Note ABES Optical flow methods for the pixel-wise measurement of fields in solid mechanics M´ethodes de flot optique pour la mesure de champ au pixel en m´ecanique des solides Mécanique non-Linéaire Déformation Corrélation d'images numérique Calcul parallèle Flot optique Non-Linear Mechanics Strain Digital image correlation Parallel computing Mécanique non linéaire Déformations (mécanique) Traitement d'images -- Techniques numériques Vision par ordinateur Calcul intensif (informatique) Pixels Mouvements Pendant les essais mécaniques, les matériaux subissent des déformations souvent non uniformes dont la mesure reste difficile à obtenir précisément. Cela est particulièrement le cas quand le matériau étudié présente des variations locales de propriétés comme les matériaux composites, ou en présence de singularité comme les fissures. Les méthodes optiques pour la mesure de champs, tel que la Corrélation d'Images Numériques (CIN) très utilisée en mécanique, peuvent pallier ce manque. La communauté du “Flot Optique” en analyse d'image partage le même objectif que la CIN en ciblant le mouvement de chaque pixel, mais ces méthodes sont peu fréquemment employées dans notre communauté. Ce travail de thèse vise à prouver la pertinence et l'efficacité de certaines configurations du Flot Optique pour l'estimation des quantités d'intérêt du mécanicien, en particulier la déformation.Dans un premier temps, on présente l'intérêt de flot optique qui sera repositionné vis-à-vis des autres méthodes existantes comme la CIN. Si la norme L2 est omniprésente dans la CIN, beaucoup de métriques ont été étudiées pour le Flot Optique appliqué au calcul de champs de déplacement. L'objectif étant d'éviter un effet de sur-lissage des discontinuités . Cette thèse analyse l'effet de certaines métriques (Charbonnier et Lorentz) sur la restitution des discontinuités et des déformations. On montre que la fonction de Lorentz peut fournir des résultats satisfaisants, alors que la fonction de Charbonnier encourage l'apparition des discontinuités parasites dans les champs. On montrera qu'à l'aide d'une image masque on peut changer les paramètres localement afin de forcer l'apparition des phénomènes locaux tout en gardant l'homogénéité de la solution.L'acquisition rapide des champs cinématiques revêt d'une importance primordiale dans l'objectif de tendre vers les “smart testing” par exemple. Ainsi, le dernier objectif de la thèse est la génération d'un code de corrélation à l'échelle du pixel accéléré par GPU, facile à comprendre et à modifier. Ce code open source a été utilisé pour des applications différentes comme la calibration d'un système de stéréo corrélation..En fin de compte, des efforts ont été déployés pour améliorer le gradient conjugué, solveur linéaire de Krylov essentiel à la résolution des systèmes symétriques et définis positifs de très grande dimension, en utilisant un préconditionneur guidé par la régularisation de Tikhonov et en profitant des valeurs de Ritz pour filtrer et recycler l'information dans le but d'ajuster la régularisation. During mechanical tests, the materials undergo strain, often non-uniform and complex to measure precisely. This is particularly the case when the material under study shows local variations in its properties, as is the case with composite materials, or in the presence of singularity like cracks. The optical methods for the full-field measurement such as the Digital Image Correlation (DIC) widely used in mechanics help to overcome this lack. The community of Optical Flow in image analysis shares the same objective as the DIC by targeting the motion of each pixel, but these methods are rarely used in our community. This dissertation work aims to prove the efficiency and the relevance of some optical flow configurations for estimating quantities of interest in mechanics, in particular the strain.In the first stage, we present the interest of Optical Flow which will be repositioned in relation to the existing methods of DIC. If L2 is omnipresent in DIC, several metrics have been studied in the optical flow for the calculation of the displacement field. The objective is to avoid the over-smoothing effect on discontinuities. This dissertation inspects the effect of some of these metrics (Charbonier and Lorentz) over the restitution of discontinuities and strain. We show that Lorentz function can provide satisfactory results while the Charbonnier encourages the appearance of some parasitic cracks in the fields. With the help of an image mask containing different values of regularization, we show that we can force the emergence of local phenomenons while maintaining the homogeneity of the solution.The rapid acquisition of kinematic fields holds paramount importance, as we aim to advance towards 'smart testing' for instance. Thus, the last purpose of this dissertation is the generation of a pixel-wise code of image correlation, GPU-accelerated and easy to understand and modify. Our open source code was used for different applications such as the calibration of a stereo-correlation system.Finally, efforts have been made to improve the Conjugate Gradient, a linear solver of Krylov essential for solving large-scale symmetric and positive-definite systems, by employing a preconditionner guided by the regularization of Tikhonov and by taking the advantage of Ritz values for filtering and recycling the digital information in order to adjust regularization. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 14789717 https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDENGSYS/2024/2024ULILN003.pdf https://theses.hal.science/tel-04625217 https://theses.hal.science/tel-04625217 https://theses.fr/2024ULILN003/abes https://theses.hal.science/tel-04625217 https://theses.hal.science/tel-04625217 https://theses.hal.science/tel-04625217 The impact of metrics in mechanical imaging Ahmed Chabib Jean-Francois Witz Pierre Gosselet Vincent Magnier en 2023 Text GCPU_OpticalFlow: A GPU accelerated Python software for strain measurement Ahmed Chabib Jean-François Witz Pierre Gosselet Vincent Magnier Elsevier en 2024 Text Interplay between preconditioning and regularization for linear ill-posed problems solved by conjugate gradient: Application to optical flow estimation Ahmed Chabib Jean-François Witz Vincent Magnier Pierre Gosselet en 2024 Text Chabib Ahmed Chabib 1996-04-08 MA 279049641 https://theses.fr/2024ULILN003 2024ULILN003 https://doi.org/10.70675/c8bf3e1dzc416z4ef6z945az0d08f61390b4 2024-01-08 Mécanique, énergétique, génie des procédés, génie civil Université de Lille (2022-....) 259265152 Doctorat Docteur es oui oui Gosselet Pierre MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 089427505 Wattrisse Bertrand MADS_PRESIDENT_DU_JURY 128145560 Feld-Payet Sylvia MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 152079424 Neggers Jan MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 253222079 Witz Jean-François MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 146746996 Magnier Vincent MADS_MEMBRE_DU_JURY_4 13373563X Réthoré Julien MADS_RAPPORTEUR_1 095182195 Passieux Jean-Charles MADS_RAPPORTEUR_2 136853846 École graduée Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 25860221X LaMcube - Laboratoire de mécanique, multiphysique, multiéchelle MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 1057027 223408220 ddc:620 Gosselet Pierre Wattrisse Bertrand Feld-Payet Sylvia Neggers Jan Witz Jean-François Magnier Vincent Réthoré Julien Passieux Jean-Charles École doctorale Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....) LaMcube - Laboratoire de mécanique, multiphysique, multiéchelle PDF 14789717