FR2893428A1

FR2893428A1 - METHOD AND SYSTEM FOR RECONSTRUCTION OF OBJECT SURFACES BY POLARIZATION IMAGING

Info

Publication number: FR2893428A1
Application number: FR0511674A
Authority: FR
Inventors: Olivier Morel; Christophe Stolz; Patrick Gorria; Ralph Seulin
Original assignee: Universite de Bourgogne
Current assignee: Universite de Bourgogne
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-05-18
Anticipated expiration: 2025-11-17
Also published as: WO2007057578A1; FR2893428B1

Abstract

La présente invention a pour objet un système (1) de reconstruction de surfaces par imagerie de polarisation comportant une caméra numérique (2), un polariseur tournant (3), un dôme d'éclairage (4) et un ordinateur (5), remarquable en ce qu'il comporte un réseau d'appareils d'éclairage (6) dont l'alimentation est pilotée, ledit réseau d'appareils d'éclairage (6) étant destiné à illuminer le dôme d'éclairage (4) par segments.L'invention a également pour objet un procédé de reconstruction d'une surface , remarquable en ce qu'il comporte une étape de construction d'une image contenant l'information sur l'orientation des normales selon les quatre quadrants du dôme d'éclairage, exploitant l'éclairage piloté du système selon l'invention.Les objets de l'invention sont particulièrement applicables à l'inspection de surfaces métalliques fortement réfléchissantes présentant des motifs en relief.The present invention relates to a polarization imaging surface reconstruction system (1) comprising a digital camera (2), a rotating polarizer (3), a lighting dome (4) and a computer (5), which is remarkable. in that it comprises a network of lighting devices (6) whose power supply is controlled, said network of lighting devices (6) being intended to illuminate the lighting dome (4) in segments. The subject of the invention is also a method for reconstructing a surface, which is remarkable in that it comprises a step of constructing an image containing information on the orientation of the normals according to the four quadrants of the lighting dome. The objects of the invention are particularly applicable to the inspection of highly reflective metal surfaces having patterns in relief.

Description

La présente invention a pour objet un procédé de reconstruction de laThe subject of the present invention is a method for reconstructing the

surface d'objets par imagerie de polarisation ainsi que le système de mise en œuvre d'un tel procédé. L'invention a également pour objet l'application du système et du procédé à l'inspection de surfaces métalliques fortement réfléchissantes. Parmi les outils de contrôle qualité, les systèmes d'inspection visuelle automatique sont de plus en plus répandus. Toutefois, pour certains produits, ces systèmes présentent des limites et des contraintes d'application assez spécifiques. En particulier dans le domaine des surfaces métalliques réfléchissantes, les reflets provenant de l'éclairage perturbent l'acquisition des images et nécessitent donc un confinement de l'objet à inspecter afin de maîtriser entièrement les paramètres d'éclairage. Une première solution connue est d'utiliser des scanners lasers. Cette solution requiert une matification de l'objet, par poudrage. Elle nécessite donc une manipulation complexe de l'objet, peu compatible avec les contraintes industrielles de contrôle de production en ligne. On connaît par ailleurs des systèmes basés sur les techniques de profilométrie comme par exemple le système ONDULO décrit dans la publication de Y. Surrel, G. Baséotto, Contrôles de défauts de forme par déflectométrie : diverses applications industrielles, Proc. Colloque francophone Méthodes et Techniques Optiques pour l'Industrie (1), pp.223-230,2002. Ces systèmes sont particulièrement bien adaptés à la détection de défauts d'aspect sur des surfaces métalliques réfléchissantes à faible courbure. Ils s'avèrent toutefois délicats à utiliser pour des objets ayant des pentes importantes liées à la présence de motifs en relief. object surface by polarization imaging as well as the system for implementing such a method. The invention also relates to the application of the system and method to the inspection of highly reflective metal surfaces. Among the quality control tools, automatic visual inspection systems are becoming more and more common. However, for some products, these systems have rather specific limits and application constraints. Especially in the field of reflective metal surfaces, the reflections from the illumination disrupt the acquisition of the images and therefore require confinement of the object to be inspected in order to fully control the lighting parameters. A first known solution is to use laser scanners. This solution requires a matification of the object, by dusting. It therefore requires a complex manipulation of the object, which is not very compatible with the industrial constraints of online production control. Moreover, systems based on profilometry techniques are known, such as for example the ONDULO system described in the publication by Y. Surrel, G.Detotto, Defectometry shape defect checks: various industrial applications, Proc. French Symposium Methods and Optical Techniques for Industry (1), pp.223-230,2002. These systems are particularly well suited for detecting appearance defects on reflective metal surfaces with low curvature. However, they are difficult to use for objects with significant slopes related to the presence of relief patterns.

