Dissertations / Theses on the topic 'Photometric image'
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Cuesta, Contreras Angel. "Geometric and photometric affine invariant image registration." Thesis, Heriot-Watt University, 2009. http://hdl.handle.net/10399/2228.
Full textAbstract:
This thesis aims to present a solution to the correspondence problem for the registration of wide-baseline images taken from uncalibrated cameras. We propose an affine invariant descriptor that combines the geometry and photometry of the scene to find correspondences between both views. The geometric affine invariant component of the descriptor is based on the affine arc-length metric, whereas the photometry is analysed by invariant colour moments. A graph structure represents the spatial distribution of the primitive features; i.e. nodes correspond to detected high-curvature points, whereas arcs represent connectivities by extracted contours. After matching, we refine the search for correspondences by using a maximum likelihood robust algorithm. We have evaluated the system over synthetic and real data. The method is endemic to propagation of errors introduced by approximations in the system.
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Guillemaut, Jean-Yves. "Contributions to image-based object reconstruction : geometric and photometric aspects." Thesis, University of Surrey, 2006. http://epubs.surrey.ac.uk/527103/.
Full text
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Li, Boren. "Photometric stereo for micro-scale shape reconstruction." Diss., Virginia Tech, 2017. http://hdl.handle.net/10919/75021.
Full textAbstract:
This dissertation proposes an approach for 3D micro-scale shape reconstruction using photometric stereo (PS) with surface normal integration (SNI). Based on the proposed approach, a portable cost-effective stationary system is developed to capture 3D shapes in the order of micrometer scale. The PS with SNI technique is adopted to reconstruct 3D microtopology since this technique is highlighted for its capability to reproduce fine surface details at pixel resolution. Furthermore, since the primary hardware components are merely a camera and several typical LEDs, the system based on PS with SNI can be made portable at low cost.
The principal contributions are three folds. First, a PS method based on dichromatic reflectance model (DRM) using color input images is proposed to generalize PS applicable to a wider range of surfaces with non-Lambertian reflectances. The proposed method not only estimates surface orientations from diffuse reflection but also exploits information from specularities owing to the proposed diffuse-specular separation algorithm. Using the proposed PS method, material-dependent features can be simultaneously extracted in addition to surface orientations, which offers much richer information in understanding the 3D scene and poses more potential functionalities, such as specular removal, intrinsic image decomposition, digital relighting, material-based segmentation, material transfer and material classification.
The second contribution is the development of an SNI method dealing with perspective distortion. The proposed SNI is performed on the image plane instead of on the target surface as did by orthographic SNI owing to the newly derived representation of surface normals. The motivation behind the representation is from the observation that spatially uniform image points are simpler for integration than the non-uniform distribution of surface points under perspective projection. The new representation is then manipulated to the so-called log gradient space in analogy to the gradient space in orthographic SNI. With this analogy, the proposed method can inherit most past algorithms developed for orthographic SNI. By applying the proposed SNI, perspective distortion can be efficiently tackled with for smooth surfaces. In addition, the method is PS-independent, which can keep the image irradiance equation in a simple form during PS.
The third contribution is the design and calibration of a 3D micro-scale shape reconstruction system using the derived PS and SNI methods. This system is originally designed for on-site measurement of pavement microtexture, while its applicability can be generalized to a wider range of surfaces. Optimal illumination was investigated in theory and through numerical simulations. Five different calibrations regarding various aspects of the system were either newly proposed or modified from existing methods. The performances of these calibrations were individually evaluated. Efficacy of the developed system was finally demonstrated through comprehensive comparative studies with existing systems. Its capability for on-site measurement was also confirmed.Ph. D.
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Carassou, Sébastien. "Inferring the photometric and size evolution of galaxies from image simulations." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066382/document.
Full textAbstract:
Les contraintes actuelles sur l'évolution en luminosité et en taille des galaxies dépendent de catalogues multi-bandes extraits de relevés d'imagerie. Mais ces catalogues sont altérés par des effets de sélection difficiles à modéliser et pouvant mener à des résultats contradictoires s'ils ne sont pas bien pris en compte. Dans cette thèse nous avons développé une nouvelle méthode pour inférer des contraintes robustes sur les modèles d'évolution des galaxies. Nous utilisons un modèle empirique générant une distribution de galaxies synthétiques à partir de paramètres physiques. Ces galaxies passent par un simulateur d'image émulant les propriétés instrumentales de n'importe quel relevé et sont extraites de la même façon que les données observées pour une comparaison directe. L'écart entre vraies et fausses données est minimisé via un échantillonnage basé sur des chaînes de Markov adaptatives. A partir de donnée synthétiques émulant les propriétés du Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS) Deep, nous démontrons la cohérence interne de notre méthode en inférant les distributions de taille et de luminosité et leur évolution de plusieurs populations de galaxies. Nous comparons nos résultats à ceux obtenus par la méthode classique d'ajustement de la distribution spectrale d'énergie (SED) et trouvons que notre pipeline infère efficacement les paramètres du modèle en utilisant seulement 3 filtres, et ce plus précisément que par ajustement de la SED à partir des mêmes observables. Puis nous utilisons notre pipeline sur une fraction d'un champ du CFHTLS Deep pour contraindre ces mêmes paramètres. Enfin nous soulignons le potentiel et les limites de cette méthodeCurrent constraints on the luminosity and size evolution of galaxies rely on catalogs extracted from multi-band surveys. However resulting catalogs are altered by selection effects difficult to model and that can lead to conflicting predictions if not taken into account properly. In this thesis we have developed a new approach to infer robust constraints on model parameters. We use an empirical model to generate a set of mock galaxies from physical parameters. These galaxies are passed through an image simulator emulating the instrumental characteristics of any survey and extracted in the same way as from observed data for direct comparison. The difference between mock and observed data is minimized via a sampling process based on adaptive Monte Carlo Markov Chain methods. Using mock data matching most of the properties of a Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey Deep (CFHTLS Deep) field, we demonstrate the robustness and internal consistency of our approach by inferring the size and luminosity functions and their evolution parameters for realistic populations of galaxies. We compare our results with those obtained from the classical spectral energy distribution (SED) fitting method, and find that our pipeline infers the model parameters using only 3 filters and more accurately than SED fitting based on the same observables. We then apply our pipeline to a fraction of a real CFHTLS Deep field to constrain the same set of parameters in a way that is free from systematic biases. Finally, we highlight the potential of this technique in the context of future surveys and discuss its drawbacks
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Forne, Christopher Jes. "3-D Scene Reconstruction from Multiple Photometric Images." Thesis, University of Canterbury. Electrical and Computer Engineering, 2007. http://hdl.handle.net/10092/1227.
Full textAbstract:
This thesis deals with the problem of three dimensional scene reconstruction from multiple camera images. This is a well established problem in computer vision and has been significantly researched. In recent years some excellent results have been achieved, however existing algorithms often fall short of many biological systems in terms of robustness and generality. The aim of this research was to develop improved algorithms for reconstructing 3D scenes, with a focus on accurate system modelling and correctly dealing with occlusions. With scene reconstruction the objective is to infer scene parameters describing the 3D structure of the scene from the data given by camera images. This is an illposed inverse problem, where an exact solution cannot be guaranteed. The use of a statistical approach to deal with the scene reconstruction problem is introduced and the differences between maximum a priori (MAP) and minimum mean square estimate (MMSE) considered. It is discussed how traditional stereo matching can be performed using a volumetric scene model. An improved model describing the relationship between the camera data and a discrete model of the scene is presented. This highlights some of the common causes of modelling errors, enabling them to be dealt with objectively. The problems posed by occlusions are considered. Using a greedy algorithm the scene is progressively reconstructed to account for visibility interactions between regions and the idea of a complete scene estimate is established. Some simple and improved techniques for reliably assigning opaque voxels are developed, making use of prior information. Problems with variations in the imaging convolution kernel between images motivate the development of a pixel dissimilarity measure. Belief propagation is then applied to better utilise prior information and obtain an improved global optimum. A new volumetric factor graph model is presented which represents the joint probability distribution of the scene and imaging system. By utilising the structure of the local compatibility functions, an efficient procedure for updating the messages is detailed. To help convergence, a novel approach of accentuating beliefs is shown. Results demonstrate the validity of this approach, however the reconstruction error is similar or slightly higher than from the Greedy algorithm. To simplify the volumetric model, a new approach to belief propagation is demonstrated by applying it to a dynamic model. This approach is developed as an alternative to the full volumetric model because it is less memory and computationally intensive. Using a factor graph, a volumetric known visibility model is presented which ensures the scene is complete with respect to all the camera images. Dynamic updating is also applied to a simpler single depth-map model. Results show this approach is unsuitable for the volumetric known visibility model, however, improved results are obtained with the simple depth-map model.
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Yoonessi, Ali. "The role of natural image structure in visual detection of photometric changes." Thesis, McGill University, 2008. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=21997.
Full textAbstract:
Traditionally, human visual sensitivity changes in luminance and chromatic contrast, collectively termed photometric changes, have been measured using simple laboratory stimuli such as disks or gratings. The results of experiments using such stimuli have generally been accounted for in terms of relatively low-level mechanisms such as quasi-linear filters in the visual cortex. Therefore, one might not expect the higher-order structure of natural scenes to influence sensitivity to uniform photometric changes. On the other hand, it is believed that the visual system is optimized for analyzing visual information in natural scenes, which leads to the alternative hypothesis that the unique structure of natural scenes will influence sensitivity to photometric changes. We tested between these two hypotheses by comparing sensitivity to uniform photometric changes in natural scenes with sensitivity to uniform photometric changes in the same scenes with the structure removed through phase scrambling. Sensitivity was found to be higher in the natural compared to phase-scrambled scenes. Additional experiments ruled out the possibility that the higher sensitivity in the natural scenes was due to one's familiarity with their colors, or that the lower sensitivity in the phase-scrambled scenes was due to the increase in color variability introduced by phase scrambling. In another series of experiments sensitivity to uniform photometric transformations in both natural and phase-scrambled scene was measured in dichoptic image-pairs that were transformed in equal and opposite directions. The results suggested that the superiority in sensitivity in natural scenes resulted from mechanisms operating at or after the point of binocular combination. Finally we considered whether the superiority in sensitivity in natural compared to phase-scrambled scenes was underpinned by one of the defining characteristics of natural scenes: the presence of uniform areas separated by edges. This requireLe rôle de la structure des images naturelles dans la sensibilité visuelle aux changements photométriques uniformes Chez l'être humain, les changements dans la sensibilité visuelle aux contrastes chromatiques et achromatiques, appelés changements photométriques, sont traditionnellement mesurés à l'aide de stimuli simples tels que des disques ou des réseaux de bars. Les résultats de ces études reposent généralement sur des mécanismes de bas-niveau tels que les filtres quasi-linéaires du cortex visuel, qui prédisent que la structure des scènes naturelles ne devrait pas influencer la sensibilité aux changements photométriques. D'un autre coté a été émise l'hypothèse selon laquelle le système visuel est optimisé pour l'analyse de l'information présente dans les scènes naturelles, ce qui suggère que la structure unique des scènes naturelles pourrait influencer la sensibilité aux changements photométriques. Nous avons donc testé ces deux hypothèses en comparant la sensibilité aux changements photométriques uniformes pour des scènes naturelles dont la structure est soit restée intacte, soit éliminée par l'intermédiaire d'un brouillage de leur information de phase. Les résultats de cette étude démontrent que la sensibilité est plus grande pour les scènes naturelles intactes que leurs versions ‘brouillées'. Des expériences complémentaires excluent la possibilité que la sensibilité plus élevée pour les scènes naturelles soit due à une familiarisation à leurs couleurs, ou la possibilité que la sensibilité plus faible pour leurs versions brouillées soit due à l'augmentation de la variabilité chromatique induite par le brouillage de phase. Dans une autre série d'expériences, la sensibilité aux changements photométriques uniformes pour les scènes intactes et brouillées a été mesurée pour des paires d'images présentées dichoptiquement et pour lesquelles les changements photométriques ont été appliqu
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Cartwright, Stephen J. "Application of digital image processing techniques to the photometric testing of vehicle headlamps." Thesis, Aston University, 1986. http://publications.aston.ac.uk/14614/.
