Sommaire

CALIENS

DESCRIPTIF DES PRINCIPALES FONCTIONS

LES FONCTIONS SUR LES FICHIERS

LES FONCTIONS DAFFICHAGE

LES FONCTIONS DE MESURE

LES FONCTIONS DE TRAITEMENT DU SIGNAL

MODIFICATION DES COULEURS

REDUCTION DU BRUIT

PARAMETRAGE DU MOYENNAGE

PARAMETRAGE DU FILTRAGE

LES MODES DE TRAVAIL DE CALIENS

MODULE MICHELSON

MODULE INTERFERENCES

MODULE ANALYSE


DESCRIPTIF DES PRINCIPALES FONCTIONS

=> Les fonctions de la barre doutils utilisateur :

La sensibilité règle le temps de pose de la caméra. Comme dans le cas de la photographie, plus le temps douverture est long, plus la sensibilité sera élevée. cest le même procédé qui est utilisé pour CALIENS. Ce réglage affecte le temps dattente entre le début et la fin de lintégration du flux lumineux (nommé t en millisecondes), selon une formule.

t = 5 + 2,5 x Sensibilité

A sensibilité 0, le temps dintégration est de 5 ms, à sensibilité 15 (maximum), il est de 42,5 ms. Cela explique la présence de modes "anti 100Hz" à sensibilité 2, 6, 10 & 14, soit des temps de pose de 10, 20, 30 et 40 ms (multiples de la période du secteur). Etant donné lextrême sensibilité de CALIENS utilisée sans filtre, il est nécessaire de monter le filtre atténuateur sur toutes les manipulations courantes.

Le zoom permet de paramétrer léchelle de vue du signal. Le zoom maximum est de 1 pour 1, cest à dire que chaque pixel à lécran représente un échantillon réel. La fenêtre daffichage ayant une dimension de 512 pixels décran, une acquisition des 2048 points de la barrette CCD pourra être représentée en :

     1/4 (un pixel sur 4), cest à dire que toute la barrette est visualisée dans la fenêtre, mais seul un pixel sur 4 est affiché).

     1/2 (un pixel sur 2), lécran visualise la moitié de lacquisition. Les barres de défilement sont actives.

     1/1 (tous les pixels), lécran visualise un quart de lacquisition mais tous les pixels sont affichés (barres de défilement actives).

En mode de travail  Michelson , le zoom peut prendre des valeurs plus basses que 1 pixel sur 4.

=> Les fonctions de la barre doutil principale :

     1               *                 2           3      *              4              5

1 Les fonctions sur les fichiers offrent des possibilités de :

Sauvegarde rapide de lacquisition à lécran

Ouverture dun fichier sauvegardé

Imprimer la ou les courbes affichées à lécran

2 Les propriétés daffichage vous permettent de :

Effectuer une acquisition de 2048 points

Superposer ou non les différentes acquisitions

Effacer la dernière acquisition

3 Les fonctions de mesure servent à :

Afficher les curseurs horizontaux ou verticaux

Détecter automatiquement les maxima

Afficher ou non une grille de mesure

4  Les fonctions de traitement du signal ont pour effet de :

Filtrer ou non le signal pour diminuer le bruit

Inverser laffichage

Adapter logiciellement la dynamique de lécran à celle du signal

Moyenner le signal sur plusieurs acquisitions

5  Les fonctions daide et de calcul sont utiles pour :

Obtenir des rappels théoriques sur les manipulations courantes (dépendent du mode utilisé)

Raccourcir les calculs systématiques lors des manipulations prévues.

*  Temps réel et niveaux de gris

Temps réel :

Le temps réel est laffichage simultané du signal CCD. La fluidité est fonction de la vitesse du PC. Le temps réel est nécessaire pour tous les réglages de manipulation, et est donc accessible depuis n importe quel mode de travail. Le zoom n est pas accessible en mode temps réel. La plupart des autres paramétrages peuvent être activés.

Niveaux de gris :

Les niveaux de gris sont un mode daffichage. La moitié de lécran est consacré à laffichage de limage CCD en faisant correspondre à chaque pixel un segment vertical de couleur proportionnelle à sa valeur. Pour se rapprocher des couleurs utilisées lors des expériences courantes, plusieurs teintes sont possibles. Pour accéder au paramétrage des niveaux de gris, utilisez le menu Affichage / Courbes… .