Une autre technique est celle de reconstruction de la surface par imagerie de polarisation. L'information obtenue par les images de polarisation permet de reconstruire la UBG001-FR-18 TEXTE DEPOSE - 2 - forme des décors apparaissant à la surface. Par comparaison des données de la surface mesurée avec la surface théorique, on en déduit si l'objet examiné est conforme ou non. Another technique is the reconstruction of the surface by polarization imaging. The information obtained by the polarization images makes it possible to reconstruct the UBG001-FR-18 TEXTE REMOVAL - 2 - forms decorations appearing on the surface. By comparing the data of the measured surface with the theoretical surface, it is deduced whether the examined object is compliant or not.

On rappellera brièvement les éléments théoriques soustendants cette technique de reconstruction par imagerie de polarisation, en référence à la figure 1. Après réflexion sur la surface SR de l'objet à inspecter, la lumière non polarisée OI devient partiellement linéairement polarisée. En étudiant les paramètres de la lumière polarisée réfléchie OR, on parvient à calculer la normale n en tous points de la surface grâce au modèle de réflexion de FRESNEL. La surface tridimensionnelle de l'objet examiné est ensuite obtenue par intégration du champ des normales. L'exploitation de la séquence d'images de polarisation permet de calculer les composantes de l'onde polarisée OR qui sont le degré de polarisation p et l'angle de polarisation çz. On procède ensuite au calcul des normales qui va être exploité pour reconstruire la surface. La normale en tous points de la surface SR est liée à l'angle de réflexion de l'onde 6 et l'angle d'incidence 0 (figure 1). Cette normale peut s'écrire selon la formule : n=(tan6cosO,tanesinO,l). Grâce à l'indice de réfraction complexe de l'objet étudié, une relation peut être établie entre le degré de polarisation p et l'angle O. En outre, comme la composante linéairement polarisée de la lumière réfléchie l'angle 0 est par : 0 = rp n/2. est orthogonale au plan d'incidence PI, lié à l'angle de polarisation çP Une des difficultés majeures de cette technique est de lever l'ambiguïté concernant l'angle 0. Plusieurs systèmes basés sur cette méthode de reconstruction par polarisation avec l'exploitation des coefficients de FRESNEL ont été mis au point, notamment pour l'analyse de surfaces réfléchissantes ou transparentes de nature diélectrique. On connaît ainsi le système développé par RAHMANN, divulgué dans le brevet américain US 5.028.138, ainsi que The theoretical elements underlying this polarization imaging reconstruction technique will be recalled briefly, with reference to FIG. 1. After reflection on the SR surface of the object to be inspected, the unpolarized light OI becomes partially linearly polarized. By studying the parameters of the reflected polarized light OR, we can calculate the normal n in all points of the surface thanks to the reflection model of FRESNEL. The three-dimensional surface of the examined object is then obtained by integrating the field of normals. The exploitation of the polarization image sequence makes it possible to calculate the components of the polarized wave OR which are the degree of polarization p and the polarization angle çz. We then proceed to the calculation of normals that will be used to reconstruct the surface. The normal in all points of the SR surface is related to the angle of reflection of the wave 6 and the angle of incidence 0 (Figure 1). This normal can be written according to the formula: n = (tan6cosO, tanesinO, l). Thanks to the complex refractive index of the studied object, a relation can be established between the degree of polarization p and the angle O. Moreover, as the linearly polarized component of the reflected light, the angle θ is by: 0 = rp n / 2. is orthogonal to the plane of incidence PI, related to the angle of polarization çP One of the major difficulties of this technique is to remove the ambiguity concerning the angle 0. Several systems based on this method of polarization reconstruction with the exploitation FRESNEL coefficients have been developed, especially for the analysis of reflective or transparent surfaces of dielectric nature. Thus, the system developed by RAHMANN, disclosed in US Pat. No. 5,028,138, is known.

