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Dissertations / Theses on the topic 'Vision stéréo'
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Zhao, Jian. "Extraction d'information tri-dimensionnelle par stéréo vision." Toulouse 3, 1989. http://www.theses.fr/1989TOU30207.
Full textAbstract:
Nous abordons, dans un premier chapitre, des problemes du pre-traitement de l'image dans un systeme de stereo vision, qui sont le filtrage de l'image et la detection de contours. Une famille de detecteurs de contours sur le filtre optimal exponentiel est presentee et une analyse des performances des filtres est donnee. Dans le deuxieme chapitre, nous analysons d'abord le modele de la camera lineaire et le probleme de la calibration d'une camera, et nous proposons ensuite une methode originale de calibration, cette methode permet de calibrer les parametres extrinseques pour un systeme binoculaire et les parametres intrinseques et extrinseques pour un systeme trinoculaire, a partir des points correspondants dans les images, sans connaitre les coordonnees 3-d des points dans l'espace. Nous proposons dans le troisieme chapitre une methode originale de stereo vision binoculaire: a methode de mise en correspondance par les graphes pyramidaux des images bli. Nous faisons l'analyse statisituqe sur le probleme des fausses cibles pour les systemes binoculaires et trinoculaires, et proposons ensuite un nouveau systeme trinoculaire qui met en correspondance les trois images au niveau des primitives dans l'espace tridimensionnel, sans utiliser les contraintes supplementaires usuelles dans les systemes binoculaires courants
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Gyory, Georges. "Détection d'obstacles pour conduite assistée par vision stéréo." Paris 11, 2003. http://www.theses.fr/2003PA112107.
Full textAbstract:
Pour une voiture munie d'un système multicapteur avec fusion de données, la détection d'obstacles doit fournir des données indépendantes des autres capteurs. Dans ce but, nous avons essayé deux groupes de méthodes, l'une basée sur la prédiction de la carte de disparité dense à partir de celle des images précédentes (pour un gain de temps) et une méthode d'élimination de la surface de la route et recherche des contours restants dans les images. La prédiction des cartes de disparités nécessite l'estimation de la position du centre de l'expansion de l'image ainsi que du taux d'expansion, fonction de la vitesse. Les estimations testées étaient par expansion uniforme et par expansion dépendant de la distance - estimée de la carte de disparité - du point dans l'image. Les estimations des paramètres sont faites en comparant les valeurs données par plusieurs prédictions de la carte de disparité. Les méthodes de prédiction des cartes de disparités peuvent s'affranchir des limites des disparités considérés et suivre les bons mises en correspondances dans le temps, mais elles ne prévoient pas le mouvement propre des objets et la correction des cartes estimées est infaisable sur route, faute de contours partout denses dans l'image. L'élimination de la surface de la route nécessite la mise en correspondance de plusieurs points sur la route. On les cherche par un transformée de Hough, supposant qu'ils sont alignés sur un arc de cercle plus ou moins tangent à la voiture. En cas de route plane, les paramètres de mise en correspondance des deux images changent de façon prévisible pendant le tangage de la voiture, ce que l'on exploite pour mettre un seul point de la route en correspondance. Sur les points de contour restants nous cherchons des suites quasi-verticales montantes avec des disparités quasi-constantes et avoisinant celui de la route au départ. Ce calcul rapide donne la position et une valeur de confidence (longueur de la suite) des contours d'obstaclesFor a multisensor car with data fusion the stereo vision must deliver independent data from the other sensors. We tested two groups of methods to do that, one predicting the dense disparity maps to save CPU time and the other eliminating road surface points and looking for obstacles in the contour points left. To predict the disparity maps we need the position of the expansion center and the expansion coefficient, the latter depending on speed. We tested uniform and depth-dependent expansion, depth being estimated from the disparity values. Parameter estimations were made comparing several estimated disparity maps' values. The prediction methods can extend the considered disparity values' range without loss of image size and can follow correct matches over time. On the other hand, they don't follow the objects' own movement and in lack of everywhere dense contrast points in road situations the estimations cannot be corrected. Road surface elimination needs matching several road surface points. Supposing some are on an arc of circle more or less tangent to the car, we apply a Hough transform to find them. On planar road the matching parameters vary dependently with the car's pitch movement and we exploit that to use just one road point matched. On the contour points left we look for quasi-vertical scending sequences with quasi-constant disparity values close to that of the road surface at the beginning of the sequence. This gives a very fast algorithm yielding positions and confidence values (length of the ascending sequence) of obstacle contours
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Laïeb, Noureddine. "Contribution à la vision par ordinateur : une méthode de stéréo vision passive." Le Havre, 1987. http://www.theses.fr/1987LEHA0005.
