PROCEDE D'ACQUISITION SELECTIVE DE L'IMAGE TRIDIMENSIONNELLE DE LA SURFACE D'UN PNEUMATIQUE PAR STEREOVISION ACTIVE ET PASSIVE [001] L'invention concerne le domaine du contrôle visuel des pneumatiques. [2] Traditionnellement, ces contrôles font appel aux compétences d'un opérateur, lequel procède à l'inspection visuelle du pneumatique pour discerner les éventuels défauts apparents à la surface de ce dernier. Ces opérations sont longues et coûteuses, et c'est la raison pour laquelle les manufacturiers recherchent activement des moyens permettant d'assister l'opérateur. [3] A cet effet, il s'avère nécessaire de saisir une représentation numérique du relief de la surface du pneumatique à inspecter dans le but, après analyse et traitement, de comparer cette représentation numérique à une image de référence de la surface ou à des données issues d'un modèle. Cette représentation numérique de la surface est encore appelée image du relief de la surface. [4] Plus particulièrement, l'invention s'adresse au domaine de l'acquisition d'une image tridimensionnelle du relief de la surface d'un pneumatique par stéréovision. La méthode proposée s'applique indifféremment à l'acquisition de l'image du flanc, de la bande de roulement ou encore de la partie interne. [005] Différentes méthodes d'acquisition d'image ont été divulguées pour fournir des données aussi pertinentes que possible à un moyen de traitement numérique apte à comparer cette image avec une image de référence. Ceci dans le but de déterminer la conformité du pneumatique à analyser. L'image de référence provient en règle générale du modèle CAO utilisé pendant l'étape de conception du produit ou encore d'une image moyenne issue d'une collection d'objets considérés comme des objets de référence. Dans le cas d'espèce, il peut s'agir, au choix, de l'image du pneumatique final, ou de l'image du moule utilisé pour la vulcanisation dudit pneumatique. [006] Selon la technique de stéréovision classique, dite de stéréovision passive, il est proposé d'utiliser deux caméras séparées et dédiées à l'acquisition des données relatives au relief ainsi que, si nécessaire, à l'acquisition des données relatives à l'apparence, telles que la couleur, le niveau de gris ou la brillance. Les deux caméras sont positionnées de manière à réaliser une prise de vue de la surface à inspecter selon des angles de vue différents. [7] Toujours selon cette technologie, il convient, après l'étape d'acquisition des images en deux dimensions provenant des deux caméras, de mettre en correspondance ces images de manière à associer à un point donné de la surface à inspecter les points images formés dans chacune des images réalisées par chacune des caméras . Les coordonnées en trois dimensions du point de la surface sont alors calculées par triangulation, en déterminant, après calibrage des caméras, les angles de vues différents de ce point de la surface vu par les deux caméras. [8] L'opération de calibrage peut consister à réaliser une prise de vue d'une mire spécialement dédiée à cet usage sur laquelle sont disposés des points localisés dans l'espace de manière précise et facilement reconnaissables. Il est alors possible, pour un même point de la surface de déterminer sa position sur chacune des images réalisées par chacune des caméras. [9] Pour la reconstruction de l'image tridimensionnelle, la mise en correspondance des points de la surface du pneumatique peut être obtenue à l'aide d'éléments caractéristiques de l'image comme la présence de coins ou de contours caractéristiques, ou encore de repères connus, des changements de texture ou de couleur. L'identification de ces points caractéristiques est facilitée par la présence de ces éléments reconnaissables et sont utilisés pour mettre en correspondance les deux images. [0010] Cependant, plusieurs hypothèses sont nécessaires pour que les algorithmes de calcul puissent s'exécuter de manière appropriée. [0011] En effet, bien que cette technique de stéréovision passive se révèle être particulièrement performante pour déterminer des variations importantes de relief correspondant en règle générale à la localisation des points caractéristiques, des ambiguïtés peuvent apparaître lorsque la surface à évaluer présente des zones lisses ou faiblement accidentées, qui sont généralement pauvres en points caractéristiques et qui peuvent entraîner une réflexion ou une réfraction anormale de la lumière par rapport au reste de la surface. Dans ce cas, les algorithmes de calcul peinent à déterminer correctement les correspondances entre les images issues des deux caméras en l'absence de points caractéristiques. De plus, contrairement au cerveau humain, ils n'ont pas une connaissance expérimentale de la topographie ou du contexte de l'image à analyser. Le risque d'erreur locale et de recalage peut être important. [0012] Cette distinction entre zones lisses et accidentées, s'avère particulièrement déterminante dans le