxel discretization of the coating is particularly advantageous because it is possible to generate as many voxels as desired, which makes it possible to simulate a wide variety of energy distributions in said coating.
  • said mathematical model implements inter alia a generalized equation EQM having the form below:
  • T (x, y, t) F [QE (x, y, t); PS; PR; ER; t; ...] (EQM) for which the function F depends inter alia on at least:
  • QE the amount of energy deposited in a given voxel with plane coordinates (x, y). This value makes it possible to simulate the distribution of the energy deposited in the coating by an idealized thermal excitation means (for example: a flash lamp).
  • an idealized thermal excitation means for example: a flash lamp.
  • it is a pulse response of the "Dirac" type, which will be called LRID QE .
  • LRID QE the use of other idealized impulse responses may be considered.
  • PS a set of physical parameters characterizing the substrate (for example: composition of the material, color of the material, appearance of the material (smooth, matte, etc.), thermal diffusivity, thermal effusivity, etc.) obtained for example via databases communicating with said mathematical model and / or calculated within said model.
  • This set of PS parameters may include PS parameters characterizing a single layer and / or globally characterizing the set of layers constituting said substrate.
  • PR a set of physical parameters characterizing the coating layer (s) deposited on the substrate (for example: composition of the material, color of the material, appearance of the material (smooth, matte, etc.), thermal diffusivity , thermal effusivity, ).
  • This set of PR parameters may include PR parameters characterizing a single layer and / or generally characterizing the set of layers of said coating. These parameters are obtained for example via databases communicating with said mathematical model and / or calculated within said model,
  • ER a set of parameters characterizing the thickness (s) of the coating.
  • This set of parameters ER can include ER parameters characterizing a single layer and / or generally characterizing at least a subset of layers of said coating, each layer having a specific thickness (identical or different from the other layers).
  • the parameters provided to the mathematical model can be of any type: constant or variable, respecting various distributions (uniform, Gaussian, ). This makes it possible to simulate for example: a heterogeneity of the coloring pigment, a heterogeneity of the surface of the coating, ....
  • the mathematical model output the ISV X virtual spectral images that allow, in certain embodiments of the invention, to drive the neural network.
  • the virtual spectral images ISV X result from the convolution of the curve LT (response resulting from the equation EQM of the model) with a curve of the "impulse response" type LRI, such as for example a "gate function P".
  • This impulse response corresponds to the action of an excitation means real thermal.
  • the use of other realistic impulse responses, replacing the gate function P can be envisaged.
  • the environmental thermal noise b (x, y, t) can also be taken into account, once the convolution step has been performed, according to for example the equation: [T (x , y, t) * P] + b (x, y, t)
  • the mathematical model envisaged makes it possible to generate a large variety of thermal responses.
  • class 1 corresponds to coating thicknesses ranging from 51 pm to 60 pm, and so on
  • class 2 corresponds to coating thicknesses ranging from 51 pm to 60 pm, and so on
  • the at least one neural network may be a convolutional neural network.
  • the neural network may include one or more convolutional layers and / or one or more fully connected layers.
  • each convolutional layer produces an activation of an input image
  • the first layers extracting basic characteristics, such as the outline
  • the upper layers extracting higher level features, such as texture information.
  • Said at least one characteristic extracted from the input data may be the thickness or thickness range of the sample or portions of the sample, a representative amount of a property of the sample, by a layer of paint, a thickness of an intermediate layer, for example of the Sol Gel type originating from solution-gelling processes, the level of water stress of a plant, the variation of pigmentation of plants, for example leaves, flowers or fruits of plants.
  • the subject of the invention is also a device for characterizing a sample, in particular by infrared thermography or spectral imaging, comprising:
  • a data processing module capable of:
  • an analysis module comprising at least one neuron network, capable of at least driving said at least one neuron network by using the input data to extract at least one characteristic from the sample to be characterized, and using said characteristic extracted by the neural network to classify the input data according to a plurality of classes, each class being representative of at least one characteristic of the sample to be characterized.
  • Said at least one neural network has preferably been previously trained on images other than spectral images, including natural images of animals, objects, plants, people and / or "virtual images".
  • the neural network may include one or more convolutional layers and / or one or more fully connected layers.
  • the device according to the invention may comprise a classifier independent of the neural network to perform the classification.
  • the device may comprise a thermal excitation means of the sample to be characterized, in particular a surface excitation device by illumination, preferably a surface excitation device by pulsed illumination such as a flash lamp.
  • the device may further comprise a decision-making module communicating with the analysis module, and a means of action able to act on the sample, said decision-making module being able to slave said action means retroactively. according to the classification results obtained from said analysis module and to trigger an appropriate action towards the sample. This allows for sample control and reliable tracking, for example in non-destructive testing applications.
  • the means of action may be a spraying nozzle of a phytosanitary product on crops, capable of spraying a quantity of product suitable for the classification results.
  • the characteristics to be extracted can be the leaf mass, the type of vegetation, or even the type of disease of the plant examined.
  • the characterization device according to the invention can be easily implemented on an embedded system either at low cost, for example a nano-PC for example of the Raspberry PI type, or specific, for example a TX1 type dedicated card of Nvidia®, according to the intended application. Most of the processing can take place in the intelligent embedded system, for example a nano-PC that can be equipped with a high-definition camera.
  • Another subject of the invention is a method for controlling a sample, comprising the step of generating with the device of characterization of a sample as defined above, according to the classification results, information relating to the sample with a view to making a decision to decide on an action to be taken towards the sample to be characterized, and in particular to transmit an instruction of action to a means of action able to implement it.
  • the invention further relates, in another of its aspects, to a computer program product for implementing the method for characterizing a sample as defined above, using a set of spectral images of the sample. to characterize previously acquired, in particular by infrared thermography or spectral imaging, and at least one neuron network,
  • the computer program product having a medium and recorded on that medium readable instructions by a processor for when executed:
  • At least one volume of values (D (Nx, Ny, Ne)) of a parameter observed from said spectral images is generated, for a plurality of coordinates (Nx, Ny) of the pixels of the images and a plurality of acquisitions (Born),
  • At least one set of input data (D'x, y (Ne)) is extracted from said data volume (D (Nx, Ny, Ne)), these input data corresponding to the values of the observed parameter for a pixel of the same coordinates (x, y) according to different acquisitions (Ne), to which at least one transformation function has been applied,
  • said at least one neural network is driven using the input data to extract at least one characteristic from the sample to be characterized
  • said at least one characteristic extracted by the neural network is used to classify the input data according to a plurality of classes, each class being representative of at least one characteristic of the sample to be characterized.
  • FIG. 1 previously described, illustrates a classification method using a deep learning algorithm according to the prior art
  • FIG. 2 represents an example of data preparation steps in the method according to the invention, with a view to providing them to at least one neuron network
  • FIG. 3 illustrates data classification steps by a neural network in the method according to the invention
  • FIG. 4 represents an exemplary device for characterizing a sample according to the invention.
  • FIG. 11 represents the steps of obtaining virtual spectral images for driving the neural network
  • FIG. 2 shows an example of data preparation steps in the method according to the invention, with a view to providing them to at least one neuron network.
  • spectral images are acquired by a thermal camera, thus forming so-called thermal images.
  • the parameter observed from these images is the temperature of the surface of the sample E.
  • a set of thermal images 2 is acquired over a predefined acquisition period T, using for example an infrared thermal camera.
  • a data volume D (Nx, Ny, Ne) corresponding to the instantaneous temperature values is generated from the thermal images 2, in a frame where Nx and Ny correspond to the coordinates of the pixels N of the images 2 in the directions (x, y) and Ne corresponds to the acquisition, expressed either in number of the image or in time, or wavelength in the case of multispectral or hyperspectral imaging.
  • a set of one-dimensional input data D'x, y (Ne) is extracted from the data volume D (Nx, Ny, Ne), during a step EP.
  • these input data D'x, y (Ne) correspond to the instantaneous temperature values, for a pixel of the same coordinates (x, y) according to different recording instants Ne, to which at least one function transformation is applied, detailed in the following.
  • IJx images representing curves corresponding to the values D'x, y of the input data set as a function of the recording time Ne are generated for each data set, and are transmitted to a network of neurons R (CNN) convolution in the example.
  • the neural network used in the method according to the invention can nevertheless be of any type.
  • the method according to the invention further comprises a data pretreatment step PT following the extraction step EP.
  • this data preparation step PT consists of applying at least one transformation function to the values Dx, y (Ne), in particular a centering, normalization and / or smoothing function.
  • different functions can be applied to the input data set, for example the identity function forming the set J0 corresponding to the original data set, preprocessed or not, and / or a calculation function of the first derivative forming the game J1, and / or a calculation function of the second derivative forming the game J2.
  • the sample E to be inspected is a 370x500mm steel metal plate with a layer of paint coating deposited in 4 strips. whose thickness varies from 59 to 95 ⁇ m, as can be seen in Figure 2.
  • This sample was placed horizontally against an insulating support to prevent conduction phenomena between the sample and the soil.
  • a total surface thermal excitation of the sample can be performed in order to have a high rate of heating of the entire surface.
  • the technique of pulsed infrared thermography is used: a thermal wave is sent to the surface of the sample whose excitation profile is as close as possible to a Dirac pulse.
  • Halogen lamps can be used, but long-term illumination-induced temperature rise can damage the surface of the sample.
  • several flash lamps generating a large amount of energy in a very short time, positioned at different angles, are used.
  • the thermal camera records every 5 milliseconds a thermal image, or thermogram, of the front face of the surface of the sample. Following the acquisition of these thermal images, a volume of data is generated as described above. The acquisition period is between ... 0.5 seconds and 2 seconds, being for example equal to 1 seconds.
  • each pixel of the data volume recorded by the camera is a one-dimensional signal which is represented by an IJx image used as an input of an RNCNN neural network.
  • This RNCNN neuron network has preferably been previously trained on images other than natural spectral images, for example from the "www.image.net" database containing more than 1000 image classes and more than a million images.
  • This neural network may belong to an analysis model MP further comprising a perceptron P, comprising for example an input layer, one or more hidden layers and an output layer.
  • This analysis model MP is initially able to classify images by the neuron network RN then the perceptron P according to classes K (K1, K2 ).
  • the neural network is driven using the input data IJx to extract EF characteristics, corresponding to different thicknesses of paint in the example considered.
  • the neural network belongs to an MP analysis model comprising a perceptron P
  • the extraction of the characteristics can be carried out by at least one of the layers of the perceptron.
  • the extracted characteristics are used to classify the thermal responses according to a plurality of classes C1, C2, each class being representative of a characteristic of the sample to be characterized, here different thicknesses.
  • the classification is, in this example and preferably carried out by a classifier independent of the neural network, of the wide margin separator type (SVM).
  • SVM wide margin separator type
  • each of the paint coating thicknesses visible in FIG. 2, is associated a class C1, C2, C3, C4 of different spatial dimensions. Acquisitions on this coating were made at two different times Tl and T2, creating two volumes of data, the first of dimensions 110x611x400, and the second of dimensions 103x631x400.
  • Tl and T2 Two times Tl and T2
  • the data volumes do not have the same dimensions, except the temporal dimension since the acquisition period is always the same.
  • one-dimensional data sets J0, J1 and J2 have been generated from these volumes.
  • Figure 5 shows the classification performance for the J0 dataset from the second volume, including a set of 8000 signals that were randomly selected (2000 for each class). 70% of the data were randomly selected for the training, corresponding to the "training data set", and the remaining 30% for the classification test, corresponding to the "test data set”. It is observed on the diagonal that 97% of class 1, 95% of class 2, 92% of class 3 and 91% of class 4 measurements are well classified and the average accuracy is 93.5%.
  • Figure 6 shows the classification performance for dataset Jl. It is seen by looking at the diagonal that 96% of class 1 measurements, 91% of class 2, 91% of class 1 3 and 87% of those in class 4 are well ranked and the average accuracy is 91.25%.
  • Figure 7 shows the classification performance for the J2 dataset. It is seen by looking diagonally that 94% of class 1, 86% of class 2, 85% of class 3 and 89% of class 4 are well ranked and the average accuracy is good. is therefore 88.1%.
  • the comparison of the classification results on the 3 sets J0, J1 and J2 shows that the best results are those obtained by taking the normalized and smoothed J0 input data.
  • the method according to the invention makes it possible to recognize the thermal response of each pixel and to associate it with the right class, in order to reliably find, in the example described, the thickness of each coating strip of the sample.
  • the table in FIG. 8 shows the independence of the classification results with respect to the energy deposit, ie the verification that a variation in the homogeneity of the energy deposit on the sample has a very small impact on the classification results of each pixel in the data volume. This allows the realization of experimental measurements in which the parameter of uniformity of the deposit of energy on the surface is little annoying.
  • the table in Figure 9 was produced by applying the classifier to 4000 signals different from those used for learning and extracting characteristics by the RNCNN neuron network, but acquired at the same time period T2, for which each class is formed in the same way as when learning, that is to say 1000 signals with 4 flashes, 1000 signals with 3 flashes, 1000 signals with 2 flashes, and 1000 signals with 1 flash.
  • 93.075% of the Class 1 measurements, 97.65% of the Class 2 measurements, 97.8% of the Class 3 measurements, and 94.8% of the Class 4 measurements are properly classified.
  • the table in Figure 10 shows the independence of the classification results with respect to the measurement conditions.
  • the realization of two strictly identical measurements spaced over time on the same sample is indeed almost impossible to obtain.
  • the positions of the lamps, the distance from the camera to the sample, the angles of inclination and the rotation of the camera relative to the camera are variable parameters that may affect the classification results.
  • the learning data set, acquired at a time period T2 is identical to that used to produce the table of FIG. 9, the classification performance being evaluated by applying the algorithm to 4000 signals.
  • different from the signals used for learning, and acquired at a different time period T1, and for which each class is constituted in the same way as during the learning that is to say 1000 signals with 4 flashes, 1000 signals with 3 flashes, 1000 signals with 2 flashes, and 1000 signals with 1 flash.
  • FIG. 11 represents the steps of obtaining virtual images intended for driving the neural network.
  • the parameter observed is the temperature T of the sample.
  • a virtual sample 3 may for example be in the form of a stack of materials, namely a substrate 4 (possibly multilayered) covered with a coating 5 (possibly multilayer) discretized in voxels V (x, y), of position (x, y) in the XY plane of sample 3.
  • Each voxel V (x, y) of this example, visualized along the Z axis includes all of the layer (s) F zi provided for said coating deposited in the plane XY.