Full textAbstract:
Ce travail est une contribution aux efforts visant à doter les robots du sens de la "vue" par une méthode de stéréo-vision passive pour les adapter à l'environnement. On expose quelques méthodes développées pour le traitement d'images, la détection de points caractéristiques et la détermination de leurs coordonnées tridimensionnelles pour des objets approximativement polyédriques
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Zhu, Ying. "Etude psychophysique de la vision en relief humaine en télévision stéréo." Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0106.
Full textAbstract:
Ce travail a porté sur l'étude de certains facteurs physiologiques de la vison stéréo humaine particulièrement liés à la perception de relief dans un système de TV stéréo dynamique, et sur la compréhension des processus visuels stéréoscopiques humains à l'aide des modèles spectraux locaux. Nous avons étudié les différents types d'acuités stéréoscopiques sur tous les méridiens rétiniens aussi bien en position d’œil centrale qu'en position d’œil excentrique chez es sujets physiologique et pathologiques. L'accommodation et la convergence, deux facteurs principaux de la vision en relief en système stéréo,ont également été étudiées en détail, permettant d'en déduire la manière selon laquelle le système visuel humain résout le conflit entre l'accommodation et la convergence. Le problème de la qualité de sensation du relief en présence des distorsions géomagnétiques été abordé. Dans ce cadre, deux types de distorsions géométriques ont été distingué, et sur leur effet sur le confort visuel et sur la sensibilité à la disparité binoculaire a chiffré dans diverses situations. Enfin, en vue d'appréhender la processus de traitement et de codage de l 'information stéréo , nous avons étudié l'influence du contenu spectral local des images monoculaires sur la vision stéréo humaine en introduisant un modèle bidimensionnel espace/fréquence spatiale. Fondé sur la transformation de Wigner-Ville. Et la transformation de cosinus discrète bidimensionnelleThis thesis is concerned with the stud of certain hurnan stereo vision cues. Particularly relevant ta depth perception in a dynamic 3d (three-dimensional) stereoscopic TV and with t he understanding of human stereoscopic visual processes using local spectral models. We have studied different types of stereo acuity all the retinal meridian in both central and eccentric eye positions, in physiological and pathological subjects. Accomdation and convergence, the two essentiel depth perception cues in 3D Tvs, have benn investigated in detail, allowing ta get insight into the way the human visual system behaves in arder to resolve the conflict between accommodation and convergence. The quality problem of depth perception in the presence of geometrical distortions was also addressed. Within this framework. Two types of geornetrical distortions have been distinguished, and their affect the visual comfort and binocular disparity sensitivity bas been detailed in various situations. Finally, in arder ta get an insight into the stereo informatian processing and coding processes, we have studied the influence of the monocular images' local spectral content on human stereo vision by employing a 2D (two-dimensional) space/spatial-frequency model based on using the 2D Wigner-Vill distribution, and the 2D discrets cosine transformation
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Bak, Adrien. "Coopération stéréo mouvement pour la détection des objets dynamiques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00673364.