cas du relief de la surface d'un pneumatique qui comporte des alternances entre ces deux types de surface. [0013] Aussi, par opposition aux techniques de stéréovision passives, il a été développé des techniques d'acquisition dites actives, qui consistent à émettre un signal optique sur la surface à reconstruire vue par des caméras stéréoscopiques selon des angles différents pour faciliter la mise en correspondance des points de la surface.. [0014] Selon ces méthodes, il est proposé d'éclairer la surface à l'aide de séries de motifs lumineux connus, selon des algorithmes connus et qui se superposent à l'image de la surface dont on cherche à déterminer le relief, encore dénommée lumière structurée. [0015] Un des algorithmes de projection de lumière structurée les plus utilisés, consiste à éclairer la surface à l'aide d'une lumière formée de séries de motifs composés de bandes, alternant des lignes illuminées et des lignes non illuminées formant des bandes ou des franges dont la largeur est divisée par deux à chaque image successive de la série, mais dans lequel, chaque frontière entre deux bandes n'apparaît qu'une seule fois. Simultanément, les caméras font l'acquisition de ces séries d'images successives dans lesquelles chacun des points de la surface peut être éclairé on non éclairé. Il est alors possible de reconstruire les alternances des bandes éclairées et non éclairées vues par les deux caméras, et d'identifier de manière biunivoque les bandes de lumière pour localiser un point de la surface de manière certaine, afin de mettre les images des deux caméras en correspondances et reconstituer l'image en relief de la surface. La mise en correspondance des images enregistrées par les deux caméras stéréoscopiques est ainsi facilitée par la connaissance de l'algorithme de projection et les ambiguïtés évoquées précédemment sont alors levées lors de l'analyse. [0016] Ces algorithmes sont connus sous le nom de codes de Gray (Laboratoires Bell, 1953) décrits à titre d'information par Hall, Holt et Rusinkiewicz lors de la conférence internationale sur l'imagerie informatique en 2001, ou dans l'article publié par Rusinkiewicz,Hall-Holt et Levoy « real time 3D model Acquisition » Proc. Of SIGGRAPH 02, volume 21, pages 438-446 de juillet 2002. [0017] Ces méthodes de stéréovision dites actives, se montrent particulièrement performantes pour déterminer la forme des surfaces lisses ou quasi lisses ou des surfaces présentant des variations de forme ou de texture réduites, mais sont très consommatrices de ressources de calcul lorsque l'on cherche à déterminer avec précision les variations brutales de profil en raison de la nécessité de réduire la largeur des franges et donc d'augmenter le nombre de la série d'images à projeter, ou en raison de la présence de zones d'occlusion qui perturbent l'identification des franges. [0018] L'invention a pour objet de tirer le meilleur parti de ces deux méthodes. [0019] La méthode d'inspection de la surface d'un pneumatique selon l'invention prévoit une séquence d'opérations au cours de laquelle on procède à l'acquisition de l'image tridimensionnelle de ladite surface à l'aide de moyens de stéréovision. Cette séquence d'opérations comprend les étapes suivantes : A on positionne le pneumatique dans le champ des caméras, B à l'aide de chacune des caméras on réalise les deux images de la surface à inspecter en éclairant ladite surface à l'aide d'une lumière uniforme, C on projette le modèle CAO de la surface à inspecter sur chacune des images issues de l'étape B dans le but d'identifier des premières et des secondes zones de la surface à inspecter, et qui ont été préalablement identifiées dans le modèle CAO, D on détermine par stéréovision passive l'image tridimensionnelle des premières zones en utilisant les deux images obtenues à l'étape B, E on détermine par stéréovision active l'image tridimensionnelle des secondes zones en réalisant une deuxième série d'images en éclairant la surface à l'aide d'une lumière structurée formée de franges alternant des bandes éclairées et des bandes non éclairées de largeurs variables selon un algorithme particulier, F on détermine l'image tridimensionnelle de la surface à inspecter en combinant les données tridimensionnelles de la surface à inspecter obtenues à l'étape D et les données tridimensionnelles de la surface à inspecter obtenues à l'étape E. [0020] Cette méthode permet donc de réunir les avantages des deux méthodes d'acquisition stéréoscopique d'image dites passives et/ou actives, en réservant la stéréovision passive aux parties de la surface à inspecter comportant de nombreux reliefs et à la détermination des contours des zones lisses (premières zones) et en utilisant la stéréovision active dans les zones de la surface à inspecter formées de surfaces lisses (secondes zones). [0021] La description qui suit a pour objet de décrire plus en détail l'application de la méthode au cas de l'inspection