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Soutenance de thèse : Clément Fouquet

Titre de la thèse

Aide à la détection et à la reconnaissance de défauts structurels dans les pipelines par analyse automatique des images XtraSonic.

Helping Smart Detection and Recognition of pipeline structure failures based on automatic "XTraSonic Images" Processing and Analysis.

Date et lieu de soutenance

Vendredi 13 juin 2014, 14h.
ENSEA, salle du Conseil.

Résumé de la thèse

TRAPIL est une société Française ayant à charge l'exploitation et l'entretien de pipelines d'hydrocarbures. L'entretien de pipelines enterrés nécessite le passage de racleurs équipés de sondes ultrasons réalisant une cartographie de la structure du pipeline, qui est ensuite analysée à la main afin de détecter et d'identifier les différents défauts pouvant apparaître ou évoluer. L'objectif de ce travail de thèse est d'apporter une solution algorithmique permettant d'accélérer et de compléter le travail des analystes à l'aide des méthodes modernes de traitement d'images et du signal. Notre approche suit le mode opératoire des experts et est découpée en trois partie. Tout d'abord nous réalisons une détection des soudures d'aboutage permettant de séparer le pipelines en les différents tubes qui le composent. Les signaux de sondes représentant la circonférence du tube sont regroupés et compressés dans une détection de rupture par comparaison de moyenne à court et long terme, puis les signaux résultants sont fusionnés à l'aide d'une pondération unique permettant une augmentation majeure du contraste entre bruit et soudure, offrant une détection et une localisation presque sans faille. Les tubes subissent ensuite une première segmentation visant à éliminer le plus grand nombre de pixels sains. Usant de modélisation d'histogramme des valeurs d'épaisseur par un algorithme EM initialisé pour notre problématique, l'algorithme suit un principe récursif comparable aux méthodes de type split and merge pour détecter et isoler les zones dangereuses. Enfin, Les zones dangereuses sont identifiées à l'aide d'une foret aléatoire, apprise sur un grand nombre d'exemples de défauts. Cette troisième partie est centrée sur l'étude de différentes méthodes de reconnaissance de forme appliquées à notre nouvelle problématique. Au travers de ces différentes étapes, les solutions que nous avons apportées permettent à TRAPIL un gain de temps significatif sur les tâches les plus fastidieuses du processus d'analyse (par exemple 30% sur la détection de soudures) et leur offre de nouvelles possibilités commerciales, par exemple la possibilité de fournir un pré-rapport à leur clientèle en quelques jours pendant que l'analyse manuelle est réalisée pouvant prendre plus d'un mois.

Mots-clefs

Traitement d'images, Reconnaissance de formes, Segmentation, Contrôle non destructif, Pipeline, Ultrason.

Abstract

TRAPIL is a French society who is in charge of exploitation and maintenance of oil pipelines. Maintenance of buried pipeline implies the use of ultrasonic sensor-equipped devices, providing thickness and structural maps of the pipe, which are analysed by experts in order to detect and identify defects that may appear or evolve. The objective of this work is to provide an algoritmic solution allowing to accelerate and aid the experts's work with modern image and signal processing methods. Our approach follows the experts's operating mode and is divided in three sections. First, a weld detection is realized allowing to split the pipe in tubes. The signals of probes representing the circumference of the pipe are regrouped and compressed through an abrupt change detection, using short and long-term average comparison, then the resulting signals are merged using a unique weightening function allowing a massive increase of the contrast between welds and noise, offering near-perfect detection and localization. The tubes then undergoes a first segmentation aiming at eliminating a large amount of sane pixels. Using histogram modelization through an EM algorithm tuned specially for our purpose, the algorithm follows a recursive approach comparable to split and merge methods to detect and isolate dangerous areas. Finally, those dangerous areas are identified with a Random Forest, which has been learnt on a large amount of defect examples. This third part is greatly focused on the study of different pattern recognition methods applied on our new problematic. Through those different steps, the solution we brought allows TRAPIL to save a lot of time on the most tedious tasks of the analysis process (for example 30% of gain in processing time for the weld detection) and offers new commercial possibilities, like for example the possibility to provide their clients a first report in a matter of days, while the manual analysis is completed, which can take more than a month.

Keywords

Image processing, Pattern recognition, Segmentation, Non destructive testing, Pipeline, Ultrasonics.

Composition du jury

  • Patrick DUVAUT, Professeur des Universités, ETIS, Telecom ParisTech, directeur de thèse
  • Frédéric PRECIOSO, Professeur des Universités, I3S, Université de Sophia Antipolis, rapporteur
  • Michel PAINDAVOINE, Professeur des Universités, LEAD, Université de Bourgogne, rapporteur
  • Aymeric HISTACE, Maître de Conférences, ENSEA, Université de Cergy-Pontoise, examinateur
  • Olivier ALATA, Professeur des Universités, Laboratoire Hubert Curien, Université de Saint-Etienne, examinateur

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