Full textAbstract:
Un grand nombre d'applications de robotique embarquées pourrait bénéficier d'une détection explicite des objets mobiles. A ce jour, la majorité des approches présentées repose sur la classification, ou sur une analyse structurelle de la scène (la V-Disparité est un bon exemple de ces approches). Depuis quelques années, nous sommes témoins d'un intérêt croissant pour les méthodes faisant collaborer activement l'analyse structurelle et l'analyse du mouvement. Ces deux processus sont en effet étroitement liés. Dans ce contexte, nous proposons, à travers de travail de thèse, deux approches différentes. Si la première fait appel à l'intégralité de l'information stéréo/mouvement, la seconde se penche sur le cas des capteurs monoculaires, et permet de retrouver une information partielle.La première approche présentée consiste en un système innovation d'odométrie visuelle. Nous avons en effet démontré que le problème d'odométrie visuelle peut être posé de façon linéaire, alors que l'immense majorité des auteurs sont contraint de faire appel à des méthodes d'optimisation non-linéaires. Nous avons également montré que notre approche permet d'atteindre, voire de dépasser le niveau de performances présenté par des système matériels haut de gamme (type centrale inertielle). A partir de ce système d'odométrie visuelle, nous définissons une procédure permettant de détecter les objets mobiles. Cette procédure repose sur une compensation de l'influence de l'égo-mouvement, puis une mesure du mouvement résiduel. Nous avons ensuite mené une réflexion de fond sur les limitations et les sources d'amélioration de ce système. Il nous est apparu que les principaux paramètres du système de vision (base, focale) ont un impact de premier plan sur les performances du détecteur. A notre connaissance, cet impact n'a jamais été décrit dans la littérature. Il nous semble cependant que nos conclusions peuvent constituer un ensemble de recommandations utiles à tout concepteur de système de vision intelligent.La seconde partie de ce travail porte sur les systèmes de vision monoculaire, et plus précisément sur le concept de C-Vélocité. Alors que la V-Disparité a défini une transformée de la carte de disparité permettant de mettre en avant certains plans de l'image, la C-Vélocité défini une transformée du champ de flot optique, et qui utilise la position du FoE, qui permet une détection facile de certains plans spécifiques de l'image. Dans ce travail, nous présentons une modification de la C-Vélocité. Au lieu d'utiliser un a priori sur l'égo-mouvement (la position du FoE) afin d'inférer la structure de la scène, nous utilisons un a priori sur la structure de la scène afin de localiser le FoE, donc d'estimer l'égo-mouvement translationnel. Les premiers résultats de ce travail sont encourageants et nous permettent d'ouvrir plusieurs pistes de recherches futures.
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SIMOND, Nicolas. "Localisation robuste d'un véhicule en environnement urbain à partir d'un système de stéréo-vision." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009694.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la robotique mobile et plus précisément dans le cadre de la localisation de véhicules en environnement urbain. Notre tâche a consisté à extraire le maximum d'informations sur le déplacement d'un système de stéréo-vision non-calibré embarqué à bord d'un véhicule en s'appuyant sur l'environnement structuré que forme les rues. L'objectif de cette étude est d'estimer le déplacement d'un véhicule lorsque la configuration de l'environnement s'oppose à sa localisation par un système de géo-référencement satellitaire.Une modélisation polyhédrique des rues qui forment l'environnement urbain de cette étude permet de segmenter trois plans principaux : la route et les façades verticales des bâtiments qui délimitent l'espace de navigation. La segmentation du plan de la route est facilitée par la matérialisation des voies de navigation et autres trottoirs ou terre-pleins, parallèles entre eux au premier plan, qui sont à l'origine dans les images de contours qui convergent vers un point de fuite dominant.
Les conditions d'illumination et la présence d'obstacles dynamiques qui obstruent le champ de vision compliquent la tâche de suivi des plans segmentés. L'emploi d'une paire stéréo permet à chaque nouvelle pose de déterminer quelles sont les régions des images qui correspondent aux plans segmentés en calculant l'homographie induite par chaque plan entre les deux images de la paire. Le déplacement du véhicule étant supposé plan, ses mouvements d'inclinaison et de lacet influent peu sur chacune des homographies estimées entre les images de la paire stéréo. Nous possédons ainsi un outil fiable de segmentation des plans principaux qui forment l'environnement.
