Reconstruction 3D dans le microscope électronique à balayage non-calibre

3D Reconstruction in Scanning Electron Microscope : from image acquisition to dense point cloud

• Auteur / Autrice : Andrey Kudryavtsev
• Direction : Nadine Piat, Sounkalo Dembélé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 31/10/2017
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) - Franche-Comté Électronique Mécanique- Thermique et Optique - Sciences et Technologies / FEMTO-ST
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Haeberlé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nadine Piat, Sounkalo Dembélé, Olivier Haeberlé, Peter Sturm, Jacques Gangloff, Cédric Demonceaux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Sturm, Jacques Gangloff

Mots clés

Mots clés contrôlés

Étalonnage

Caméras

Microscopes électroniques à balayage

Mots clés libres

Microscope Electronique à balayage

Reconstruction 3D dense

Camera affine

Auto étalonnage de caméras

Sscanning electron microscope

Dense 3D reconstruction

Affine camera

Camera autocalibration

Résumé

L’objectif de ce travail est d’obtenir un modèle 3D d’un objet à partir d’une série d’images prisesavec un Microscope Electronique à Balayage (MEB). Pour cela, nous utilisons la technique dereconstruction 3D qui est une application bien connue du domaine de vision par ordinateur.Cependant, en raison des spécificités de la formation d’images dans le MEB et dans la microscopieen général, les techniques existantes ne peuvent pas être appliquées aux images MEB. Lesprincipales raisons à cela sont la projection parallèle et les problèmes d’étalonnage de MEB entant que caméra. Ainsi, dans ce travail, nous avons développé un nouvel algorithme permettant deréaliser une reconstruction 3D dans le MEB tout en prenant en compte ces difficultés. De plus,comme la reconstruction est obtenue par auto-étalonnage de la caméra, l’utilisation des mires n’estplus requise. La sortie finale des techniques présentées est un nuage de points dense, pouvant donccontenir des millions de points, correspondant à la surface de l’objet.

The goal of this work is to obtain a 3D model of an object from its multiple views acquired withScanning Electron Microscope (SEM). For this, the technique of 3D reconstruction is used which isa well known application of computer vision. However, due to the specificities of image formation inSEM, and in microscale in general, the existing techniques are not applicable to the SEM images. Themain reasons for that are the parallel projection and the problems of SEM calibration as a camera.As a result, in this work we developed a new algorithm allowing to achieve 3D reconstruction in SEMwhile taking into account these issues. Moreover, as the reconstruction is obtained through cameraautocalibration, there is no need in calibration object. The final output of the presented techniques isa dense point cloud corresponding to the surface of the object that may contain millions of points.