  • the layers F zi here three in number (F zi , F z2 , F z3 ), are represented only at the level of the gray voxel.
  • T (x, y, t) F [QE (x, y, t); PS; PR; ER; t; ...] (EQM)
  • the mathematical model output the virtual spectral images ISV X which result from the convolution of the curve LT with a curve of the "impulse response" type LRI, such as a "gate function P", and which are intended for the RN neuron network (CNN) training.
  • This device 20 is, in the example considered, a non-destructive control drone by spectral imaging.
  • the characterization device 20 comprises an acquisition means AQ of a set of spectral images of the sample E, in particular a thermal or spectral camera, scanning all the spectral ranges, for example the infrared, the visible, the near infrared, the middle infrared, the far infrared corresponding to the so-called thermal or thermographic infrared, and any combination of these ranges, especially visible and near infrared.
  • the characterization device 20 also comprises a data processing module MAM capable of generating at least one volume of instantaneous data values D (Nx, Ny, Ne), and extracting at least one set of input data D'x , y (Ne) from said data volume D (Nx, Ny, Ne), as previously described.
  • the characterization device 20 further comprises an analysis module MP, comprising at least one RNCNN neuron network making it possible to extract characteristics from the input data, the analysis module MP being able to using the extracted characteristics to classify the input data according to a plurality of classes.
  • an analysis module MP comprising at least one RNCNN neuron network making it possible to extract characteristics from the input data, the analysis module MP being able to using the extracted characteristics to classify the input data according to a plurality of classes.
  • the characterization device 20 may comprise a thermal excitation means EX of the sample E to be characterized.
  • the characterization device 20 may furthermore comprise a decision-making module MD communicating with the analysis module MP and an action means ACT able to act on the sample E.
  • the decision-making module MP is advantageously suitable. to enslave said ACT action means retroactively according to the classification results obtained and to trigger an appropriate action towards the sample E.
  • each spray nozzle corresponding to the ACT action means, can be associated with an embedded hybrid network according to the invention, for example, on a nano-PC using a low cost camera for example in the field. Visible and / or near-infrared that can detect leaf mass, vegetation type, or even the type of disease of the plant being examined, so as to spray the good phytosanitary product with the amount just needed. Multispectral or hyperspectral imaging can then be used to acquire the images.
  • the plants can be corn, wheat, or vine. Plant growth can also be monitored by the invention and the possible occurrence of a disease can be predicted.
  • the invention is not limited to a convolutional neural network.
  • Networks such as “Deep Neural Network” (DNN) or “Deep Belief Network” (DBN) type can be envisaged.
  • DNN Deep Neural Network
  • DBN Deep Belief Network
  • the processing of several groups of data in parallel can be performed by parallel networks.
  • the invention can be implemented on any type of hardware, for example a personal computer, a smart phone, a nano-computer, or a dedicated card.
  • the invention is not limited to applications for the characterization of infrared thermography coatings. Radiation in the visible, near-infrared, mid-infrared, far-infrared, Terahertz or ultraviolet domains could be used.
  • the invention is particularly suitable for non-destructive testing applications, in order to preserve the quality of the samples tested.
  • the invention can be used in various applications, for example in low-cost smart on-board sensors, or in "fog computing" decentralized infrastructures, in which the objective is to improve efficiency and reduce the amount of transferred data.
  • the invention can be used in many other fields, such as the military, electrical monitoring, geology, or biology or bioinformatics, particularly to follow manufacturing processes and the quality of materials.

Abstract

The present invention relates to a method for characterizing a sample using a set of spectral images of the sample to be characterized, which have been previously acquired, in particular by infrared thermography or spectral imaging, and to at least one neural network, the method comprising the steps of: - generating at least one volume of values of a parameter observed from said spectral images for a plurality of coordinates of the pixels of the images and a plurality of acquisitions, - extracting at least one set of input data from said data volume, said input data corresponding to the values of the observed parameter for a pixel of the same coordinates according to different acquisitions, wherein at least one transformation function has been applied to said values, - training said at least one neural network using the input data to extract at least one characteristic of the sample to be characterized.

Description

PROCEDE DE CARACTERISATION D’ECHANTILLONS UTILISANT DES  SAMPLE CHARACTERIZATION METHOD USING SAME
RESEAUX DE NEURONES  NEURON NETWORKS
La présente invention concerne les procédés et dispositifs de caractérisation d’échantillons à partir d’images spectrales, notamment acquises par thermographie infrarouge, et utilisant des réseaux de neurones profonds. The present invention relates to methods and devices for characterizing samples from spectral images, in particular acquired by infrared thermography, and using deep neural networks.
La plupart des systèmes connus de surveillance, notamment pour la prévention des accidents, l’aiguillage du trafic, ou de décision, par exemple pour la détection et/ou le contrôle non destructif de composants et/ou de divers phénomènes, reposent sur l’utilisation de nombreux capteurs et sur l’utilisation de techniques connues de détection. Les rayonnements infrarouge, proche-infrarouge (NIR, « near-infrared » en anglais) et ultraviolet (UV) peuvent être utilisés. En particulier, le rayonnement électromagnétique infrarouge lointain, appelé aussi chaleur radiative, émis en permanence par tout corps ayant une température supérieure au zéro absolu (-273,l5°C) est utilisé. Des détecteurs spécifiques permettent de capter ce rayonnement dans certaines longueurs d’ondes et de les retranscrire en valeurs de luminance liées à la température de surface de l’objet, créant des images thermiques.  Most known surveillance systems, such as for accident prevention, traffic routing or decision making, for example for the detection and / or nondestructive testing of components and / or various phenomena, are based on the use of many sensors and the use of known detection techniques. Infrared, near-infrared (NIR) and ultraviolet (UV) radiation can be used. In particular, far-infrared electromagnetic radiation, also called radiative heat, emitted continuously by any body having a temperature above absolute zero (-273, 15 ° C) is used. Specific detectors allow this radiation to be captured in certain wavelengths and retranscribed in luminance values related to the surface temperature of the object, creating thermal images.
La miniaturisation des caméras thermographiques infrarouge, la baisse de leur coût d’acquisition et le développement des capacités de calcul des ordinateurs ont encouragé l'utilisation de telles caméras comme technique non destructive de remplacement dans plusieurs applications, telles que l’inspection industrielle, l’évaluation des dommages, la fatigue des matériaux, ou l’estimation d’épaisseur de revêtements. La possibilité de pénétrer dans la couche de revêtement sans avoir aucune influence sur les pigments justifie l’utilisation des techniques infrarouges pour l’inspection des épaisseurs de revêtements tels que de la peinture.  The miniaturization of infrared thermographic cameras, the reduction of their cost of acquisition and the development of computation capabilities of computers have encouraged the use of such cameras as a non-destructive alternative technique in several applications, such as evaluation of damage, fatigue of materials, or thickness estimation of coatings. The possibility of penetrating the coating layer without having any influence on the pigments justifies the use of infrared techniques for the inspection of coating thicknesses such as paint.
Cette technique présente certaines limitations, comme par exemple une haute sensibilité à la réflexion externe, des variations d’émissivité, et l'utilisation d’une source de chaleur comme source excitatrice qui ne peut être considérée comme uniforme du point de vue énergétique, à cause par exemple de l’utilisation d’un ou plusieurs flashs de forte puissance. Cette inhomogénéité va directement influer sur la signature thermique du revêtement de la cible observée à la fois pendant la période de chauffage et celle de refroidissement. Afin de résoudre ce problème, la distribution de température lors d’une inspection thermographique a été étudiée et des mesures visant à réduire les effets de la distribution de température non uniforme ont été suggérées, comme l’utilisation d’un algorithme de reconstruction d'images basé sur une transformation de Fourier pour inhiber l'effet d'un chauffage non uniforme. D'autres méthodes sont utilisées pour améliorer le contraste thermique et surmonter ces artefacts externes, notamment par l’utilisation d’un contraste thermique, d’un contraste thermique absolu, ou d’un contraste différentiel absolu modifié. Il est également connu d’utiliser un algorithme basé sur la régression des moindres carrés partiels pour améliorer automatiquement la visibilité de défauts dans des échantillons en éliminant partiellement le bruit de fond. D’autres méthodes s’appuyant sur l’utilisation de statistiques d’ordre supérieur ou bien la décomposition en valeurs singulières ont été développées. Cependant, ces résultats de débruitage ne sont pas encore optimaux. This technique has certain limitations, such as high sensitivity to external reflection, emissivity variations, and the use of a heat source as an excitatory source that can not be considered energy-efficient for example because of the use of one or more high-power flashes. This inhomogeneity will directly affect the thermal signature of the target coating observed during both the heating and cooling periods. In order to solve this problem, the temperature distribution during a Thermographic inspection has been investigated and measures to reduce the effects of nonuniform temperature distribution have been suggested, such as the use of an image reconstruction algorithm based on a Fourier transform to inhibit the effect of non-uniform heating. Other methods are used to improve the thermal contrast and overcome these external artifacts, including the use of thermal contrast, absolute thermal contrast, or modified absolute differential contrast. It is also known to use an algorithm based on partial least squares regression to automatically improve the visibility of defects in samples by partially eliminating background noise. Other methods based on the use of higher order statistics or singular value decomposition have been developed. However, these denoising results are not yet optimal.
Un réseau de neurones multicouche à perceptron a été employé pour détecter et caractériser des défauts en utilisant la thermographie infrarouge pulsée. Les résultats montrent que les images de phase sont moins sensibles au bruit mais une augmentation de fréquence d’échantillonnage est fortement recommandée pour cette étude. On trouve l’illustration de tels résultats par exemple dans l’article " Defect détection in pulsed thermography: a comparison of Kohonen and Perceptron neural networks", de Steve Vallerand et al. Proc. SPIE 3700, Thermosense XXI, March 1999.  A perceptron multilayer neural network was used to detect and characterize defects using pulsed infrared thermography. The results show that phase images are less sensitive to noise but an increase in sampling frequency is strongly recommended for this study. The illustration of such results can be found for example in the article "Defect detection in pulsed thermography: a comparison of Kohonen and Perceptron neural networks", by Steve Vallerand et al. Proc. SPIE 3700, Thermosense XXI, March 1999.
Il a été démontré récemment qu’il est possible d’utiliser des algorithmes d’apprentissage profond, dits « deep learning » en anglais, pour classer des données, par exemple des images, sons, ou textes, en extrayant des caractéristiques pour représenter les données à différents niveaux d’abstraction. Le recours à l’apprentissage profond permet d’obtenir des résultats robustes et d’envisager des applications diverses. Ces algorithmes mettent en œuvre des modèles constitués de plusieurs couches supervisées ou non, où les étapes non linéaires de traitement de l’information sont par nature hiérarchisées. Les réseaux de neurones à convolution (CNN) sont, de façon connue composés de plusieurs couches, chaque couche agissant comme un filtre et entraînant une réduction de dimensionnalité des données qui sont ensuite transmises à la couche suivante. Les couches sont composées de neurones, eux-mêmes composés d’une fonction d’activation, d’un poids et d’un biais sur chacune de ses entrées. Comme représenté à la figure 1 illustrant l’état de l’art, dans de telles structures, des données d’entrées DE sont reçues au niveau de capteurs Sl, S2, S3, chaque capteur étant apte à recueillir les signaux représentatifs d’une caractéristique F (ou « feature » en anglais) de l’échantillon à analyser. Ces signaux sont transmis à un réseau de neurones M constitué de multiples couches. Ce modèle M est entraîné à l’aide d’un ou plusieurs lots de données d’apprentissage DApp, notamment constitués d’images, au niveau desquelles des caractéristiques F ont été annotées et qui sont soumises à un algorithme d’apprentissage AApp permettant l’apprentissage de la reconnaissance desdits caractéristiques. On obtient en sortie une classification C, selon un ensemble de classes Cl, C2, C3, des données fournies en entrée DE. It has recently been demonstrated that it is possible to use deep learning algorithms, in English, to classify data, for example images, sounds, or texts, by extracting characteristics to represent data at different levels of abstraction. The use of deep learning makes it possible to obtain robust results and to consider various applications. These algorithms implement models consisting of several supervised layers or not, where the non-linear stages of information processing are hierarchical in nature. The convolutional neuron networks (CNN) are, in known manner, composed of several layers, each layer acting as a filter and resulting in a dimensionality reduction of the data which are then transmitted to the next layer. The layers are composed of neurons, themselves composed of an activation function, a weight and a bias on each of its inputs. As represented in FIG. 1 illustrating the state of the art, in such structures, input data DE are received at sensors S1, S2, S3, each sensor being able to collect the signals representative of a characteristic F (or "feature" in English) of the sample to be analyzed. These signals are transmitted to a neuron network M consisting of multiple layers. This model M is driven by one or more sets of DApp training data, including images, at which F characteristics have been annotated and which are subject to a learning algorithm AApp allowing learning the recognition of said characteristics. An output C is obtained, according to a set of classes C1, C2, C3, data input DE.
Ces algorithmes (et notamment les réseaux de neurones à convolution) s’appuyant sur l’apprentissage de nombreux modèles de données, ils sont ainsi très gourmands en calcul et nécessitent une base de données importante pour leur apprentissage. F’ implémentation de ces algorithmes sur des systèmes embarqués est limitée par la capacité de calcul et par les ressources, notamment mémoire, disponibles. Fes systèmes développés récemment, en utilisant par exemple un nano -ordinateur de type Raspberry Pi, sont pour l’instant capables d’analyser entre 2 et 4 trames d’image par seconde provenant d’un flux vidéo. Ce n’est pas encore assez rapide pour gérer des flux vidéo de manière satisfaisante.  These algorithms (especially convolutional neural networks) rely on the learning of many data models, so they are very computationally demanding and require an important database for their learning. The implementation of these algorithms on embedded systems is limited by the computing capacity and by the resources, in particular memory, available. Recently developed systems, for example using a nano-computer of the Raspberry Pi type, are currently capable of analyzing between 2 and 4 frames per second from a video stream. It's still not fast enough to handle video streams satisfactorily.
Fa demande CN 10 6022365 divulgue un procédé de détection de défauts sur la surface d’un matériau, utilisant un réseau de neurones RBF (« radial basis function » en anglais) et des images de thermographie infrarouge pour créer un classifïeur.  Application No. CN 6022365 discloses a method of detecting defects on the surface of a material, using a radial basis function (RBF) neuron network and infrared thermography images to create a classifier.