Full textAbstract:
The aim of this Interdisciplinary Higher Degrees project was the development of a high-speed method of photometrically testing vehicle headlamps, based on the use of image processing techniques, for Lucas Electrical Limited. Photometric testing involves measuring the illuminance produced by a lamp at certain points in its beam distribution. Headlamp performance is best represented by an iso-lux diagram, showing illuminance contours, produced from a two-dimensional array of data. Conventionally, the tens of thousands of measurements required are made using a single stationary photodetector and a two-dimensional mechanical scanning system which enables a lamp's horizontal and vertical orientation relative to the photodetector to be changed. Even using motorised scanning and computerised data-logging, the data acquisition time for a typical iso-lux test is about twenty minutes. A detailed study was made of the concept of using a video camera and a digital image processing system to scan and measure a lamp's beam without the need for the time-consuming mechanical movement. Although the concept was shown to be theoretically feasible, and a prototype system designed, it could not be implemented because of the technical limitations of commercially-available equipment. An alternative high-speed approach was developed, however, and a second prototype syqtem designed. The proposed arrangement again uses an image processing system, but in conjunction with a one-dimensional array of photodetectors and a one-dimensional mechanical scanning system in place of a video camera. This system can be implemented using commercially-available equipment and, although not entirely eliminating the need for mechanical movement, greatly reduces the amount required, resulting in a predicted data acquisiton time of about twenty seconds for a typical iso-lux test. As a consequence of the work undertaken, the company initiated an 80,000 programme to implement the system proposed by the author.
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Zou, Hu, Tianmeng Zhang, Zhimin Zhou, Jundan Nie, Xiyan Peng, Xu Zhou, Linhua Jiang, et al. "The First Data Release of the Beijing-Arizona Sky Survey." IOP PUBLISHING LTD, 2017. http://hdl.handle.net/10150/624694.
Full textAbstract:
The Beijing-Arizona Sky Survey (BASS) is a new wide-field legacy imaging survey in the northern Galactic cap using the 2.3 m Bok telescope. The survey will cover about 5400 deg(2) in the g and r bands, and the expected 5 sigma depths (corrected for the Galactic extinction) in these two bands are g = 24.0 and r = 23.4 mag (AB magnitude). BASS started observations in 2015 January. and had. completed about 41% of the. area as of 2016 July. The first data release contains calibrated images obtained in 2015 and 2016 and their corresponding single-epoch. and coadded catalogs. The actual depths of the. single-epoch images are g similar to 23.4 and r similar to 22.9 mag. The full depths of the. three epochs are g similar to 24.1 and r similar to 23.5 mag.
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Pekelsky, James Regan Carleton University Dissertation Engineering Electrical. "The automated ordering of moire fringe contours using local photometric modelling of surface shading." Ottawa, 1988.
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Bakthavatchalam, Manikandan. "Utilisation of photometric moments in visual servoing." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S057/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s'intéresse à l'asservissement visuel, une technique de commande à retour d'information visuelle permettant de contrôler le mouvement de systèmes équipées de caméras tels que des robots. Pour l'asservissement visuel, il est essentiel de synthétiser les informations obtenues via la caméra et ainsi établir la relation entre l'évolution de ces informations et le déplacement de la caméra dans l'espace. Celles-ci se basent généralement sur l'extraction et le suivi de primitives géométriques comme des points ou des lignes droites dans l'image. Il a été montré que le suivi visuel et les méthodes de traitement d'images restent encore un frein à l'expansion des techniques d'asservissement visuel. C'est pourquoi la distribution de l'intensité lumineuse de l'image a également été utilisée comme caractéristique visuelle. Finalement, les caractéristiques visuelles basée sur les moments de l'image ont permis de définir des lois de commande découplées. Cependant ces lois de commande sont conditionnées par l'obtention d'une région parfaitement segmentée ou d'un ensemble discret de points dans la scène. Ce travail propose donc une stratégie de capture de l'intensité lumineuse de façon indirecte, par le biais des moments calculés sur toute l'image. Ces caractéristiques globales sont dénommées moments photométriques. Les développements théoriques établis dans cette thèse tendent à définir une modélisation analytique de la matrice d'interaction relative aux moments photométriques. Ces derniers permettent de réaliser une tâche d'asservissement visuel dans des scènes complexes sans suivi visuel ni appariement. Un problème pratique rencontré par cette méthode dense d'asservissement visuel est l'apparition et la disparition de portions de l'image durant la réalisation de la tâche. Ce type de problème peut perturber la commande, voire dans le pire des cas conduire à l’échec de la réalisation de la tâche. Afin de résoudre ce problème, une modélisation incluant des poids spatiaux est proposée. Ainsi, la pondération spatiale, disposant d'une structure spécifique, est introduite de telle sorte qu'un modèle analytique de la matrice d'interaction peut être obtenue comme une simple fonction de la nouvelle formulation des moments photométriques. Une partie de ce travail apporte également une contribution au problème de la commande simultanée des mouvements de rotation autour des axes du plan image. Cette approche définit les caractéristiques visuelles de façon à ce que l'asservissement soit optimal en fonction de critères spécifiques. Quelques critères de sélection basées sur la matrice d'interaction ont été proposés. Ce travail ouvre donc sur d'intéressantes perspectives pour la sélection d'informations visuelles pour l'asservissement visuel basé sur les moments de l'imageThis thesis is concerned with visual servoing, a feedback control technique for controlling camera-equipped actuated systems like robots. For visual servoing, it is essential to synthesize visual information from the camera image in the form of visual features and establish the relationship between their variations and the spatial motion of the camera. The earliest visual features are dependent on the extraction and visual tracking of geometric primitives like points and straight lines in the image. It was shown that visual tracking and image processing procedures are a bottleneck to the expansion of visual servoing methods. That is why the image intensity distribution has also been used directly as a visual feature. Finally, visual features based on image moments allowed to design decoupled control laws but they are restricted by the availability of a well-segmented regions or a discrete set of points in the scene. This work proposes the strategy of capturing the image intensities not directly, but in the form of moments computed on the whole image plane. These global features have been termed photometric moments. Theoretical developments are made to derive the analytical model for the interaction matrix of the photometric moments. Photometric moments enable to perform visual servoing on complex scenes without visual tracking or image matching procedures, as long as there is no severe violation of the zero border assumption (ZBA). A practical issue encountered in such dense VS methods is the appearance and disappearance of portions of the scene during the visual servoing. Such unmodelled effects strongly violate the ZBA assumption and can disturb the control and in the worst case, result in complete failure to convergence. To handle this important practical problem, an improved modelling scheme for the moments that allows for inclusion of spatial weights is proposed. Then, spatial weighting functions with a specific structure are exploited such that an analytical model for the interaction matrix can be obtained as simple functions of the newly formulated moments. A part of this work provides an additional contribution towards the problem of simultaneous control of rotational motions around the image axes. The approach is based on connecting the design of the visual feature such that the visual servoing is optimal with respect to specific criteria. Few selection criteria based on the interaction matrix was proposed. This contribution opens interesting possibilities and finds immediate applications in the selection of visual features in image moments-based VS
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Bokaris, Panagiotis-Alexandros. "Video-projected augmented reality : Photometric compensation for static and dynamic concealment." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS453/document.
Full textAbstract:
Cette thèse développe de nouvelles approches pour l'effacement et la révélation de la présence humaine en utilisant des techniques de réalité augmentée. Elle se concentre sur les systèmes projecteur-caméra (ProCams) et leur application dans les «projections intelligentes», où le contenu virtuel projeté est adapté en fonction de l'environnement. Nous nous appuyons sur les travaux antérieurs sur la compensation photométrique pour projeter sur une surface colorée fixe qui permet au spectateur d'observer la même image telle qu'elle apparaîtrait sur une surface blanche. Malgré les différentes méthodes de compensation des couleurs qui ont été proposées au cours de décennie, la compensation appliquée à monde réel avec des couleurs saturées et vives est encore une question ouverte. L'objectif principal de ce travail est la compensation photométrique sur un objet 3D en mouvement en utilisant un ProCam, ce qui est un scénario considérablement plus difficile. Une nouvelle méthode pour la compensation de couleur à l'aide d'une image d'entrée unique est proposée. Elle consiste à estimer la réflectance spectrale de la surface afin de compenser celle-ci en supposant que les réponses du projecteur sont connues ou mesurées précédemment. Cette méthode a été entièrement développée sur GPU pour permettre une compensation en temps réel. Les méthodes antérieures sur la compensation couleur sont discutées et comparées afin d'évaluer la performance de notre technique. L'étalonnage photométrique et géométrique précis d'un ProCam est essentiel pour une compensation précise. Une nouvelle technique de calibration géométrique entre un capteur de profondeur et un ProCam est présentée dans le but de réaliser la projection sur un objet en mouvement. Une calibration photométrique est décrite pour la transformation des valeurs RGB de la caméra et du projecteur (dépendantes du périphérique) vers l'espace couleur CIE XYZ 1931 (indépendantes du périphérique). Le potentiel artistique des techniques de réalité augmentée proposées est en outre exploré à travers l'installation interactive artistique “Gardien du Temple”. La révélation et l'effacement ont toujours été un terrain d'expérimentation commun aux artistes et aux scientifiques. Cette installation audiovisuelle utilise la réalité augmentée pour effacer la présence d'un poème écrit sur un tapis invitant le spectateur à le révéler. Dans de telles applications, la précision et la robustesse des méthodes utilisées sont cruciales. Cette installation artistique a donc permis de tester et d'évaluer les travaux de cette thèse dans un contexte collaboratif et exigeantThis thesis develops new approaches for human presence concealment and revelation using augmented reality techniques. It focuses on projector-camera systems (ProCams) and their application in “smart projections”, where the projected virtual content is adapted according to the environment. One previously-studied problem is the photometric compensation for projecting on a colored fixed surface that allows the viewer to observe the same image as it would appear on a white surface. Despite the various methods for color compensation that have been proposed the last decade, compensation on a real-world surface with saturated colors and sharp color boundaries is still an open issue. The main objective of this work is the color compensation on a moving 3D object using a ProCam, which is a dramatically more challenging scenario. A novel method for color compensation using a single input frame is proposed. It consists in estimating the spectral reflectance of the surface in order to compensate for it under the assumption that the projector responses are known or previously measured. This method was fully developed on GPU to enable real-time compensation. Previous methods on color compensation are discussed and compared in order to evaluate the performance of our technique. The accurate photometric and geometric calibration of a ProCam is essential for precise compensation. A new geometric calibration technique between a depth sensor and a ProCam is presented in order to make the projection on a moving object feasible. A photometric calibration is described for the transformation of the device-dependent camera and projector values to the device-independent CIE XYZ 1931 color space. The artistic potential of the proposed augmented reality techniques is further explored through the interactive art installation “Gardien du Temple”. Revelation and concealment has always been a common experimentation ground for both artists and scientists. This audio visual installation uses augmented reality to hide the presence of a written poem on a carpet inviting the spectator to reveal it. In such applications, the accuracy and robust performance of the methods employed is crucial and, thus, it offered a challenging ground for testing and evaluation
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Sunkavalli, Kalyan. "Models of Visual Appearance for Analyzing and Editing Images and Videos." Thesis, Harvard University, 2012. http://dissertations.umi.com/gsas.harvard:10285.