UBG001-FR-18 TEXTE DEPOSE - 3 dans la publication S. Rahmann, Reconstruction of specular surfaces using polarization imaging, SPIE Proc. Conference on Polarization and Color Techniques in Industrial Inspection, pp. 22-33, 1999. Le système divulgué nécessite plusieurs points de vue, au moins deux, et pose le problème de correspondance des deux images afin de reconstruire la surface. En outre, seule l'information de l'angle de polarisation est utilisée pour reconstruire la surface de l'objet diélectrique. l0 On connaît par ailleurs la méthode et le système développés par MIYAZAKI exposés dans la publication D. Miyazaki, M. Kagesawa, and K. Ikeuchi, Determining shapes of transparent objects from two polarization images, IEEE Trans. Pattern Anal. Machine Intell. 26(1), pp. 73-82, 2004. 15 Les images de surfaces transparentes sont reconstruites à partir d'une double prise d'image, avec une légère inclinaison de l'objet, et en utilisant les informations d'angle de polarisation et de degré de polarisation. Dans cette méthode, l'ambiguïté concernant 20 l'angle 0 est levée de manière algorithmique en partant de l'information au bord de l'objet, ce qui implique, d'une part, que le contour de l'objet soit numérisé, et d'autre part, que l'information du signe soit correctement propagée sur toute la surface. 25 La présente invention a donc pour objet de proposer une méthode et un système de reconstruction par imagerie de polarisation qui ne présentent pas les contraintes des systèmes connus. En particulier, ils ne nécessitent pas de manipulation de l'objet dont la surface est à inspecter, et 30 le temps nécessaire à l'acquisition et au traitement des données est court afin de permettre un contrôle sur une ligne de production. A cet égard, la présente invention a pour objet un système de reconstruction de surfaces par imagerie de 35 polarisation comportant une caméra, un polariseur tournant, un dôme d'éclairage et un ordinateur remarquable en ce qu'il comporte un réseau d'appareils d'éclairage dont l'alimentation est pilotée, ledit réseau d'appareils UBG001-EN-18 TEXTE DEPOSE - 3 in the publication S. Rahmann, Reconstruction of specular surfaces using polarization imaging, SPIE Proc. Conference on Polarization and Color Techniques in Industrial Inspection, pp. 22-33, 1999. The system disclosed requires several points of view, at least two, and poses the problem of matching the two images to reconstruct the surface. In addition, only the polarization angle information is used to reconstruct the surface of the dielectric object. The method and system developed by MIYAZAKI disclosed in the publication D. Miyazaki, M. Kagesawa, and K. Ikeuchi, Determining shapes of transparent objects from two polarization images, IEEE Trans. Anal pattern. Intell. Machine 26 (1), pp. 73-82, 2004. Images of transparent surfaces are reconstructed from double image taking, with a slight inclination of the object, and using polarization angle and degree of polarization information. In this method, the ambiguity concerning the angle θ is alleviated algorithmically starting from the information at the edge of the object, which implies, on the one hand, that the contour of the object is digitized, and on the other hand, that the sign information is correctly propagated over the entire surface. It is therefore an object of the present invention to provide a polarization imaging reconstruction method and system which does not exhibit the constraints of known systems. In particular, they do not require manipulation of the object whose surface is to be inspected, and the time required for data acquisition and processing is short in order to allow control over a production line. In this regard, the subject of the present invention is a polarization imaging surface reconstruction system comprising a camera, a rotating polarizer, a lighting dome and a computer which is remarkable in that it comprises a network of optical apparatuses. lighting whose power is controlled, said apparatus network

