Digital Speckle Pattern Interferometry

Contexte

L’holographie numérique est l’ensemble des techniques permettant de contrôler ou d’enregistrer et de mesurer la phase d’une onde optique. Une des applications de ce type de technique est le contrôle non-destructif, en particulier la mesure de micro-déformations d’objets.  

Mesurer la phase d’une onde suppose d’utiliser des sources d’éclairage cohérent et réaliser des interférogrammes, et lorsque l’objet observé est étendu, diffusant, la figure d’interférence comprend des motifs de speckle (tavelures),  d’où le terme d’interforémétrie de Speckle dans ce cas.

On peut par cette technique obtenir une image de phase de l’objet et remonter par traitement numérique à la déformation de celui-ci. Les figures ci-dessous donnent des exemples d’image de phase de la déformation d’une surface de 3cmx3cm.

Image de phase (échelle des couleurs ce 0 à pi radians) de la déformation d’un objet diffusant obtenue sur l’expérience du LEnsE. Lors d’une déformation statique d’amplitude de quelques micromètres
Image de phase obtenue lors de mise en vibration de l’objet, l’amplitude des vibrations est de quelques micromètres.

Les éléments d’un tel dispositif sont décrits sur la figure ci-dessous :

Schéma de principe d’un dispositif d’interférométrie de Speckle

Le LEnsE dispose d’une expérience de mesure de déformation et de vibration d’un objet diffusant, expérience proposée dans le bloc d’Imagerie 1 de photonique expérimentale de 3ème année, et utilisée pour les stages de formation continue d’holographie.

Objectif scientifique et technique

L’objectif du PIMS est de construire une nouvelle version de cette expérience en utilisant des techniques d’interfaçage et de traitement numérique avancées, associée à un document support permettant d’exploiter l’expérience lors de stages, de démos ou de travaux pratiques.

Démarche & moyens

L’expérience existante permettra la prise en main de cette technique à la fois du point de vue du banc optique et des algorithmes de traitement. 

Après une analyse des applications industrielles actuelles de ce type de techniques, un cahier des charges des performances attendues sera défini. 

Le projet pourrait se décomposer en cinq parties  :

  • Choix et achat  d’une nouvelle caméra industrielle, choix des paramètres de réglage.
  • Conception d’une routine d’interfaçage de cette caméra à partir de programmes existants (Python)
  • Conception des algorithmes de traitement et de contrôle du banc (Python)
  • Conception d’une interface graphique pour le pilotage de l’expérience (Python)
  • Rédaction du document pédagogique support 

Un logiciel de management de projet (Notion ou Basecamp) sera utilisé par l’équipe-projet.

Objectifs pédagogiques

A l’issue du projet, vous serez capables de :

  • lister des applications des techniques d’holographie numérique
  • optimiser un dispositif d’imagerie et/ou d’interférométrie en fonction de l’application visée :
    • choisir les paramètres géométriques du montage (focales, ouvertures numériques, champs)
    • choisir les paramètres d’acquisition d’image (capteur, temps d’intégration)
    • choisir et concevoir les algorithmes de traitement d’image
  • intégrer et mettre en oeuvre un système complet associant montage optique, interfaçage et traitement numérique
  • mettre en place une organisation de travail en équipe  et utiliser des outils numériques de management de projet
  • présenter et critiquer des résultats scientifiques de façon rigoureuse et accessible à des scientifiques non spécialistes

Plus d’infos

Vous trouverez dans la MInE un poster décrivant l’expérience, dans les pages de photonique expérimentale de 3A l’énoncé du TP existant.

Encadrante : Fabienne Bernard