Fa demande CN 10 5760883 décrit, dans le domaine de la surveillance de l'état de fonctionnement d’un équipement minier, une méthode pour identifier automatiquement les composants clés d’un convoyeur à courroie, utilisant la thermographie infrarouge et un réseau de neurones dit BP (« back-propagation » en anglais) pour extraire les caractéristiques des composants.  Application CN 10 5760883 describes, in the field of the monitoring of the operating status of a mining equipment, a method for automatically identifying the key components of a conveyor belt, using infrared thermography and a so-called neural network. BP ("back-propagation" in English) to extract the characteristics of the components.
Fa demande CN 10 2621150 concerne un procédé pour identifier des dommages sur un revêtement d’avion, utilisant un algorithme de Séparateur à Vaste Marge (SVM, « Support Vector Machines » en anglais) se fondant sur une matrice de cooccurrences de niveau de gris et un signal caractérisant différents types de dommages pour établir un classifïeur. Fa détection de dommages sur le revêtement de l’avion et les dommages eux-mêmes peuvent être classifiés et identifiés, pour un traitement de maintenance ultérieur. Application CN 10 2621150 relates to a method for identifying damage on an aircraft liner, using a Large Support Vector Machine (SVM) algorithm based on a matrix of gray-scale cooccurrences. a signal characterizing different types of damage to establish a classifier. Fa detection of damage on the coating of the aircraft and damage themselves can be classified and identified, for subsequent maintenance treatment.
D’autres approches pour effectuer des tâches d’apprentissage s’appuyant notamment sur des systèmes logiciels et DSP spécifiques (« digital signal processor » en anglais), ou bien utilisant des FPGA {« Field Programmable Gâte Array » en anglais) comme présenté par exemple dans l’article « Optimizing Convolutional Neural Network on DSP » de S. Jagannathan et al, IEEE International Conférence on Consumer Electronics 2016, permettent d’atteindre des performances intéressantes, environ trois fois plus rapides que des systèmes à base de processeurs graphiques GPU (« graphie processor unit » en anglais).  Other approaches for performing learning tasks based in particular on software systems and specific DSP ("digital signal processor" in English), or using FPGA ("Programmable Field Gable Array" in English) as presented by example in the article "Optimizing Convolutional Neural Network on DSP" by S. Jagannathan et al, IEEE International Conference on Consumer Electronics 2016, can achieve interesting performance, about three times faster than systems based GPU graphics processors ("Graphie processor unit" in English).
Il est connu d’utiliser des réseaux CNN pré-entrainés en modifiant uniquement leurs couches finales, ce qui permet de proposer des réseaux hybrides constitués d’un réseau CNN pré-entrainé, notamment sur une machine avec une forte puissance de calcul, et d’un classifieur supervisé à entraîner, par exemple un algorithme SVM. Ceci permet de réduire la base d’apprentissage nécessaire et d’envisager son implémentation sur un système embarqué à bas coût, par exemple sur un nano -ordinateur de type Raspberry Pi. L’article de Huang F.J. et al, « Large-scale learning with SVM and convolutional nets for generic object categorization », IEEE CVPR 2006, vol 2, pp 4, décrit un réseau hybride constitué d’un réseau à convolution et d’un SVM, dédié à la classification d’objets.  It is known to use pre-trained CNN networks by modifying only their final layers, which makes it possible to propose hybrid networks consisting of a pre-trained CNN network, in particular on a machine with a high computing power, and a supervised classifier to train, for example an SVM algorithm. This makes it possible to reduce the necessary learning base and to envisage its implementation on a low-cost embedded system, for example on a nano-computer of the Raspberry Pi type. The article by Huang FJ et al, "Large-scale learning" "IEEE CVPR 2006, vol 2, pp 4, describes a hybrid network consisting of a convolutional network and an SVM, dedicated to the classification of objects.
La demande internationale WO 99/05487 décrit futilisation d'une sonde à fibres optiques et d’un réseau neuronal hybride pour augmenter la précision de l’analyse de lésions tissulaires.  International application WO 99/05487 discloses the use of an optical fiber probe and a hybrid neural network to increase the accuracy of tissue lesion analysis.
Il demeure par conséquent un besoin pour perfectionner encore l’estimation de manière fiable de certaines caractéristiques d’échantillons à partir d’images spectrales obtenues à l’aide d’un dispositif dont les conditions d’excitation sont variables et non uniformes, notamment via un dispositif de caractérisation par thermographie infrarouge.  There remains therefore a need to further improve the estimation reliably of certain sample characteristics from spectral images obtained using a device whose excitation conditions are variable and non-uniform, in particular via a characterization device by infrared thermography.
L’invention répond au besoin rappelé ci-dessus grâce, selon l’un de ses aspects, à un procédé de caractérisation d’un échantillon, utilisant un ensemble d’images spectrales de l’échantillon à caractériser préalablement acquises, notamment par thermographie infrarouge ou imagerie spectrale, et au moins un réseau de neurones, le procédé comprenant les étapes consistant à : - générer au moins un volume de valeurs D(Nx, Ny, Ne) d’un paramètre observé à partir desdites images spectrales, pour une pluralité de coordonnées (x, y) des pixels N des images et une pluralité d’acquisitions Ne, The invention responds to the need mentioned above by, in one of its aspects, a method of characterizing a sample, using a set of spectral images of the sample to be characterized previously acquired, in particular by infrared thermography. or spectral imaging, and at least one neural network, the method comprising the steps of: generating at least one volume of values D (Nx, Ny, Ne) of a parameter observed from said spectral images, for a plurality of coordinates (x, y) of the pixels N of the images and a plurality of acquisitions Ne,
- extraire au moins un jeu de données d’entrée D’x,y(Ne) à partir dudit volume de données D(Nx, Ny, Ne), ces données d’entrée correspondant aux valeurs du paramètre observé, pour un pixel de mêmes coordonnées selon différentes acquisitions Ne, valeurs auxquelles au moins une fonction de transformation a été appliquée,  extracting at least one set of input data D'x, y (Ne) from said data volume D (Nx, Ny, Ne), these input data corresponding to the values of the observed parameter, for a pixel of same coordinates according to different acquisitions Ne, values to which at least one transformation function has been applied,
- entraîner ledit au moins un réseau de neurones, notamment au moins une couche du réseau, en utilisant les données d’entrée pour en extraire au moins une caractéristique de l’échantillon à caractériser, et  driving said at least one neural network, in particular at least one layer of the network, by using the input data to extract at least one characteristic from the sample to be characterized, and
- utiliser ladite au moins une caractéristique extraite par le réseau de neurones pour effectuer une classification des données d’entrée selon une pluralité de classes, chaque classe étant représentative d’au moins une caractéristique de l’échantillon à caractériser.  using said at least one characteristic extracted by the neural network to classify the input data according to a plurality of classes, each class being representative of at least one characteristic of the sample to be characterized.
De préférence, ledit au moins un réseau de neurones, notamment au moins une couche du réseau, a été entraîné au préalable au moyen d’images autres que des images spectrales réelles (c’est-à-dire, issues d’échantillons réels). Selon une première variante, ledit au moins un réseau de neurones peut être entraîné au préalable à l’aide d’images dites « images naturelles », notamment des images naturelles d’animaux, d’objets, de végétaux, de personnes. Selon une seconde variante, ledit au moins un réseau de neurones peut être entraîné au préalable à l’aide d’images dites « images virtuelles », c’est-à-dire des images créées artificiellement par l’Homme, telles que à titre d’exemples non limitatifs :  Preferably, said at least one neural network, in particular at least one layer of the network, has been previously driven by means of images other than real spectral images (that is to say, derived from real samples). . According to a first variant, said at least one neural network can be trained in advance using images called "natural images", in particular natural images of animals, objects, plants, people. According to a second variant, said at least one neural network can be trained in advance using images called "virtual images", that is to say artificially created images by humans, such as non-limiting examples:
• des « images spectrales virtuelles » issues de simulations/création par ordinateur de modèles d’échantillons virtuels,  • "virtual spectral images" resulting from simulations / computer creation of virtual sample models,
• des « images naturelles virtuelles » (images d’animaux, d’objets, de végétaux, de personnes) issues d’une création artificielle par l’Homme (photos retouchées par ordinateur, photos créées au moins partiellement par IA...).  • "virtual natural images" (images of animals, objects, plants, people) resulting from an artificial creation by Man (computer-retouched photos, photos created at least partially by IA ...) .
Selon une troisième variante, ledit au moins un réseau de neurones peut être entraîné de manière mixte, à l’aide d’images naturelles et d’images virtuelles.  According to a third variant, said at least one neural network can be driven in a mixed manner, using natural images and virtual images.
Encore plus préférentiellement, seule la couche finale du réseau nécessite d’être entraînée avec les données d’entrée. De préférence, la classification est réalisée par un classifieur indépendant du réseau de neurones. Le classifieur peut être du type séparateur à vaste marge (SVM). Dans une variante, le classifieur est de type Softamx ou RBF à noyau gaussien. La classification peut se faire au niveau d’au moins une couche d’un perceptron. Dans une variante, la classification est réalisée par le réseau de neurones utilisé pour l’extraction des caractéristiques, de préférence par la couche finale de ce réseau. Even more preferentially, only the final layer of the network needs to be driven with the input data. Preferably, the classification is performed by a classifier independent of the neural network. The classifier can be of the wide margin separator (SVM) type. In one variant, the classifier is of the Softamx or RBF type with a Gaussian nucleus. The classification can be done at the level of at least one layer of a perceptron. In one variant, the classification is carried out by the neural network used for the extraction of the characteristics, preferably by the final layer of this network.
Grâce à l’utilisation d’une structure hybride comportant un réseau pré-entrainé et un classifieur, l’invention permet une mise en œuvre rapide du système, la base de données et le temps d’apprentissage étant réduits. L’implémentation du procédé selon l’invention peut ainsi se faire sur un système embarqué à bas coût, par exemple un nano- ordinateur, encore appelé nano-PC, ou une carte dédiée, permettant le fonctionnement d’applications gourmandes en ressources et/ou nécessitant du temps-réel.  Thanks to the use of a hybrid structure comprising a pre-trained network and a classifier, the invention allows a rapid implementation of the system, the database and the learning time being reduced. The implementation of the method according to the invention can thus be done on a low-cost embedded system, for example a nano-computer, also called nano-PC, or a dedicated card, allowing the operation of resource-intensive applications and / or requiring real-time.
L’utilisation d’un classifieur SVM permet de travailler avec des données de grandes dimensions, ce qui rend possible le traitement de nombreuses données de différents types, d’améliorer les performances de reconnaissance de manière significative, et de réduire considérablement les temps de calcul.  The use of an SVM classifier makes it possible to work with large data, making it possible to process many types of data, significantly improve recognition performance, and significantly reduce computation time. .
La robustesse de l’architecture hybride selon l’invention permet de disposer d’une technique de post-traitement de données thermographiques infrarouge faiblement sensible à la non uniformité du dépôt d’énergie généré par le système d’excitation et aux conditions de mesure, par exemple placements différents de la caméra d’acquisition d’images spectrales en termes de distances ou bien d’angles de l’objectif par rapport à l’échantillon, ou conditions d’éclairage pour des acquisitions différentes, selon l’heure, la température, ou la saison de l’année.  The robustness of the hybrid architecture according to the invention makes it possible to have a post-processing technique of infrared thermographic data that is slightly sensitive to the non-uniformity of the energy deposition generated by the excitation system and to the measurement conditions. for example, different placements of the spectral image acquisition camera in terms of distances or angles of the lens relative to the sample, or lighting conditions for different acquisitions, depending on the time, the temperature, or the season of the year.
Signaux unidimensionnels  One-dimensional signals
Les différentes acquisitions peuvent correspondre à des instants d’acquisition différents sur une période d’acquisition prédéfinie, notamment dans le cas de la thermographie infrarouge.  The different acquisitions may correspond to different acquisition times over a predefined acquisition period, particularly in the case of infrared thermography.
Dans une variante, notamment dans le cas de l’imagerie spectrale, les différentes acquisitions correspondent à des acquisitions selon différentes longueurs d’onde, réalisées au même instant.  In a variant, particularly in the case of spectral imaging, the different acquisitions correspond to acquisitions at different wavelengths, performed at the same time.
L’imagerie spectrale regroupe les imageries multispectrale ou hyperspectrale. L’imagerie multispectrale consiste en l’acquisition d’un nombre faible et limité de bandes discrètes, et ne nécessite pas l’utilisation d’un spectromètre pour faire l’analyse des données. L’imagerie hyperspectrale permet l’acquisition d’un nombre important de bandes spectrales étroites via l’usage d’un système de séparation de bandes spectrales tel qu’un spectromètre. Spectral imaging includes multispectral or hyperspectral imagery. Multispectral imaging consists of acquiring a small and limited number of bands discrete, and does not require the use of a spectrometer to analyze the data. Hyperspectral imaging allows the acquisition of a large number of narrow spectral bands through the use of a spectral band separation system such as a spectrometer.
Le volume de données D contient avantageusement P pixels, pour chaque pixel N dans le plan x, y correspondent les coordonnées (Nx, Ny, Ne), où Ne est la coordonnée de l’acquisition. Il s’agit ainsi du même pixel P d’un plan à un autre, enregistré à des instants différents ou pour des longueurs d’onde différentes.  The data volume D advantageously contains P pixels, for each pixel N in the plane x, y correspond to the coordinates (Nx, Ny, Ne), where Ne is the coordinate of the acquisition. This is the same pixel P from one plane to another, recorded at different times or for different wavelengths.
L’évolution spectrale d’un pixel, par exemple l’évolution temporelle de la température, est ainsi considérée comme un signal unidimensionnel, formant un n-uplet de valeurs, et utilisée directement pour la classification.  The spectral evolution of a pixel, for example the temporal evolution of temperature, is thus considered as a one-dimensional signal, forming a tuple of values, and used directly for classification.
Les données d’entrée sont avantageusement transmises au réseau de neurones sous la forme d’images représentant des courbes correspondant aux valeurs D’x,y(Ne) du jeu de données d’entrée en fonction de l’acquisition Ne. Cela permet la transposition aux signaux unidimensionnels des principes des réseaux de type à apprentissage profond pour l’étude d’images naturelles, notamment la convolution et la réduction de dimensionnalité pour l’extraction des caractéristiques. Le fait que le réseau de neurones soit pré-entrainé sur des images naturelles réduit le nombre de données d’apprentissage nécessaires, tandis que le fait que le réseau de neurones soit pré-entrainé sur des « images virtuelles » permet d’affiner précisément l’apprentissage souhaité.  The input data is advantageously transmitted to the neural network in the form of images representing curves corresponding to the values D'x, y (Ne) of the input data set as a function of the acquisition Ne. This allows the transposition to the one-dimensional signals of deep-learning-type network principles for the study of natural images, including convolution and dimensionality reduction for feature extraction. The fact that the neural network is pre-trained on natural images reduces the number of necessary learning data, while the fact that the neural network is pre-trained on "virtual images" makes it possible to precisely refine the image. desired learning.