UBG001-FR-16 TEXTE DEPOSE - 4 - d'éclairage étant destiné à illuminer le dôme d'éclairage par segments. Un autre objet de l'invention est le procédé de reconstruction d'une surface par imagerie de polarisation remarquable en ce qu'il comporte une étape de construction d'une image Iquad contenant l'information sur l'orientation des normales selon les quatre quadrants du dôme d'éclairage, à partir de quatre images provenant de l'éclairage de quatre segments du dôme couvrant chacun une demi-surface du dôme, de manière à ce que chaque quadrant soit couvert par deux desdits segments. Comme cela sera détaillé plus loin, à partir de l'angle de polarisation ç et de l'image Iquad ainsi construite, l'angle azimutal 0 est déterminé avec un algorithme spécifique. On comprend bien l'avantage de cette méthode qui ne nécessite aucune manipulation de l'objet ni de connaissance de la bordure de celui-ci. En outre, elle permet avantageusement de s'affranchir du calage d'alignement du dôme d'éclairage et du zéro de la caméra polarimétrique. Enfin, l'invention a pour dernier objet l'utilisation du système et de la méthode exposée précédemment pour l'inspection de surfaces d'objets métalliques fortement réfléchissants obtenus par estampage et polissage. UBG001-EN-16 TEXTE REMOVAL - 4 - Lighting is intended to illuminate the segment lighting dome. Another object of the invention is the method of reconstruction of a surface by remarkable polarization imaging in that it comprises a step of constructing an Iquad image containing the information on the orientation of normals according to the four quadrants the lighting dome, from four images from the illumination of four segments of the dome each covering a half-area of the dome, so that each quadrant is covered by two of said segments. As will be detailed below, from the angle of polarization ç and the Iquad image thus constructed, the azimuthal angle θ is determined with a specific algorithm. We understand the advantage of this method that requires no manipulation of the object or knowledge of the border of it. In addition, it advantageously makes it possible to overcome the alignment alignment of the lighting dome and the zero of the polarimetric camera. Finally, the invention has the final object the use of the system and the method described above for the inspection of surfaces of highly reflective metal objects obtained by stamping and polishing.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée qui va suivre en lesquels : - la figure 1 est une représentation de la réflexion d'une onde non-polarisée sur une surface réfléchissante et 30 de ses paramètres ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective du système de reconstruction par imagerie de polarisation selon l'invention, avec une zone déchirée dans le dôme montrant l'intérieur de celui-ci ; 35 - les figures 3a à 3d sont des vues schématiques du dessus du dôme d'éclairage représentant les quatre segments d'un demi-espace permettant la construction d'une image Iquad- Other advantages and features of the invention will emerge more clearly from the following detailed description in which: FIG. 1 is a representation of the reflection of a non-polarized wave on a reflective surface and its parameters; FIG. 2 is a schematic perspective view of the polarization imaging reconstruction system according to the invention, with a torn zone in the dome showing the interior of the latter; FIGS. 3a to 3d are schematic views of the top of the illumination dome representing the four segments of a half-space allowing the construction of an Iquad-

