banc de caractérisation pour lentilles panoramiques

ANNE-SOPHIE POULIN-GIRARD
BANC DE CARACTÉRISATION POUR
LENTILLES PANORAMIQUES
Mémoire présenté
à la Faculté des études supérieures de l’Université Laval
dans le cadre du programme de maîtrise en physique
pour l’obtention du grade de Maître ès sciences (M.Sc.)
DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE, DE GÉNIE PHYSIQUE ET D’OPTIQUE
FACULTÉ DES SCIENCES ET DE GÉNIE
UNIVERSITÉ LAVAL
QUÉBEC
2011
© Anne-Sophie Poulin-Girard, 2011

Résumé
Les particularités des lentilles panoramiques font de leur caractérisation un défi. Pour les
applications de vision, une connaissance de la distorsion est essentielle pour produire des
vues naturelles. Aussi, toutes les directions étant importantes, la qualité de l'image doit être
uniforme sur tout le champ de vue. Nous avons donc développé un banc de caractérisation
pour lentilles panoramiques. Avec des cibles référencées, nous avons obtenu avec rapidité
et facilité les profils de distorsion, ce qui a permis de calculer la résolution instantanée
linéaire sur tout le champ de vue. Également, des cibles inclinées ont été utilisées pour
déterminer la fréquence spatiale où la MTF est de 50% en fonction de l’angle dans le
champ de vue. À l’aide de deux caméras, nous avons testé deux lentilles panomorphes et
deux lentilles fisheyes pour lesquelles nous avons calculé la résolution instantanée et les
courbes de MTF et comparé certains résultats à des simulations.

ii
Abstract
Panoramic lenses’ characteristics are unique and their characterization can be a challenge.
For vision applications like security or inspection, a precise knowledge of the distortion
introduced by panoramic lenses is essential to produce natural unwrapped views. Also, the
image quality must be uniformed over the field of view because all directions are
important. For these reasons, we have developed a dedicated testing setup for panoramic
lenses and a quick and easy measuring process. Using referenced equally-spaced targets,
we obtained the radial image mapping curves for various azimuthal angles, allowing us to
calculate the instant full-field resolution map. Also, transition targets were used to find
field-dependent spatial frequency where the MTF is 50%. We tested two panomorph lenses
and two fisheyes with two different cameras. For each lens, we discussed the experimental
resolution and MTF curves and compared some of those results to theoretical design data.

Remerciements
J’aimerais débuter par remercier mon directeur de recherche, le Professeur Simon Thibault,
qui a cru en moi, m’a fait confiance et m’a supporté tout au long de mon projet de maîtrise.
Travailler avec lui est un réel plaisir.
Je désire aussi remercier les membres du Laboratoire de Recherche en Ingénierie Optique
en débutant par Pierre Désaulniers qui m’a patiemment aidé, tant en programmation qu’au
laboratoire. Merci aussi à Jocelyn Parent pour les simulations sur ZEMAX®, à Hugo
Lemieux dont les talents en programmation n’ont d’égal que son grand cœur, à Hugues
Auger pour le support en laboratoire et à Jonathan LaBerge qui fait du bureau un endroit
bien décoré et propice au bon travail. Finalement, je veux exprimer ma reconnaissance à
Marie-Pier Côté, Sébastien Bouchard, Martin Larrivière-Bastien, Julie Mandar, Daniel
Bouffard-Landry, Hu Zang et Christopher Lacharité-Mueller qui font du LRIO un groupe
de recherche dynamique et stimulant.
La réalisation de mon projet de maîtrise n’aurait pu être possible sans le support du
Département de physique, de génie physique et d’optique de l’Université Laval, du Centre
d’Optique, Photonique et Laser et de la Chaire de recherche industrielle du CRSNG en
conception optique. Je remercie également les techniciens Florent Pouliot et Jean-Paul
Giasson pour leur minutie et leur efficacité.
Merci à mes amies Gabrielle Thériault et Véronique Zambon et aux gens du REPOL pour
l’ambiance agréable qui règne au COPL.
Je tiens à exprimer toute ma gratitude à mes parents et à ma famille dont le support et les
encouragements sont une source infinie de motivation. Milles mercis aux Copines pour les
rires et les délires.
Finalement, j’aimerais remercier la compagnie Immervision qui nous a prêté des lentilles et
fourni les fichiers de design ZEMAX® correspondants essentiels à la validation des
mesures.