Pour l’apprentissage, les images peuvent être redimensionnées selon les dimensions standards imposées par le réseau de neurones utilisé.  For learning, the images can be resized according to the standard dimensions imposed by the neural network used.
La fonction de transformation appliquée aux valeurs Dx,y(Ne) du paramètre observé peut être la fonction identité, les valeurs restant inchangées et étant utilisées telles quelles par le réseau de neurones.  The transformation function applied to the values Dx, y (Ne) of the observed parameter can be the identity function, the values remaining unchanged and being used as such by the neural network.
Dans une variante, ladite au moins une fonction de transformation appliquée aux valeurs du paramètre observé Dx,y(Ne) est une fonction de centrage, de normalisation et/ou de lissage. Les réponses spectrales Dx,y(Ne) peuvent ainsi chacune être centrées, par exemple par rapport à une valeur moyenne calculée sur l’ensemble des images ayant servies à l’apprentissage dudit réseau, ou par rapport à la première image issue de la première acquisition, et/ou normalisées par rapport à leur maximum, ou par rapport à une valeur de référence, correspondant notamment à une longueur d’onde prédéfinie. La méthode de lissage utilisée peut être la méthode dite de « Savitzky et Golay » (SG), consistant à approximer sur une fenêtre glissante de taille ni le segment de réponse spectrale à l’aide d’un polynôme de degré n, avec m compris entre 10 et 20 points et n compris entre 1 et 6, par exemple m= 15 points et n = 4. Le lissage permet de réduire les irrégularités et singularités des réponses. Utiliser des réponses spectrales lissées pour calculer des dérivées permet d’éviter l’apparition d’artéfacts ou l’amplification du bruit dû à la dérivation dans les signaux résultants. In a variant, said at least one transformation function applied to the values of the observed parameter Dx, y (Ne) is a centering, normalization and / or smoothing function. The spectral responses Dx, y (Ne) can thus each be centered, for example with respect to an average value calculated on all the images having served for the learning of said network, or with respect to the first image resulting from the first acquisition, and / or normalized with respect to their maximum, or with respect to a reference value, corresponding in particular to a predefined wavelength. The smoothing method used may be the so-called "Savitzky and Golay" (SG) method, which consists of approximating on a sliding window of size nor the spectral response segment using a polynomial of degree n, with m inclusive. between 10 and 20 points and n between 1 and 6, for example m = 15 points and n = 4. The smoothing makes it possible to reduce the irregularities and singularities of the responses. Using smoothed spectral responses to compute derivatives avoids artefacts or amplification of derivation noise in the resulting signals.
Une fonction de calcul de la dérivée première peut être appliquée aux valeurs D(Nx, Ny, Ne) du paramètre observé pour obtenir les données d’entrée (D’x,y(Ne)). Dans le cas où le paramètre observé est la température de l’échantillon, ce calcul permet de prendre en compte la vitesse de refroidissement de l’échantillon.  A calculation function of the first derivative can be applied to the D (Nx, Ny, Ne) values of the observed parameter to obtain the input data (D'x, y (Ne)). In the case where the parameter observed is the temperature of the sample, this calculation makes it possible to take into account the rate of cooling of the sample.
Une fonction de calcul de la dérivée seconde peut être appliquée aux valeurs D(Nx, Ny, Ne) du paramètre observé pour obtenir les données d’entrée (D’x,y(Ne)). Dans le cas où le paramètre observé est la température de l’échantillon, ce calcul permet de prendre en compte l’accélération du refroidissement de l’échantillon.  A calculation function of the second derivative can be applied to the values D (Nx, Ny, Ne) of the observed parameter to obtain the input data (D'x, y (Ne)). In the case where the observed parameter is the temperature of the sample, this calculation makes it possible to take into account the acceleration of the cooling of the sample.
Thermographie infrarouge  Infrared thermography
De préférence, les images spectrales utilisées sont des images thermiques acquises par thermographie infrarouge, le paramètre observé étant la température de l’échantillon.  Preferably, the spectral images used are thermal images acquired by infrared thermography, the parameter observed being the temperature of the sample.
Le principe de la thermographie infrarouge repose sur la mesure de l’énergie émise par la surface d’un corps dans un intervalle donné de longueurs d’ondes, correspondant à l’acquisition temporelle du rayonnement thermique dans les bandes infrarouges du spectre électromagnétique. Cette énergie est transmise à travers une optique appropriée vers un détecteur. Ces systèmes dits radiométriques permettent une mesure sans contact de champs de températures de surface à des cadences atteignant plusieurs centaines de Hertz pour des images dont la taille moyenne est d’environ 80000 pixels. Le processus de mesure ne provoque en général qu'une légère augmentation de la température, ne risquant pas de perturber l’acquisition des données. De manière connue, les variations de température détectables vont de quelques dixièmes à quelques dizaines de degrés Celsius/Kelvin. Une excitation thermique du spécimen peut être réalisée. L’analyse numérique des données thermiques est ensuite réalisée. La surface de l’échantillon à caractériser peut être excitée thermiquement préalablement à l’acquisition des images thermiques, par exemple à l’aide d’un moyen d’excitation surfacique par éclairement pulsé tel qu’une lampe flash. The principle of infrared thermography is based on the measurement of the energy emitted by the surface of a body in a given wavelength interval, corresponding to the temporal acquisition of the thermal radiation in the infrared bands of the electromagnetic spectrum. This energy is transmitted through appropriate optics to a detector. These so-called radiometric systems allow non-contact measurement of surface temperature fields at rates of up to several hundred Hertz for images whose average size is approximately 80000 pixels. The measurement process generally causes only a slight increase in temperature, which does not risk disturbing data acquisition. In a known manner, the detectable temperature variations range from a few tenths to a few tens of degrees Celsius / Kelvin. Thermal excitation of the specimen can be achieved. The numerical analysis of the thermal data is then carried out. The surface of the sample to be characterized may be thermally excited prior to the acquisition of the thermal images, for example by means of a surface excitation device by pulsed illumination such as a flash lamp.
Signaux unidimensionnels et images virtuelles  One-dimensional signals and virtual images
Dans certaines variantes de l’invention, le réseau de neurones est entraîné à partir d’images virtuelles, et préférentiellement via des images spectrales virtuelles issues de simulations/création par ordinateur de modèles mathématiques d’échantillons virtuels.  In certain variants of the invention, the neural network is driven from virtual images, and preferably via virtual spectral images derived from simulations / computer creation of mathematical models of virtual samples.
Dans la variante de l’invention où les images spectrales utilisées sont des images thermiques acquises par thermographie infrarouge, le paramètre observé est la température de l’échantillon.  In the variant of the invention in which the spectral images used are thermal images acquired by infrared thermography, the parameter observed is the temperature of the sample.
Dans ce cas, un échantillon virtuel, simulé par ordinateur, peut se présenter par exemple sous la forme d’une bicouche de matériaux, à savoir un substrat recouvert d’un revêtement. Toutefois, l’Homme du Métier sait choisir le nombre de couches de matériaux (substrat et/ou revêtement) adapté à l’application visée.  In this case, a virtual sample, computer simulated, may for example be in the form of a bilayer of materials, namely a substrate covered with a coating. However, the skilled person knows how to choose the number of layers of materials (substrate and / or coating) adapted to the intended application.
Ledit revêtement peut être numériquement discrétisé en voxels, pour chacun desquels une courbe LT représentant l’évolution de la température au cours du temps t peut être définie (par exemple : sélectionnée dans une base de données, ...) ou calculée à partir de paramètres fournis par l’Homme du métier à un modèle mathématique.  Said coating can be numerically discretized into voxels, for each of which a curve LT representing the evolution of the temperature over time t can be defined (for example: selected in a database, etc.) or calculated from parameters provided by those skilled in the art to a mathematical model.
Un voxel inclut l’ensemble de la (ou les) couche(s) prévue(s) pour ledit revêtement déposé sur le substrat.  A voxel includes all of the layer (s) provided for said coating deposited on the substrate.
Cette discrétisation en voxels du revêtement est particulièrement avantageuse car il est possible de générer autant de voxels que souhaité, ce qui permet de simuler une grande variété de répartitions d’énergie dans ledit revêtement.  This voxel discretization of the coating is particularly advantageous because it is possible to generate as many voxels as desired, which makes it possible to simulate a wide variety of energy distributions in said coating.
Ainsi, dans sa variante préférée, ledit modèle mathématique met en œuvre entre autres une équation généralisée EQM ayant la forme ci-dessous :  Thus, in its preferred variant, said mathematical model implements inter alia a generalized equation EQM having the form below:
T(x,y,t) = F [QE(x,y,t) ; PS ; PR ; ER ; t ; ...] (EQM) pour laquelle la fonction F dépend entre autres au moins de :  T (x, y, t) = F [QE (x, y, t); PS; PR; ER; t; ...] (EQM) for which the function F depends inter alia on at least:
• QE : la quantité d’énergie déposée dans un voxel donné de coordonnées planes (x,y). Cette valeur permet de simuler la répartition de l’énergie déposée dans le revêtement par un moyen d’excitation thermique idéalisé (par exemple : une lampe flash). Avantageusement, il s’agit d’une réponse impulsionnelle de type « Dirac », que l’on dénommera LRIDQE. Toutefois, l’emploi d’autres réponses impulsionnelles idéalisées peut être envisagé. • QE: the amount of energy deposited in a given voxel with plane coordinates (x, y). This value makes it possible to simulate the distribution of the energy deposited in the coating by an idealized thermal excitation means (for example: a flash lamp). Advantageously, it is a pulse response of the "Dirac" type, which will be called LRID QE . However, the use of other idealized impulse responses may be considered.
• PS : un ensemble de paramètres physiques caractérisant le substrat (par exemple : composition du matériau, couleur du matériau, aspect du matériau (lisse, mat...), diffusivité thermique, effusivité thermique, ...), obtenus par exemple via des bases de données communiquant avec ledit modèle mathématique et/ou calculés au sein dudit modèle. Cet ensemble de paramètres PS peut inclure des paramètres PS caractérisant une couche unique et/ou caractérisant globalement l’ensemble de couches constituant ledit substrat.  PS: a set of physical parameters characterizing the substrate (for example: composition of the material, color of the material, appearance of the material (smooth, matte, etc.), thermal diffusivity, thermal effusivity, etc.) obtained for example via databases communicating with said mathematical model and / or calculated within said model. This set of PS parameters may include PS parameters characterizing a single layer and / or globally characterizing the set of layers constituting said substrate.
• PR : un ensemble de paramètres physiques caractérisant la (ou les) couche(s) de revêtement déposé du le substrat (par exemple : composition du matériau, couleur du matériau, aspect du matériau (lisse, mat...), diffusivité thermique, effusivité thermique, ...). Cet ensemble de paramètres PR peut inclure des paramètres PR caractérisant une couche unique et/ou caractérisant globalement l’ensemble de couches dudit revêtement. Ces paramètres sont obtenus par exemple via des bases de données communiquant avec ledit modèle mathématique et/ou calculés au sein dudit modèle,  • PR: a set of physical parameters characterizing the coating layer (s) deposited on the substrate (for example: composition of the material, color of the material, appearance of the material (smooth, matte, etc.), thermal diffusivity , thermal effusivity, ...). This set of PR parameters may include PR parameters characterizing a single layer and / or generally characterizing the set of layers of said coating. These parameters are obtained for example via databases communicating with said mathematical model and / or calculated within said model,
• ER : un ensemble de paramètres caractérisant la (ou les) épaisseur(s) du revêtement. Cet ensemble de paramètres ER peut inclure des paramètres ER caractérisant une couche unique et/ou caractérisant globalement au moins un sous- ensemble de couches dudit revêtement, chaque couche ayant une épaisseur propre (identique ou différente des autres couches).  • ER: a set of parameters characterizing the thickness (s) of the coating. This set of parameters ER can include ER parameters characterizing a single layer and / or generally characterizing at least a subset of layers of said coating, each layer having a specific thickness (identical or different from the other layers).
Bien entendu, les paramètres fournis au modèle mathématique peuvent être de tout type : constants ou variables, respectant diverses distributions (uniforme, gaussienne, ...). Ceci permet de simuler par exemple : une hétérogénéité du pigment de coloration, une hétérogénéité de la surface du revêtement, ....  Of course, the parameters provided to the mathematical model can be of any type: constant or variable, respecting various distributions (uniform, Gaussian, ...). This makes it possible to simulate for example: a heterogeneity of the coloring pigment, a heterogeneity of the surface of the coating, ....
Le modèle mathématique fourni en sortie les images spectrales virtuelles ISVX qui permettent, dans certaines variantes de l’invention, d’entraîner le réseau de neurones. The mathematical model output the ISV X virtual spectral images that allow, in certain embodiments of the invention, to drive the neural network.
Préférentiellement, les images spectrales virtuelles ISVX résultent de la convolution de la courbe LT (réponse issue de l’équation EQM du modèle) avec une courbe de type « réponse impulsionnelle » LRI, telle que par exemple une « fonction porte P ». Cette réponse impulsionnelle correspond à l’action d’un moyen d’excitation thermique réel. Bien entendu, l’emploi d’autres réponses impulsionnelles réalistes, en remplacement de la fonction porte P peut être envisagé. Preferably, the virtual spectral images ISV X result from the convolution of the curve LT (response resulting from the equation EQM of the model) with a curve of the "impulse response" type LRI, such as for example a "gate function P". This impulse response corresponds to the action of an excitation means real thermal. Of course, the use of other realistic impulse responses, replacing the gate function P can be envisaged.
Par ailleurs, dans des variantes avancées dudit modèle mathématique, le bruit thermique environnemental b(x,y,t) peut également être pris en compte, une fois l’étape de convolution réalisée, selon par exemple l’équation : [ T (x,y,t) * P ] + b (x,y,t)  Furthermore, in advanced variants of said mathematical model, the environmental thermal noise b (x, y, t) can also be taken into account, once the convolution step has been performed, according to for example the equation: [T (x , y, t) * P] + b (x, y, t)
Il est à noter que l’ajout du bruit :  It should be noted that adding noise:
• permet d’être le plus proche possible de la réalité,  • makes it possible to be as close as possible to reality,
• peut améliorer la classification.  • can improve the classification.