UBG001-FR•18 TEXTE DEPOSE En référence à la figure 2, le système 1 de reconstruction par imagerie de polarisation selon l'invention est constitué d'une caméra numérique 2, d'un polariseur tournant 3, d'un dôme d'éclairage 4 et d'un ordinateur 5 pour l'acquisition et le traitement des données. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le système 1 comporte un réseau d'appareils d'éclairage 6 dont l'alimentation est pilotée. Ce réseau d'éclairage 6 piloté sert à illuminer le dôme d'éclairage par segments. Selon l'invention, le schéma d'illumination est de quatre segments d'une demi-surface, de sorte que chaque quadrant du dôme soit couvert par deux desdits segments. Le réseau d'appareils d'éclairage 6 pilotés est 15 disposé à la périphérie de la base intérieure du dôme 4, par exemple en anneaux concentriques. Selon une variante d'exécution préférée, les appareils d'éclairage sont des diodes électroluminescentes (LED) émettant une lumière blanche, 20 dans le domaine du visible. Les LED ont l'avantage d'émettre la lumière de façon assez directionnelle, ce qui facilite le contrôle de l'illumination du dôme 4. Il va bien entendu de soi que l'homme de l'art pourra mettre en ouvre tout type d'appareil d'éclairage sous le 25 dôme en fonction de la nature de la surface à analyser, sans sortir du cadre de la présente invention. La caméra numérique 2 est une caméra avec capteur CCD. Le polariseur tournant 3 est de façon assez 30 conventionnelle constitué d'un filtre polariseur et d'un composant à cristaux liquides. Le dôme d'éclairage 4 hémisphérique comporte une ouverture 7 à son sommet permettant la prise d'images par la caméra. 35 On utilisera avantageusement une caméra numérique permettant d'acquérir des images avec au moins 1024 niveaux de gris, le faible degré de polarisation dans le cas des surfaces métalliques nécessitant une certaine sensibilité UBG001-EN • 18 TEXT REMOVAL With reference to FIG. 2, the polarization imaging reconstruction system 1 according to the invention consists of a digital camera 2, a rotating polarizer 3, a lighting dome 4 and a computer 5 for data acquisition and processing. According to an essential characteristic of the invention, the system 1 comprises a network of lighting devices 6 whose power supply is controlled. This controlled lighting network 6 serves to illuminate the segment lighting dome. According to the invention, the illumination scheme is four segments of a half-area, so that each quadrant of the dome is covered by two of said segments. The network of controlled lighting devices 6 is disposed at the periphery of the inner base of the dome 4, for example in concentric rings. According to a preferred embodiment, the luminaires are light-emitting diodes (LEDs) emitting white light, in the visible range. LEDs have the advantage of emitting light directionally enough, which facilitates the control of the illumination of the dome 4. Of course, it will be obvious that those skilled in the art will be able to implement any type of illumination. Under-dome lighting apparatus depending on the nature of the surface to be analyzed, without departing from the scope of the present invention. The digital camera 2 is a camera with CCD sensor. The rotating polarizer 3 is quite conventionally comprised of a polarizing filter and a liquid crystal component. The hemispherical lighting dome 4 has an aperture 7 at its apex allowing images to be taken by the camera. A digital camera advantageously used to acquire images with at least 1024 gray levels, the low degree of polarization in the case of metal surfaces requiring a certain sensitivity

UBG001-FR-18 TEXTE DEPOSE - 6 de l'appareillage. En fonction de la résolution souhaitée, on pourra adapter différentes optiques permettant d'atteindre le degré de précision requis en fonction de la nature des motifs à contrôler. Le système permet ainsi de numériser un objet avec un pas inférieur à l0pm. On comprend bien que ce système ne comportant qu'une seule caméra est nettement moins coûteux que des systèmes à plusieurs caméras et présente une simplicité d'utilisation l0 facilitant son installation sur des lignes de production d'objets métalliques emboutis. Bien entendu, le système comporte également un ensemble de logiciels installés sur l'ordinateur 5 pour le pilotage de l'éclairage du dôme, l'acquisition des images 15 et le calcul. Cet ensemble de logiciel inclut des algorithmes basés sur le modèle de réflexion de FRESNEL ; l'intégration du champ des normales est réalisée à partir de modèles mathématiques utilisant les valeurs des angles 6 et 0 déterminées. Ces modèles mathématiques sont dérivés 20 des équations de FOURIER : la transformée de FOURIER permet d'intégrer la surface de l'objet à partir des valeurs de 6 et 0. UBG001-EN-18 TEXTE REMOVAL - 6 of the equipment. Depending on the desired resolution, different optics can be adapted to achieve the degree of accuracy required depending on the nature of the reasons to control. The system thus makes it possible to scan an object with a pitch less than l0pm. It will be understood that this system comprising only a single camera is considerably less expensive than multi-camera systems and has an ease of use facilitating its installation on stamped metal object production lines. Of course, the system also includes a set of software installed on the computer 5 for controlling the lighting of the dome, the acquisition of the images 15 and the calculation. This software package includes algorithms based on the FRESNEL reflection model; the integration of the field of the normals is carried out starting from mathematical models using the values of the angles 6 and 0 determined. These mathematical models are derived from the FOURIER equations: the FOURIER transform makes it possible to integrate the surface of the object from the values of 6 and 0.