L'estimation du déplacement entre deux poses de chaque caméra consiste à estimer l'homographie induite par le mouvement relatif du plan considéré. Le calcul est entrepris grâce à la mise en correspondance des primitives (points, droites) détectées dans les régions planaires segmentées. La précision et la fiabilité des résultats dépendent essentiellement de la répartition spatiale des primitives mises en correspondance.
L'introduction de la notion de super-homographie permet de robustifier les estimations des homographies en calculant de manière simultanée toutes les homographies induites par un même plan, observé dans plusieurs images. La redondance des contraintes imposées par le mouvement relatif des primitives coplanaires mises en correspondance améliore l'estimation du mouvement de la projection du plan dans les différentes images. L'apport de la super-homographie est double : elle permet de détecter d'éventuelles erreurs de mise en correspondance et fournit une estimée des coordonnées des primitives coplanaires avec une précision sub-pixellique. Lorsque la calibration de la paire stéréo est connue, la trajectographie du véhicule peut être estimée en décomposant l'homographie relative au mouvement d'une des caméras, extraite de la super-homographie.
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Simond, Nicolas. "Localisation robuste d'un véhicule en environnement urbain à l'aide d'un système de stéréo-vision." Nice, 2005. http://www.theses.fr/2005NICE4018.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans le contexte de la robotique mobile et plus précisément dans le cadre de la localisation de véhicules en environnement urbain. Notre tâche a consisté à extraire le maximum d’informations sur le déplacement d’un système stéréo-vision non calibré embarqué à bord d’un véhicule en s’appuyant sur l’environnement structuré que forme les rues. L’objectif de cette étude est d’estimer le déplacement d’un véhicule lorsque la configuration de l’environnement s’oppose à sa localisation par un système de géo-référencement satellitaire. Une modélisation polyhédriques des rues qui forment l’environnement urbain de cette étude permet de segmenter trois plans principaux : la route et les façades verticales des bâtiments qui délimitent l’espace de navigation. La segmentation du plan de la route est facilitée par la matérialisation des voies de navigation et autres trottoirs ou terre-pleins, parallèles entre eux au premier plan, qui sont à l’origine dans les images de contours qui convergent vers un point de fuite dominant. Les conditions d’illumination et la présence d’obstacles dynamiques qui obstruent le champ de vision compliquent la tâche de suivi des plans segmentés. L’emploi d’une paire stéréo permet à chaque nouvelle pose de déterminer quelles sont les régions des images qui correspondent aux plans segmentés en calculant l’homographie induite par chaque plan entre les deux images de la paire. Le déplacement du véhicule étant supposé plan, ses mouvements d’inclinaison et de lacet influent peu sur chacune des homographies estimées entre les images de la paire stéréo. Nous possédons ainsi un outil fiable de segmentation des plans principaux qui forment l’environnement. L’estimation du déplacement entre deux poses de chaque caméra consiste à estimer l’homographie induite par le mouvement relatif du plan considéré. Le calcul est entrepris grâce à la mise en correspondance des primitives (points, droites) détectées dans les régions planaires segmentées. La précision et la fiabilité des résultats dépendent essentiellement de la répartition spatiale des primitives mises en correspondance. L’introduction de la notion de super-homographie permet de robustifier les estimations des homographies en calculant de manière simultanée toutes les homographies induites par un même plan, observé dans plusieurs images. La redondance des contraintes imposées par le mouvement relatif des primitives coplanaires mises en correspondance améliore l’estimation du mouvement de la projection du plan dans les différentes images. L’apport de la super-homographie est double : elle permet de détecter d’éventuelles erreurs de mise en correspondance et fournit une estimée des coordonnées des primitives coplanaires avec une précision sub-pixellique. Lorsque la calibration de la paire stéréo est connue, la trajectographie du véhicule peut être estimée en décomposant l’homographie relative au mouvement d’une des caméras, extraite de la super-homographieThe thesis deals with mobile robots in the specific context of urban environment. We want to extract the maximum of data on the motion of