Dès lors, dans les variantes de l’invention où les images spectrales virtuelles ISVX permettent d’entraîner le réseau de neurones, le modèle mathématique envisagé permet de générer une grande variété de réponses thermiques. Consequently, in the variants of the invention where the ISV X virtual spectral images make it possible to drive the neural network, the mathematical model envisaged makes it possible to generate a large variety of thermal responses.
Notamment, il est possible de générer une grande variété (ensemble) de réponses thermiques en faisant varier au moins les paramètres QE, PS et PR pour un même ordonnancement d’épaisseur(s) de couche(s) de revêtement ER, ce qui permet de prendre en compte les variations endogènes et exogènes pour un ordonnancement donné.  In particular, it is possible to generate a large variety (set) of thermal responses by varying at least the parameters QE, PS and PR for the same order of thickness (s) of layer (s) of coating ER, which allows to take into account the endogenous and exogenous variations for a given scheduling.
Ainsi, il est possible de :  Thus, it is possible to:
• générer un ensemble de réponses thermiques pour un même ordonnancement d’épaisseur de revêtement ER,  Generate a set of thermal responses for the same ER coating thickness scheduling,
• regrouper plusieurs ensemble de réponses, au sein d’une même classe (par exemple : la classe 1 correspond aux épaisseurs de revêtement allant de 51 pm à 60 pm, et ainsi de suite), correspondant à :  • group together several sets of responses, within the same class (for example: class 1 corresponds to coating thicknesses ranging from 51 pm to 60 pm, and so on), corresponding to:
o des ordonnancements identiques d’épaisseurs, les autres paramètres (EQ, PS, PR, ...) étant différents d’une réponse à l’autre, et/ou  o identical sequencing of thicknesses, the other parameters (EQ, PS, PR, ...) being different from one response to the other, and / or
o des ordonnancements différents d’épaisseurs (différentes) de revêtement.  different orders of different thicknesses of coating.
Réseau de neurones et extraction des caractéristiques  Neural network and feature extraction
Ledit au moins un réseau de neurones peut être un réseau de neurones à convolutions.  The at least one neural network may be a convolutional neural network.
Le réseau de neurones peut comporter une ou plusieurs couches de convolution et/ou une ou plusieurs couches entièrement connectées.  The neural network may include one or more convolutional layers and / or one or more fully connected layers.
De manière connue, chaque couche de convolution produit une activation d’une image d’entrée, les premières couches extrayant des caractéristiques de base, comme le contour, et les couches supérieures extrayant des caractéristiques de plus haut niveau, comme l’information de texture. In a known manner, each convolutional layer produces an activation of an input image, the first layers extracting basic characteristics, such as the outline, and the upper layers extracting higher level features, such as texture information.
Ladite au moins une caractéristique extraite à partir des données d’entrée peut être l’épaisseur ou la gamme d’épaisseur de l’échantillon ou de certaines parties de l’échantillon, une quantité représentative d’une propriété de l’échantillon, par exemple une épaisseur de couche de peinture, une épaisseur d’une couche intermédiaire, par exemple de type Sol Gel provenant de procédés de solution-gélification, le niveau de stress hydrique d’une plante, la variation de pigmentation de végétaux, par exemples des feuilles, des fleurs ou des fruits de plantes.  Said at least one characteristic extracted from the input data may be the thickness or thickness range of the sample or portions of the sample, a representative amount of a property of the sample, by a layer of paint, a thickness of an intermediate layer, for example of the Sol Gel type originating from solution-gelling processes, the level of water stress of a plant, the variation of pigmentation of plants, for example leaves, flowers or fruits of plants.
Dispositif de caractérisation  Characterization device
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un dispositif de caractérisation d’un échantillon, notamment par thermographie infrarouge ou imagerie spectrale, comportant :  According to another of its aspects, the subject of the invention is also a device for characterizing a sample, in particular by infrared thermography or spectral imaging, comprising:
- un moyen d’acquisition d’un ensemble d’images spectrales de l’échantillon à caractériser, notamment une caméra thermique,  means for acquiring a set of spectral images of the sample to be characterized, in particular a thermal camera,
- un module de traitement de données apte à :  a data processing module capable of:
• générer au moins un volume de valeurs (D(Nx, Ny, Ne)) d’un paramètre observé à partir desdites images spectrales, pour une pluralité de coordonnées (Nx, Ny) des pixels des images et une pluralité d’acquisitions (Ne),  Generating at least one volume of values (D (Nx, Ny, Ne)) of an observed parameter from said spectral images, for a plurality of coordinates (Nx, Ny) of the pixels of the images and a plurality of acquisitions ( Born),
• extraire au moins un jeu de données d’entrée (D’x,y(Ne)) à partir dudit volume de données (D(Nx, Ny, Ne)), ces données d’entrée correspondant aux valeurs du paramètre observé, pour un pixel de mêmes coordonnées (x, y) selon différentes acquisitions (Ne), auxquelles au moins une fonction de transformation a été appliquée, et  Extracting at least one input data set (D'x, y (Ne)) from said data volume (D (Nx, Ny, Ne)), these input data corresponding to the values of the observed parameter, for a pixel of the same coordinates (x, y) according to different acquisitions (Ne), to which at least one transformation function has been applied, and
- un module d’analyse, comportant au moins un réseau de neurones, apte au moins à entraîner ledit au moins un réseau de neurones en utilisant les données d’entrée pour en extraire au moins une caractéristique de l’échantillon à caractériser, et à utiliser ladite caractéristique extraite par le réseau de neurones pour effectuer une classification des données d’entrée selon une pluralité de classes, chaque classe étant représentative d’au moins une caractéristique de l’échantillon à caractériser. Ledit au moins un réseau de neurones a été de préférence entraîné au préalable sur des images autres que des images spectrales, notamment des images naturelles d’animaux, d’objets, de végétaux, de personnes et/ou des « images virtuelles ». an analysis module, comprising at least one neuron network, capable of at least driving said at least one neuron network by using the input data to extract at least one characteristic from the sample to be characterized, and using said characteristic extracted by the neural network to classify the input data according to a plurality of classes, each class being representative of at least one characteristic of the sample to be characterized. Said at least one neural network has preferably been previously trained on images other than spectral images, including natural images of animals, objects, plants, people and / or "virtual images".
Le réseau de neurones peut comporter une ou plusieurs couches de convolution et/ou une ou plusieurs couches entièrement connectées.  The neural network may include one or more convolutional layers and / or one or more fully connected layers.
Le dispositif selon l’invention peut comporter un classifïeur indépendant du réseau de neurones pour réaliser la classification.  The device according to the invention may comprise a classifier independent of the neural network to perform the classification.
Le dispositif peut comporter un moyen d’excitation thermique de l’échantillon à caractériser, notamment un moyen d’excitation surfacique par éclairement, de préférence un moyen d’excitation surfacique par éclairement pulsé tel qu’une lampe flash.  The device may comprise a thermal excitation means of the sample to be characterized, in particular a surface excitation device by illumination, preferably a surface excitation device by pulsed illumination such as a flash lamp.
Le dispositif peut comporter en outre un module de prise de décision communiquant avec le module d’analyse, et un moyen d’action apte à agir sur l’échantillon, ledit module de prise de décision étant apte à asservir ledit moyen d’action rétroactivement en fonction des résultats de classification obtenus à partir dudit module d’analyse et à déclencher une action appropriée envers l’échantillon. Cela permet de réaliser un contrôle de l’échantillon, et d’effectuer un suivi fiable, par exemple dans des applications de contrôle non destructif.  The device may further comprise a decision-making module communicating with the analysis module, and a means of action able to act on the sample, said decision-making module being able to slave said action means retroactively. according to the classification results obtained from said analysis module and to trigger an appropriate action towards the sample. This allows for sample control and reliable tracking, for example in non-destructive testing applications.
Le moyen d’action peut être une buse de pulvérisation d’un produit phytosanitaire sur des cultures, apte à pulvériser une quantité de produit adaptée aux résultats de classification. Les caractéristiques à extraire peuvent être la masse foliaire, le type de végétation, voire le type de maladie de la plante examinée.  The means of action may be a spraying nozzle of a phytosanitary product on crops, capable of spraying a quantity of product suitable for the classification results. The characteristics to be extracted can be the leaf mass, the type of vegetation, or even the type of disease of the plant examined.
Les caractéristiques énoncées ci-dessus pour le procédé s’appliquent au dispositif et vice- versa.  The characteristics stated above for the method apply to the device and vice versa.
Le dispositif de caractérisation selon l’invention peut être implanté aisément sur un système embarqué soit à bas coût, par exemple un nano-PC par exemple de type Raspberry PI, soit spécifique, par exemple une carte dédiée de type TX1 de Nvidia®, selon l’application visée. La majeure partie du traitement peut se dérouler dans le système embarqué intelligent, par exemple un nano-PC pouvant être équipé d’une caméra haute définition.  The characterization device according to the invention can be easily implemented on an embedded system either at low cost, for example a nano-PC for example of the Raspberry PI type, or specific, for example a TX1 type dedicated card of Nvidia®, according to the intended application. Most of the processing can take place in the intelligent embedded system, for example a nano-PC that can be equipped with a high-definition camera.
Procédé de contrôle  Control process
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de contrôle d’un échantillon, comportant l’étape consistant à générer avec le dispositif de caractérisation d’un échantillon tel que défini précédemment, en fonction des résultats de classification, une information relative à l’échantillon en vue d’une prise de décision consistant à décider d’une action à mener envers l’échantillon à caractériser, et notamment à transmettre une consigne d’action à un moyen d’action apte à la mettre en œuvre. Another subject of the invention, according to another of its aspects, is a method for controlling a sample, comprising the step of generating with the device of characterization of a sample as defined above, according to the classification results, information relating to the sample with a view to making a decision to decide on an action to be taken towards the sample to be characterized, and in particular to transmit an instruction of action to a means of action able to implement it.
Produit programme d’ordinateur  Computer program product
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un produit programme d’ordinateur pour la mise en œuvre du procédé de caractérisation d’un échantillon tel que défini précédemment, utilisant un ensemble d’images spectrales de l’échantillon à caractériser préalablement acquises, notamment par thermographie infrarouge ou imagerie spectrale, et au moins un réseau de neurones,  The invention further relates, in another of its aspects, to a computer program product for implementing the method for characterizing a sample as defined above, using a set of spectral images of the sample. to characterize previously acquired, in particular by infrared thermography or spectral imaging, and at least one neuron network,
le produit programme d’ordinateur comportant un support et enregistrées sur ce support des instructions lisibles par un processeur pour lorsqu’ exécutées : the computer program product having a medium and recorded on that medium readable instructions by a processor for when executed:
- au moins un volume de valeurs (D(Nx, Ny, Ne)) d’un paramètre observé à partir desdites images spectrales est généré, pour une pluralité de coordonnées (Nx, Ny) des pixels des images et une pluralité d’acquisitions (Ne),  at least one volume of values (D (Nx, Ny, Ne)) of a parameter observed from said spectral images is generated, for a plurality of coordinates (Nx, Ny) of the pixels of the images and a plurality of acquisitions (Born),
- au moins un jeu de données d’entrée (D’x,y(Ne)) est extrait à partir dudit volume de données (D(Nx, Ny, Ne)), ces données d’entrée correspondant aux valeurs du paramètre observé, pour un pixel de mêmes coordonnées (x, y) selon différentes acquisitions (Ne), auxquelles au moins une fonction de transformation a été appliquée,  at least one set of input data (D'x, y (Ne)) is extracted from said data volume (D (Nx, Ny, Ne)), these input data corresponding to the values of the observed parameter for a pixel of the same coordinates (x, y) according to different acquisitions (Ne), to which at least one transformation function has been applied,
- ledit au moins un réseau de neurones est entraîné en utilisant les données d’entrée pour en extraire au moins une caractéristique de l’échantillon à caractériser, et  said at least one neural network is driven using the input data to extract at least one characteristic from the sample to be characterized, and
- ladite au moins une caractéristique extraite par le réseau de neurones est utilisée pour effectuer une classification des données d’entrée selon une pluralité de classes, chaque classe étant représentative d’au moins une caractéristique de l’échantillon à caractériser.  said at least one characteristic extracted by the neural network is used to classify the input data according to a plurality of classes, each class being representative of at least one characteristic of the sample to be characterized.
Description des figures  Description of figures
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de l’invention, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :  The invention will be better understood on reading the following description, non-limiting examples of implementation of the invention, and on examining the appended drawing, in which:
- la figure 1, précédemment décrite, illustre une méthode de classification utilisant un algorithme d’apprentissage profond selon l’art antérieur, - la figure 2 représente un exemple d’étapes de préparation des données dans le procédé selon l’invention, en vue de leur fourniture à au moins un réseau de neurones, FIG. 1, previously described, illustrates a classification method using a deep learning algorithm according to the prior art, FIG. 2 represents an example of data preparation steps in the method according to the invention, with a view to providing them to at least one neuron network,
- la figure 3 illustre des étapes de classification de données par un réseau de neurones dans le procédé selon l’invention,  FIG. 3 illustrates data classification steps by a neural network in the method according to the invention,
- la figure 4 représente un exemple de dispositif de caractérisation d’un échantillon selon l’invention, et  FIG. 4 represents an exemplary device for characterizing a sample according to the invention, and
- les figures 5 à 10 sont des tableaux montrant les performances de classification du procédé selon l’invention.  - Figures 5 to 10 are tables showing the classification performance of the method according to the invention.
- la figure 11 représente les étapes d’obtention d’images spectrales virtuelles pour l’entraînement du réseau de neurones,  FIG. 11 represents the steps of obtaining virtual spectral images for driving the neural network,
Description détaillée  detailed description
On a représenté à la figure 2 un exemple d’étapes de préparation des données dans le procédé selon l’invention, en vue de leur fourniture à au moins un réseau de neurones. Dans cet exemple, des images spectrales sont acquises par une caméra thermique, formant ainsi des images dites thermiques. Le paramètre observé à partir de ces images est la température de la surface de l’échantillon E.  FIG. 2 shows an example of data preparation steps in the method according to the invention, with a view to providing them to at least one neuron network. In this example, spectral images are acquired by a thermal camera, thus forming so-called thermal images. The parameter observed from these images is the temperature of the surface of the sample E.
A partir d’un échantillon E à caractériser, lors d’une étape A, un ensemble d’images thermiques 2 est acquis sur une période d’acquisition T prédéfinie, en utilisant par exemple une caméra thermique infrarouge.  From a sample E to be characterized, during a step A, a set of thermal images 2 is acquired over a predefined acquisition period T, using for example an infrared thermal camera.
