CONTEXTE ET OBJECTIFS

Dans un souci de traçabilité des pièces de porc en aval de la découpe primaire, le projet visait à réunir les éléments nécessaires à l’élaboration d’un pré-protoype basé sur la vision numérique couleur en vue de l’identification automatique des identifiants visuels des pièces de porc (figure1).

L’objectif était de concevoir un système permettant :

1. le repérage sur la pièce de l’identifiant visuel,
2. le positionnement fin du capteur (caméra) pour permettre la perception optimale de l’identifiant,
3. la lecture de l’identifiant, c’est à dire la reconnaissance de sa signification au sein de l’image perçue,

Le principal verrou technologique diagnostiqué au démarrage du projet, ce qui constituait l’essentiel des travaux à réaliser, était l’élaboration des algorithmes de traitement d’image au cœur de l’étape 1 et l’élaboration des algorithmes de positionnement de la tête de lecture au cœur de l’étape 2.

Ce projet devait également permettre de définir des prescriptions, en amont de ces trois étapes, en matière d’éclairage des pièces et de propriétés des encres utilisées pour le marquage des identifiants, de façon à optimiser la fiabilité du processus.

La lecture de l’identifiant était par contre envisagée comme une question déjà bien résolue et pour laquelle le travail ne consisterait qu’à assurer l’intégrabilité au pré-prototype des éléments du commerce.

La validation des résultats était prévue par des tests in situ ou sur la plate-forme d’asservissement visuel du Cemagref, ceci devant permettre l’élaboration du cahier des charges du pré-prototype, la réalisation ou non de celui-ci ne relevant pas du projet mais d’une éventuelle phase ultérieure de valorisation.

RESULTATS DE L'ETUDE

L’éclairage et à la spécification de l’encre :

Un système d’éclairage direct a été étudié, beaucoup moins encombrant et coûteux qu’une version basée sur un éclairage diffus. Cette étude a conduit à spécifier des contraintes sur la géométrie éclairage / objet / caméra. Concernant la couleur de l’encre, il a été montré qu’une encre de couleur bleue claire était la plus à même de se différencier des autres couleurs susceptibles d’être présentes sur une pièce de porc. Malheureusement, une telle encre n’existe pas actuellement. De plus, les capteurs CCD classiques ne sont pas adaptés à ces valeurs de longueur d’onde.

La localisation de l’identifiant sur la pièce :

L’algorithme proposé est performant puisqu’un taux de réussite de 99% a été obtenu. De plus, il est indépendant de la forme de l’identifiant, de la couleur du support et de la concentration de l’encre utilisée, seule la couleur de l’encre est requise.

Le positionnement de la caméra face à l’identifiant :

Des algorithmes d’asservissement visuel ont été élaborés. Deux approches ont été proposées. Une première approche concerne l’utilisation d’un éclairage structuré (cf. présentation plus détaillée infra). Cette façon de faire permet de créer des informations visuelles dans la scène lorsque celles présentes ne sont pas assez robustes pour être utilisées dans une loi de commande. Deux cas de figure ont été étudiés suivant que l’éclairage est porté ou non par la caméra. Dans tous les cas, les lois de commande proposées permettent de positionner correctement la caméra, même si des améliorations restent à réaliser dans le cas déporté.

L’autre approche utilise directement des informations visuelles présentes sur l’objet. Des algorithmes ont été élaborés de manière à être robustes vis-à-vis des variations d’éclairage dues à la source ou au déplacement de la caméra par rapport à l’objet. Ils sont également robustes à l’apparition de spécularités. D’une façon générale, ils améliorent fortement les performances des techniques proposées jusqu’alors dans la littérature.

La lecture de l’identifiant :

Cette question qui était supposée quasi résolue s’est en fait révélée la plus délicate compte tenu de la courbure du support et de la déformation de l’identifiant en cours de croissance du porc, variable d’un individu à l’autre. En cours de projet, les moyens ont dû être réorientés sur l’amélioration de la résolution de cette question, sans pour autant que les progrès accomplis puissent être jugés pleinement satisfaisants.

Tout d’abord a été étudiée la possibilité de corriger l’image du marquage dans le cas où son support se situe dans une zone à forte courbure. Cette courbure a été obtenue grâce à l’utilisation d’un éclairage structuré et codé (le même que celui utilisé pour déplacer la caméra). Des résultats très satisfaisants ont pu être obtenus. La courbure étant connue, un algorithme de correction de l’image de l’identifiant a été élaboré. Malheureusement, il conduit pour l’instant à des temps de calcul prohibitifs sur un calculateur standard et nécessite une caméra à haute résolution pour pouvoir procurer des images exploitables.

Il a fallu alors en revenir à une utilisation des images brutes.

Une phase de segmentation des caractères, préalable à l’algorithme de reconnaissance des caractères proprement dit, est alors apparue nécessaire. Cette phase s’est avérée poser de nombreux problèmes et les résultats obtenus sont décevants. Plus de robustesse vis-à-vis de l’image de l’identifiant est nécessaire mais également un dispositif d’impression conduisant à des images de meilleure qualité.

Au final, la mise en œuvre d’algorithmes de reconnaissance optique de caractères est apparue comme une solution envisageable. Ce type d’algorithme dépend, en fait, fortement de la phase précédente de segmentation. Toutefois, les résultats obtenus sont plutôt bons, même si des améliorations demeurent possibles. En particulier, aucune connaissance a priori n’a été utilisée, comme la police des caractères par exemple.

Pour plus de renseignements, Contacter  : M Davenel

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