3 1 Comparaison des spectres

Pour comparer les différents appareils, nous avons mesuré les céramiques de référence. Pour chacune d’entre elles, les spectres sont calculés en moyennant cinq mesures sur le côté mat de la céramique.

On peut distinguer 3 types de spectres :

- Les spectres « plats » : gris moyen, gris pâle, blanc, noir (Figure II-29) - Les spectres en « S » : jaune, orange, rouge, bleu intense (Figure II-30) - Les spectres à un pic : vert, cyan (Figure II-31).

Figure II-29 - Spectres "plats" -

RUBY Figure II-30 - Spectres en "S" - RUBY Figure II-31 - Spectres à un pic - RUBY

Les deux types de spectres les plus représentatifs sont les spectres en « S » et les spectres à un pic. En effet, on retrouve le type « spectre plat » sur les parties de spectres en plateau des courbes en « S ». Nous avons donc choisi de présenter pour cette étude les spectres de la céramique rouge (Matt Red) et de la céramique verte (Matt Green). On mesurera pour chaque série d’appareils les écarts absolus de réflectance entre les différents spectres mesurés.

II. 3. 1. 1. Les spectrophotomètres à mesure ponctuelle

Les spectromètres à mesure ponctuelle à notre disposition sont (comme cela a été précédemment détaillé) : le Ruby, le QE65000, l’USB4000 et le spectromètre ASD. Les spectres mesurés par ces appareils pour les céramiques verte et rouge sont présentés en figures II-32 et II-33.

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Figure II-32 – Spectres de la céramique verte - 400-800nm Spectrophotomètres à mesure ponctuelle

Figure II-33 – Spectres de la céramique rouge - 400-800nm Spectrophotomètres à mesure ponctuelle

Malgré la bonne concordance des spectres visibles de la céramique verte, la céramique rouge présente des variations non négligeables dans la zone de fortes longueurs d’onde (Figures II-34 et II-35).

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Figure II-34 – Spectres de la céramique verte - 350-1000nm Spectrophotomètres à mesure ponctuelle

Figure II-35 – Spectres de la céramique rouge - 350-1000nm Spectrophotomètres à mesure ponctuelle

En effet, sur le domaine visible, pour la céramique verte les variations (en valeur absolue) sont de l’ordre de quelques pourcents (4% d’écart au maximum), alors que pour la céramique rouge elles peuvent être beaucoup plus élevées (17% d’écart entre le QE65000 et le Ruby à 700nm). Des différences apparaissent également, dans le cas du QE65000 et de l’USB4000, aux faibles longueurs d’onde. Ces différences s’expliquent par un dysfonctionnement du logiciel de traitement des données, Spectrasuite pour ces deux appareils, qui induit des artefacts aux extrémités du spectre lorsque l’on se place en mode « Réflectance ». Le même phénomène de dysfonctionnement de Spectrasuite pour les spectrophotomètres QE65000 et USB4000 s’observe également entre 800 et 1000nm (dans le proche infrarouge). Ces deux appareils ne sont pas exploitables sur cette gamme de

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longueurs d’onde (au delà du visible), et leurs résultats doivent être manipulés avec précaution aux courtes longueurs d’onde.

II. 3. 1. 2. Les caméras hyperspectrales visibles

La céramique verte montre pour les deux caméras des spectres proches à moins de 2% d’écart (Figure II-36). Pour la céramique rouge, les formes des spectres sont identiques et la différence maximale, qui apparaît encore aux fortes longueurs d’onde, est de 7% (Figure II-37).

Figure II-36 – Spectres de la céramique verte - 400-1000nm Caméras hyperspectrales visibles

Figure II-37 – Spectres de la céramique rouge - 400-1000nm Caméras hyperspectrales visibles

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II. 3. 1. 3. Les caméras SWIR et VNIR, comparées au spectromètre

ASD

Les deux caméras du CRCC couvrant la gamme de longueur d’onde de 400 à 2500nm (la VNIR allant de 400 à 1000nm et la SWIR de 1000 à 2500nm), il est intéressant de comparer les spectres mesurés par ces caméras hyperspectrales avec le spectromètre ASD qui mesure également le spectre sur cette gamme là. Les résultats pour les céramiques rouge et verte sont décrits en figures II-38 et II-39.