Un autre objet de la présente invention est une 25 méthode de reconstruction de la surface d'un objet par =imagerie de polarisation. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, ce procédé comporte une étape de construction d'une image Lquad contenant l'information sur l'orientation des normales 30 selon les quatre quadrants du dôme d'éclairage, à partir de quatre images provenant de l'éclairage de quatre segments du dôme couvrant chacun une demi-surface du dôme, de manière à ce que chaque quadrant soit couvert par deux desdits segments. 35 En référence aux figures 3a à 3d, on expliquera maintenant le principe de construction de l'image Iquad. Pour illuminer une demi-surface du dôme, représentée sans hachures, on active l'alimentation des appareils Another object of the present invention is a method of reconstructing the surface of an object by polarization imaging. According to an essential characteristic of the invention, this method comprises a step of constructing an Lquad image containing information on the orientation of the normals 30 according to the four quadrants of the lighting dome, from four images originating from the lighting four segments of the dome each covering a half-area of the dome, so that each quadrant is covered by two of said segments. Referring to Figs. 3a to 3d, the construction principle of the Iquad image will now be explained. To illuminate a half surface of the dome, shown without hatching, the power supply of the devices is activated

UBG001-FR-18 TEXTE DEPOSE - 7 d'éclairage situés dans la zone correspondante, à la base du dôme. La zone non éclairée, hachurée, n'est en réalité pas aussi franche que sa représentation schématique donnée sur les figures 3a à 3d. UBG001-EN-18 TEXT REMOVAL - 7 lighting located in the corresponding area at the base of the dome. The unlit area, hatched, is actually not as straightforward as its schematic representation given in Figures 3a to 3d.

On associe donc par soustraction les quatre images d'intensité par paires de segments complémentaires : les images d'intensité des segments représentés en 3a et 3c et celles des segments représentés en 3b et 3d sont respectivement associées. Enfin, on combine les deux images haut-bas et gauche-droite précédemment obtenues pour former l'image Iquad• L'image Iquad ainsi obtenue possède uniquement quatre niveaux de gris. On comprend bien l'avantage de l'éclairage de segments d'une demi-surface couvrant les quadrants du dôme par chevauchement plutôt qu'un éclairage individuel des quadrants : cette technique nécessite une prise d'images deux fois moindre. Cette étape s'inscrit dans une succession d'étapes qui constituent le procédé de reconstruction. Ce procédé comporte essentiellement ainsi la succession des étapes suivantes . - introduction de l'objet dont la surface doit être examinée sous le dôme d'illumination, dans l'axe de la 25 caméra ; - illumination complète du dôme ; - démarrage de la rotation du polariseur ; - acquisition des images de polarisation pour les différentes valeurs de pas de rotation du polariseur, 30 jusqu'à rotation complète ; - calcul du degré de polarisation p et de l'angle de polarisation çP ; - illuminations successives de quatre demi-surfaces du dôme couvrant chacune deux quadrants du dôme et 35 acquisition des images d'intensité correspondantes ; - construction de l'image segmentée Iquad; -calcul de l'angle azimutal 0 ; - calcul des normales ; The four intensity images are thus subtracted by pairs of complementary segments: the intensity images of the segments represented at 3a and 3c and those of the segments represented at 3b and 3d respectively are associated. Finally, we combine the two images above-left and left-right previously obtained to form the image Iquad • The Iquad image thus obtained has only four gray levels. The advantage of illuminating segments of a half-surface covering the quadrants of the dome by overlapping rather than individual lighting of the quadrants is well understood: this technique requires twice as little imaging. This step is part of a succession of steps that constitute the reconstruction process. This process essentially comprises the succession of the following steps. introduction of the object whose surface is to be examined under the illumination dome, in the axis of the camera; - complete illumination of the dome; - starting the rotation of the polarizer; acquisition of the polarization images for the different values of the rotation pitch of the polarizer, until complete rotation; - calculation of the degree of polarization p and the polarization angle çP; successive illuminations of four half-surfaces of the dome each covering two quadrants of the dome and acquisition of the corresponding intensity images; - construction of the Iquad segmented image; -calculating the azimuth angle 0; - calculation of normals;