des pneumatiques, et de mettre en évidence des alternatives de mise en oeuvre de la méthode rendues possibles par cette utilisation particulière du modèle CAO du pneumatique. [0022] La description s'appuie sur les images 1 à 5 dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif de vision stéréoscopique destiné à l'acquisition d'image en stéréovision conventionnel, - la figure 2 représente une illustration de la méthode de mise en correspondance, - la figure 3 représente une image tridimensionnelle d'un secteur de la surface du pneumatique, - la figure 4, représente une vue photographique de la surface d'une bande de roulement éclairée à l'aide d'un système de franges, - la figure 5 représente des systèmes de franges structurés selon un code dit de Gray, [0023] La figure 1 illustre le cas d'une application classique dans lequel un moyen d'éclairage 20 projette une lumière sur la bande de roulement, et dans lequel des caméras stéréoscopiques 10d et 10g sont disposées de manière à acquérir la lumière émise (E) par le moyen d'éclairage 20 et réfléchie (F) par la surface du pneumatique T. [0024] Le pneumatique est monté sur la jante 30, d'une roue 31 entraînée en rotation autour de l'axe D par un moyeu porteur motorisé 32. La source de lumière peut être une source de lumière blanche ou de lumière colorée lorsque l'on cherche à s'affranchir de certaines longueurs d'onde parasites. La même source de lumière est utilisée pour éclairer la surface du pneumatique à l'aide de franges. A cet effet on choisit un projecteur apte à projeter une lumière homogène ou une lumière structurée par un masque composé de franges sur la surface du pneumatique. [0025] On observera que le champ des caméras permet d'acquérir l'image d'un secteur angulaire « a » de la surface du pneumatique, ici la bande de roulement. L'image complète de la bande de roulement sera obtenue en faisant tourner d'un tour complet le pneumatique autour de son axe de révolution D, et en mettant bout à bout les images tridimensionnelles des N secteurs angulaires de la bande de roulement. [0026] A chaque prise de vue du secteur angulaire, les caméras enregistrent les deux images stéréoscopiques bidimensionnelles dudit secteur angulaire « a » de la surface de la bande de roulement. [0027] L'étape suivante consiste à recaler l'image CAO de référence de la surface à inspecter avec chaque image Id et Ig provenant de chacune des deux caméras 10d et 10g.
[0028] Pour ce faire, on projette l'image tridimensionnelle du modèle CAO dans chacun des plans Id et Ig et on déplace l'image projetée du modèle CAO par rapport à chacune des deux images Id et Ig de manière à minimiser la distance entre les contours extraits de l'image (Id ou Ig) de la surface à inspecter et les contours du modèle CAO projeté sur ladite image de la surface à inspecter. [0029] On fera observer que cette opération de recalage a pour objet d'identifier la localisation des premières et des secondes zones dans chacune des images Id et Ig de la surface à inspecter et ne requière donc pas une précision importante. [0030] Au préalable, les positions desdites premières et secondes zones ont été déterminées dans le modèle CAO selon les règles de découpage dans lesquelles, les zones accidentées ou de fort relief sont rangées dans la catégorie des premières zones, et les zones lisses ou planes sont rangées dans la catégorie des secondes zones. La figure 4 illustre le résultat d'un tel découpage, dans lequel les premières zones sont identifiées par la lettre P, et les secondes zones sont identifiées par la lettre A. [0031] On détermine alors par stéréovision passive l'image tridimensionnelle de la surface à inspecter pour les seules premières zones P dont la localisation a été déterminée à l'étape précédente. Cette image est obtenue, comme cela a été dit plus haut, en mettant en correspondance deux à deux les points des deux images bidimensionnelles issues de chacune des caméras et représentant un même point de la surface à inspecter. Pour déterminer les points associés Mg et Md à un point M de la surface à inspecter, on réalise l'association entre ce point caractéristique de la surface M et celui de son image Mg issue de l'image Ig provenant d'une première caméra, la caméra gauche par exemple 10g. Le point Md situé sur l'image de la seconde caméra, la caméra droite 10d, se trouve sur une droite E, communément appelée droite épipolaire. Cette droite épipolaire correspond à l'ensemble des projections possibles dans l'image Id issue de la deuxième caméra 10d d'un point Mg identifié dans l'image Ig de la première caméra 10g. La détermination du point Md se fait en recherchant le point de la droite épipolaire le mieux corrélé avec le point Mg. [0032] L'étape suivante consiste à réaliser l'image en stéréovision active du même secteur de la surface à inspecter, pour les seules secondes zones A. [0033] A cet effet, on projette successivement les uns après les