Full textAbstract:
The visual appearance of an image is a complex function of factors such as scene geometry, material reflectances and textures, illumination, and the properties of the camera used to capture the image. Understanding how these factors interact to produce an image is a fundamental problem in computer vision and graphics. This dissertation examines two aspects of this problem: models of visual appearance that allow us to recover scene properties from images and videos, and tools that allow users to manipulate visual appearance in images and videos in intuitive ways. In particular, we look at these problems in three different applications. First, we propose techniques for compositing images that differ significantly in their appearance. Our framework transfers appearance between images by manipulating the different levels of a multi-scale decomposition of the image. This allows users to create realistic composites with minimal interaction in a number of different scenarios. We also discuss techniques for compositing and replacing facial performances in videos. Second, we look at the problem of creating high-quality still images from low-quality video clips. Traditional multi-image enhancement techniques accomplish this by inverting the camera’s imaging process. Our system incorporates feature weights into these image models to create results that have better resolution, noise, and blur characteristics, and summarize the activity in the video. Finally, we analyze variations in scene appearance caused by changes in lighting. We develop a model for outdoor scene appearance that allows us to recover radiometric and geometric infor- mation about the scene from images. We apply this model to a variety of visual tasks, including color-constancy, background subtraction, shadow detection, scene reconstruction, and camera geo-location. We also show that the appearance of a Lambertian scene can be modeled as a combi- nation of distinct three-dimensional illumination subspaces — a result that leads to novel bounds on scene appearance, and a robust uncalibrated photometric stereo method.Engineering and Applied Sciences
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Reyes, Gomez Juan Pablo. "Astronomical image processing from large all-sky photometric surveys for the detection and measurement of type Ia supernovae." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0144.
Full textAbstract:
Cette thèse présente plusieurs contributions au software developé pour le traitement d’images dans le cadre du LSST. Notre objectif est d'utiliser le code et les algorithmes LSST existants, afin de créer un pipeline dédié à la détection des supernovae de type Ia. Pour la détection des supernovae nous utilisons une technique appelée soustraction optimale d'images qui implique la construction de coadditions. Nous étudions aussi le comportement des différents objets dans le temps et construisons des courbes de lumière qui représentent leur cycle de vie en fonction de l'intensité lumineuse de chaque détection sur plusieurs nuits. Enfin, pour analyser un nombre excessif de candidats, nous utilisons des algorithmes d'apprentissage machine.Notre première contribution concerne le développement des taches de coaddition automatisée adaptées pour construire des images de référence et de science avec un haut rapport signal-sur-bruit. La contribution suivante est lié à l’addition de mesures et l’étude de résidus des images d’analyse de différence, y-compris la sélection des seuils adaptés et l'étiquetage basée sur les valeurs quantitativess des résidus pour identifier les mauvaises détections, les artéfacts et les flux réellement significatifs. Notre suivante contribution est un algorithme pour sélectionner et générer les courbes de lumière candidates. Finalement, on applique une classification machine learning pour trouver des type Ia supernovae en utilisant la méthode random forest. Ces résultats ont permis l’identification des supernovae de type Ia simulées et réelles parmis les candidats avec une haute précisionThis thesis will present several contributions to the software developed for the LSST telescope with the purpose of contributing to the detection of type Ia supernovae. Our objective is to use the existing LSST code and algorithms, in order to create a type Ia supernovae detection dedicated pipeline.Since detecting supernovae requires a special type of processing, we use a technique known as the Optimal Image Subtraction which implies the construction of coadditions. Afterwards, we study the behavior of the different objects through time and build light curves that represent their life cycle in terms of the light intensity of each detection on several nights. Lastly, in order to analyze an excessive number of candidates, we employ machine learning algorithms to identify what curves are more probable to be type Ia supernovae. Our first contribution concerns the development of adapted and automatized coaddition tasks for building high signal-to-noise reference and science images. The next contribution is related to the addition of measurements and study of the residuals on difference image analysis, including the selection with adapted thresholding and the assignation of labels. We also propose, as contributions, an algorithm to select and generate the different candidate light curves through the selection of objects with recurrent detections through time and in the different bandpasses. Finally, we apply the machine learning classification approach to find type Ia supernovae by means of using a random forest classifier and based strictly on geometrical features that are present in the light curves
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Moore, Thomas Brendan. "Learning Geometry-Free Face Re-lighting." Master's thesis, University of Central Florida, 2007. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/3353.
Full textAbstract:
The accurate modeling of the variability of illumination in a class of images is a fundamental problem that occurs in many areas of computer vision and graphics. For instance, in computer vision there is the problem of facial recognition. Simply, one would hope to be able to identify a known face under any illumination. On the other hand, in graphics one could imagine a system that, given an image, the illumination model could be identified and then used to create new images. In this thesis we describe a method for learning the illumination model for a class of images. Once the model is learnt it is then used to render new images of the same class under the new illumination. Results are shown for both synthetic and real images. The key contribution of this work is that images of known objects can be re-illuminated using small patches of image data and relatively simple kernel regression models. Additionally, our approach does not require any knowledge of the geometry of the class of objects under consideration making it relatively straightforward to implement. As part of this work we will examine existing geometric and image-based re-lighting techniques; give a detailed description of our geometry-free face re-lighting process; present non-linear regression and basis selection with respect to image synthesis; discuss system limitations; and look at possible extensions and future work.M.S.
School of Electrical Engineering and Computer Science
Engineering and Computer Science
Computer Science MS
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Bony, Alexandre. "Modélisation de l'interaction lumière/matière pour l'analyse de surfaces rugueuses texturées par stéréo photométrie." Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2301/document.
Full textAbstract:
Les techniques de reconstruction 3d sont devenues incontournables pour des applicationstelles que la caractérisation et l'analyse de surfaces. Les travaux réalisés au coursde cette thèse ont pour objectif d'améliorer la qualité des reconstructions 3d par stéréophotométrie.Cette méthode repose sur deux principes, l'inversion d'un modèle d'interactionlumière/matière (BRDF) et la configuration d'un système d'éclairage et de prises de vues.Pour des surfaces diffuses, la stéréo-photométrie est réalisée à partir d'un minimum detrois images acquises d'un point de vue fixe pour des directions d'éclairages différentes.Son avantage est d'extraire simultanément les propriétés géométriques et colorimétriquesdes surfaces analysées même en cas de forte rugosité. Néanmoins, son application exige laformulation de plusieurs hypothèses qui sont difficilement respectables dans un contexteréel. Ceci génère des erreurs significatives dans les reconstructions. Pour les réduire, nousproposons différentes contributions qui s'articulent autour de la prise en compte globale de lachaine d'acquisition. Les apports de nos travaux se situent aux niveaux de la caractérisationet de la modélisation du système d'éclairage, du capteur d'acquisition et de l'améliorationde la qualité des images. Nous nous sommes aussi intéressés à l'optimisation des protocolesde prises de vues dans le cas de spécularité surfacique ou d'ombrage dus à la présence derugosité. Les résultats obtenus montrent que la prise en compte de ces caractéristiques dansl'inversion d'un modèle de BRDF permet une nette amélioration des reconstructions et offrela possibilité de réduire la taille des systèmes d'acquisitionTridimensional reconstruction method has become essential for applications suchas the characterization and analysis of surfaces. In this thesis, aims are to increase the qualityof 3d reconstructions by photometric stereo. This method is based on two principles, reversinglight-matter interaction model and configuration of a lighting system. With diffuse surfaces,the photometric stereo use three captured images from a fixed point of view for differentillumination directions. Its main advantage is to extract the color and geometric propertiesfor the textured rough surfaces. However, its application requires to make assumptions thatare not credible in real cases. This problem generates significant errors in the reconstructions.To reduce them, we offer various solutions around the overall consideration of the acquisitionchain. Our contribution focuses on the characterization and modeling of the lighting system,the acquisition sensor and improved image quality. We are also interested to optimize acquisitionprotocol in the case of specular surface or shading due to the surface geometry. Ourresults show that the inclusion of these features in the inversion of a BRDF model allowsan improvement of 3d reconstructions as well as the possibility of reducing the size of theacquisition systems
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Lladó, Bardera Xavier. "Texture recognition under varying imaging geometries." Doctoral thesis, Universitat de Girona, 2004. http://hdl.handle.net/10803/7721.
Full textAbstract:
La visió és probablement el nostre sentit més dominant a partir del qual derivem la majoria d'informació del món que ens envolta. A través de la visió podem percebre com són les coses, on són i com es mouen. En les imatges que percebem amb el nostre sistema de visió podem extreure'n característiques com el color, la textura i la forma, i gràcies a aquesta informació som capaços de reconèixer objectes fins i tot quan s'observen sota unes condicions totalment diferents. Per exemple, som capaços de distingir un mateix objecte si l'observem des de diferents punts de vista, distància, condicions d'il·luminació, etc.La Visió per Computador intenta emular el sistema de visió humà mitjançant un sistema de captura d'imatges, un ordinador, i un conjunt de programes. L'objectiu desitjat no és altre que desenvolupar un sistema que pugui entendre una imatge d'una manera similar com ho realitzaria una persona.
Aquesta tesi es centra en l'anàlisi de la textura per tal de realitzar el reconeixement de superfícies. La motivació principal és resoldre el problema de la classificació de superfícies texturades quan han estat capturades sota diferents condicions, com ara distància de la càmera o direcció de la il·luminació. D'aquesta forma s'aconsegueix reduir els errors de classificació provocats per aquests canvis en les condicions de captura.
En aquest treball es presenta detalladament un sistema de reconeixement de textures que ens permet classificar imatges de diferents superfícies capturades en diferents condicions. El sistema proposat es basa en un model 3D de la superfície (que inclou informació de color i forma) obtingut mitjançant la tècnica coneguda com a 4-Source Colour Photometric Stereo (CPS). Aquesta informació és utilitzada posteriorment per un mètode de predicció de textures amb l'objectiu de generar noves imatges 2D de les textures sota unes noves condicions. Aquestes imatges virtuals que es generen seran la base del nostre sistema de reconeixement, ja que seran utilitzades com a models de referència per al nostre classificador de textures.
El sistema de reconeixement proposat combina les Matrius de Co-ocurrència per a l'extracció de característiques de textura, amb la utilització del Classificador del veí més proper. Aquest classificador ens permet al mateix temps aproximar la direcció d'il·luminació present en les imatges que s'utilitzen per testejar el sistema de reconeixement. És a dir, serem capaços de predir l'angle d'il·luminació sota el qual han estat capturades les imatges de test.
Els resultats obtinguts en els diferents experiments que s'han realitzat demostren la viabilitat del sistema de predicció de textures, així com del sistema de reconeixement.
This thesis is concerned with the application of texture analysis to discriminate between textured surfaces. The main motivation is the problem of classifying textured surfaces imaged under varying geometries, i.e. distance from the sensor and illumination direction, as well as the necessity of finding reliable methods of reducing classification errors caused by changes in the geometry's properties.
In texture analysis one must distinguish between image texture and surface texture. Image texture is what appears in the 2D image of a physical object, while surface texture refers to the variation of the physical and geometric properties of the imaged surface which give rise to the image texture. Changes in the imaging geometry can significantly alter the appearance of the surface, implying significant variations in the image texture. And one still has to perform the task of recognition from the image texture.
In this thesis, after analysing different strategies, we integrate the surface texture information derived by colour photometric stereo (CPS) into a complete model-based texture classification system. Photometric stereo is the technique which allows us to obtain surface texture information from a few images of the same surface imaged under various illumination directions. Basically, the main idea of our strategy consists of creating, by means of the surface texture information, a virtual' database of image textures against which we compare unknown test images in order to classify them. Note that we do not use the surface texture information directly to perform classification, but we use it to create new images which are the references for our training and classification process. Furthermore, the classification system allows us to guess the approximate direction of the illumination used to capture the test images.
