Antoine ANDRE : Mesure visuelle robuste à grands rapports plage sur résolution de la pose 3D de mires périodiques codées : applications à la microrobotique

Résumé : La mesure de pose à l'échelle microscopique est un défi majeur avec de nombreuses applications en microrobotique. À l'échelle macroscopique, la vision par ordinateur permet de mesurer la pose 3D d'objets de manière précise et robuste. Cependant, à mesure que l'échelle se réduit, les problèmes inhérents à la microscopie, tels que la faible profondeur de champ, un champ de vision réduit ou encore la projection orthographique des objectifs de microscopes, impliquent une meilleure structuration de l'objet d'intérêt. Cette thèse aborde cette problématique en utilisant des mires à motifs périodiques. La redondance structurée d'information contenue dans celles-ci permet d'atteindre des résolutions de l'ordre du millième de pixel par la mesure de phase. Le problème inhérent de la plage de mesure réduite au champ de vision du microscope est résolu en insérant une séquence binaire, sans perturbation de phase pour conserver la résolution de la méthode. La mire pseudopériodique résultante fournit ainsi une mesure sur une plage de 10^5 x 10^5 px². En utilisant un seuillage adaptatif local basé sur l'information de phase, la méthode démontre une grande robustesse au bruit, à l'occultation ainsi qu'aux défauts de mise au point, rendant ainsi la méthode adaptée pour un emploi en microrobotique. Cette méthode a été validée par plusieurs expériences démontrant une résolution planaire de 1 nm en translation sur une plage de 10 x 10 cm² et 4.5 μrad. en orientation sur une rotation de 2pi. La mesure des angles hors-plan atteint une résolution de 100 μrad. sur une plage de [-pi/8; pi/8] rad. Finalement, le mémoire présente l'utilisation de la méthode de mesure dans plusieurs applications de microrobotique où une mesure de pose résolue et sans contact est nécessaire.

Composition du jury : 

Guillaume LAURENT Maître de conférences Université Bourgogne Franche-Comté Directeur de thèse

Eric MARCHAND Professeur des universités Université de Rennes 1 Examinateur

Youcef MEZOUAR Professeur des universités SIGMA Clermont-Ferrand Rapporteur

Peter STURM Directeur de recherche INRIA - Grenoble Rhône-Alpes Rapporteur

Patrick SANDOZ Chargé de recherche Université Bourgogne Franche-Comté Co-encadrant de thèse

Maxime JACQUOT Professeur des universités Université Bourgogne Franche-Comté Co-encadrant de thèse

Localisation : Amphithéâtre Jules Haag - ENSMM 26, Rue de l'Epitaphe 25000 Besançon