autres des systèmes de franges S, comme cela est illustré à la figure 4. Les systèmes de franges font alterner des bandes éclairées et non éclairées de largeurs connues, selon un code binaire déterminé à l'avance (S1, S2, S3, S4) et sont associés à des techniques d'encodage et de décodage permettant d'identifier les franges sans ambiguïté des images projetées et enregistrées par les caméras. [0034] La figure 5 illustre le cas d'un système de franges dans lequel la largeur des bandes est inversement proportionnelle au nombre de bandes. Ainsi, la largeur des bandes du système de franges S2 est égale à la moitié de la largeur des bandes du système de franges S1 ; la largeur des bandes du système de franges S3, est égale à la moitié de la largeur des bandes du système de franges S2, et ainsi de suite. En d'autres termes, les largeurs (L,, L2, ...LN) des bandes de chacun des systèmes de franges (Si, S2,.. SN) sont des multiples, modulo 2n, de la largeur de bande du système de franges ayant la largeur de bande la plus faible (L4), n variant de 1 à (N-1), N étant égal à 4 dans l'exemple de la figure 5. Le nombre de franges double chaque fois que l'on projette un système de franges de rang immédiatement supérieur. [0035] Ainsi, plus le nombre N du rang du système de franges est élevé plus la largeur des bandes est faible, et plus la précision d'analyse est élevée. Mais plus les temps de saisie et de calcul sont importants. De plus, la largeur des franges est limitée par la résolution du capteur des caméras et des moyens de projection. [0036] Les caméras stéréoscopiques font l'acquisition successive des images de la projection de chacun des systèmes de franges, S1, S2, S3, S4, ... Sn sur la surface à inspecter du pneumatique. [0037] La figure 5 montre un encodage particulier d'un algorithme de projection de la lumière structurée utilisé au cours de l'étape E et qui est du type proposé par Gray. Cet encodage consiste à éclairer la surface à l'aide de systèmes de franges lumineuses dont la largeur est aussi divisée par deux à chaque image successive, mais dans lequel, chaque frontière entre deux bandes n'apparaît qu'une seule fois. Selon ce codage binaire, chaque système de franges ne diffère du précédent immédiat que d'un seul bit. [0038] Ce système de stéréovision active permet de mettre en correspondance les deux images issues des caméras de manière efficace dans les zones peu denses en points significatifs, et correspondant aux zones lisses ou planes. Une fois la mise en correspondance achevée, on détermine l'image tridimensionnelle de la surface à inspecter et réalisée par stéréovision active par un calcul de triangulation du même type que celui mis en oeuvre pour la stéréovision passive. [0039] L'étape suivante consiste à réaliser l'image tridimensionnelle de la surface à évaluer en combinant les images tridimensionnelles des premières zones obtenues par la technique de stéréovision passive (P) et des secondes zones obtenues par stéréovision active (A). [0040] La combinaison de ces images tridimensionnelles issues de ces deux méthodes d'acquisition ne pose pas de problèmes particuliers en ce que les images tridimensionnelles sont parfaitement callées l'une par rapport à l'autre dès lors qu'elles ont été réalisées sur le même secteur du pneumatique. [0041] A l'issue de l'étape F et une fois l'image tridimensionnelle de la surface à inspecter obtenue, on peut comparer ladite image avec l'image de référence, issue des données du modèle CAO, de manière à mettre en évidence les différences susceptibles de provenir d'éventuelles anomalies observables à la surface du pneumatique à inspecter. Les méthodes et des algorithmes de comparaison ne font pas l'objet de la présente invention. [0042] Compte tenu du nombre important de calculs, la mise en oeuvre de la méthode selon l'invention nécessite des moyens de traitement par ordinateur adaptés. [0043] On notera que la conduite des calculs de l'image tridimensionnelle pour une zone considérée ne se fait qu'une seule fois, soit selon la méthode de stéréovision passive, soit selon la méthode de stéréovision active, ce qui permet d'optimiser le temps de calcul global. [0044] En faisant tourner le pneumatique autour de son axe, on réalise par étapes successives, et en mettant en oeuvre la méthode selon l'invention, une image complète de la surface à inspecter. [0045] Bien évidemment, la méthode faisant l'objet de la présente description peut faire l'objet de nombreuses adaptations qui ne sont pas de nature à modifier l'esprit de l'invention. [0046] Ainsi, il est possible de dissocier la phase d'acquisition de la phase d'analyse numérique des données pour optimiser le temps de calcul et l'augmenter des temps technologiques liés aux opérations de chargement et de déchargement du pneumatique. [0047] Toujours dans le même esprit, cette méthode peut être utilisée chaque fois que l'on dispose d'un modèle CAO de la surface à inspecter.