The proposed prediction methods, as well as the model-based texture classification system, are tested and evaluated. A set of real surface textures containing a wide variety of relatively smooth and very rough surfaces are used in this thesis as our image database.
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Mazin, Baptiste. "Méthodes robustes pour l'estimation d'illuminants et la prise en compte de la couleur en comparaison d'images." Thesis, Paris, ENST, 2014. http://www.theses.fr/2014ENST0016/document.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de l’utilisation de la couleur en vision par ordinateur. Deux problèmes sont étudiés : - l’estimation d’illuminants, - la mise en correspondance de descripteurs locaux pour la comparaison d’images couleur. Les surfaces achromatiques renvoient un spectre lumineux ayant la même distribution fréquentielle que le spectre de l’illuminant. Les détecter permet donc de recouvrer l'illuminant. En supposant que l’ensemble des couleurs que peut prendre un illuminant est limité (équation de Planck), il est possible de sélectionner les pixels appartenant à une surface potentiellement grise. Une méthode de vote est alors appliquée, permettant de sélectionner un ou plusieurs illuminants. L’algorithme final possède de nombreux avantages : il est efficace, intuitif, ne nécessite pas de phase d’apprentissage et requiert peu de paramètres, qui s’avèrent stables. De plus, la méthode de vote permet de s’adapter aux cas où plusieurs sources lumineuses éclairent la scène photographiée. Les descripteurs locaux sont des outils puissants pour comparer les images. Cependant, le rôle de la couleur dans l’étape d’appariement a fait l’objet de peu d’études. Le problème principal que nous considérons ici est celui de l’apport de la couleur pour l’appariement de descripteurs locaux. Un usage local de la couleur permet-il de désambiguïser les situations où la luminance seule est insuffisante ? Et si oui, dans quelles proportions ? Nous proposons quatre descripteurs permettant de décrire de manière détaillée le contexte local de points clés dans l’optique de les apparier. Les expériences proposées montrent clairement l’apport de la couleur pour la mise en correspondance localeThis thesis addresses the use of color in image processing and computer vision. Two problems are studied: - illuminant estimation, - local descriptors matching for color images comparison. Achromatic surfaces are defined as surfaces reflecting a spectrum with the same frequency dsitribution than the illuminant. Consequently, revovering these surfaces allows to estimate the illuminant. Assuming that the range of colors taken by an illuminant is limited (Planck equation), it is possible to select the pixels belonging to a potentially gray surface. A voting procedure is then applied to select one or more illuminants. The proposed algorithm has many advantages: it is effective, intuitive, does not rely on a learning phase and requires only few parameters. In addition, the voting procedure can be adapted to handle cases where multiple light sources of different colors illuminate the scene. Local descriptors are powerful tools to compare images. However, few studies concern the influence of color in the matching step. The main problem that we consider here is the contribution of the color matching of local descriptors. Does the local use of color allow to disambiguate situations where the luminance alone is insufficient ? And if so, how much? We propose four descriptors to precisely describe the local context of key points in the matching step. The main idea developed here is that accurate information can only be obtained by describing both the color distributions and transitions between colors. The many experiences presented clearly show the positive contribution of color to the reliability of the local matching
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Heinz, Marcel. "Kalibrierverfahren und optimierte Bildverarbeitung für Multiprojektorsysteme." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Chemnitz, 2013. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-129508.
Full textAbstract:
Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung von Kalibrierverfahren und Algorithmen zur Bildverarbeitung im Kontext von Multiprojektorsystemen mit dem Ziel, die Einsatzmöglichkeiten von derartigen Anlagen zu erweitern und die Nutzerakzeptanz solcher Systeme zu steigern. Die Arbeit konzentriert sich dabei insbesondere auf (annähernd) planare Mehrsegment-Projektionsanlagen, die aus preisgünstigen, nicht speziell für den Visualisierungbereich konzipierten Consumer- und Office-Projektoren aufgebaut werden.
Im ersten Teil der Arbeit werden bestehende Verfahren zur geometrischen Kalibrierung, zum Edge-Blending sowie zur Helligkeits- und Farbanpassung auf ihre Eignung im Hinblick auf die Anforderungen untersucht und Erweiterungen entwickelt. Für die kamerabasierte Geometrie- Kalibrierung wird mit Lininenpattern gearbeitet, wobei ein effizienter rekursiver Algorithmus zur Berechnung der Schnittpunkte bei leicht gekrümmten Oberflächen vorgestellt wird. Für das Edge-Blending wird ein generalisiertes Modell entwickelt, das mehrere bestehende Ansätze kombiniert und erweitert. Die vorgenommene Modifikation der Distanzfunktion erlaubt insbesondere die bessere Steuerung des Helligkeitsverlaufs und ermöglicht weichere Übergänge an den Grenzen der Überlappungszonen. Es wird weiterhin gezeigt, dass das Edge-Blending mit bestehenden Ansätzen zum Ausgleich der Helligkeitsunterschiede wie Luminance Attenutation Maps kombiniert werden kann.
Für die photometrische Kalibrierung ist die Kenntnis der Farb-Transferfunktion, also der Abbildung der Eingabe-Farbwerte auf die tatsächlich vom Projektor erzeugten Ausgaben, unerlässlich. Die herkömmlichen Ansätze betrachten dabei vorwiegend RGB-Projektoren, bei denen die dreidimensionale Transferfunktion in drei eindimensionale Funktionen für jeden Farbkanal zerlegt werden kann. Diese Annahme trifft jedoch auf die betrachteten Projektoren meist nicht zu. Insbesondere DLP-Projektoren mit Farbrad verfügen oft über zusätzliche Grundfarben, so dass der Farbraum deutlich von einem idealen RGB-Modell abweicht. In dieser Arbeit wird zunächst ein empirisches Modell einer Transferfunktion vorgestellt, das sich für derartige Projektoren besser eignet, allerdings die Helligkeit der Projektoren nicht vollständig ausnutzt.
Im zweiten Teil der Arbeit wird ein kamerabasiertes Messverfahren entwickelt, mit dem direkt die dreidimensionale Farb-Transferfunktion ermittelt werden kann. Gegenüber bestehenden Verfahren werden tausende von Farbsamples gleichzeitig erfasst, so dass die erreichbare Sampledichte unter praxisrelevanten Messbedingungen von 17x17x17 auf 64x64x64 erhöht und damit die Qualität der photometrischen Kalibrierung signifikant gesteigert werden kann. Weiterhin wird ein Schnellverfahren entwickelt, dass die Messungsdauer bei 17x17x17 Samples von mehreren Stunden mit bisherigen Verfahren auf weniger als 30 Minuten reduziert.
Im dritten Teil werden Algorithmen zur effizienten Bildverarbeitung entwickelt, die der GPU-basierten Anwendung der Kalibrierparameter auf die darzustellenden Bilddaten in Echtzeit dienen. Dabei werden die Möglichkeiten zur Vermeidung redundanter Berechnungsschritte beim Einsatz Stereoskopie-fähiger Projektoren ausgenutzt. Weiterhin wird das eigentliche Kalibrierverfahren effizient mit Verfahren zur Konvertierung von stereoskopischen Bildverfahren kombiniert. Es wird gezeigt, dass ein einzelner PC aus Standardkomponenten zur Ansteuerung einer Mehrsegment-Projektionsanlage mit bis zu 6 Projektoren ausreicht. Die Verwendung von DVI-Capture-Karten ermöglicht dabei den Betrieb einer solchen Anlage wie einen "großen Monitor" für beliebige Applikationen und Betriebssysteme.
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Tan, Ping. "3D modeling from photometry and geometry /." View abstract or full-text, 2007. http://library.ust.hk/cgi/db/thesis.pl?CSED%202007%20TAN.
Full text
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Chari, Visesh. "Shape estimation of specular objects from multiview images." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENM106/document.
Full textAbstract:
Un des modèles les plus simples de surface de réfraction est une surface plane. Bien que sa présence soit omniprésente dans notre monde sous la forme de vitres transparentes, de fenêtres, ou la surface d'eau stagnante, très peu de choses sont connues sur la géométrie multi-vues causée par la réfraction d'une telle surface. Dans la première partie de cette thèse, nous analysons la géométrie à vues multiple d'une surface réfractive. Nous considérons le cas où une ou plusieurs caméras dans un milieu (p. ex. l'air) regardent une scène dans un autre milieu (p. ex. l'eau), avec une interface plane entre ces deux milieux. Le cas d'une photo sous-marine, par exemple, correspond à cette description. Comme le modèle de projection perspectif ne correspond pas à ce scenario, nous dérivons le modèle de caméra et sa matrice de projection associée. Nous montrons que les lignes 3D de la scène correspondent à des courbes quartiques dans les images. Un point intéressant à noter à propos de cette configuration est que si l'on considère un indice de réfraction homogène, alors il existe une courbe unique dans l'image pour chaque ligne 3D du monde. Nous décrivons et développons ensuite des éléments de géométrie multi-vues telles que les matrices fondamentales ou d'homographies liées à la scène, et donnons des éléments pour l'estimation de pose des caméras à partir de plusieurs points de vue. Nous montrons également que lorsque le milieu est plus dense, la ligne d'horizon correspond à une conique qui peut être décomposer afin d'en déduire les paramètres de l'interface. Ensuite, nous étendons notre approche en proposant des algorithmes pour estimer la géométrie de plusieurs surfaces planes refractives à partir d'une seule image. Un exemple typique d'un tel scenario est par exemple lorsque l'on regarde à travers un aquarium. Nous proposons une méthode simple pour calculer les normales de telles surfaces étant donné divers scenari, en limitant le système à une caméra axiale. Cela permet dans notre cas d'utiliser des approches basées sur ransac comme l'algorithme “8 points” pour le calcul de matrice fondamentale, d'une manière similaire à l'estimation de distortions axiales de la littérature en vision par ordinateur. Nous montrons également que le même modèle peut être directement adapté pour reconstruire des surfaces réflectives sous l'hypothèse que les surfaces soient planes par morceaux. Nous présentons des résultats de reconstruction 3D encourageants, et analysons leur précision. Alors que les deux approches précédentes se focalisent seulement sur la reconstruction d'une ou plusieurs surfaces planes réfractives en utilisant uniquement l'information géométrique, les surfaces spéculaires modifient également la manière dont l'énergie lumineuse à la surface est redistribuée. Le modèle sous-jacent correspondant peut être expliqué par les équations de Fresnel. En exploitant à la fois cette information géométrique et photométrique, nous proposons une méthode pour reconstruire la forme de surfaces spéculaires arbitraires. Nous montrons que notre approche implique un scenario d'acquisition simple. Tout d'abord, nous analysons plusieurs cas minimals pour la reconstruction de formes, et en déduisons une nouvelle contrainte qui combine la géométrie et la théorie de Fresnel à propos des surfaces transparentes. Ensuite, nous illustrons la nature complémentaire de ces attributs qui nous aident à obtenir une information supplémentaire sur l'objet, qu'il est difficile d'avoir autrement. Finalement, nous proposons une discussion sur les aspects pratiques de notre algorithme de reconstruction, et présentons des résultats sur des données difficiles et non trivialesThe task of understanding, 3D reconstruction and analysis of the multiple view geometry related to transparent objects is one of the long standing challenging problems in computer vision. In this thesis, we look at novel approaches to analyze images of transparent surfaces to deduce their geometric and photometric properties. At first, we analyze the multiview geometry of the simple case of planar refraction. We show how the image of a 3D line is a quartic curve in an image, and thus derive the first imaging model that accounts for planar refraction. We use this approach to then derive other properties that involve multiple cameras, like fundamental and homography matrices. Finally, we propose approaches to estimate the refractive surface parameters and camera poses, given images. We then extend our approach to derive algorithms for recovering the geometry of multiple planar refractive surfaces from a single image. We propose a simple technique to compute the normal of such surfaces given in various scenarios, by equating our setup to an axial camera. We then show that the same model could be used to reconstruct reflective surfaces using a piecewise planar assumption. We show encouraging 3D reconstruction results, and analyse the accuracy of results obtained using this approach. We then focus our attention on using both geometric and photometric cues for reconstructing transparent 3D surfaces. We show that in the presence of known illumination, we can recover the shape of such objects from single or multiple views. The cornerstone of our approach are the Fresnel equations, and we both derive and analyze their use for 3D reconstruction. Finally, we show our approach could be used to produce high quality reconstructions, and discuss other potential future applications
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Hansson, Peter. "Surface Characterization using Radiometric and Fourier Optical Methods." Doctoral thesis, Uppsala : Acta Universitatis Upsaliensis : Univ.-bibl. [distributör], 2003. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-3569.