an uncalibrated stereo-rig embedded in a vehicle with in a structured environment. The aim of this study is to estimate the motion of a vehicle when the localization is impossible with a satellite position system due to the occlusion of the free space. A polyhedrical model of the streets, which is the considered environment in this study, allows the segmentation of three main plane : the road and the vertical facades which represent the frontier of the navigation area. We assume that the while lanes which split the different ways and the kerbs which delimit the road are all parallel in the scene, at least on the foreground. Therefore the detection of these induced edges in image is easy because they all converge in a dominant vanishing point. The lighting conditions and the dynamical obstacles which occlude the vision field make the tracking task of the segmented planes difficult. The use of a stereo-vision allows the segmentation in image of the coplanar area of the scene assuming that each plane induces a homography between both images of the stereo-rig. The vehicle motion is assumed to be plane, the pan and tilt rotation motions have low contributions on the computed homographies. We hence possess a reliable tool to segment the main planes which structure the environment. The motion of the cameras between two poses is obtained with the homography induced by the relative motion of one plane. The homography computation requires the matching of features (lines, points) detected in the coplanar regions of images. The precision and the reliability of the result highly depends on the spatial distribution of the matched features. The introduction of the motion of super-homography improves the robustness of the homography computation by computing in one shot all the homographies induced by the same plane in several images. The redundancy of the constraints imposed by the relative motion of the matched coplanar features increases the constraints of the plane projection in each image. The super-homography has two advantages : it allows the detection of mismatched features and supplies coordinates with a sub-pixellic precision. When the calibration of the stereo-rig is available, the extraction of the homography induced by the relative motion of a camera from the super-homography supplies the trajectography of the vehicle
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Lefaudeux, Benjamin. "Détection, localisation et suivi des obstacles et objets mobiles à partir d'une plate forme de stéréo-vision." Thesis, Paris, ENMP, 2013. http://www.theses.fr/2013ENMP0091/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans la problématique de la perception des véhicules autonomes, qui doivent notamment être capables de détecter et de positionner à tout moment les éléments fixes et mobiles de leur environnement. Les besoins sont ensuite multiples, de la détection d'obstacles à la localisation du porteur dans l'espace, et de nombreuses méthodes de la littérature s'y attellent. L'objectif de cette thèse est de reconstituer, à partir de prises de vues de stéréo-vision, une carte en trois dimensions décrivant l'environnement proche ; tout en effectuant une détection, localisation et suivi dans le temps des objets mobiles.La détection et le suivi dans le temps d'un grand nombre de points d'intérêt constitue une première étape. Après avoir effectué une comparaison exhaustive de divers détecteurs de points d'intérêt de la littérature, on propose pour réaliser le suivi de points une implémentation massivement parallélisée de l'algorithme KLT, dans une configuration redondante réalisée pendant cette thèse. Cette implémentation autorise le suivi fiable de milliers de points en temps réel, et se compare favorablement à l'état de l'art.Il s'agit ensuite d'estimer le déplacement du porteur, et de positionner ces points dans l'espace, tâche pour laquelle on propose une évolution robuste d'une procédure bien connue, dite "SVD", suivie d'un filtrage par UKF, qui nous permettent d'estimer très rapidement le mouvement propre du porteur. Les points suivis sont ensuite positionnés dans l'espace, en prenant en compte leur possible mobilité, en estimant continuellement la position la plus probable compte tenu des observations successives.La détection et le suivi des objets mobiles font l'objet d'une dernière partie, dans laquelle on propose une segmentation originale tenant compte des aspects de position et de vitesse. On exploite ainsi une des singularités de notre approche, qui conserve pour chaque point positionné un ensemble cohérent de positions dans le temps. Le filtrage et le suivi