L'extraction de défauts tels que les bavures ou les excroissances dans le traitement d'images industrielles repose souvent sur des opérations morphologiques. Le choix entre l'ouverture et la fermeture dépend crucialement de la géométrie de la surface de référence et de la nature du défaut à isoler.

Extraction de défauts sur des surfaces convexes

Approche 1 : Traitement de l'avant-plan par ouverture

Cette stratégie consiste à segmenter la région sombre (l'objet), à appliquer une ouverture pour éliminer les bavures, puis à soustraire la région ouverte de la région originale pour isoler le défaut.

read_image (InputImage, 'C:/datasets/industrial/convex_surface.jpg')
binary_threshold (InputImage, ForegroundMask, 'max_separability', 'dark', UsedThreshold)
opening_circle (ForegroundMask, OpenedMask, 50.5)
difference (ForegroundMask, OpenedMask, DefectMask)
dev_display (InputImage)
dev_display (DefectMask)

Bien que les bavures soient isolées, des artefacts apparaissent souvent au niveau des coins. L'ouverture étant une érosion suivie d'une dilatation, l'érosion élimine les excroissances, mais la dilatation subséquente arrondit les coins saillants, modifiant ainsi la géométrie globale de l'objet et générant de fausses zones de défauts.

Approche 2 : Traitement de l'arrière-plan par fermeture

Une méthode plus robuste consiste à segmenter la région claire (l'arrière-plan), à appliquer une fermeture pour combler les creux, puis à soutsraire la région originale de la région fermée.

read_image (InputImage, 'C:/datasets/industrial/convex_surface.jpg')
binary_threshold (InputImage, BackgroundMask, 'max_separability', 'light', UsedThreshold)
closing_circle (BackgroundMask, ClosedMask, 50.5)
difference (ClosedMask, BackgroundMask, DefectMask)
dev_display (InputImage)
dev_display (DefectMask)

Cette approche fournit une segmentation beaucoup plus précise, car la fermeture préserve mieux les contours externes convexes sans introduire d'artefacts aux angles.

Extraction de défauts sur des surfaces concaves

Les mêmes principes géométriques s'appliquent lorsque les bavures sont situées dans des creux. L'approche par ouverture sur l'av-plan échoue pour les mêmes raisons liées à l'arrondissement des angles lors de la dilatation. L'approche par fermeture sur l'arrière-plan reste la méthode optimale.

read_image (ConcaveImage, 'C:/datasets/industrial/concave_surface.jpg')
binary_threshold (ConcaveImage, BgMask, 'max_separability', 'light', UsedThreshold)
closing_circle (BgMask, ClosedBgMask, 50.5)
difference (ClosedBgMask, BgMask, ExtractedDefects)
dev_display (ConcaveImage)
dev_display (ExtractedDefects)

Décomposition des opérateurs morphologiques

L'opérateur d'ouverture circulaire peut être décomposé de manière strictement équivalente en une érosion suivie d'une dilatation. Il est crucial de désactiver le découpage de la région pour éviter les artefacts de bordure lorsque la région dilatée dépasse les limites de l'image.

set_system ('tsp_clip_region', 'false')
erosion_circle (ForegroundMask, ErodedMask, 50.5)
dilation_circle (ErodedMask, ReconstructedMask, 50.5)

De même, la fermeture équivaut à une dilatation suivie d'une érosion. L'application de ces séquences élémentaires sur des formes géométriques simples permet d'observer leur comportement fondamental.

Comportement géométrique et évolution des formes

L'analyse des trensformations morphologiques sur différentes structures révèle plusieurs règles géométriques fondamentales :

• La dilatation a pour effet direct de lisser et d'arrondir les angles saillants.
• Pour les polygones convexes, l'érosion préserve la topologie et la forme globale. Un rectangle érodé conserve sa structure rectangulaire. Par conséquent, la fermeture (dilatation puis érosion) appliquée à un polygone convexe ne modifie pas la région, permettant une reocnstruction parfaite.
• Pour les polygones non convexes, l'érosion préserve la forme générale mais peut éliminer les angles extrêmement fins, altérant ainsi localement le contour.
• L'ouverture (érosion puis dilatation) tend à lisser les angles saillants et à éliminer les fines excroissances.
• Dans le cas de polygones non convexes présentant des creux, la fermeture comble ces indentations. La dilatation initiale transforme les angles rentrants en angles arrondis, et l'érosion subséquente peut partiellement restaurer ces angles en pointes, bien que la géométrie exacte d'origine ne soit pas toujours parfaitement reconstruite.