Proposition d'un étalonnage pixel à pixel compensé pour caméras infrarouges et comparaison avec des procédures classiques d'étalonnage: cas de l'analyse des contraintes par l'étude du couplage thermoélastique
Cédric Doudard  1@  , Vincent Le Saux  1@  
1 : Institut de Recherche Dupuy de Lôme  (IRDL)
CNRS : FRE3744, ENSTA Bretagne, Ecole Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB), Université de Bretagne Sud [UBS], Université de Bretagne Occidentale [UBO]
2 rue François Verny, 29 806 Brest Cedex 9 -  France

En raison de leur accessibilité, les caméras infrarouges sont devenues de plus en plus répandues dans les communautés industrielles et scientifiques depuis la fin des années 1970. La plus grande partie de ces caméras utilisent une matrice de plan focal infrarouge (infrared focal plane array _ IRFPA), qui se compose d'une multitude de photodétecteurs placés au niveau du plan focal des systèmes d'imagerie. La technologie IRFPA a énormément progressé au cours des dernières années, ce qui a permis le développement d'une matrice de plan focal (focal plane array _FPA) avec un pitch plus petit (meilleure résolution spatiale). Cependant, plusieurs problèmes ont également accompagné ces avancées majeures, dont la plus génante est la non-uniformité des capteurs. Les causes de ces non uniformités sont nombreuses, citons par exemple la variabilité des détecteurs dans le procédé de fabrication FPA, la température de fonctionnement non homogène dans le FPA et le bruit de lecture électronique...

Différentes méthodes ont été proposées pour résoudre ce problème. Parmi celles-ci, on peut citer les techniques utilisant une Correction de Non-Uniformité (Non Uniformity Correction _ NUC) basée sur l'utilisation de cartes de température uniforme. L'objectif est d'avoir une réponse similaire pour tous les éléments du FPA en effectuant une normalisation de la réponse. Dans cette communication, nous proposons un calibrage pixel à pixel compensé au sens où il intègre les effets de la température du boîtier de la caméra. Les résultats de cet étalonnage sont comparés sur des images de corps noirs à deux corrections de non uniformité deux points classiques, une première dite compensée (i.e., qui intégre les effets de la température du boitier de la caméra) et une deuxième non compensée. Il est démontré que cette approche conduit à une amélioration significative de la résolution thermique avec une réduction de l'erreur moyenne ainsi que de l'écart-type.

L'approche est ensuite validée sur une mesure de cas réelle centrée sur l'analyse des contraintes par l'étude du couplage thermoélastique. Le gain en termes de précision de mesure est mis en évidence en comparant le calibrage proposé aux étalonnages classiques. Enfin toujours à partir de l'exemple précédent, le champ d'intérêt de ce nouvel étalonnage est discuté.


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