LES FONCTIONS SUR LES FICHIERS

L ouverture dun fichier : Accède au menu douverture dun fichier au format CCD pour lacquisition spatiale. Attention, si laffichage n est sélectionné que pour une seule image, louverture dune acquisition entraînera la suppression des courbes précédemment affichées sur lécran.

Sauvegarde dun signal : Permet la sauvegarde de la dernière acquisition affichée sur lécran. Le format par défaut est le format .CCD . Les possibilités de sauvegarde sous dautres formats (image bitmap BMP, texte TXT) sont données par le menu fichier / exporter….

L impression expresse dun signal. Imprime le contenu de la fenêtre daffichage selon les paramètres définis dans le menu de fichier / imprimer. Attention, limpression est à éviter lorsque la caméra est connectée à lordinateur. Préférez pour imprimer la fin des manipulations.

        Un ordre dimpression alors que la caméra est connectée nécessitera lannulation de cet

        ordre et lextinction temporaire de la caméra.

        Un ordre dacquisition alors que limprimante est connectée nécessite lextinction

        temporaire de limprimante.


LES FONCTIONS DAFFICHAGE

Acquisition : déclenche une acquisition du signal issu de la caméra et affiche le résultat conformément aux réglages choisis. Les touches de raccourci pour laffichage sont F4, F3, et F2 pour laffichage dun pixel sur 4 (512 points), 1 sur 2 (1024 points) ou la totalité (2048 points).

   /

Affichage simultané : Non sélectionné, une seule courbe apparaît lors de lacquisition. Sélectionné, les courbes se superposent les une à la suite des autres à chaque acquisition. Au delà de 4 courbes affichées, une nouvelle acquisition supprimera la plus ancienne des 4 courbes.

Rafraîchissement progressif de laffichage : A chaque clic sur ce bouton, la dernière des courbes sera effacée de lécran. Attention, ces acquisitions sont définitivement détruites si elles n ont pas été sauvegardées.

LES MODES DAFFICHAGES

Trois modes sont possibles :

  Mode  vecteurs  : les points contigus sont reliés par des droites (F9)

  Mode  pics      : quelque soit le mode daffichage (1 point sur 4, 1 point sur 2 ou la totalité) (F10)

                                  tout les points sont représentés

  Mode  points    : les points ne sont pas reliés (F11)


LES FONCTIONS DE MESURE

   /

Active ou désactive laffichage des curseurs verticaux. Pour mesurer une distance, saisir avec le bouton gauche de la souris lun des curseurs, et le déplacer jusqu à la position verticale voulue. Relâcher alors le bouton gauche. lunité de mesure est paramétrable dans le menu affichage / curseurs.

   /

Active ou désactive laffichage des curseurs horizontaux. Même caractéristiques que pour les curseurs verticaux.

Aspect des curseurs

Pour changer laspect des curseurs, se positionner dans le menu Affichage / curseurs… Vous pouvez sélectionner la largeur des curseurs (1,2 ou 4 pixels) ainsi que la couleur (voir ci dessous). Une fois les choix effectués, cliquez sur valider. Pour changer les couleurs, consultez la partie Modification des couleurs.

Détection automatique des maxima. La première sélection [image] donne le premier maximum du signal. La valeur affichée est la position absolue du maximum sélectionné. Les curseurs de droite et de gauche [image] permettent de sélectionner le maximum suivant à droite ou à gauche.

   /

Active ou désactive laffichage de la grille de mesure de fond décran.

Paramètres de la Grille

Pour changer laspect de la grille, se positionner dans le menu Affichage / grille… Vous pouvez sélectionner le type de trait (pointillé, continu ou axe), le pas de la grille ainsi que la couleur (voir ci dessous). Une fois les choix effectués, cliquez sur valider.


LES FONCTIONS DE TRAITEMENT DU SIGNAL

   /

Adaptation automatique de la dynamique : lorsque ce bouton n est pas sélectionné, laffichage est sur la totalité de la dynamique de la caméra (256 niveaux numériques) quel que soit le signal issu de celle-ci. Lorsque la fonction est activée, le signal apparaît automatiquement sur lécran entre son maximum et son minimum.

   /

Inversion de limage. Non sélectionné :

       Les niveaux hauts correspondent à lobscurité.

       Les niveaux bas correspondent à un éclairement maximum.

Sélectionné, plus le niveau est haut, plus léclairement est élevé.

   /

Filtrage : Réduit les hautes fréquences présentes dans le signal. La fonction applique un filtre numérique au signal. Les paramètres de ce filtre peuvent être modifiés dans le menu paramètres / filtrage-moyennage. Permet de réduire les bruits spatial et temporel (au prix dun lissage des événements ponctuels). Pour plus de détail sur lutilisation du filtrage, consultez les informations sur la réduction du bruit.