Full text
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Demitri, Nevine [Verfasser], Abdelhak M. [Akademischer Betreuer] Zoubir, and Hamid [Akademischer Betreuer] Krim. "Signal and Image Processing Techniques for Image-Based Photometry With Application to Diabetes Care / Nevine Demitri. Betreuer: Abdelhak M. Zoubir ; Hamid Krim." Darmstadt : Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt, 2016. http://d-nb.info/1113183470/34.
Full text
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Ackermann, Jens [Verfasser], Michael [Akademischer Betreuer] Goesele, and Reinhard [Akademischer Betreuer] Klein. "Photometric Reconstruction from Images: New Scenarios and Approaches for Uncontrolled Input Data / Jens Ackermann. Betreuer: Michael Goesele ; Reinhard Klein." Darmstadt : Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt, 2014. http://d-nb.info/1110978979/34.
Full text
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Безуглий, Михайло Олександрович. "Еліпсоїдальні рефлектори для фотометрії біологічних середовищ." Thesis, КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/31490.
Full textAbstract:
У роботі вирішено комплекс задач, що дозволило вирішити важливу науково-прикладну проблему розробки методу побудови і застосування еліпсоїдальних рефлекторів в системах реєстрації та аналізу розсіяного оптичного випромінювання, а також апробації нових конструктивних, функціональних та медико-біологічних рішень. Це дало змогу теоретично та експериментально обґрунтувати метод і апаратні засоби застосування еліпсоїдальних рефлекторів для фотометрії світлорозсіяння біологічними середовищами при виявленні їх оптичних властивостей та ідентифікації фізичного та фізіологічного стану. Запропоновано фундаментальну основу вирішення вказаної проблеми завдяки вперше розробленого механізму рей-трейсингу, що взаємо пов’язує параметри джерела випромінювання, біологічного середовища, еліпсоїдального дзеркала та матричного приймача випромінювання в інформаційно-вимірювальній системі біомедичного фотометру з еліпсоїдальними рефлекторами, і який дозволяє вирішувати пряму та інверсну задачі поширення оптичного випромінювання методом статистичного моделювання Монте-Карло.The thesis is devoted to the solution of the important scientifically applied problem of development the construction and application method of ellipsoidal reflectors in the registration and analysis systems of scattered optical radiation, as well as approbation of new structural, functional and biomedical solutions. This made it possible to theoretically and experimentally substantiate the method and hardware of the use the ellipsoidal reflectors for photometry of light scattering by biological media in the detection of their optical properties and identification of physical and physiological state. A fundamental basis for solving this problem is the first-time developed mechanism of ray-tracing, which colligate the parameters of the radiation source, biological media, ellipsoidal reflector and matrix photodetector in the information-measuring system of biomedical photometer, which allows to solve the direct and inverse problems of light propagation by the Monte Carlo statistical simulation. The main content of the thesis is outlined in eight chapters, which present and substantiate the goal and results of the work. The first chapter presents the results of analytical review and literary search, which reveal the tasks raised in the doctorate thesis. In particular, the methods of biophotonics that are most commonly used in the study of different biological media are given. The features of optical radiation propagation in biological media are analyzed, as well as the basic principles of the transfer radiative theory, which mathematically and analytically interpret this process. Typical photometric tools used for the study of biological media, boundary conditions of their use, and functional limitations are analyzed. The second chapter is devoted to the development a method of investigation the biological media optical properties. Structural schemes of basic photometers with ellipsoidal reflectors and features of their functioning are presented. The mathematical apparatus for calculating the ray tracing in a reflector with an internal ellipsoidal reflecting surface is presented, and the main types of ray trajectories are considered. The algorithm of the proposed mechanism of ray tracing and the features of its software are presented. The results of aberration analysis of ellipsoidal reflector are shown. The third chapter is devoted to the development of Monte Carlo models of light propagation in the information-measuring system of biomedical photometer with ellipsoidal reflectors. The features of the input data formation and the basic simulation algorithm are substantiated, as well as the boundary conditions of simulation. The analytical models of software adaptation of radiation source parameters, the receiving system, as well as the boundaries and scattering-absorption properties of the biological media that underlie the simulation are presented. The principles of determination the optical coefficients, algorithm and grounds of software implementation of Monte Carlo simulation in the system "radiation source + biological media + measuring tool" are presented. In the fourth chapter proposed the features of designing photometers with ellipsoidal reflectors by improving the standard equipment for microscopy, as well as in the construction of individual prototypes. Schemes of zone analysis at processing of photometric images obtained by photometry by ellipsoidal reflectors are considered. Mathematical and analytical aspects of solving the inverse problem of the radiative transfer theory by methods of Kubelka-Munk and inverse Monte-Carlo in the context the work of biomedical photometers with ellipsoidal reflectors operating in reflected and also in reflected and transmitted light are presented. The interrelation of photometric images and optical properties of the investigated biological media is considered. In the fifth chapter discusses the technological principles of ellipsoidal reflectors production and control. The materials choice of ellipsoid for different methods of shaping the aspherical surface is substantiated. The principles of production of metallic mirror ellipsoids of revolution using vertical-boring technology, as well as 3D printing technology from plastic are formulated. Practical aspects of applying a mirror coating to the inner ellipsoidal surface from plastic are determined. The analytical model and technical stages the shape control of the ellipsoidal surface are presented and photometric comparison of the functioning of reflectors produced by different technologies is made. The sixth chapter is devoted to the analysis of the effects of light scattering in the system "radiation source + biological media + measuring tool" for different profiles of energy distribution in the laser beam and their effect on the relative illuminance distribution of photometric image at zone analysis for different layers of human skin. The influence the parameters of ellipsoidal reflectors on the boundary geometric properties of optical radiation in the forward and backscattered light is considered. The influence the diameter and power of the incident beam at the tasks of Raman spectroscopy by ellipsoidal reflectors is also substantiated. In the seventh chapter features of application the photometry by ellipsoidal reflectors for creation and improvement tools of biological and medical diagnostics and control are shown. The influence of the scattering anisotropy factor on the illuminance of photometric images and the possibility of biomedical goniophotometry were evaluated. A measurement system for angular photometry in backscattered light was developed and investigated. Based on the model experiment, the prospects of using a photometer with ellipsoidal reflectors to control the optical clearing of human skin were evaluated. A prototype optical non-invasive glucometer with ellipsoidal reflectors was created and its functional features were investigated. The eighth chapter discusses the prospects of applying the mirror ellipsoids of revolution method for various problems in optical biomedical diagnostics.
В работе решен комплекс задач, позволивший решить важную научно-прикладную проблему разработки метода построения и применения эллипсоидальных рефлекторов в системах регистрации и анализа рассеянного оптического излучения, а также апробации новых конструктивных, функциональных и медико-биологических решений. Это позволило теоретически и экспериментально обосновать метод и аппаратные средства применения эллипсоидальные рефлекторов для фотометрии светорассеяния биологическими средами при обнаружении их оптических свойств и идентификации физического и физиологического состояния. Предложено фундаментальную основу решения указанной проблемы за счет впервые разработанного механизма рей-трейсинга, что взаимно связывает параметры источника излучения, биологической среды, эллипсоидального зеркала и матричного приемника излучения в информационно-измерительной системе биомедицинского фотометра с эллипсоидальными рефлекторами, и который позволяет решать прямую и инверсную задачи распространения оптического излучения методом статистического моделирования Монте-Карло.
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Kyrgyzova, Khrystyna. "Stéréophotométrie non-calibrée de surfaces non-Lambertiennes. Application à la reconstruction de surface de colonies microbiennes." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01063285.
Full textAbstract:
La thèse est dédiée au problème de la stéréophotométrie non-Lambertienne sans connaissance a priori sur les conditions d'illumination et son application aux images de boîte de Pétri. Pour obtenir une bonne reconstruction de surfaces non-Lambertiennes, il est proposé de traiter une séquence d'entrée en deux étapes: premièrement il faut supprimer les effets spéculaires et obtenir ainsi des images de surface 'pseudo-Lambertienne'. Ensuite dans une deuxième étape à partir de ces images une reconstruction stéréophotométrique Lambertienne sans aucune information préalable sur les directions d'illumination est effectuée. Dans ce travail nous proposons deux méthodes originales respectivement pour la suppression de spécularités et la reconstruction de surface sans information a priori. Les méthodes proposées sont appliquées pour la caractérisation des colonies microbiennes.La spécularités est un effet optique lié à la nature physique complexe des objets. Il est utile pour la perception humaine des objets 3D mais il gêne le processus de traitement automatique d'images. Pour pouvoir appliquer le modèle Lambertien à la stéréophotométrie, les spécularités doivent être supprimées des images d'entrée. Nous proposons donc une méthode originale pour la correction des zones spéculaires adaptée pour une reconstruction ultérieure. L'algorithme proposé est capable de détecter les spécularités comme des valeurs anormalement élevées d'intensité dans une image de la séquence d'entrée, et de les corriger en utilisant les informations des autres images de la séquence et une fonction de correction continue. Cette méthode permet de faire la suppression des spécularités en préservant toutes les autres particularités de distribution de lumière qui sont importantes pour la reconstruction de surface.Après nous proposons une technique de reconstruction stéréophotométrique de surface Lambertienne sans connaissance a priori sur l'illumination. Le modèle mis en œuvre consiste en quatre composantes, deux composantes (albédo et normales) permettent de d'écrire des propriétés de surface et deux autres (intensités des sources de lumière et leurs directions) décrivent illumination. L'algorithme proposé de reconstruction utilise le principe de l'optimisation alternée. Chaque composante du modèle est trouvée itérativement en fixant toutes les variables sauf une et en appliquant des contraintes de structures, valeurs et qualité pour la fonction d'optimisation. Un schéma original de résolution permet de séparer les différents types d'information inclus dans les images d'entrée. Grâce à cette factorisation de matrices, la reconstruction de surface est faite sans connaissance préalable sur les directions de lumière et les propriétés de l'objet reconstruit. L'applicabilité de l'algorithme est prouvée pour des donnés artificielles et des images de bases publiques pour lesquelles la vérité terrain sur les surfaces des objets est disponible.La dernière partie de la thèse est dédiée à l'application de la chaine complète proposée pour le traitement d'images de boîte de Pétri. Ces images sont obtenues en utilisant les sources de lumières complexes qui sont supposées être inconnues pour le processus de reconstruction. L'évaluation de surfaces de colonies microbiennes s'est révélée être une étape importante pour l'analyse visuelle et automatique des colonies. La chaine proposée est efficace pour ce type de données et permet de compléter les informations d'images par de la surface 3D.
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Diaz, Mauricio. "Analyse de l'illumination et des propriétés de réflectance en utilisant des collections d'images." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENM051/document.
