Développement d'une technique d'analyse des états de déformations par holographie et transformée de fourier fractionnaire

Abstract

L'Holographie numérique a été toujours considérée comme une technique d'imagerie tridimensionnelle très prometteuse dans différents domaines de la science. C’est grâce à son atout tridimensionnel qu'elle permet la localisation d’objets dans un volume donné. Elle est alors utilisée pour la caractérisation des microdéformations dans différents types d’applications, notamment, en mécanique des fluides pour la caractérisation des différents écoulements (suivi de microparticules de type traceurs). A partir des hologrammes restitués, les positions tridimensionnelles ainsi que les tailles des particules peuvent être estimées afin de pouvoir évaluer entre deux prises de vues décalées dans le temps, les différents paramètres caractérisant l’état de cet écoulement. Cependant, les travaux effectués dans cet objectif ont fait apparaître une contrainte expérimentale limitant la précision de cette technique qui est la grande profondeur de champ. Différentes méthodes expérimentales et numériques ont été proposées pour surmonter cette contrainte, mais aucune d’entre elles n’a donné une grande satisfaction aux utilisateurs. Dans cette thèse, nous proposons un recours à la transformation de Fourier fractionnaire (TFFr) pour résoudre ce problème. Nous montrons que la TFFr permet d'analyser des hologrammes numériques pour déterminer la position tridimensionnelle des objets holographiés. En vue de surmonter de manière plus poussée ce problème de la grande profondeur de champ, nous proposons également une technique expérimentale basée sur la configuration hors axe de l'holographie digitale, permettant l’enregistrement simultané de deux hologrammes croisés sur le même capteur CCD par simple variation de la fréquence spatiale des faisceaux. Une application directe de ces deux techniques a été conduite sur des microparticules ensemencées dans un écoulement.