   /

Moyennage : Réduit le bruit temporel par moyennage entre plusieurs acquisitions effectuées successivement. Les paramètres du nombre dacquisitions peuvent être modifiés dans le menu paramètres / filtrage-moyennage. Permet de réduire le bruit temporel. Pour plus de détail sur lutilisation du moyennage, consultez les informations sur la réduction du bruit.

Fourier : Cliquez sur ce bouton pour l'activer. Recliquez pour l'arrêter. Fonction de calcul de la transformée de Fourier rapide (FFT) du signal affiché à l'écran. Le résultat donné par les curseurs est linverse d'une distance. Pour ce qui concerne l'utilisation de la FFT en mode Michelson, consultez la partie "Mode de travail".


MODIFICATION DES COULEURS

Paramètres daffichage

1

Pour changer la couleur, sélectionnez  Autre… . Choisissez la couleur qui vous convienne dans celle proposées, et validez par  OK . Si aucune de ces couleurs ne vous satisfait, cliquez sur  Définir des couleurs personnalisées .

2

A laide de la jauge et du curseurs, déterminez une couleur. Cliquez alors sur  Ajouter aux couleurs personnalisées . Sélectionnez cette couleur dans la partie en bas à gauche, puis validez par  OK .


Réduction du bruit
REDUCTION DU BRUIT

Le signal peut être bruité. Les sources peuvent être de phénomènes physiques (bruit thermique, bruit de lélectronique, non uniformités dans la fabrication des pixels).

Outils de CALIENS

Cependant, la numérisation permet de faciliter grandement le traitement du signal, et donc de disposer de solutions de pour réduire le bruit. Celles proposées par CALIENS sont au nombre de deux :

              Le filtrage numérique (voir la partie Paramétrage du filtrage)

              Le moyennage (voir la partie Paramétrage du moyennage)

La quantification

L utilisation dune sortie numérique ajoute un bruit dit de  quantification . Il est dû à limpossibilité de représenter par des niveaux discrets un phénomène analogique. CALIENS dispose dun codage sur 8 bits, soit 256 niveaux. Le bruit apporté est de lordre dun demi niveau, soit 0,2%, bruit qui reste inférieur au bruit analogique. Un phénomène dinstabilité du signal peut apparaître (vibration du signal sur loscilloscope, ou en mode  temps réel ). Ce phénomène est issu de la modulation des sources à courant alternatif. CALIENS est équipée pour réduire cette instabilité.

Le bruit à 100 Hz

Toute lumière émise par une source dont lémission est commandée par une tension alternative est elle même modulée à la fréquence de cette tension alternative. Cest le cas pour :

- Les éclairages fluorescents (communément appelés  néons ) dont le facteur de modulation est proche de 100%.

- Les lampes à incandescences, pour lesquelles le phénomène est moins marqué (inertie thermique du filament).

- Les lampes à vapeur de Mercure, Cadmium, Sodium… alimentées en tension alternative.

Ce phénomène est invisible à lœil en raison de la persistance rétinienne rendant tout phénomène optique de fréquence supérieur à une vingtaine dHertz assimilable à un phénomène continu (principe du cinéma). Il ne lest pas pour les systèmes de vision dotés de temps dintégration quantifiés bien plus faibles (CALIENS par exemple, dont le temps de pose est au minimum de 5 ms, soit 200 Hz de répétition).

Le signal apparaît alors instable CALIENS est prévue pour fonctionner dans ces conditions.

Certaines valeurs de sensibilité sont étudiées pour atténuer linstabilité. Elles sont accessibles en mode oscilloscope comme en mode PC. Cependant, seul le mode PC permet de connaître de façon sûre ces valeurs.

Elles valent 2, 6, 10 et 14 pour une modulation à 100 Hz, 6 et 14 pour une modulation à 50 Hz (et 100 Hz).


Paramétrage du moyennage
PARAMETRAGE DU MOYENNAGE

L opération de moyennage consiste à effectuer successivement plusieurs acquisitions numériques et à en faire la moyenne. La valeur moyenne dans le temps du bruit étant nulle, plus le nombre déchantillons moyennés sera important, plus le bruit temporel sera faible. Elle est idéale pour la mesure de phénomènes fixes dans le temps. En revanche, lopération de moyennage comporte des inconvénients :

        Elle est dangereuse sur le plan de la fiabilité de la mesure lorsque le phénomène étudié est

        en mouvement. Le moyennage dévénements non identiques donnera des résultats

        erronés.