des cibles se basent finalement sur un filtre GM-PHDThis PhD work is to be seen within the context of autonomous vehicle perception, in which the detection and localisation of elements of the surroundings in real time is an obvious requirement. Subsequent perception needs are manyfold, from localisation to obstacle detection, and are the subject of a continued research interest. The goal of this work is to build, in real time and from stereovision acquisition, a 3D map of the surroundings ; while detecting and tracking moving objects.Interest point selection and tracking on picture space are a first step, which we initiate by a thorough comparison of detectors from the literature. As regards tracking, we propose a massively parallel implementation of the standard KLT algorithm, using redundant tracking to provide reliable quality estimation. This allows us to track thousands of points in real-time, which compares favourably to the state of the art.Next step is the ego-motion estimation, along with the positioning of tracked points in 3D space. We first propose an iterative variant of the well known “SVD” process followed by UKF filtering, which allows for a very fast and reliable estimation. Then the position of every followed interest point is filtered on the fly over time, in contrast to most dense approaches from the literature.We finally propose a segmentation of moving objects in the augmented position-speed space, which is made possible by our continuous estimation of feature points position. Target tracking and filtering finally use a GM-PHD approach
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Petitpas, Benoit. "Extraction de paramètres bio-geo-physiques de surfaces 3D reconstruites par multi-stéréo-restitution d'images prises sans contraintes." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00693326.
Full textAbstract:
Extraire des mesures sur des surfaces est un problème dans de nombreux domaines de recherche. L'archaïsme de certains systèmes ou la cherté d'appareils perfectionnés empêchent l'extraction rapide et robuste de ces paramètres. Pourtant, ils sont essentiels dans de nombreux domaines, comme les paramètres de rugosité qui interviennent dans de nombreux phénomènes physiques ou les valeurs dendrométriques pour l'étude de la bio-diversité. En parallèle, l'utilisation et la production de contenus 3D se développent considérablement ces dernières années dans des domaines très divers. Le but de cette thèse est donc d'utiliser toutes ces innovations dans le domaine de la reconstruction 3D et de les appliquer à la mesure de paramètres de surfaces. Pour cela, il est nécessaire de créer une chaîne complète de reconstruction 3D, n'utilisant que des images prises sans contrainte dans le but d'être accessible au plus grand nombre. Dans cette chaîne nous utilisons des algorithmes de stéréo-vision robustes produisant, pour chaque couple d'images, un nuage de points. Après le passage de ces nuages dans un référentiel commun, une étape de filtrage des points 3D et de suppression des redondances est nécessaire. Une étape de lissage permet d'obtenir le nuage final. Pour justifier des bons résultats obtenus, une étape de validation nous a permis de vérifier et d'étudier la robustesse de la chaîne de traitements développée. Enfin, les paramètres de rugosités et dendrométriques seront extraits. Nous étudierons dans ces deux cas, comment extraire ces informations et leurs utilisations
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Amur, Khua Bux. "Contrôle adaptatif, techniques de régularisation et applications en analyse d'images." Thesis, Metz, 2011. http://www.theses.fr/2011METZ011S/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse nous nous intéressons à l'étude de problèmes d'analyse mathématique d'images issus du domaine de la vision par ordinateur. Nous considérons des modèles variationnels d'estimation du flot optique et des problèmes de correspondance en stéréo-vision. La résolution de ces modèles variationnels est basée sur la minimisation de fonctionnelles énergies qui comportent deux termes : un terme de données et un terme de régularisation. Ce dernier est du au caractère mal posé de ces problèmes. L'objet du travail de thèse est d'étudier et mettre en œuvre un contrôle adaptatif du paramètre de régularisation qui permette de la choisir au mieux en chaque point du domaine de calcul. Ce contrôle est rendu possible par les estimations a posteriori qui fournissent un critère de sélection « optimal » du paramètre. Cette technique a été introduite par Z. Belhachmi et F, Hecht et appliquée avec succès au problème d'optique flot