Full textAbstract:
L'utilisation de collections d'images pour les applications de vision par ordinateur devient de plus en plus commune des nos jours. L'objectif principal de cette thèse est d'exploiter et d'extraire des informations importantes d'images de scènes d'extérieur a partir de ce type de collections : l'illumination présente au moment de la prise, les propriétés de reflectance des matériaux composant les objets dans la scène et les propriétés radiométriques des appareils photo utilisés. Pour atteindre notre objectif, cette thèse est composée de deux parties principales. Dans un premier temps nous allons réaliser une analyse de différentes représentations du ciel et une comparaison des images basée sur l'apparence de celui-ci. Une grande partie de l'information visuelle perçue dans les images d'extérieures est due a l'illumination en provenance du ciel. Ce facteur est représenté par les rayons du soleil réfléchis et réfractés dans l'atmosphère en créant une illumination globale de l'environnement. En même temps cet environnement détermine la façon de percevoir les objets du monde réel. Etant donné l'importance du ciel comme source d'illumination, nous formulons un processus générique en trois temps, segmentation, modélisation et comparaison des pixels du ciel, pour trouver des images similaires en se basant sur leurs apparences. Différentes méthodes sont adoptées dans les phases de modélisation et de comparaison. La performance des algorithmes est validée en trouvant des images similaires dans de grandes collections de photos. La deuxième partie de cette thèse consiste a exploiter l'information géométrique additionnelle pour en déduire les caractéristiques photométriques de la scène. A partir d'une structure 3D récupérée en utilisant des méthodes disponibles, nous analysons le processus de formation de l'image a partir de modèles simples, puis nous estimons les paramètres qui les régissent. Les collections de photos sont généralement capturées par différents appareils photos, d'où l'importance d'insister sur leur calibrage radiométrique. Notre formulation estime cet étalonnage pour tous les appareils photos en même temps, en utilisant une connaissance a priori sur l'espace des fonctions de réponse des caméras possibles. Nous proposons ensuite, un cadre d'estimation conjoint pour calculer une représentation de l'illumination globale dans chaque image, l'albedo de la surface qui compose la structure 3D et le calibrage radiométrique pour tous les appareils photosThe main objective of this thesis is to exploit the photometric information avail- able in large photo collections of outdoor scenes to infer characteristics of the illumination, the objects and the cameras. To achieve this goal two problems are addressed. In a preliminary work, we explore opti- mal representations for the sky and compare images based on its appearance. Much of the information perceived in outdoor scenes is due to the illumination coming from the sky. The solar beams are reflected and refracted in the atmosphere, creating a global illumination ambiance. In turn, this environment determines the way that we perceive objects in the real world. Given the importance of the sky as an illumination source, we formulate a generic 3–step process in order to compare images based on its appearance. These three stages are: segmentation, modeling and comparing of the sky pixels. Different approaches are adopted for the modeling and comparing phases. Performance of the algorithms is validated by finding similar images in large photo collections. A second part of the thesis aims to exploit additional geometric information in order to deduce the photometric characteristics of the scene. From a 3D structure recovered using available multi–view stereo methods, we trace back the image formation process and estimate the models for the components involved on it. Since photo collections are usually acquired with different cameras, our formulation emphasizes the estimation of the radiometric calibration for all the cameras at the same time, using a strong prior on the possible space of camera response functions. Then, in a joint estimation framework, we also propose a robust computation of the global illumination for each image, the surface albedo for the 3D structure and the radiometric calibration for all the cameras
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Aljassim, Mohammad A. "A 6-Year Study of Long Period Variable Stars in the Globular Cluster NGC 6388." Bowling Green State University / OhioLINK, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=bgsu1499442952467274.
Full text
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Damerdji, Yassine. "Recherche systématique de variabilités dans les images du télescope TAROT : application à la détection automatisée de l'émission optique des sursauts gamma." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30031.
Full textAbstract:
L'observation des sursauts gamma par les grands instruments ne peut s'effectuer de manière optimale que grâce aux informations transmises par les télescopes optiques rapides entièrement automatisés. Durant cette thèse, nous avons établi une procédure automatique pour sélectionner les candidats les plus judicieux de contreparties optiques de sursauts gamma dès les premières observations des champs d'alertes de sursauts gamma par le télescope TAROT. Par ailleurs, nous avons finalisé la chaîne de traitement des images du télescope TAROT. Ceci a permis de construire une large base de données, mise à la disposition de la communauté, s'enrichissant en temps réel par les mesures photométriques quotidiennes. A partir de cette base de données, nous extrayons et modélisons par des procédures rapides les courbes de lumière des candidates étoiles variables périodiques. La chaîne de traitement établie est optimale pour le télescope TAROT mais peut être facilement transposable vers d'autres projets astronomiques de mesures photométriquesOptimal monitoring of gamma ray bursts with large telescopes requires accurate position and magnitude derived from rapid and automatic observations carried out with smaller optical telescopes. During this thesis, we set up an automatic method to select the most likely gamma ray burst optical counterparts based on the very first TAROT observations of gamma ray burst alert fields. Moreover, we completed the TAROT data pipeline to construct a large photometric measurement database, easily accessible by the community, and updated in real time by daily TAROT observations. From this database, we identified variable star candidates and searched for periodicity in their light curves using appropriate methods for unevenly sampled time series. Our data pipeline is optimised for the TAROT telescope, but could be easily set up for other astronomical projects of photometry
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Walker, Christina H. "Monte Carlo radiation transfer studies of protoplanetary environments." Thesis, University of St Andrews, 2007. http://hdl.handle.net/10023/218.
Full textAbstract:
Monte Carlo radiation transfer provides an efficient modelling tool for probing the dusty local environment of young stars. Within this thesis, such theoretical models are used to study the disk structure of objects across the mass spectrum - young low mass Brown Dwarfs, solar mass T-Tauri stars, intermediate mass Herbig Ae stars, and candidate B-stars with massive disks. A Monte Carlo radiation transfer code is used to model images and photometric data in the UV - mm wavelength range. These models demonstrate how modelling techniques have been updated in an attempt to reduce the number of unknown parameters and extend the diversity of objects that can be studied.
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Boulenguez, Pierre. "Caractérisation multispectrale imageante du champ de lumière de sources et de matériaux pour la photosimulation." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00587367.
Full textAbstract:
Dans l'ouvrage [DBB06], Dutré et al. énumèrent dix problèmes d'Illumination Globale non résolus. Parmi ceux-ci, huit sont liés à la mesure et à l'intégration de données réelles dans les simulations. Cette thèse, en quatre parties et trois annexes, s'intéresse à cette problématique. Tout d'abord, les simulations de la propagation de la lumière dans les domaines du rendu physiquement réaliste, de l'éclairage, de la télédétection, de la conception de systèmes optiques... sont envisagées comme résolutions numériques d'un problème d'optique, fédérées par la notion de " photosimulation ". Dans le cadre de l'équation de rendu, les modèles réalistes de sources et le principe de la mesure goniophotométrique en champ lointain sont alors rappelés. La représentation des interactions lumière-matière est ensuite introduite par une exploration de l'apparence macroscopique, qui amène au rappel de la Fonction de Distribution de la Réflectance Bidirectionnelle et Spectrale (SBRDF), de ses principales propriétés et modèles. Le problème de la mesure pratique de la SBRDF d'une surface dans le visible est ensuite exploré. Id est, une taxonomie des méthodes de la littérature est établie ; qui allègue en faveur du développement de nouvelles approches. Un dispositif innovant, multispectral imageant, est alors présenté. Il se fonde sur la capture de la projection de la SBRDF sur un écran lambertien 3/4-sphérique, par une caméra multispectrale grand angle, assemblage d'un objectif fisheye, d'un filtre dynamique LCTF et d'une caméra CCD 12 bits. L'extraction des images capturées de l'information de la SBRDF repose sur un modéle radiométrique, qui explicite la transformation de la lumière en niveaux des pixels, dans le formalisme physique. Ce modèle soulève des problèmes de reconstruction multispectrale et d'interréflexions, pour lesquels de nouveaux algorithmes de résolution sont implantés. Les mesures de SBRDF produites semblent très prometteuses. Dans la troisième partie, le problème de la reconstruction d'une fonction directionnelle, identifié comme fondamental en photosimulation, est traité dans le cadre de la reconstruction de SBRDF discrètes. Pour cela, les propriétés mathématiques souhaitables des fonctions reconstruites sont envisagées. Puis, à l'aune de ce corpus, les approches de la littérature sont discutées ; justifiant la recherche d'algorithmes plus performants. Une nouvelle méthode est alors proposée, fondée sur une double triangulation sphérique des échantillons, et une généralisation à la surface d'un triangle sphérique de l'interpolant spline cubique de Hermite. La fonction reconstruite est interpolante, dérivable, quasi-déterministe, ne présente pas l'artéfact bidirectionnel, intègre la métrique sphérique non euclidienne, et prend en compte le difficile problème du masquage. Qualitativement comme quantitativement, les résultats obtenus semblent plaider en faveur du surcroît de complexité théorique qu'induit cette approche. Dans la dernière partie, cet algorithme de reconstruction est appliqué au problème de la " photométrie en champ proche ", ou, la caractérisation d'une source réelle par un solide photométrique étendu. La supériorité théorique du modèle étendu est d'abord démontrée. Puis, un état de l'art de la photométrie en champ proche est réalisé ; justifiant la mise en œuvre d'une nouvelle approche. Un nouveau dispositif est alors présenté. Il repose sur le déplacement d'un vidéoluminancemètre, couplage original d'une caméra CCD 12 bits avec un luxmètre, le long d'une trajectoire hémisphérique relative à la source. Les procédures de calibrage de l'instrument - géométrique, radiométrique, et photométrique - sont explicitées. Les sources de lumière caractérisées par cette approche ont été jugées suffisamment probantes pour être intégrées aux photosimulations spectrales du CSTB
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Belgacem, Ines. "Etude photométrique des lunes glacées de Jupiter." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS386/document.
Full textAbstract:
Les satellites glacés de Jupiter sont d'un grand intérêt scientifique dans la recherche d'habitabilité au sein de notre système solaire. Elles abritent probablement toutes trois des océans d'eau liquide sous leur croûte glacée. Leurs surfaces présentent différents stades d’évolution – celle de Callisto est très ancienne et entièrement recouverte de cratères, celle de Ganymede est un mélange de terrains sombres et cratérisés et de plaines claires et plus jeunes et la surface d’Europa est la plus jeune et présente des signes d’activité récente. Cette thèse porte sur la photométrie, c’est à dire l’étude de l’énergie lumineuse réfléchie par une surface, en fonction des géométries d’éclairement et d’observation. Les études photométriques permettent de déterminer l’état physique et la microtexture des surfaces (porosité, structure interne, forme des grains, rugosité, transparence…). Une bonne connaissance photométrique est également d'une importance cruciale dans la correction des jeux de données pour toute étude cartographique ou spectroscopique ainsi que pour les futures missions de cette décennie : Europa Clipper de la NASA et JUpiter ICy Moons Explorer de l’ESA.Deux types d’information sont nécessaires pour réaliser une étude photométrique : des données de réflectance et des données géométriques (conditions d’illumination et d'observation). Pour obtenir les premières, nous avons utilisé et calibré des images de missions spatiales passées - Voyager, New Horizons et Galileo. Pour obtenir les secondes, nous avons développé des outils permettant de corriger les métadonnées de ces images (ex : la position et l'orientation des sondes) afin d’obtenir des informations géométriques précises. Nous avons, d’autre part, développé un outil d’inversion pour estimer les paramètres photométriques de Hapke sur des régions d’Europa, Ganymede et Callisto sur l’ensemble du jeu de données en un seul calcul. Enfin, nous discutons des liens possibles entre les paramètres photométriques estimés, la microtexture de la surface et les processus endogènes/exogènes mis en jeuJupiter's icy moons are of great interest in the search for habitability in our Solar System. They probably all harbor liquid water ocean underneath their icy crust. Their surfaces present different stages of evolution – Callisto is heavily cratered and the oldest, Ganymede shows a combination of dark cratered terrain and younger bright plains and Europa’s surface is the youngest with signs of recent and maybe current activity. This work focuses on photometry, i.e. the study of the light scattered by a surface in relation to the illumination and observation geometry. Photometric studies give us insight on the physical state and microtexture of the surface (compaction, internal structure, shape, roughness, transparency…). A good photometric knowledge is also of crucial importance in the correction of datasets for any mapping or spectroscopic study as well as for the future missions of this decade – NASA’s Europa Clipper and ESA’s JUpiter ICy moons Explorer.Two pieces of information are necessary to conduct a photometric study – reflectance data and geometric information (illumination, viewing conditions). For the former, we have used and calibrated images from past space missions – Voyager, New Horizons and Galileo. For the latter, we have developed tools to correct these images metadata (e.g. spacecraft position and orientation) to derive precise geometric information. Moreover, we have developed a Bayesian inversion tool to estimate Hapke’s photometric parameters on regions of Europa, Ganymede and Callisto. We estimate all parameters on our entire dataset at once. Finally, we discuss the possible links between the photometric parameters, the surface microtexture and endogenic/exogenic processes
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Harder, Stephan. "Reconstruction de la réponse impulsionnelle du système d'optique adaptative ADONIS à partir des mesures de son analyseur de surface d'onde et étude photométrique de la variabilité des étoiles YY Orionis." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00686688.