UBG001-FR-18 TEXTE DEPOSE - 8 - calcul de la surface à partir des normales obtenues ; - affichage de la surface calculée. UBG001-EN-18 TEXTE REMOVAL - 8 - calculation of the surface from the normals obtained; - display of the calculated area.

Bien entendu, dans le cadre du contrôle qualité de surfaces, la méthode de contrôle comportera en outre une étape de comparaison de l'image reconstruite avec le modèle théorique, ce qui permettra de déterminer si la surface inspectée correspond aux critères requis ou non. Of course, as part of the quality control of surfaces, the control method will also include a step of comparing the reconstructed image with the theoretical model, which will determine whether the inspected surface meets the required criteria or not.

L'Homme de l'Art trouvera dans la littérature citée :es références aux équations de FRESNEL et aux algorithmes qui peuvent être utilisés pour la reconstruction d'images de surface à partir de normales calculées par le biais de relations mathématiques impliquées dans la technique de reconstruction d'une surface par imagerie de polarisation. Le procédé selon l'invention nécessite une dizaine de secondes à partir du démarrage de la séquence d'acquisition des images de la surface jusqu'à la reconstruction numérique de cette surface. Those skilled in the art will find in the cited literature: references to the FRESNEL equations and algorithms that can be used for the reconstruction of surface images from normals calculated through mathematical relationships involved in the technique of reconstruction of a surface by polarization imaging. The method according to the invention requires about ten seconds from the start of the image acquisition sequence of the surface to the digital reconstruction of this surface.

On comprend bien que ce procédé est donc parfaitement applicable à un contrôle qualité directement monté sur une chaîne de production et donc bien adapté aux contraintes industrielles. La technique de reconstruction par image de polarisation basée sur le modèle de réflexion de FRESNEL comporte toutefois des limitations : les objets doivent être très réfléchissants. Toutefois, cette contrainte peut être restreinte à une longueur d'onde appropriée, pour laquelle la composante de lumière réfléchie est plus importante que la lumière réfractée à la surface de 'objet. Ainsi, on peut envisager d'appliquer la technique selon l'invention à des objets translucides, en verre ou en polyméthacrylate de méthyle par exemple, en utilisant des sources lumineuses UV. It is well understood that this method is therefore perfectly applicable to a quality control directly mounted on a production line and therefore well suited to industrial constraints. However, the polarization image reconstruction technique based on the FRESNEL reflection model has limitations: objects must be highly reflective. However, this constraint may be restricted to an appropriate wavelength, for which the reflected light component is larger than the refracted light at the object surface. Thus, it is conceivable to apply the technique according to the invention to translucent objects, glass or polymethyl methacrylate, for example, using UV light sources.