        Elle ne modifie pas le bruit spatial, correspondant à des imperfections de manipulation ou

        à des non uniformités pixel à pixel.

Entrez la valeur du nombre dacquisition à moyenner à côté de Nombre dacquisition pour obtenir le signal visualisé à lécran. Un nombre élevé diminue la vitesse daffichage.

Pour utiliser le moyennage , il faut activer licône [image]. Le paramètre de réglage du moyennage est accessible  dans  le  menu   paramètres / filtrage - moyennage.


Paramétrage du filtrage
PARAMETRAGE DU FILTRAGE

Le filtrage est une opération qui a pour but de diminuer les éventuels bruits de non uniformité. Elle est particulièrement appréciable pour lutilisation de sources cohérentes (problèmes liés à la granularité des lasers par exemple). Le principe est de prendre en compte la valeur des pixels voisins pour déterminer une  meilleure  valeur du pixel considéré. A lordre un, la valeur du pixel  x  notée Vx  deviendra :

Vx  = (Vx + Vx-1 + Vx+1) / 3

Le filtrage diminue à la fois le bruit spatial mais également le bruit temporel (la moyenne du bruit temporel sur un grand nombre de pixels simultanément est nulle). Sont principal inconvénient est quil impose un filtrage des hautes fréquences, quelles fassent partie du bruit ou du signal. Il faut donc prendre à garde à ne pas imposer des valeurs de filtre de lordre des valeurs des fréquences spatiales attendues pour le signal. Contrairement aux filtres analogiques, le déphasage engendré par ce filtre numérique est nul (filtre non causal).

Entrez le nombre de réitérations de lopération de filtrage élémentaire que vous souhaitez appliquer à côté de Nombre dacquisition.

Pour utiliser le moyennage , il faut activer licône [image]. Le paramètre de réglage du moyennage est accessible  dans  le  menu   paramètres / filtrage - moyennage.


DESCRIPTIF DES PRINCIPALES FONCTIONS (MICHELSON)

Si vous cliquez sur lintercalaire  Michelson , sur la droite de lécran il apparaît un nouveau menu décrit ci-dessous.

Ce nouveau menu propose :

     Un réglage par lutilisateur de la durée dintégration. Peut varier de 20 secondes à une heure et demie.(lancer une acquisition)

     Des fonctions de soutien à lutilisateur. Permettent de lancer la calculatrice spécifique, ou davoir accès et de naviguer dans les planches de rappels.

Remarque : Le réglage de la sensibilité conserve le même aspect. La sensibilité est identique dans tous les modes utilisé par la caméra. La plupart des possibilités de réglages sont disponibles.


Acquisition dans le temps
‚ÿ
A
CQUISITION
DANS
LE
TEMPS
L acquisition dans le temps se fait à partir du
mode Michelson
. Cliquez sur cet intercalaire. Suivez alors la procédure suivante :
     1
Choisissez une sensibilité adaptée à la mesure des battements (faites défiler quelques annea en mode temps réel et assurez vous que le minimum et le maximum restent compris dans la fenêtre daffichage). Arrêtez le moteur.
2

Indiquez ensuite le temps souhaité de lacquisition. Le programme arrondi à la valeur possible supérieure. Pour les expériences les plus courantes, un temps de quelques minutes est suffisant.

     3

Cliquez sur  Démarrer  et attendre la fin de la période denregistrement. Si un problème survient, cliquez sur  Arrêter .

     4

La jauge indique la progression de lacquisition. Le signal apparaîtra lorsque la jauge atteindra 100%.

Une fois que le signal s affiche, vous pouvez naviguer à partir de la barre de défilement du zoom.


Transformée de Fourier
TRANSFORMEE DE FOURIER

Le calcul de la transformée de Fourier se commande par le bouton utilisé habituellement.

        faire une acquisition

        cliquer sur  Fourier

L indicateur de progression vous donne alors létat du calcul. Le résultat s affiche lorsque la jauge atteint 100%.


Descriptif des principales fonctions (interférences)
DESCRIPTIF DES PRINCIPALES FONCTIONS (INTERFERENCES)

Le réglage de la sensibilité conserve le même aspect. La sensibilité est identique dans tous les modes utilisés par la caméra.

Fonctions de simulation : Ces touches donnent accès à la simulation d une réponse théorique et permettent de superposer la courbe expérimentale et la courbe pratique. La touche  param.  donne accès au réglage des paramètres de la manipulation à une fente ou à deux fentes.