Figure II-38 – Spectres de la céramique verte - 400-2500nm Comparaison SWIR, VNIR et FORS

Figure II-39 – Spectres de la céramique rouge - 400-2500nm Comparaison SWIR, VNIR et FORS

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On observe que les différences maximales se situent à la « jonction » des gammes des deux caméras. En effet, la caméra VNIR enregistre des images entre 394 et 1007nm, et la caméra SWIR entre 919 et 2521nm exactement. Les zones extrêmes de chaque caméra, correspondant entre autre à la zone de « jonction », sont également les zones spectrales où la sensibilité des capteurs (étudiés et choisis pour la gamme VNIR ou SWIR) est la plus faible, et où l’erreur est la plus importante. Cependant, si on fait abstraction de la zone spectrale entre 900 et 1100 nm environ, les courbes se superposent assez bien avec celles données par le spectromètre ASD.

Globalement, pour la céramique verte les courbes hyperspectrales diffèrent de moins de 4% du spectre généré par le spectromètre ASD, et pour la céramique rouge les résultats sont quasi-identiques (à moins d’1% près).

II. 3. 1. 4. Comparaison de tous les appareils (ponctuels ou non) sur

le domaine visible

Comparons à présent tous les appareils générant un spectre sur le domaine visible : nous disposons du RUBY, de l’USB4000, du QE65000, du spectromètre ASD, et des caméras hyperspectrales VNIR et C2RMF. Les spectres sont visibles en figures II-40 et II-41.

Figure II-40 – Spectres de la céramique verte - 400-1000nm Comparaison de tous les appareils

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Figure II-41 – Spectres de la céramique rouge - 400-1000nm Comparaison de tous les appareils

Les divergences des spectromètres QE65000 et USB4000 ne sont pas significatives car, comme on l’a vu plus haut, elles sont dues à un artefact de mesure du logiciel Spectrasuite. Pour les autres appareils, les spectres coïncident très bien pour la céramique verte (moins de 3% d’écart), et diffèrent un peu plus (9% de différence à 900nm par exemple) dans les grandes longueurs d’onde pour la céramique rouge.

Conclusion de la comparaison des appareils pour la mesure des spectres :

Dans la grande majorité des cas, on observe que les différences, en valeur absolue, entre les appareils sont plus importantes sur la céramique rouge que sur la céramique verte. Les arguments pouvant expliquer ces différences sont multiples. Il pourrait y avoir une différence de sensibilité des appareils entre les courtes et les grandes longueurs d’onde par exemple, qui induirait une erreur plus importante dans les rouges et donc expliquerait ces grandes variations d’intensité de réflectance observées pour la céramique rouge. On peut également mentionner le fait que pour les spectres de la céramique verte, les valeurs des réflectances sont assez faibles (elles sont inférieures à 40% de réflectance) en règle générale, alors qu’elles sont élevées pour la céramique rouge (avec un maximum compris entre 70 et 90% de réflectance). Ces différences d’intensité sont importantes, et la sensibilité du capteur peut varier avec l’intensité du signal collecté : si il est proche de la saturation par exemple, peut-être que le signal reçu est interprété d’une manière

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erronée, ce qui expliquerait les fortes disparités lorsque le signal est intense (comme aux fortes longueurs d’onde de la céramique rouge) et l’absence de problème pour les signaux plus faibles (comme celui de la céramique verte). L’homogénéité des céramiques n’est pas évoquée ici car les céramiques de référence sont particulièrement homogènes sur la surface que l’on étudie, la surface mate ; ce paramètre n’est donc pas le plus adapté pour expliquer les différences que l’on observe entre les deux types de céramiques.

Enfin, malgré les différences qui apparaissent entre les différents appareils pour la céramique rouge, on peut observer que la forme du spectre est toujours la même, les variations étant importantes en pourcentage de réflectance seulement. L’identification des pigments se faisant principalement par l’étude de la dérivée du spectre, on peut conclure que les différences perçues entre les appareils ne mettent pas en péril l’identification du matériau.

Les différents appareils pourront donc être utilisés alternativement d’une manière qualitative. Mais si on donne de l’importance à l’intensité de réflectance (pour suivre une évolution de spectre par exemple) pour une utilisation quantitative, il est conseillé d’utiliser toujours le même appareil.