De plus, avec une acquisition en lumière visible, pour que le modèle utilisé d'approximation entre le degré de polarisation approximé et le degré de polarisation réel en fonction de l'angle d'incidence reste valable, les Moreover, with an acquisition in visible light, so that the model used approximated between the degree of polarization approximated and the degree of real polarization as a function of the angle of incidence remains valid, the

UBG001-FR-18 TEXTE DEPOSE - 9 - valeurs de pente de la surface de l'objet doivent être inférieures à 80 . Bien entendu, l'Homme de l'Art est à même de déterminer de nouveaux modèles mathématiques exploitant les données du procédé selon l'invention et qui ont un degré de fiabilité plus élevé, permettant de repousser cette limite des pentes. Par ailleurs, des adaptations techniques du système selon l'invention doivent permettre de réduire les difficultés liées aux indices de réfraction des objets analysés et à la détermination de l'angle azimutal 0 : ces adaptations consistent à utiliser un éclairage émettant sur plusieurs longueurs d'ondes spécifiques ou encore à utiliser des filtres, de sorte à avoir des images d'intensité pour différentes longueurs d'onde. Enfin, il va de soi que si le dispositif a été spécifiquement développé pour l'inspection d'objets métalliques fortement réfléchissants obtenus par estampage et polissage, on comprend bien qu'en adaptant les paramètres de réfraction des ondes, le système et le procédé sont parfaitement utilisables pour d'autres surfaces très réfléchissantes, telles que des surfaces diélectriques. UBG001-FR-16 TEXTE DEPOSE UBG001-EN-18 TEXT REMOVAL - 9 - Slope values of the surface of the object must be less than 80. Of course, a person skilled in the art is able to determine new mathematical models exploiting the data of the method according to the invention and which have a higher degree of reliability, making it possible to push back this limit of the slopes. Furthermore, technical adaptations of the system according to the invention must make it possible to reduce the difficulties related to the refractive indices of the objects analyzed and to the determination of the azimuthal angle θ: these adaptations consist in using a lighting emitting on several lengths of specific waves or to use filters, so as to have intensity images for different wavelengths. Finally, it goes without saying that if the device has been specifically developed for the inspection of highly reflective metal objects obtained by stamping and polishing, it is understood that by adapting the refraction parameters of the waves, the system and the method are perfectly usable for other highly reflective surfaces, such as dielectric surfaces. UBG001-EN-16 TEXT REMOVAL

Claims

1 - polarization imaging surface reconstruction system (1) comprising a camera (2), a rotating polarizer (3), a lighting dome (4) and a computer (5), characterized in that it comprises a network of lighting devices (6) whose power is controlled, said lighting array (6) being intended to illuminate the lighting dome (4) in segments.

2 - System (1) according to claim 1, characterized in that the array of lighting devices (6) is located at the inner periphery of the dome (4).

3 - System (1) according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the lighting apparatus 15 are light emitting diodes.

4 - A method of reconstruction of a surface by polarization imaging, implementing the system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a step of constructing an image Iquad containing the information on the orientation of the normals according to the four quadrants of the lighting dome (4), from four images from the illumination of four segments of the dome each covering a half-surface of the dome, so that each quadrant is covered by two of said segments.

5 - polarization imaging reconstruction method according to the preceding claim, characterized in that it comprises the succession of the following steps: - introduction of the object whose surface must be examined under the illumination dome (4), in the axis of the camera (2); - complete illumination of the dome (4); Starting the rotation of the polarizer (3); - acquisition of the polarization images for the different values of the rotation pitch of the UBG001-EN-18 REMOVAL TEXT11 - polarizer (3), until full rotation; calculating the degree of polarization p and the polarization angle δo; successive illuminations of four half-surfaces of the dome (4) each covering two quadrants of the dome and acquisition of the corresponding intensity images; construction of segmented image I quad; calculation of the azimuthal angle 0; calculation of normals; calculation of the surface from the normals obtained; display of calculated area. 15

6 - Use of the system according to any one of claims 1 to 3 or the method according to any one of claims 4 and 5 for the control of the surface of highly reflective objects. 20

7 - Use of the system according to any one of claims 1 to 3 or the method according to any one of claims 4 and 5 for inspecting the stamping of highly reflective metal plates. 10 UB0001-EN-18 TEXT REMOVAL