2018-00446 - Analyse vibratoire par traitement d’images vidéo pour la surveillance de structures de génie civil

Type de contrat : CDD de la fonction publique

Niveau de diplôme exigé : Bac + 5 ou équivalent

Fonction : Doctorant

A propos du centre ou de la direction fonctionnelle

Le centre Inria Rennes - Bretagne Atlantique est un des huit centres d’Inria et compte plus d'une trentaine d’équipes de recherche. Le centre Inria est un acteur majeur et reconnu dans le domaine des sciences numériques. Il est au cœur d'un riche écosystème de R&D et d’innovation : PME fortement innovantes, grands groupes industriels, pôles de compétitivité, acteurs de la recherche et de l’enseignement supérieur, laboratoires d'excellence, institut de recherche technologique.

Présentation de l'équipe :

La surveillance d'intégrité de structures (ou SHM, pour Structural Health Monitoring) désigne la conception, le développement et l'implémentation de techniques pour la détection, la localisation et l'estimation d'endommagements, afin de surveiller l'intégrité de structures et de machines dans les secteurs de l'aéronautique, et des génies civil et mécanique.

La problématique SHM se déploie actuellement aussi dans la plupart des infrastructures et véhicules de transport (naval, ferré et automobile). Il en résulte de nouvelles recherches en matière de traitement de l'information délivrée par des capteurs. En particulier, des méthodes efficaces et robustes pour l'analyse structurale, l'évaluation non destructive, la surveillance d'intégrité, le diagnostic et la localisation d'endommagements, sont nécessaires en vue de la prévention du vieillissement, et de la maintenance conditionnelle.

De plus en plus, un besoin est exprimé pour pouvoir traiter de grandes quantités de données, rapidement, sur des structures fortement instrumentées. Dans ce contexte, et sur la base de notre savoir-faire en matière de méthodes statistiques à base de modèles, nos objectifs sont le developpement de méthodes robustes d'inférence statistique (identification, détection, réjection) par rapport aux phénomènes physiques interagissant avec la structure (thermodynamique, aerodynamique, excitation fortement non stationnaire) mais aussi robustes à l'augmentation de la dimensionnalité des paramètres à surveiller et supportant une réactivité toujours plus grande.

Plus d'informations : https://www.inria.fr/equipes/i4s

 

Contexte et atouts du poste

Dans le cadre de ses activités de recherches, l’équipe I4S développe des méthodes d’analyse vibratoire temps réel. Ces méthodes sont destinées à la surveillance de la santé structurelle des ouvrages de génie civil (ponts, mâts, bâtiments) à partir de capteurs mécaniques intégrés à la structure.

En parallèle, l’équipe développe des techniques de traitement d’images pour le contrôle non destructif des matériaux de chaussées et d’ouvrage d’art.

Le sujet de thèse proposé a pour objectif d’associer les deux approches afin de développer une méthode d’analyse vibratoire d’une structure par un moyen optique peu couteux de télédétection/télésurveillance terrestre. Une caméra vidéo fournit une série temporelle d’images de l’ouvrage à monitorer, le signal de déplacement de l’ouvrage est déduit d’une sélection de pixels dans l’image, et les variations temporelles du signal de déplacement permettent l’analyse vibratoire de la structure.

Directeur de thèse : Qinghua Zhang. http://people.rennes.inria.fr/Qinghua.Zhang/

Co-encadrant : Vincent Baltazart.

Mission confiée

Sans être exhaustif, les travaux de recherche comporteront les étapes suivantes :

  • Etablir une étude bibliographique sur l’analyse vibratoire par des méthodes sans contact optiques, acoustiques et hyperfréquences.
  • Maitriser les méthodes déjà développées dans l’équipe pour la segmentation d’image de vidéos et pour l’analyse vibratoire.
  • Concevoir et développer de nouvelles méthodes de surveillance vibratoire en associant le traitement d’image et l’analyse vibratoire.
  • Implémenter les algorithmes développés sur des GPU (Graphical Processing Unit) afin de les exécuter en temps réel.

Tester les algorithmes développés sur des structures simples en laboratoire (barres verticales) et sur des structures en exploitation. Comparaison avec les capteurs conventionnels (accéléromètres) et des méthodes émergentes, telles que GB-SAR (Ground Based Synthetic Aperture Radar).

Principales activités

Les réalisations principales envisagées durant cette thèse sont

  • La détermination des contours des structures à étudier sur les images de vidéos. A ce stade, la piste privilégiée consistera à adapter un algorithme déjà développé par l’équipe dans un autre contexte applicatif, particulièrement adapté aux images de faible résolution.
  • L’estimation du signal de déplacement de la structure à surveiller, dans un premier temps pour les mouvements pluri-pixelliques, ensuite pour les mouvements sub-pixelliques.
  • L’analyse vibratoire qui bénéficiera de l’expérience de l’équipe. On étudiera notamment la robustesse de l’analyse vibratoire vis-à-vis du rapport signal sur bruit, afin de de proposer des solutions d’améliorations lorsque le signal vibratoire présente un faible rapport signal sur bruit.
  • Les expérimentations seront réalisées dans un laboratoire de l’IFSTTAR à Nantes, successivement sur des structures de géométrie simple (barre verticale), ainsi que sur des structures en exploitation (mât d’éolienne, portique, pont Eric Tabarly), déjà instrumentées de capteurs conventionnels.

Avantages sociaux

  • Restauration subventionnée
  • Transports publics remboursés partiellement
  • Sécurité sociale
  • Congés payés
  • Installations sportives

Rémunération

Salaire brut mensuel à partir de 1982 euros