Lors d’une étape B, un volume de données D(Nx, Ny, Ne) correspondant aux valeurs instantanées de température est généré à partir des images thermiques 2, dans un repère où Nx et Ny correspondent aux coordonnées des pixels N des images 2 dans les directions (x,y) et Ne correspond à l’acquisition, exprimée soit en numéro de l’image soit en temps, soit en longueur d’ondes dans le cas de l’imagerie multispectrale ou hyperspectrale.  During a step B, a data volume D (Nx, Ny, Ne) corresponding to the instantaneous temperature values is generated from the thermal images 2, in a frame where Nx and Ny correspond to the coordinates of the pixels N of the images 2 in the directions (x, y) and Ne corresponds to the acquisition, expressed either in number of the image or in time, or wavelength in the case of multispectral or hyperspectral imaging.
Un jeu de données d’entrée unidimensionnelles D’x,y(Ne) est extrait à partir du volume de données D(Nx, Ny, Ne), lors d’une étape EP. Dans l’exemple considéré, ces données d’entrée D’x,y(Ne) correspondent aux valeurs instantanées de température, pour un pixel de mêmes coordonnées (x, y) selon différents instants d’enregistrement Ne, auxquelles au moins une fonction de transformation est appliquée, détaillée dans la suite.  A set of one-dimensional input data D'x, y (Ne) is extracted from the data volume D (Nx, Ny, Ne), during a step EP. In the example considered, these input data D'x, y (Ne) correspond to the instantaneous temperature values, for a pixel of the same coordinates (x, y) according to different recording instants Ne, to which at least one function transformation is applied, detailed in the following.
Lors d’une étape I, des images IJx représentant des courbes correspondant aux valeurs D’x,y du jeu de données d’entrée en fonction de l’instant d’enregistrement Ne sont générées pour chaque jeu de données, et sont transmises à un réseau de neurones R (CNN), à convolution dans l’exemple considéré. Le réseau de neurones utilisé dans le procédé selon l’invention peut néanmoins être de tout type. In a step I, IJx images representing curves corresponding to the values D'x, y of the input data set as a function of the recording time Ne are generated for each data set, and are transmitted to a network of neurons R (CNN) convolution in the example. The neural network used in the method according to the invention can nevertheless be of any type.
Avantageusement, le procédé selon l’invention comprend en outre une étape PT de prétraitement des données faisant suite à l’étape EP d’extraction. Préférentiellement, cette étape PT de préparation de données consiste à appliquer au moins une fonction de transformation aux valeurs Dx,y(Ne), notamment une fonction de centrage, de normalisation et/ou de lissage. Lors d’une étape NL, différentes fonctions peuvent être appliquées au jeu de données d’entrée, par exemple la fonction identité formant le jeu J0 correspondant au jeu de données d’origine, prétraitées ou non, et/ou une fonction de calcul de la dérivée première formant le jeu Jl, et/ou une fonction de calcul de la dérivée seconde formant le jeu J2.  Advantageously, the method according to the invention further comprises a data pretreatment step PT following the extraction step EP. Preferably, this data preparation step PT consists of applying at least one transformation function to the values Dx, y (Ne), in particular a centering, normalization and / or smoothing function. During a step NL, different functions can be applied to the input data set, for example the identity function forming the set J0 corresponding to the original data set, preprocessed or not, and / or a calculation function of the first derivative forming the game J1, and / or a calculation function of the second derivative forming the game J2.
Dans l’exemple considéré, dans une application d’évaluation de l’hétérogénéité d’une couche de peinture, l’échantillon E à inspecter est une plaque métallique d’acier de dimension 370x500mm avec une couche de revêtement de peinture déposée en 4 bandes dont les épaisseurs varient de 59 à 95 pm, comme on peut le voir sur la figure 2. Cet échantillon a été placé horizontalement contre un support isolant afin d’éviter tout phénomène de conduction entre l’échantillon et le sol. Une excitation globale thermique surfacique de l’échantillon peut être réalisée afin d’avoir une grande rapidité de chauffage de l’ensemble de la surface. De préférence et comme dans l’exemple illustré, la technique de la thermographie infrarouge pulsée est utilisée : une onde thermique est envoyée sur la surface de l’échantillon dont le profil d’excitation se rapproche le plus possible d’une impulsion de Dirac. Des lampes halogènes peuvent être utilisées, mais l’élévation de température induite par l’éclairement sur une longue durée peut endommager la surface de l’échantillon. Alternativement et de préférence, plusieurs lampes flash générant une grande quantité d’énergie dans un temps très court, positionnées à différents angles, sont utilisées.  In the example under consideration, in an application for evaluating the heterogeneity of a paint layer, the sample E to be inspected is a 370x500mm steel metal plate with a layer of paint coating deposited in 4 strips. whose thickness varies from 59 to 95 μm, as can be seen in Figure 2. This sample was placed horizontally against an insulating support to prevent conduction phenomena between the sample and the soil. A total surface thermal excitation of the sample can be performed in order to have a high rate of heating of the entire surface. Preferably and as in the example illustrated, the technique of pulsed infrared thermography is used: a thermal wave is sent to the surface of the sample whose excitation profile is as close as possible to a Dirac pulse. Halogen lamps can be used, but long-term illumination-induced temperature rise can damage the surface of the sample. Alternatively and preferably, several flash lamps generating a large amount of energy in a very short time, positioned at different angles, are used.
Dans l’exemple considéré, la caméra thermique enregistre toutes les 5 millisecondes une image thermique, ou thermogramme, de la face avant de la surface de l’échantillon. Suite à l’acquisition de ces images thermiques, est généré un volume de données tel que décrit précédemment. La période d’acquisition est comprise entre ...0.5 secondes et 2 secondes, étant par exemple égale à 1 secondes. Comme décrit précédemment et comme visible à la figure 3, chaque pixel du volume de données enregistré par la caméra est un signal unidimensionnel qui est représenté par une image IJx utilisée comme entrée d’un réseau de neurones RNCNN. Ce réseau de neurones RNCNN a été de préférence entraîné préalablement sur des images autres que des images spectrales, dites naturelles, provenant par exemple de la base de données « www.image.net » contenant plus de 1000 classes d’images et plus d’un million d’images. Ce réseau de neurones peut appartenir à un modèle d’analyse MP comprenant en outre un perceptron P, comportant par exemple une couche d’entrée, une ou plusieurs couches cachées et une couche de sortie. Ce modèle d’analyse MP est initialement apte à classifier des images par le réseau de neurone RN puis le perceptron P selon des classes K (Kl, K2...). In the example considered, the thermal camera records every 5 milliseconds a thermal image, or thermogram, of the front face of the surface of the sample. Following the acquisition of these thermal images, a volume of data is generated as described above. The acquisition period is between ... 0.5 seconds and 2 seconds, being for example equal to 1 seconds. As previously described and as visible in FIG. 3, each pixel of the data volume recorded by the camera is a one-dimensional signal which is represented by an IJx image used as an input of an RNCNN neural network. This RNCNN neuron network has preferably been previously trained on images other than natural spectral images, for example from the "www.image.net" database containing more than 1000 image classes and more than a million images. This neural network may belong to an analysis model MP further comprising a perceptron P, comprising for example an input layer, one or more hidden layers and an output layer. This analysis model MP is initially able to classify images by the neuron network RN then the perceptron P according to classes K (K1, K2 ...).
Comme décrit précédemment, le réseau de neurones est entraîné en utilisant les données d’entrée IJx pour en extraire des caractéristiques EF, correspondant à différentes épaisseurs de peinture dans l’exemple considéré. Dans le cas où le réseau de neurones appartient à un modèle d’analyse MP comprenant un perceptron P, l’extraction des caractéristiques peut être réalisée par au moins une des couches du perceptron.  As described above, the neural network is driven using the input data IJx to extract EF characteristics, corresponding to different thicknesses of paint in the example considered. In the case where the neural network belongs to an MP analysis model comprising a perceptron P, the extraction of the characteristics can be carried out by at least one of the layers of the perceptron.
Les caractéristiques extraites sont utilisées pour effectuer une classification des réponses thermiques selon une pluralité de classes Cl, C2, chaque classe étant représentative d’une caractéristique de l’échantillon à caractériser, ici différentes épaisseurs. La classification est, dans cet exemple et de préférence, réalisée par un classifïeur indépendant du réseau de neurones, du type séparateur à vaste marge (SVM).  The extracted characteristics are used to classify the thermal responses according to a plurality of classes C1, C2, each class being representative of a characteristic of the sample to be characterized, here different thicknesses. The classification is, in this example and preferably carried out by a classifier independent of the neural network, of the wide margin separator type (SVM).
Dans l’exemple considéré, à chacune des épaisseurs de revêtement de peinture, visibles à la figure 2, est associée une classe Cl, C2, C3, C4, de dimensions spatiales différentes. Des acquisitions sur ce revêtement ont été réalisées à deux instants différents Tl et T2, créant deux volumes de données, le premier de dimensions 110x611x400, et le deuxième de dimensions 103x631x400. Reconstituer des conditions de mesures identiques entre chaque prise de mesures étant difficile, c’est-à-dire reproduire le même positionnement des échantillons, des lampes, et de la caméra, les volumes de données n’ont pas les mêmes dimensions, hormis la dimension temporelle puisque la période d’acquisition est toujours la même. Comme décrit précédemment, des jeux de données unidimensionnelles J0, Jl et J2 ont été générés à partir de ces volumes. La figure 5 montre les performances de classification pour le jeu de données J0 issu du deuxième volume, dont un ensemble de 8000 signaux qui ont été sélectionnés aléatoirement (2000 pour chaque classe). 70% des données ont été sélectionnées de façon aléatoire pour l’apprentissage, correspondant au « training data set », et les 30% restant pour le test de classification, correspondant au « test data set ». On observe sur la diagonale que 97% des mesures de la classe 1, 95% de celles de la classe 2, 92% de celles de la classe 3 et 91% de celles de la classe 4 sont bien classées et que la précision moyenne est de 93,5%. In the example considered, at each of the paint coating thicknesses, visible in FIG. 2, is associated a class C1, C2, C3, C4 of different spatial dimensions. Acquisitions on this coating were made at two different times Tl and T2, creating two volumes of data, the first of dimensions 110x611x400, and the second of dimensions 103x631x400. To reconstitute identical measurement conditions between each measurement being difficult, ie to reproduce the same positioning of the samples, the lamps, and the camera, the data volumes do not have the same dimensions, except the temporal dimension since the acquisition period is always the same. As previously described, one-dimensional data sets J0, J1 and J2 have been generated from these volumes. Figure 5 shows the classification performance for the J0 dataset from the second volume, including a set of 8000 signals that were randomly selected (2000 for each class). 70% of the data were randomly selected for the training, corresponding to the "training data set", and the remaining 30% for the classification test, corresponding to the "test data set". It is observed on the diagonal that 97% of class 1, 95% of class 2, 92% of class 3 and 91% of class 4 measurements are well classified and the average accuracy is 93.5%.
De même, la figure 6 montre les performances de classification pour le jeu de données Jl. On voit en regardant la diagonale que 96% des mesures de la classe 1, 91% de celles de la classe 2, 91% de celles de la classe 3 et 87% de celles de la classe 4 sont bien classées et que la précision moyenne est de 91,25%.  Similarly, Figure 6 shows the classification performance for dataset Jl. It is seen by looking at the diagonal that 96% of class 1 measurements, 91% of class 2, 91% of class 1 3 and 87% of those in class 4 are well ranked and the average accuracy is 91.25%.
La figure 7 montre les performances de classification pour le jeu de données J2. On voit en regardant la diagonale que 94% des mesures de la classe 1, 86% de celles de la classe 2, 85% de celles de la classe 3 et 89% de celles de la classe 4 sont bien classées et que la précision moyenne est donc de 88,1%. La comparaison des résultats de classification sur les 3 jeux J0, Jl et J2 montre que les meilleurs résultats sont ceux obtenus en prenant les données d’entrée J0 normalisées et lissées.  Figure 7 shows the classification performance for the J2 dataset. It is seen by looking diagonally that 94% of class 1, 86% of class 2, 85% of class 3 and 89% of class 4 are well ranked and the average accuracy is good. is therefore 88.1%. The comparison of the classification results on the 3 sets J0, J1 and J2 shows that the best results are those obtained by taking the normalized and smoothed J0 input data.
Le procédé selon l’invention permet de reconnaître la réponse thermique de chaque pixel et de l’associer à la bonne classe, pour retrouver de manière fiable, dans l’exemple décrit, l’épaisseur de chaque bande de revêtement de l’échantillon.  The method according to the invention makes it possible to recognize the thermal response of each pixel and to associate it with the right class, in order to reliably find, in the example described, the thickness of each coating strip of the sample.
Le tableau de la figure 8 montre l’indépendance des résultats de classification par rapport au dépôt d’énergie, c’est-à-dire la vérification du fait qu’une variation de l’homogénéité du dépôt d’énergie sur l’échantillon a un impact très faible sur les résultats de classification de chacun des pixels du volume de données. Ceci permet la réalisation de mesures expérimentales dans lesquelles le paramètre d’uniformité du dépôt d’énergie en surface est peu gênant.  The table in FIG. 8 shows the independence of the classification results with respect to the energy deposit, ie the verification that a variation in the homogeneity of the energy deposit on the sample has a very small impact on the classification results of each pixel in the data volume. This allows the realization of experimental measurements in which the parameter of uniformity of the deposit of energy on the surface is little annoying.
Ces performances de classification ont été établies pour un jeu de données J0 contenant 16 000 signaux soit 4000 signaux par classe, chaque classe comprenant 1000 signaux acquis avec quatre lampes flash, 1000 signaux acquis avec trois lampes flash, 1000 signaux acquis avec deux lampes flashs, et 1000 signaux acquis avec une seule lampe flash. Chacune des classes comporte ainsi des pixels éclairés par un nombre différent de lampes « flash ». Ce type de sélection de données augmente de manière importante les différents types de réponses thermiques en fonction de l’éclairage et permet de ce fait au réseau RNCNN d’extraire des caractéristiques les plus significatives possibles, augmentant les performances de l’algorithme et donc la fiabilité des résultats de classification. These classification performances were established for a data set J0 containing 16,000 signals, ie 4000 signals per class, each class comprising 1000 signals acquired with four flash lamps, 1000 signals acquired with three flash lamps, 1000 signals acquired with two flashlights, and 1000 signals acquired with a single flash lamp. Each of the classes thus includes pixels illuminated by a different number of flash lamps. This type of data selection significantly increases the different types of thermal responses depending on the lighting and thus allows the RNCNN network to extract the most significant characteristics possible, increasing the performance of the algorithm and therefore the reliability of classification results.