Full textAbstract:
La résolution angulaire des observations à partir du sol est limitée par la turbulence atmosphérique qui déforme aléatoirement le front d'onde de la lumière d'un objet céleste. L'optique adaptative a été développée pour corriger cette déformation en temps réel. Cependant, cette correction n'est souvent que partielle, et une déconvolution de l'image s'impose dans le but d'effectuer une photométrie de bonne précision. La première partie de ce manuscrit est consacrée à l'estimation de la réponse impulsionnelle pour le système d'optique adaptative ADONIS du télescope de 3.6m de PUEO. La variabilité des conditions atmosphériques rend difficile sa calibration par l'observation d'une source quasi-ponctuelle. Pour cela, j'ai utilisé la méthode développée pour le système d'optique adaptative PUEO, qui estime la réponse impulsionnelle à partir des mesures de son senseur de courbure, et je l'ai adaptée au système ADONIS (basé sur un senseur de Shack-Hartmann). J'ai appliqué la méthode à des données obtenues dans différentes conditions atmosphériques et je discute ses limites. En particulier, le modèle ne peut pas reproduire une certaine aberration variable dont l'origine est probablement due à la présence d'une turbulence locale et non-stationnaire. Cette turbulence est clairement mise en évidence par le comportement spatial et temporel de la phase résiduelle. Dans la deuxième partie de cette thèse, je présente et discute les résultats d'une étude sur la variabilité photométrique des étoilesYY Orionis qui sont des étoiles jeunes montrant dans leurs spectres la signature de l'accrétion de matière. En particulier, une variabilité photométrique a pu être détectée pour l'étoile YY Ori. J'interprète cette variabilité par la présence d'une tache chaude relativement importante sur la surface de l'étoile, apparaissant et disparaissant périodiquement au cours de la rotation stellaire.
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Trentacoste, Matthew. "Photometric image processing for high dynamic range displays." Thesis, 2006. http://hdl.handle.net/2429/17558.
Full textAbstract:
Many real-world scenes contain a dynamic range that exceeds conventional display
technology by several orders of magnitude. Through the combination of several existing
technologies, new high dynamic range displays, capable of reproducing a range of
intensities much closer to that of real environments, have been constructed. These
benefits come at the cost of more optically complex devices; involving two image
modulators, controlled in unison, to display images. We present several methods of
rendering images to this new class of devices for reproducing photometrically accurate
images. We discuss the process of calibrating a display, matching the response of the
device with our ideal model. We then derive series of methods for efficiently displaying
images, optimized for different criteria and evaluate them in a perceptual framework.Science, Faculty of
Computer Science, Department of
Graduate
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"Efficient photometric stereo on glossy surfaces with wide specular lobes." 2008. http://library.cuhk.edu.hk/record=b5893633.
Full textAbstract:
Chung, Hin Shun.Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2008.
Includes bibliographical references (leaves 40-43).
Abstracts in English and Chinese.
Chapter 1 --- Introduction --- p.1
Chapter 1.1 --- Lambertian photometric stereo --- p.1
Chapter 1.2 --- Non-Lambertian photometric stereo --- p.3
Chapter 1.3 --- Large specular lobe problems --- p.4
Chapter 2 --- Related Work --- p.9
Chapter 2.1 --- Lambertian photometric stereo --- p.9
Chapter 2.2 --- Non-Lambertian photometric stereo --- p.9
Chapter 2.2.1 --- Analytic models to reconstruct non-Lambertian surface --- p.9
Chapter 2.2.2 --- Reference object based --- p.10
Chapter 2.2.3 --- Highlight removal before shape reconstruction --- p.11
Chapter 2.2.4 --- Polarization based method --- p.12
Chapter 2.2.5 --- Specularity fitting method --- p.12
Chapter 2.2.6 --- Photometric stereo with shadow --- p.12
Chapter 3 --- Our System --- p.13
Chapter 3.1 --- Estimation of global parameters --- p.14
Chapter 3.1.1 --- Shadow separation --- p.16
Chapter 3.1.2 --- Separation edges of shadow and edges of foreground object --- p.16
Chapter 3.1.3 --- Normal estimation using shadow boundary --- p.20
Chapter 3.1.4 --- Global parameter estimation and refinement --- p.22
Chapter 3.2 --- Surface shape and texture reconstruction --- p.24
Chapter 3.3 --- Single material results --- p.25
Chapter 4 --- Comparison between Our Method and Direct Specularity Fitting Method --- p.29
Chapter 4.1 --- Summary of direct specularity fitting method [9] --- p.29
Chapter 4.2 --- Comparison results --- p.31
Chapter 5 --- Reconstructing Multiple-Material Surfaces --- p.33
Chapter 5.1 --- Multiple material results --- p.34
Chapter 6 --- Conclusion --- p.38
Bibliography --- p.39
Chapter A --- Proof of Surface Normal Projecting to Gradient of Cast Shadow Boundary --- p.43
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Liu, Jen-Jui, and 劉人瑞. "An Image Processing Tool by Integrating Photometric Calibration with Adaptive Image Halftoning for Electrophoretic Displays." Thesis, 2010. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/94526502808257026997.
Full textAbstract:
碩士國立臺灣師範大學
應用電子科技學系
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The electrophoretic display (EPD) has become the main solution to electronic papers, but there are several limitations when it is being driven. First of all, the optical response curve of the EPD is nonlinear and temperature sensitive. In addition, the number of gray levels that can be displayed is also quite limited. The image quality is unsatisfactory if the images shown on the panel are not preprocessed to increase the number of visual gray levels and compensate the characteristics of the EPD. In this paper, we present an integrated image tool to automatically estimate the reflectance function curves under different ambient temperatures, perform adaptive image halftoning to improve visual quality, and calibrate the image to compensate the nonlinear response of EPD. The proposed approach has been verified on practical EPD panels and promising results have been achieved.
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"Generalized surface geometry estimation in photometric stereo and two-view stereo matching." 2011. http://library.cuhk.edu.hk/record=b5894611.
Full textAbstract:
Hung, Chun Ho.Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2011.
Includes bibliographical references (p. 58-63).
Abstracts in English and Chinese.
Chapter 1 --- Introduction --- p.1
Chapter 2 --- Generalized Photometric Stereo --- p.6
Chapter 2.1 --- Problem Description --- p.6
Chapter 2.2 --- Related Work --- p.9
Chapter 2.3 --- Photometric Stereo with Environment Lighting --- p.11
Chapter 2.4 --- Estimating Surface Normals --- p.13
Chapter 2.4.1 --- Surface Normal and Albedo Estimation --- p.14
Chapter 2.5 --- Data Acquisition Configuration --- p.17
Chapter 2.6 --- Issues --- p.19
Chapter 2.7 --- Outlier Removal --- p.22
Chapter 2.8 --- Experimental Results --- p.23
Chapter 3 --- Generalized Stereo Matching --- p.30
Chapter 3.1 --- Problem Description --- p.30
Chapter 3.2 --- Related Work --- p.32
Chapter 3.3 --- Our Approach --- p.33
Chapter 3.3.1 --- Notations and Problem Introduction --- p.33
Chapter 3.3.2 --- Depth and Motion Initialization --- p.35
Chapter 3.3.3 --- Volume-based Structure Prior --- p.38
Chapter 3.3.4 --- Objective Function with Volume-based Priors --- p.43
Chapter 3.3.5 --- Numerical Solution --- p.46
Chapter 3.4 --- Results --- p.48
Chapter 4 --- Conclusion --- p.56
Bibliography --- p.57
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Lin, Tse-Hsin, and 林哲欣. "Integrating Photometric Image and LiDAR Data for Monitoring Forest Gap Dynamics in Nanjenshan Area." Thesis, 2014. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/48395762275478507936.
Full textAbstract:
碩士國立屏東科技大學
森林系所
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Forest gaps are from in the forest canopy when one or a few canopy tree die or is injured in a forest. The small opening or holes would become a kind of succession area filled with other trees in process forest gap regeneration or gap dynamics.The gap dynamics is a natural phenomenon of forest successions which affects the species composition, stand structure and regeneration in forest ecosystems. The purposes of this study are to discuss the forest gap dynamics in Nanjenshan via high resolution images and integrated laser scanning systems. First of all, we mapped the gap distribution in each habitat with multi-temporal aerial photos to understanding the change of gap dynamics in different habitats. Secondly, we modeled the processes of gap dynamics in each habitat and mapped spatial distribution of gaps. We further compared the rate of gap canopy closure with vertical structure in every single habitat. This study analyses three-temporal (2003, 2007, 2009 years) to understanding the change of gap rate, results showed the highest gap rate was 0.92% in 2009 years, secondly was 0.66% in 2003 year, and the lowest gap rate was 2007 years (0.51%). Gap dynamics was a notable change in canopy structure from closed to more open, and 2007~2009 years gap formation rate was higher than 2003~2007 years. This area displays the frequent interference by the Typhoon and the fairly fast conversion rate of forest. According to the classification criteria of topographic to divided into four different habitats (wind-stress, windward, leeward and valley) to explore the gap spatial in difference habitat. Results showed gap size rate of wind-stress and valley was higher than other habitats. Therefore speculate that wind-stress and valley often affected by northeast monsoon. Furthermore, this study combined with aerial photos and three-dimensional airborne laser scanning data to observate the gap vertical structure, and mapped width and depth of gap. There was a positive relationship between width and depth of gap, which means that gaps may range in area from the openings created by the death of a large tree.
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Lovos, Flavia Virginia. "Estudio de variabilidad fotométrica en estrellas de tipo T Tauri." Doctoral thesis, 2019. http://hdl.handle.net/11086/14315.
Full textAbstract:
Tesis (Doctor en Astronomía)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2019.Las estrellas jóvenes de tipo T Tauri tienen la edad adecuada para el inicio del proceso de formación planetaria de acuerdo a los modelos más aceptados en la actualidad. Sin embargo éstas presentan algunos desafíos para la técnica clásica de detección de planetas extrasolares mediante tránsitos planetarios. Principalmente las T Tauri manifiestan diversas formas de variabilidad que, mayormente, se evidencian en sus curvas de luz. En este trabajo se presenta un análisis y caracterización de la variabilidad fotométrica de 52 estrellas T Tauri australes, a partir de datos propios obtenidos desde el CASLEO y de la EABA, como primer paso para comprender cómo esta variabilidad puede influir en la detectabilidad de potenciales embriones planetarios transitantes. Entre los tipos de variabilidad observados, el más frecuente se debe a la presencia de manchas sobre la superficie estelar, así como otros relacionados con procesos de acreción y/o obscurecimiento por polvo en discos circunestelares.
