TÉLÉMANIPULATIONLA VISION STÉRÉOSCOPIQUE FACILITE LES INTERVENTIONS À DISTANCEDes images polarisées permettent à un opérateur muni de lunettes spéciales de visualiser en 3D sur écran. Le système est actuellement en test à EdF sur une application de téléopération.

Partager

TÉLÉMANIPULATION

LA VISION STÉRÉOSCOPIQUE FACILITE LES INTERVENTIONS À DISTANCE

Des images polarisées permettent à un opérateur muni de lunettes spéciales de visualiser en 3D sur écran. Le système est actuellement en test à EdF sur une application de téléopération.



Dans certains cas, mieux vaut garder ses distances. Les interventions de maintenance en milieu nucléaire, ou dans tout autre contexte dangereux, ont ainsi favorisé le développement des techniques de télémanipulation: l'opérateur pilote un bras de robot à distance, en visualisant ce qu'il fait grâce à l'oeil d'une caméra. Ces techniques ont progressé, mais un inconvénient majeur subsiste: avec un seul capteur (au lieu de ses deux yeux), il n'a plus la perception du relief. Essayez-donc de saisir un objet sans savoir si la pince est devant ou derrière! Le système de vision stéréoscopique en cours de test au centre de recherches d'EdF, à Chatou, comble cette lacune. Développé par la société LTD, spécialisée dans la robotique en milieu extrême, il devrait passer entre les mains des opérationnels d'ici à quelques mois. Première utilisation probable: l'inspection des bols de générateur de vapeur. EdF étudie aussi l'intérêt de la stéréoscopie pour des opérations sur des lignes sous tension."La vision stéréo est un vieux problème de l'intervention à distance, signale Jacques Pot, responsable du laboratoire de robotique et de téléopération à EdF Chatou. Mais les technologies pour construire un système réellement utile à l'opérateur ne sont mûres que depuis peu." En effet, pour mener des opérations délicates, parfois pendant des heures, pas question de se contenter de performances médiocres! La définition des images, la qualité de la perception du relief, mais aussi le confort d'utilisation et l'ergonomie du système se doivent d'être optimales simultanément. Le principe retenu par EdF repose sur des images polarisées. Les prises de vue légèrement décalées de deux caméras sont envoyées alternativement sur un moniteur. Un écran polarise les deux images, et de simples lunettes à verres polarisés sélectionnent la vue destinée à chaque oeil. Si le confort d'utilisation procuré par ces lunettes peu encombrantes est déterminant pour l'acceptation de la vision stéréo, la qualité de l'image qui doit guider l'opérateur était l'élément clé du cahier des charges d'EdF. "Le but était d'obtenir des mouvements fluides, à raison de vingt-cinq images par seconde pour chaque caméra, tout en gardant la résolution complète des capteurs", explique Albert Benhamou, directeur commercial de LTD. Le boîtier électronique mis au point par LTD effectue,en temps réel, les traitements d'images, ce qui permet une bonne perception stéréoscopique, sans trouble ni fatigue pour l'opérateur. La convergence des deux images, quelle que soit la distance entre les caméras et l'objet filmé, est en particulier un point délicat. L'opérateur peut effectuer ce réglage mécaniquement, en modifiant les positions relatives des caméras, ou bien électroniquement, en jouant sur la translation des deux images affichées sur l'écran. Dans les deux cas, il lui suffit de manipuler un potentiomètre du boîtier de contrôle. Mais, pour le confort des utilisateurs, une fonction de réglage automatique (par logiciel) est en cours de mise au point. Elle doit permettre de garder en permanence la convergence, notamment lorsque l'opérateur effectue un zoom pour se "rapprocher" de l'objet sur lequel il travaille. Le problème n'est pas encore résolu de manière totalement satisfaisante. Lorsque plusieurs plans coexistent dans le champ des caméras, le système "hésite" (comme un appareil de photo autofocus). D'autre part, la vision stéréo est aussi (ou surtout) un phénomène physiologique: c'est le cerveau qui fusionne les deux images et donne l'effet stéréoscopique. Or tout le monde ne "fusionne" pas de la même manière...



Deux techniques concurrentes

Pour restituer une image stéréoscopique sur un écran, tout le problème est de fournir aux deux yeux de l'observateur des points de vue "gauche" et "droit", légèrement décalés. Le principe consiste à obturer l'oeil gauche pour l'image droite, et vice-versa. Chaque oeil ne voit alors qu'une image, et le cerveau les associe pour donner une perception du relief. Avec des lunettes à verres polarisés, chaque verre

ne laisse passer qu'une image. En effet, les vues droite et gauche, affichées alternativement sur le moniteur, sont polarisées différemment par un filtre qui fonctionne à la même fréquence que l'affichage. C'est le principe du système de Tektronix, commercialisé en France par Théta-Scan. Une autre méthode utilise des verres à cristaux liquides. Cette fois, les verres droit et gauche sont obturés alternativement, à la fréquence d'affichage des images droite et gauche sur le moniteur. L'obturation alternée est commandée par un faisceau infrarouge. Le produit Crystal Eye, de la société StereoGraphics, proposé en France par Sparte, repose sur cette technique.



Une collaboration avec l'Ecole des mines de Paris

Pour développer et améliorer les techniques de "téléprésence visuelle", le Centre de recherche d'EdF Chatou travaille avec le Labo-ratoire de robotique de l'Ecole des mines de Paris. Ce dernier étudie la stéréoscopie à l'aide du système Crystal Eye, qui utilise des lunettes à cristaux liquides. Le laboratoire se focalise sur des développements avancés en vision stéréo, dont les applications intéressent EdF:

Optimisation et automatisation des réglages. Un système de test physiologique devrait permettre d'adapter l'automatisation des réglages (convergence...) aux particularités de perception de chaque opérateur.

Mouvement des caméras. Quels degrés de liberté faut-il donner aux caméras pour exploiter au mieux la stéréoscopie!

Couplage entre scènes réelles et réalité virtuelle. L'objectif est de donner à l'opérateur le moyen de déplacer en temps réel un objet virtuel dans l'image stéréoscopique d'une scène réelle filmée par les caméras.

Parmi les applications:

La simulation du mouvement d'un bras de robot (préparation d'une intervention);

Le déplacement d'un pointeur, par exemple pour désigner un objet et piloter les caméras en conséquence.

USINE NOUVELLE N°2484

Partager

LES ÉVÉNEMENTS L'USINE NOUVELLE

LES SERVICES DE L'USINE NOUVELLE

ARTICLES LES PLUS LUS