On voit en regardant la diagonale que 97% des mesures de la classe 1, 92% des mesures de la classe 2, 86% des mesures de la classe 3 et 91% des mesures de la classe 4 sont bien classées. La précision moyenne est de 91,5%.  It can be seen by looking at the diagonal that 97% of Class 1 measurements, 92% of Class 2 measurements, 86% of Class 3 measurements and 91% of Class 4 measurements are well ranked. The average accuracy is 91.5%.
Le tableau de la figure 9 a été réalisé en appliquant le classifïeur à 4000 signaux différents de ceux employés pour l’apprentissage et l’extraction des caractéristiques par le réseau de neurones RNCNN, mais acquis à une même période temporelle T2, pour lesquels chaque classe est constituée de la même façon que lors de l’apprentissage, c’est-à-dire 1000 signaux à 4 flashs, 1000 signaux à 3 flashs, 1000 signaux à 2 flashs, et 1000 signaux à 1 flash. Comme visible sur la figure 9, 93,075% des mesures de la classe 1, 97,65% des mesures de la classe 2, 97,8% des mesures de la classe 3, et 94,8% des mesures de la classe 4 sont correctement classifiées.  The table in Figure 9 was produced by applying the classifier to 4000 signals different from those used for learning and extracting characteristics by the RNCNN neuron network, but acquired at the same time period T2, for which each class is formed in the same way as when learning, that is to say 1000 signals with 4 flashes, 1000 signals with 3 flashes, 1000 signals with 2 flashes, and 1000 signals with 1 flash. As shown in Figure 9, 93.075% of the Class 1 measurements, 97.65% of the Class 2 measurements, 97.8% of the Class 3 measurements, and 94.8% of the Class 4 measurements are properly classified.
Le tableau de la figure 10 montre l’indépendance des résultats de classification par rapport aux conditions de mesure. La réalisation de deux mesures strictement identiques espacées dans le temps sur un même échantillon est en effet quasiment impossible à obtenir. Les positions des lampes, la distance de la caméra par rapport à l’échantillon, les angles d’inclinaison et la rotation de ce dernier par rapport à la caméra sont des paramètres variables qui peuvent influer sur les résultats de classification.  The table in Figure 10 shows the independence of the classification results with respect to the measurement conditions. The realization of two strictly identical measurements spaced over time on the same sample is indeed almost impossible to obtain. The positions of the lamps, the distance from the camera to the sample, the angles of inclination and the rotation of the camera relative to the camera are variable parameters that may affect the classification results.
Dans cet exemple, le jeu de données d’apprentissage, acquis à une période temporelle T2, est identique à celui employé pour réaliser le tableau de la figure 9, la performance de classification étant quant à elle évaluée en appliquant l’algorithme à 4000 signaux différents des signaux employés pour l’apprentissage, et acquis à une période temporelle Tl différente, et pour lesquels chaque classe est constituée de la même façon que lors de l’apprentissage, c’est-à-dire 1000 signaux à 4 flashs, 1000 signaux à 3 flashs, 1000 signaux à 2 flashs, et 1000 signaux à 1 flash.  In this example, the learning data set, acquired at a time period T2, is identical to that used to produce the table of FIG. 9, the classification performance being evaluated by applying the algorithm to 4000 signals. different from the signals used for learning, and acquired at a different time period T1, and for which each class is constituted in the same way as during the learning, that is to say 1000 signals with 4 flashes, 1000 signals with 3 flashes, 1000 signals with 2 flashes, and 1000 signals with 1 flash.
Comme visible sur la figure 10, 98,6% des mesures de la classe 1, 91,65% des mesures de la classe 2, 91,975% des mesures de la classe 3, et 95,65% des mesures de la classe 4 sont bien classifiées. Les résultats de classification des différents pixels appartenant aux 4 différentes classes est très faiblement dépendant des variations de conditions de mesure. As shown in Figure 10, 98.6% of the Class 1 measurements, 91.65% of the Class 2 measurements, 91.975% of the Class 3 measurements, and 95.65% of the Class 4 measurements are well classified. The classification results of the different pixels belonging to the 4 different classes is very weakly dependent on variations of measurement conditions.
La figure 11 représente les étapes d’obtention d’images virtuelles destinées à l’entraînement du réseau de neurones.  FIG. 11 represents the steps of obtaining virtual images intended for driving the neural network.
Dans la variante de l’invention où les images spectrales utilisées sont des images thermiques acquises par thermographie infrarouge, le paramètre observé est la température T de l’échantillon.  In the variant of the invention in which the spectral images used are thermal images acquired by infrared thermography, the parameter observed is the temperature T of the sample.
Dans ce cas, un échantillon virtuel 3, peut par exemple se présenter sous la forme d’un empilement de matériaux, à savoir un substrat 4 (éventuellement multicouche) recouvert d’un revêtement 5 (éventuellement multicouche) discrétisé en voxels V(x,y), de position (x,y) dans le plan X-Y de l’échantillon 3.  In this case, a virtual sample 3 may for example be in the form of a stack of materials, namely a substrate 4 (possibly multilayered) covered with a coating 5 (possibly multilayer) discretized in voxels V (x, y), of position (x, y) in the XY plane of sample 3.
Chaque voxel V(x,y) de cet exemple, visualisé selon l’axe Z inclut l’ensemble de la (ou les) couche(s) Fzi prévue(s) pour ledit revêtement 5 déposé selon le plan X-Y. Afin d’alléger la figure 11, les couches Fzi, ici au nombre de trois (Fzi, Fz2, Fz3), ne sont représentées qu’au niveau du voxel grisé. Each voxel V (x, y) of this example, visualized along the Z axis includes all of the layer (s) F zi provided for said coating deposited in the plane XY. In order to alleviate FIG. 11, the layers F zi , here three in number (F zi , F z2 , F z3 ), are represented only at the level of the gray voxel.
Une courbe LT représentant l’évolution de la température au cours du temps t est associée à chacun desdits voxels V. Cette courbe constitue la réponse issue de l’équation EQM mise en œuvre au sein du modèle mathématique :  An LT curve representing the evolution of the temperature over time t is associated with each of said voxels V. This curve constitutes the response resulting from the EQM equation implemented within the mathematical model:
T(x,y,t) = F [QE(x,y,t) ; PS ; PR ; ER ; t ; ...] (EQM) T (x, y, t) = F [QE (x, y, t); PS; PR; ER; t; ...] (EQM)
Enfin, le modèle mathématique fourni en sortie les images spectrales virtuelles ISVX qui résultent de la convolution de la courbe LT avec une courbe de type « réponse impulsionnelle » LRI, telle qu’une « fonction porte P », et qui sont destinées à l’entraînement du réseau de neurones RN(CNN). Finally, the mathematical model output the virtual spectral images ISV X which result from the convolution of the curve LT with a curve of the "impulse response" type LRI, such as a "gate function P", and which are intended for the RN neuron network (CNN) training.
On va maintenant décrire, en référence à la figure 4, un exemple de dispositif 20 de caractérisation d’un échantillon E selon l’invention. Ce dispositif 20 est, dans l’exemple considéré, un drone de contrôle non destructif par imagerie spectrale.  An example of a device 20 for characterizing a sample E according to the invention will now be described with reference to FIG. This device 20 is, in the example considered, a non-destructive control drone by spectral imaging.
Le dispositif 20 de caractérisation comporte un moyen d’acquisition AQ d’un ensemble d’images spectrales de l’échantillon E, notamment une caméra thermique ou spectrale, balayant toutes les gammes spectrales, par exemple l’infrarouge, le visible, le proche infrarouge, le moyen infrarouge, l’infrarouge lointain correspondant à l’infrarouge dit thermique ou thermographique, et toute combinaison de ces gammes, notamment visible et proche infrarouge. Le dispositif 20 de caractérisation comporte également un module de traitement de données MAM apte à générer au moins un volume de valeurs instantanées de données D(Nx, Ny, Ne), et à extraire au moins un jeu de données d’entrée D’x,y(Ne) à partir dudit volume de données D(Nx, Ny, Ne), comme décrit précédemment. The characterization device 20 comprises an acquisition means AQ of a set of spectral images of the sample E, in particular a thermal or spectral camera, scanning all the spectral ranges, for example the infrared, the visible, the near infrared, the middle infrared, the far infrared corresponding to the so-called thermal or thermographic infrared, and any combination of these ranges, especially visible and near infrared. The characterization device 20 also comprises a data processing module MAM capable of generating at least one volume of instantaneous data values D (Nx, Ny, Ne), and extracting at least one set of input data D'x , y (Ne) from said data volume D (Nx, Ny, Ne), as previously described.
Dans l’exemple considéré, le dispositif 20 de caractérisation comporte en outre un module d’analyse MP, comportant au moins un réseau de neurones RNCNN permettant d’extraire des caractéristiques des données d’entrée, le module d’analyse MP étant apte à utiliser les caractéristiques extraites pour effectuer une classification des données d’entrée selon une pluralité de classes.  In the example considered, the characterization device 20 further comprises an analysis module MP, comprising at least one RNCNN neuron network making it possible to extract characteristics from the input data, the analysis module MP being able to using the extracted characteristics to classify the input data according to a plurality of classes.
Le dispositif 20 de caractérisation peut comporter un moyen d’excitation thermique EX de l’échantillon E à caractériser.  The characterization device 20 may comprise a thermal excitation means EX of the sample E to be characterized.
Le dispositif 20 de caractérisation peut comporter en outre un module de prise de décision MD communiquant avec le module d’analyse MP et un moyen d’action ACT apte à agir sur l’échantillon E. Le module de prise de décision MP est avantageusement apte à asservir ledit moyen d’action ACT rétroactivement en fonction des résultats de classification obtenus et à déclencher une action appropriée envers l’échantillon E.  The characterization device 20 may furthermore comprise a decision-making module MD communicating with the analysis module MP and an action means ACT able to act on the sample E. The decision-making module MP is advantageously suitable. to enslave said ACT action means retroactively according to the classification results obtained and to trigger an appropriate action towards the sample E.
L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits.  The invention is not limited to the examples which have just been described.
Une application possible de l’invention est la conception d’un dispositif 20 de pulvérisation intelligent, dans le cadre de l’agriculture intelligente ou smart-agriculture. Dans un tel pulvérisateur intelligent, chaque buse de pulvérisation, correspondant au moyen d’action ACT, peut être associée à un réseau hybride embarqué selon l’invention, par exemple, sur un nano-PC utilisant une caméra bas coût par exemple dans le domaine du visible et/ou du proche infrarouge qui permet de détecter la masse foliaire, le type de végétation, voire le type de maladie de la plante examinée, de manière à pulvériser le bon produit phytosanitaire avec la quantité juste nécessaire. L’imagerie multispectrale ou hyperspectrale peut alors être utilisée pour acquérir les images. Les plantes peuvent être du maïs, du blé, ou encore de la vigne. La croissance des plantes peut être également suivie grâce à l’invention et l’apparition éventuelle d’une maladie peut être prédite.  One possible application of the invention is the design of an intelligent spraying device as part of smart farming or smart-farming. In such an intelligent sprayer, each spray nozzle, corresponding to the ACT action means, can be associated with an embedded hybrid network according to the invention, for example, on a nano-PC using a low cost camera for example in the field. Visible and / or near-infrared that can detect leaf mass, vegetation type, or even the type of disease of the plant being examined, so as to spray the good phytosanitary product with the amount just needed. Multispectral or hyperspectral imaging can then be used to acquire the images. The plants can be corn, wheat, or vine. Plant growth can also be monitored by the invention and the possible occurrence of a disease can be predicted.
L’invention n’est pas limitée à un réseau de neurones à convolution. Des réseaux de type « Deep Neural Network » (DNN) ou de type « Deep Belief Network » (DBN) peuvent être envisagés. On peut réaliser le traitement de plusieurs groupes de données en parallèle par des réseaux en parallèle. The invention is not limited to a convolutional neural network. Networks such as "Deep Neural Network" (DNN) or "Deep Belief Network" (DBN) type can be envisaged. The processing of several groups of data in parallel can be performed by parallel networks.
L’invention peut être mise en œuvre sur tout type de matériel, par exemple un ordinateur personnel, un téléphone intelligent, un nano -ordinateur, ou une carte dédiée.  The invention can be implemented on any type of hardware, for example a personal computer, a smart phone, a nano-computer, or a dedicated card.
L’invention n’est pas limitée à des applications de caractérisation de revêtements par thermographie infrarouge. Les rayonnements dans les domaines du visible, du proche-inffarouge, du moyen infrarouge, de l’infrarouge lointain, des Terahertz ou de l’ultraviolet pourraient être utilisés. L’invention est particulièrement adaptée à des applications de contrôle non destructif, afin de préserver la qualité des échantillons testés.  The invention is not limited to applications for the characterization of infrared thermography coatings. Radiation in the visible, near-infrared, mid-infrared, far-infrared, Terahertz or ultraviolet domains could be used. The invention is particularly suitable for non-destructive testing applications, in order to preserve the quality of the samples tested.
L’invention peut être utilisée dans des applications diverses, par exemple dans des capteurs embarqués intelligents à bas coût, ou dans des infrastructures décentralisées de type « fog computing », dans lesquelles l’objectif est de gagner en efficacité et de réduire la quantité de données transférées.  The invention can be used in various applications, for example in low-cost smart on-board sensors, or in "fog computing" decentralized infrastructures, in which the objective is to improve efficiency and reduce the amount of transferred data.
