Mise au point d'une nouvelle méthode de mesure de champs de déformations par corrélation directe d'images numériques

摘要

An optical method of direct correlation of digital images is introduced in order to determine displacements fields. This method of correlation called « direct » does not use the search of a maximum with the help of Fourier (FFT) but compares the pixels of an initial image with those of an image obtained after distortions of the observed piece. A bibliographic study is presented. The point resulting of this work is that this method of direct correlation is expensive in computation time but the obtained precision is very good, in the order of 1/40 th of a pixel. Unfortunately, alle those algorithms are little robust as soon as the local distortions inside an image exceeds 4%. The context of our study, which is the determination of intrinsic Forming Limit Stress Diagram, motivated up to develop an original algorithm which can in the same time give displacements with the same precision but can function also on images presenting strong local distortions (15 to 20%) or strong rotations (10 to 20°). Another advantage of this technique, there is no need for classical marking (grids, networks of interlocking circles...). Indeed, a random motif as speckle put down on the piece with a spray can of paint is sufficient to obtain a measure of a displacement field, and then a distortion field.%Une méthode optique de corrélation directe d'images digitales est présentée pour la mesure de champ de déplacements. Cette corrélation dite « directe » n'utilise pas la recherche d'un maximum à l'aide de transformées de Fourier Rapide (FFT) mais compare les pixels d'une image initiale avec ceux d'une image obtenue après déformation de la pièce observée. Une étude bibliographique est présentée. Elle montre que cette méthode est coûteuse en temps de calcul mais la précision obtenue sur les normes de vecteurs de déplacements est très grande: de l'ordre de 1/40ème de pixel. Malheureusement les algorithmes présentés sont peu robustes dès que les déformations locales à l'intérieur d'une image dépassent 4%. Le contexte de notre étude, qui est la détermination automatique de courbes limites en emboutissage, nous a poussés à développer un algorithme qui peut à la fois donner des déplacements avec la même précision, mais qui peut aussi fonctionner sur des images présentant de fortes déformations locales (15 à 20%) ou de fortes rotations (10 à 20°). Un avantage de cette technique est l'abandon des marquages classiques (grilles, réseaux de cercles entrelacés...). En effet, un motif aléatoire de type granulation déposé à l'aide d'une bombe de peinture est suffisant pour obtenir un champ de déplacements, puis un champ de déformations.