LA SIMULATION

Le module Interférences est doté de fonctions de simulation de la courbe théorique pour la manipulation des fentes d Young, multi-fentes et d une fente de diffraction. Si vous travaillez sur un résultat de manipulation, sauvegardez le. Depuis le module Interférences, cliquez sur la touche  Param. , ou sélectionnez dans la barre de menus Paramètres / Simulation… .. La fenêtre suivante apparaît :

Pour choisir la manipulation (une, deux ou multi fentes), utilisez les onglets en haut de la fenêtre. Le schéma de droite définit la manipulation ainsi que les principales grandeurs.

Vous pouvez entrez les principaux paramètres de la manipulation en cours. Une fois ceci effectué, cliquez sur  Valider . Pour pouvoir comparer la théorie à la pratique, cliquez sur  Simul. .

Procédez à une acquisition, ou ouvrez un fichier sauvegardé. Les barres de curseurs à droite et en bas des touches de simulation vous permettent d ajuster le gain et la position de la courbe simulée.


Descriptif des principales fonctions (Opt. Géo.)
DESCRIPTIF DES PRINCIPALES FONCTIONS (ANALYSE)

La sensibilité garde son aspect habituel. Les Look Up Tables (L.U.T) sont des tables d équivalence vous permettant de modifier logiciellement (correction gamma) le type de sensibilité de la caméra. La LUT sélectionnée par défaut est l identité (aucun changement). Une LUT vous permet de renforcer la visualisation des niveaux forts (sensibilité exponentielle), l autre des niveaux faibles (sensibilité logarithmique).

Fonctions d histogrammes. Ces boutons donnent accès à la visualisation statistique des niveaux numériques, c est à dire à la répartition de l éclairement. Le bouton supérieur propose l affichage du nombre de pixels à un niveau donné, le bouton inférieur indique la quantité de pixels supérieure à un niveau donné.


LA CORRECTION GAMMA

Les L.U.Ts (Look Up Tables) sont des fonctions qui ont pour objet de modifier la perception visuelle du signal. A chaque niveau numérique donné existe un niveau correspondant qui sera affiché. La LUT identité est donc une table qui associe le même niveau en entrée et en sortie. Sur 8 bits (256 niveaux), un pixel de niveau 15 sera affiché à la valeur 15.

Pour renforcer les niveaux faibles, la LUT sera plutôt de type logarithmique, c est à dire que chaque niveau aura un niveau plus élevé en sortie. Un pixel de niveau 25 sera associé à une valeur 55 pour l affichage. Un pixel de niveau 240 sera lui affiché aux alentours de 250.

Pour renforcer les niveaux forts, le processus est inverse. La fonction est de type exponentielle. Un pixel de niveau 25 sera affiché à une valeur 8. Le pixel de valeur 240 sera affiché à un niveau de 195.

Caliens vous propose d appliquer au signal 2 LUTs paramétrables. Une est destinée à favoriser l affichage des faibles niveaux, l autre des forts niveaux. Vous avez également possibilité de revenir à la LUT identité (affichage standard). Pour paramétrer les LUT, sélectionnez dans la barre de menu la fenêtre Paramètres / Correction Gamma. La fenêtre suivante s affiche :

Les 3 LUTs de base sont visualisées directement sur l écran d affichage. La fonction bleue correspond au renforcement des faibles niveaux, la rouge au forts niveaux, et la grise à l identité. Lorsque les paramètres sont corrects, cliquez sur  Valider . Pour appliquer une des LUT au signal, cliquez sur l une des touches dédiées :


LES HISTOGRAMMES

Les histogrammes sont des outils d analyse statistique de l image. Le principe des histogrammes est de compter le nombre de pixels ayant la même valeur (ou des valeurs suffisamment voisines). Deux types de graphes peuvent être affichés :

    L affichage brut du nombre de pixels dans un intervalle donné. L histogramme indique le pourcentage de pixels entre deux niveaux numériques.

    L affichage intégré du nombre de pixels dont la valeur est inférieure à l intervalle considéré.

L utilisation des histogrammes permet de travailler sur la notion de contraste et de bruit.

Le principal réglage au niveau des histogrammes concerne la largeur de l intervalle compris entre deux niveaux de comptage distincts. La sélection s effectue à partir du menu Paramètres / Histogrammes. La fenêtre suivante vous permet de sélectionner la largeur des bandes d analyse.