L’invention peut être utilisée dans de nombreux autres domaines, tels que le militaire, la surveillance électrique, la géologie, ou encore la biologie ou la bio- informatique, en particulier pour suivre des procédés de fabrication et la qualité des matériaux.  The invention can be used in many other fields, such as the military, electrical monitoring, geology, or biology or bioinformatics, particularly to follow manufacturing processes and the quality of materials.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de caractérisation d’un échantillon (E), utilisant un ensemble d’images spectrales de l’échantillon à caractériser préalablement acquises, notamment par thermographie infrarouge ou imagerie spectrale, et au moins un réseau de neurones (RNCNN), le procédé comprenant les étapes consistant à : 1. A method for characterizing a sample (E), using a set of spectral images of the sample to be characterized previously acquired, in particular by infrared thermography or spectral imaging, and at least one neural network (RNCNN), the method comprising the steps of:
- générer au moins un volume de valeurs (D(Nx, Ny, Ne)) d’un paramètre observé à partir desdites images spectrales, pour une pluralité de coordonnées (x, y) des pixels (N) des images et une pluralité d’acquisitions (Ne),  generating at least one volume of values (D (Nx, Ny, Ne)) of a parameter observed from said spectral images, for a plurality of coordinates (x, y) of the pixels (N) of the images and a plurality of acquisitions (Ne),
- extraire au moins un jeu (Jx) de données d’entrée (D’x,y(Ne)) à partir dudit volume de données (D(Nx, Ny, Ne)), ces données d’entrée correspondant aux valeurs du paramètre observé, pour un pixel de mêmes coordonnées selon différentes acquisitions (Ne), valeurs auxquelles au moins une fonction de transformation a été appliquée,  extracting at least one set (Jx) of input data (D'x, y (Ne)) from said data volume (D (Nx, Ny, Ne)), these input data corresponding to the values of observed parameter, for a pixel of the same coordinates according to different acquisitions (Ne), values to which at least one transformation function has been applied,
- entraîner ledit au moins un réseau de neurones (RNCNN) en utilisant les données d’entrée (Jx) pour en extraire au moins une caractéristique de l’échantillon (E) à caractériser, et  - driving said at least one neural network (RNCNN) using the input data (Jx) to extract at least one characteristic of the sample (E) to be characterized, and
- utiliser ladite au moins une caractéristique extraite par le réseau de neurones (RNCNN) pour effectuer une classification des données d’entrée selon une pluralité de classes, chaque classe étant représentative d’au moins une caractéristique de l’échantillon (E) à caractériser.  using said at least one characteristic extracted by the neural network (RNCNN) to classify the input data according to a plurality of classes, each class being representative of at least one characteristic of the sample (E) to be characterized .
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un réseau de neurones (RNCNN) a été entraîné au préalable sur des images autres que des images spectrales, notamment des images d’animaux, d’objets, de végétaux, ou de personnes.  The method according to claim 1, wherein said at least one neural network (RNCNN) has previously been trained on images other than spectral images, including images of animals, objects, plants, or animals. people.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un réseau de neurones (RNCNN) a été entraîné au préalable sur des images virtuelles, notamment des images spectrales virtuelles.  3. The method of claim 1 or 2, wherein said at least one neural network (RNCNN) has been previously driven on virtual images, including virtual spectral images.
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au moins un réseau de neurones (RNCNN) est un réseau de neurones à convolution (CNN).  4. Method according to one of claims 1 to 3, wherein said at least one neural network (RNCNN) is a convolutional neuron network (CNN).
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la classification est réalisée par un classifieur indépendant du réseau de neurones.  5. Method according to any one of claims 1 to 4, wherein the classification is performed by a classifier independent of the neural network.
6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le classifieur est du type séparateur à vaste marge. 6. Method according to the preceding claim, wherein the classifier is of the wide margin separator type.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les données d’entrée (Jx) sont transmises au réseau de neurones (RNCNN) SOUS la forme d’images (IJx) représentant des courbes correspondant aux valeurs (D’x,y) du jeu de données d’entrée en fonction de l’acquisition (Ne). A method according to any one of the preceding claims, wherein the input data (Jx) is transmitted to the neural network (RNCNN) IN the form of images (IJx) representing curves corresponding to the values (D'x , y) of the input data set according to the acquisition (Ne).
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une fonction de transformation appliquée aux valeurs du paramètre observé (D(Nx, Ny, Ne)) est une fonction de centrage, de normalisation et/ou de lissage.  The method according to any one of the preceding claims, wherein said at least one transform function applied to the values of the observed parameter (D (Nx, Ny, Ne)) is a centering, normalizing and / or smoothing function. .
9. Procédé selon l’une quelconques des revendications 1 à 7, dans lequel ladite au moins une fonction de transformation appliquée aux valeurs du paramètre observé (D(Nx, Ny, Ne)) est la fonction identité.  The method of any one of claims 1 to 7, wherein said at least one transform function applied to the values of the observed parameter (D (Nx, Ny, Ne)) is the identity function.
10. Procédé selon l’une quelconques des revendications 1 à 8, dans lequel une fonction de calcul de la dérivée première est appliquée aux valeurs du paramètre observé (D(Nx, Ny, Ne)) pour obtenir les données d’entrée (D’x,y(Ne)).  The method of any one of claims 1 to 8, wherein a calculation function of the first derivative is applied to the values of the observed parameter (D (Nx, Ny, Ne)) to obtain the input data (D 'x, y (Ne)).
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une fonction de calcul de la dérivée seconde est appliquée aux valeurs du paramètre observé (D(Nx, Ny, Ne)) pour obtenir les données d’entrée (D’x,y(Ne)).  The method according to any one of the preceding claims, wherein a calculation function of the second derivative is applied to the values of the observed parameter (D (Nx, Ny, Ne)) to obtain the input data (D'x y (Ne)).
12. Procédé selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une caractéristique extraite à partir des données d’entrée est l’épaisseur ou la gamme d’épaisseur de l’échantillon (E) ou de certaines parties de l’échantillon, une quantité représentative d’une propriété de l’échantillon, notamment une épaisseur de couche de peinture, une épaisseur d’une couche intermédiaire, le niveau de stress hydrique d’une plante, la variation de pigmentation de végétaux.  The method according to any one of the preceding claims, wherein said at least one characteristic extracted from the input data is the thickness or thickness range of the sample (E) or parts of the sample. sample, a representative quantity of a property of the sample, in particular a thickness of paint layer, a thickness of an intermediate layer, the level of water stress of a plant, the variation of pigmentation of plants.
13. Procédé selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel les images spectrales utilisées sont des images thermiques acquises par thermographie infrarouge, le paramètre observé étant la température de l’échantillon (E).  13. A method according to any one of the preceding claims, wherein the spectral images used are thermal images acquired by infrared thermography, the parameter observed being the temperature of the sample (E).
14. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la surface de l’échantillon (E) à caractériser est excitée thermiquement préalablement à l’acquisition des images thermiques.  14. Method according to the preceding claim, wherein the surface of the sample (E) to be characterized is thermally excited prior to the acquisition of the thermal images.
15. Dispositif (20) de caractérisation d’un échantillon (E), notamment par thermographie infrarouge ou imagerie spectrale, comportant :  15. Device (20) for characterizing a sample (E), in particular by infrared thermography or spectral imaging, comprising:
- un moyen d’acquisition (AQ) d’un ensemble d’images spectrales de l’échantillon (E) à caractériser, notamment une caméra thermique, - un module de traitement de données (MAM) apte à : means for acquiring (AQ) a set of spectral images of the sample (E) to be characterized, in particular a thermal camera, a data processing module (MAM) capable of:
• générer au moins un volume de valeurs (D(Nx, Ny, Ne)) d’un paramètre observé à partir desdites images spectrales, pour une pluralité de coordonnées (x, y) des pixels (N) des images et une pluralité d’ d’acquisitions (Ne),  Generating at least one volume of values (D (Nx, Ny, Ne)) of a parameter observed from said spectral images, for a plurality of coordinates (x, y) of the pixels (N) of the images and a plurality of 'acquisitions (Ne),
• extraire au moins un jeu de données d’entrée (D’x,y(Ne)) à partir dudit volume de données (D(Nx, Ny, Ne)), ces données d’entrée correspondant aux valeurs du paramètre observé, pour un pixel de mêmes coordonnées selon différentes acquisitions (Ne), valeurs auxquelles au moins une fonction de transformation a été appliquée, et  Extracting at least one input data set (D'x, y (Ne)) from said data volume (D (Nx, Ny, Ne)), these input data corresponding to the values of the observed parameter, for a pixel of the same coordinates according to different acquisitions (Ne), values to which at least one transformation function has been applied, and
- un module d’analyse (MP), comportant au moins un réseau de neurones (RNCNN), apte au moins à entraîner ledit au moins un réseau de neurones en utilisant les données d’entrée pour en extraire au moins une caractéristique de l’échantillon (E) à caractériser, et à utiliser ladite caractéristique extraite par le réseau de neurones pour effectuer une classification des données d’entrée selon une pluralité de classes, chaque classe étant représentative d’une caractéristique de l’échantillon (E) à caractériser.  an analysis module (MP), comprising at least one neural network (RNCNN), capable of at least driving said at least one neural network using the input data to extract at least one characteristic from the sample (E) to be characterized, and to use said characteristic extracted by the neural network to perform a classification of the input data according to a plurality of classes, each class being representative of a characteristic of the sample (E) to be characterized .
16. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un réseau de neurones (RNCNN) a été entraîné au préalable sur des images autres que des images spectrales, notamment des images d’animaux, d’objets, de végétaux, ou de personnes.  16. Device according to the preceding claim, wherein said at least one neural network (RNCNN) has been previously trained on images other than spectral images, including images of animals, objects, plants, or animals. people.
17. Dispositif selon la revendication 15 ou 16, dans lequel ledit au moins un réseau de neurones (RNCNN) a été entraîné au préalable sur des images virtuelles, notamment des images spectrales virtuelles.  17. Device according to claim 15 or 16, wherein said at least one neural network (RNCNN) has been previously driven on virtual images, including virtual spectral images.
18. Dispositif selon l’une des revendications 15 à 17, le réseau de neurones (RNCNN) comportant une ou plusieurs couches de convolution et/ou une ou plusieurs couches entièrement connectées.  18. Device according to one of claims 15 to 17, the neural network (RNCNN) comprising one or more convolutional layers and / or one or more fully connected layers.
19. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 15 à 18, comportant un classifïeur indépendant du réseau de neurones (RNCNN) pour réaliser la classification.  19. Device according to any one of claims 15 to 18, comprising a classifier independent of the neural network (RNCNN) to perform the classification.
20. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 15 à 19, comportant un moyen d’excitation thermique (EX) de l’échantillon (E) à caractériser, notamment un moyen d’excitation surfacique par éclairement, de préférence un moyen d’excitation surfacique par éclairement pulsé tel qu’une lampe flash. 20. Device according to any one of claims 15 to 19, comprising a thermal excitation means (EX) of the sample (E) to be characterized, in particular a surface excitation means by illumination, preferably a surface excitation means by pulsed illumination such as a flash lamp.
21. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 15 à 20, comportant en outre un module de prise de décision (MD) communiquant avec le module d’analyse (MP) et un moyen d’action (ACT) apte à agir sur l’échantillon (E), ledit module de prise de décision étant apte à asservir ledit moyen d’action rétroactivement en fonction des résultats de classification obtenus à partir dudit module d’analyse et à déclencher une action appropriée envers l’échantillon.  21. Device according to any one of claims 15 to 20, further comprising a decision-making module (MD) communicating with the analysis module (MP) and a means of action (ACT) able to act on the sample (E), said decision-making module being able to slave said means of action retroactively according to the classification results obtained from said analysis module and to trigger an appropriate action towards the sample.
22. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le moyen d’action (ACT) est une buse de pulvérisation d’un produit phytosanitaire sur des cultures, apte à pulvériser une quantité de produit adaptée aux résultats de classification.  22. Device according to the preceding claim, wherein the means of action (ACT) is a spraying nozzle of a phytosanitary product on crops, capable of spraying a quantity of product suitable for the classification results.
23. Procédé de contrôle d’un échantillon (E), comportant l’étape consistant à générer avec le dispositif (20) de caractérisation d’un échantillon selon l’une quelconque des revendications 15 à 22, en fonction des résultats de classification, une information relative à l’échantillon en vue d’une prise de décision consistant à décider d’une action à mener envers l’échantillon à caractériser, et notamment à transmettre une consigne d’action à un moyen d’action apte à la mettre en œuvre.  23. A method for controlling a sample (E), comprising the step of generating with the device (20) for characterizing a sample according to any one of claims 15 to 22, according to the classification results, information relating to the sample in order to make a decision to decide on an action to be carried out towards the sample to be characterized, and in particular to transmit an instruction to act to a means of action capable of putting it implemented.
24. Produit programme d’ordinateur pour la mise en œuvre du procédé de caractérisation d’un échantillon (E) selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, utilisant un ensemble d’images spectrales de l’échantillon à caractériser préalablement acquises, notamment par thermographie infrarouge ou imagerie spectrale, et au moins un réseau de neurones (RNCNN), le produit programme d’ordinateur comportant un support et enregistrées sur ce support des instructions lisibles par un processeur pour lorsqu’ exécutées :  24. Computer program product for implementing the method for characterizing a sample (E) according to any one of claims 1 to 14, using a set of spectral images of the sample to be characterized previously acquired, in particular by infrared thermography or spectral imaging, and at least one neural network (RNCNN), the computer program product comprising a support and recorded on this support processor readable instructions for when executed:
- au moins un volume de valeurs (D(Nx, Ny, Ne)) d’un paramètre observé à partir desdites images spectrales est généré, pour une pluralité de coordonnées (x, y) des pixels (N) des images et une pluralité d’acquisitions (Ne),  at least one volume of values (D (Nx, Ny, Ne)) of a parameter observed from said spectral images is generated, for a plurality of coordinates (x, y) of the pixels (N) of the images and a plurality of acquisitions (Ne),
- au moins un jeu de données d’entrée (D’x,y(Ne)) est extrait à partir dudit volume de données (D(Nx, Ny, Ne)), ces données d’entrée correspondant aux valeurs du paramètre observé, pour un pixel de mêmes coordonnées selon différentes acquisitions (Ne), valeurs auxquelles au moins une fonction de transformation a été appliquée, - ledit au moins un réseau de neurones (RNCNN) est entraîné en utilisant les données d’entrée pour en extraire au moins une caractéristique de l’échantillon (E) à caractériser, et at least one set of input data (D'x, y (Ne)) is extracted from said data volume (D (Nx, Ny, Ne)), these input data corresponding to the values of the observed parameter for a pixel of the same coordinates according to different acquisitions (Ne), values to which at least one transformation function has been applied, said at least one neuron network (RNCNN) is driven using the input data to extract at least one characteristic from the sample (E) to be characterized, and
ladite au moins une caractéristique extraite par le réseau de neurones (RNCNN) est utilisée pour effectuer une classification des données d’entrée selon une pluralité de classes, chaque classe étant représentative d’une caractéristique de l’échantillon (E) à caractériser. said at least one characteristic extracted by the neural network (RNCNN) is used to classify the input data according to a plurality of classes, each class being representative of a characteristic of the sample (E) to be characterized.
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