Young pre-main sequence stars of T Tauri type have appropriate ages for the beginning of the planetary formation process according to the currently most accepted models. However, T Tauri stars offer some challenges for the classical techniques of extrasolar planets detection by means of planetary transits. Principally, T Tauri stars have different types of variability that are mostly evident in their light curves. In this work is presented an analysis and characterization of the photometric variability of 52 southern T Tauri stars, from data obtained from the CASLEO and the EABA observatories, as a first step to learn how such variability may affect the detectability of transiting planetary embryos. Among the types of variabilities, the most frequent are due to the presence of spots on the stellar surfaces, as well as others related to processes of accretion and/or darkening by dust in the circumstellar disks.
Lovos, Flavia Virginia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.
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Demitri, Nevine. "Signal and Image Processing Techniques for Image-Based Photometry With Application to Diabetes Care." Phd thesis, 2016. https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/5564/7/kt_thesis.pdf.
Full textAbstract:
This PhD thesis addresses the problem of measuring blood glucose from a photometric measurement setup that requires blood samples in the nano litre-range, which is several orders of magnitude less than the state of the art. The chemical reaction between the blood sample and the reagent in this setup is observed by a camera over time.
Notably, the presented framework can be generalised to any image-based photometric measurement scheme in the context of modern biosensors.
In this thesis a framework is developed to measure the glucose concentration from the raw images obtained by the camera. Initially, a pre-processing scheme is presented to enhance the raw images. Moreover, a reaction onset detection algorithm is developed. This eliminates unnecessary computation during the constant phase of the chemical reaction. To detect faulty glucose measurements, methods of texture analysis are identified and employed in a detection scheme.
Image segmentation constitutes an important contribution of this thesis. In this work, the segmentation of glucose images is interpreted as a clustering problem and is tackled using two approaches. In the first approach the mean-shift and the medoid-shift algorithms are adapted to the glucose segmentation problem. Moreover, two novel variations are derived: the robust mean-shift and the sparse mean-shift. The former is able to deal with heavy-tailed noise in the images. The latter reduces computation of the mean-shift algorithm, while not compromising in accuracy, by only processing a subset of the data vectors. The robust and sparse variations are applied to the medoid-shift. Convergence proofs for all developed algorithms are provided.
The second approach to tackle the image segmentation problem is based on the union of subspaces model. To this end, sparse subspace clustering and low-rank representation methods are adapted to the glucose segmentation problem. Two novel formulations of sparse subspace clustering are derived that outperform the state of the art in producing more accurate segmentations of the video data. Additionally, a sequential version of subspace clustering is derived that achieves more accurate and earlier segmentations results.
Convergence detection of the chemical reaction constitutes a further major contribution of the presented framework. For this purpose, a non-linear model of the chemical kinetics is established. Thereby, a linear relation between the reaction rate and the convergence value is exploited to facilitate the application of state estimation and prediction techniques. These succeed at increasing the accuracy of the converged remission value and decreasing measurement time drastically. To this end, the first technique is based on the extended Kalman filter and the second technique is a region-based particle filter.
An extensive set of real glucose measurements is used to prove the validity of the developed approaches w.r.t. segmentation results, clinical accuracy and measurement time. Furthermore, a study is performed using real data, determining a lower limit for the blood sample volume.
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Ackermann, Jens. "Photometric Reconstruction from Images: New Scenarios and Approaches for Uncontrolled Input Data." Phd thesis, 2014. http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/4060/7/tuprints_nocv_dissertation_ackermann_highres.pdf.
Full textAbstract:
The changes in surface shading caused by varying illumination constitute an important cue to discern fine details and recognize the shape of textureless objects.
Humans perform this task subconsciously, but it is challenging for a computer because several variables are unknown and intermix in the light distribution that actually reaches the eye or camera.
In this work, we study algorithms and techniques to automatically recover the surface orientation and reflectance properties from multiple images of a scene.
Photometric reconstruction techniques have been investigated for decades but are still restricted to industrial applications and research laboratories.
Making these techniques work on more general, uncontrolled input without specialized capture setups has to be the next step but is not yet solved.
We explore the current limits of photometric shape recovery in terms of input data and propose ways to overcome some of its restrictions.
Many approaches, especially for non-Lambertian surfaces, rely on the illumination and the radiometric response function of the camera to be known.
The accuracy such algorithms are able to achieve depends a lot on the quality of an a priori calibration of these parameters.
We propose two techniques to estimate the position of a point light source, experimentally compare their performance with the commonly employed method, and draw conclusions which one to use in practice.
We also discuss how well an absolute radiometric calibration can be performed on uncontrolled consumer images and show the application of a simple radiometric model to re-create night-time impressions from color images.
A focus of this thesis is on Internet images which are an increasingly important source of data for computer vision and graphics applications.
Concerning reconstructions in this setting we present novel approaches that are able to recover surface orientation from Internet webcam images.
We explore two different strategies to overcome the challenges posed by this kind of input data.
One technique exploits orientation consistency and matches appearance profiles on the target with a partial reconstruction of the scene.
This avoids an explicit light calibration and works for any reflectance that is observed on the partial reference geometry.
The other technique employs an outdoor lighting model and reflectance properties represented as parametric basis materials.
It yields a richer scene representation consisting of shape and reflectance.
This is very useful for the simulation of new impressions or editing operations, e.g. relighting.
The proposed approach is the first that achieves such a reconstruction on webcam data.
Both presentations are accompanied by evaluations on synthetic and real-world data showing qualitative and quantitative results.
We also present a reconstruction approach for more controlled data in terms of the target scene.
It relies on a reference object to relax a constraint common to many photometric stereo approaches: the fixed camera assumption.
The proposed technique allows the camera and light source to vary freely in each image.
It again avoids a light calibration step and can be applied to non-Lambertian surfaces.
In summary, this thesis contributes to the calibration and to the reconstruction aspects of photometric techniques.
We overcome challenges in both controlled and uncontrolled settings, with a focus on the latter.
All proposed approaches are shown to operate also on non-Lambertian objects.
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Baravalle, Laura Daniela. "Objetos extensos en el relevamiento vvv (vista variables in the Vía Lactea)." Doctoral thesis, 2018. http://hdl.handle.net/11086/8892.
Full textAbstract:
El relevamiento VISTA Variable in the Vía Láctea (VVV) es un relevamiento fotométrico profundo en infrarrojo cercano que nos permite buscar fuentes extragalácticas que están oscurecidas por la presencia de nuestra Galaxia. El objetivo principal de este trabajo fue desarrollar un algoritmo de detección y clasificación de objetos extensos, probables fuentes extragalácticas que combina parámetros morfológicos y fotométricos.
El algoritmo fue testeado y analizado en las periferias del disco galáctico en diferentes tipos de objetos: galaxias de campo, galaxias con núcleo activo y galaxias en cúmulos de galaxias. El algoritmo desarrollado se puede extender a todo el disco del relevamiento VVV, obteniéndose de esta manera la distribución de galaxias oscurecida por la Vía Láctea.
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Pereira, Cedric Pedroso. "A Virtual Observatory methodology to identify and characterize asteroids in wide-field images." Master's thesis, 2019. http://hdl.handle.net/10316/86550.
Full textAbstract:
Dissertação de Mestrado em Astrofísica e Instrumentação para o Espaço apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaO desenvolvimento da tecnologia e da ciência tem permitido conhecer melhor o nosso sistema solar e de que forma a caracterização de asteróides é importante para a evolução científica e para assegurar a sobrevivência da nossa espécie. Esta dissertação de mestrado apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de análise e processamento de imagens de grande campo, obtidas em um observatório terrestre, para identificação e caracterização de asteróides conhecidos. Este trabalho tem como base o uso de ferramentas Observatório Virtual, de acesso livre e que poderão ser utilizadas por qualquer utilizador. De modo a automatizar todo o processo serão utilizados e adaptados alguns scripts anteriormente desenvolvidos pelo grupo científico e adicionados novos scripts complementares. Dos dados fornecidos serão calculados os centróides das fontes de luz correspondentes a objectos estáticos (como no caso das estrelas) e correspondentes a objectivos que apresentam movimento (como no caso dos asteróides) e serão realizadas calibrações astrométricas com o objectivo de obter as coordenadas celestes (ascensão recta e declinação) para cada uma das fontes. Também serão realizadas calibrações fotométricas de modo a obter as magnitudes aparentes de cada fonte, para posteriormente obter as magnitudes absolutas de cada posição dos asteróides e para extrair as suas curvas de luz. Se a quantidade e qualidade dos dados permitir serão ainda calculados os seus períodos. Após analise dos dados fornecidos, os resultados serão submetidos para a base de dados Minor Planet Center, onde poderão ser aprovados para a calibração das orbitas dos asteróides em estudo.
The development of technology and science allowed us to know more about our solar system and how the characterization of asteroids is important for scientific evolution and to ensure the survival of our species. This dissertation presents the development of a methodology to analyze and process large field images, obtained by a ground-based observatory, to identify and characterize known asteroids. This work is based on use of Virtual Observatory tools, of free access and which can be used by any user. In order to automate the whole process, some scripts previously developed by the scientific group will be used along with newly-added complementary scripts. From the astronomical data, the centroids of light sources of non-moving objects (for example stars, bad pixels, etc.) and moving objects (for example asteroids) will be calculated and astrometric calibrations will be performed in order to obtain the celestial coordinates (right ascension and declination) for each light source. Photometric calibrations will be performed in order to obtain the apparent magnitude of each source, to obtain the absolute magnitude of each asteroid position and to extract their light curves. If the quantity and quality of the data allows us, their periods will be calculated using a well-known periodogram tool. After analyzing the provided data, the results will be submitted to the Minor Planet Center of the International Astronomical Union, where they can be approved for calibration of the orbits of the asteroids under study.
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Bean, Keri Marie. "Determining Nighttime Atmospheric Optical Depth Using Mars Exploration Rover Images." Thesis, 2013. http://hdl.handle.net/1969.1/151097.
Full textAbstract:
Martian clouds and dust play an important part of the radiative transfer and energy balance budget. To assist in fully understanding the impact of clouds and dust, the complete diurnal cycle needs to be characterized. One of the best methods to track diurnal variations on Mars is by measuring optical depth. The spatial and temporal trends of optical depth give insight into the dust and water cycles of the Martian atmosphere.
Until now, spacecraft could only obtain optical depth during the day. In this thesis, nighttime images from the Mars Exploration Rover Spirit are used to calculate nighttime optical depth using photometric methods to capture star flux. Bright stars in well-known constellations are used in this analysis. The observed flux was compared to the expected flux to give nighttime optical depth values. The observed nighttime optical depth was consistently similar to the daytime optical depth values on both an individual image and sol-averaged basis.
Recommendations are made going forward to use the Mars Science Laboratory Curiosity for conducting an optimal nighttime optical depth campaign to fully characterize the diurnal dust and water cycles of Mars. The Curiosity rover is well suited for nighttime imaging and can potentially provide valuable insight into the nighttime dust and cloud trends.
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Nicklas, Harald. "The Focal Reducing Imager and Spectrograph FORS, built for the optical 16-metre ‘Very Large Telescope’ of the European Southern Observatory." Doctoral thesis, 2005. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B581-9.
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Obara, Łukasz. "Poszukiwanie gwiazd zmiennych w eksperymencie Pi of the Sky." Doctoral thesis, 2018. https://depotuw.ceon.pl/handle/item/2706.
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