Sp´ ecificit´ e des tomographies acquises sur Vestales

En d´epˆıt des nombreuses pr´ecautions prises lors de l’acquisition des images de parti-cules, leur qualit´e n’est pas vraiment satisfaisante. Les quatre images de particules des

figures 6.1 ne sont pas suffisantes pour constituer un ´echantillon repr´esentatif de la

di-versit´e des tomographies enregistr´ees : la luminance moyenne, le contraste et la nettet´e varient ´enorm´ement. La mise au point du syst`eme optique – compos´e de la nappe laser, de l’objectif, de l’obturateur et de la camera est imparfaite : le rendu est in´egal d’une tomographie `a une autre. Pourtant, le perfectionnement de ces r´eglages ne pourrait `a lui seul att´enuer ou seulement compenser ces variations. L’ensemencement est aussi respon-sable : sa r´epartition apparaˆıt inhomog`ene d’un endroit ou d’une tomographie `a l’autre.

En comparaison, les tomographies de Jeanne et al. [55] (voir Fig. 6.2) se montrent d’une

qualit´e nettement meilleure, mais difficilement reproductible dans notre cas : le dispositif d’ensemencement de Jeanne et al. n’est pas transposable simplement `a l’´echelle d’un banc exp´erimental tel Vestales de notre point de vue. L’augmentation de la quantit´e de parti-cules inject´ees n´ecessite une augmentation proportionnelle du flux d’air les transportant. Or ce flux d’ensemencement doit ˆetre m´elang´e au flux r´eactif afin d’obtenir un ´ecoule-ment homog`ene `a la sortie de l’injecteur. Dans l’´etat actuel, le flux d’ensemence´ecoule-ment est de l’ordre du dixi`eme du flux r´eactif : une proportion sup´erieure exigerait de modifier le banc Vestales. En outre, la g´en´eration d’un flux d’ensemencement suppl´ementaire de fum´ee d’encens nous a sembl´e trop lourd `a entretenir.

Parmi les trois exp´erimentations pr´ec´edentes, les conditions exp´erimentales de Stevens

[96] sont les plus proches des nˆotres, et ce d’autant plus que la configuration de

Fig. 6.1d – Image de particules D

conditions de Stevens [96] : la vitesse d´ebitante et l’intensit´e de turbulence sont

l´eg`ere-ment inf´erieures aux nˆotres. La turbulence est par essence caract´eris´ee par de nombreuses fluctuations, en particulier de pression qui explique les fluctuations de densit´e

d’ensemen-cement observ´ees. En regard, les conditions exp´erimentales de Jeanne et al. [55] sont tr`es

faiblement turbulentes.

Nos images ne poss´edant pas les caract´eristiques appropri´ees requises par la m´ethode de

Jeanne et al. [55], seule celle de Stevens [96] fut en mesure de traiter nos tomographies. La

premi`ere action a ´et´e de l’appliquer. La pr´ecision est limit´ee par la taille de la fenˆetre locale dans laquelle est calcul´ee l’intensit´e moyenne locale. Le contour obtenu est liss´e : sa plus petite ´echelle est largement sup´erieure aux ´echelles physiques g´en´er´ees par la turbulence et mˆeme celles de la distance inter-particules. En outre, la m´ethode de Stevens faillit dans

le cas de d´efaut d’ensemencement local ou de poches de r´eactifs (voir Fig.6.4). En effet, si

la binarisation cr´ee plus de deux r´egions connexes, un post-traitement est indispensable : cette ´etape suppl´ementaire d´et´eriore le contour.

De mˆeme, la m´ethode employ´ee par Armstrong [4] n´ecessite un ensemencement tr`es

dense et probablement un filtre moyenneur, de fa¸con identique `a celle de Stevens. Nous manquons d’informations d´etaill´ees `a ce propos.

6.1.4 Filtrage et Segmentation

Nous avons choisi de porter notre effort sur l’am´elioration du traitement d’images pour lequel de nombreuses voies n’avaient pas ´et´e explor´ees, en se fixant deux objectifs :

– supprimer le bruit par un filtrage mieux adapt´e qui d´eforme moins le signal et conserve de plus fines ´echelles de courbure du contour ;

– assurer une robustesse de la d´etection vis-`a-vis de la turbulence, c’est-`a-dire son im-munit´e aux contours parasites, ayant pour origine les effets bi- voire tri-dimensionnels d’observation de la flammelette suivant une coupe ou la pr´esence de poches d´efec-tueuses en ensemencement.

(a) oxyde de zirconium (b) oxyde de zirconium plus fum´ee d’encens

Fig. 6.2 – Tomographies de Jeanne et al. [55]

La strat´egie ad-hoc fut de dissocier le traitement en deux phases successives : le filtrage puis la segmentation. N´eanmoins, la robustesse de la seconde phase sp´ecifie la s´electivit´e requise pour la premi`ere. Inversement, la pr´ecision de la premi`ere limite forc´ement celle de la seconde. En pratique, la proc´edure se montre id´eale d`es que les deux phases se conjuguent bien. Il existe pl´ethore de filtres de pr´etraitement. Nous avons alors accord´e la priorit´e `a prospecter d’autres techniques de segmentation afin de mieux cerner les composantes du bruit `a supprimer.

Les techniques de segmentation sont classiquement distingu´ees suivant l’objet qu’elles manipulent :

– segmentation par pixel : outils simples consid´erant le niveau de gris du pixel comme valeur absolue ;

– segmentation par r´egion : attributs statistiques d´efinis pour un groupe de pixels ; – segmentation par contour : d´etecteurs de contour, ´elude le choix du seuil ;

– segmentation par mod`ele : l’information exploit´ee n’est plus la seule valeur du niveau de gris, d’autres crit`eres sont pris en compte sur la forme des objets ; ´elastiques, de r´eseau, ´electriques, de diffusion.

Les m´ethodes mises en oeuvre jusqu’`a pr´esent font appel aux techniques de segmentation par pixel. La perception des images par le syst`eme visuel humain est `a l’origine des notions de diff´erence et similarit´e sur lesquelles s’appuie la segmentation. De cette conception d´ecoulent les approches « fronti`ere » et « r´egion ». Dans une optique d’identification des

zones de gaz brˆul´es et de gaz frais, une segmentation par r´egion est appropri´ee, tandis que

dans une optique d’identification directe de la flammelette, une segmentation par contour est plus appropri´ee. Par ailleurs, la segmentation par mod`ele concluera cette exploration. Les op´erateurs introduits sont illustr´es par leur application aux tomographies

(a) Tomographie A (b) Tomographie B

(c) Tomographie C (d) Tomographie D

Fig. 6.3 – Moyenne locale `a 32× 32 appliqu´ee aux tomographies 6.1

de particules : ce d´ecoupage clarifie la pr´esentation au d´etriment du respect de la r´ealit´e. Les traitements par lot sur un grand nombre de tomographies obligent `a ´elargir le cadre pour couvrir tout le champ des positions ´eventuelles des flammelettes.