dans le cas de la régularisation de Tikhonov. Nous la considérons ici pour l'estimation de l'optique flot et la problème de correspondance en stéréo-vision dans le cas de la régularisation par variation totale. L'efficacité de la méthode est manifeste pour faire ressortir les arêtes (discontinuités de champs optiques. En effet, à ces endroits le paramètre de régularisation diminue et aux endroits plus homogènes le paramètre augmente. Ce comportement nous a encouragé à l'expérimenter pour d'autres problèmes d'analyse d'images comme de débruitage, nous avons rajouté un chapitre préliminaire sur le modèle de Perona-MalikAn adaptive control and regularization techniques are studied for some linear and nonlinear ill-posed problems in image processing and computer vision. These methods are based on variational approach which constitutes the minimization of a suitable energy functional made up of two parts data term obtained from constancy of grey value assumption and regularization term which cope with ill-posed problem by its filling in effect property. We have provided a novel adaptive approach for optic flow and stero vision problems. Which is based on adaptive finite element method using unstructutred grid as the domain of computation, which allow the automatic choice of local optimal regularization parameters. Various linear and nonlinear variational models have been considered in this thesis for scientific computations of optic flow and stereo vision problems and an efficient adaptive control is obtained. This novel regularization strategy is controlled by the regularization parameter [alpha] which depends on space and a posteriori error estimator called residual error indicator. This local adptive behavior has encouraged us to experiment with other problems in image analysis such as denoising, we add a preliminary chapter on hte model of Perona-Malik. This work falls in to the category novel and advanced numerical strategies for scientific computations specifically for image motion problems
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Douret, Jérôme. "Conception et réalisation d'un capteur stéréoscopique pour la détection en condition d'éclairement naturel : application à l'analyse automatique du trafic routier." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066097.
Full text
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Massone, Quentin. "Numérisation 3D en environnement aquatique : application aux réseaux karstiques." Electronic Thesis or Diss., Université de Montpellier (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023UMONS032.
Full textAbstract:
Les aquifères karstiques, formations géologiques principalement calcaires, représentent un enjeu considérable dans le contexte actuel où de nombreuses régions du monde sont en stress hydrique en raison du changement climatique. Bien que ces aquifères soient l'une des principales sources d'eau douce du monde, ils sont encore sous-exploités à cause du manque de connaissances précises de leur géomorphologie. Les explorer pour collecter des données est une tâche complexe car les réseaux formés dans ce type d'environnement sont très étendus. De plus, l'envoi de plongeurs n'est pas idéal car ils sont limitées en profondeur et les risques sont importants en raison du confinement et de sa structure imprévisible. À terme, l'envoi de véhicules sous-marins autonomes permettrait d'explorer davantage les galeries en toute sécurité tout en acquérant les données provenant de capteurs. Cependant, l'utilisation de tels véhicules dans un milieu aussi imprévisible sans supervision humaine présente encore de nombreux défis techniques et scientifiques.L'objectif de cette thèse est donc de proposer des solutions de vision 3D adaptées aux réseaux de galeries présents dans ce type d'environnement. Nous proposons ainsi deux approches basées sur l'utilisation d'une caméra et d'un projecteur de forme conique.La première, prospective, est une méthode de stéréovision active utilisant un système composé de deux caméras et du projecteur, a été validée en simulation via l'utilisation d'un modèle de galerie.La seconde, qui est le coeur de ce mémoire, est une méthode de reconstruction 3D par lumière structurée utilisant la combinaison d'une caméra et du projecteur de forme conique.Après extraction des contours, on reconstruit en 3D les points de ces contours via la contrainte géométrique qu'il y a entre le cône et la caméra. Cette contrainte géométrique s'exprime via les paramètres du cône du projecteur dont l'estimation est faite via un étalonnage spécifique.Différentes expérimentations ont été réalisées pour valider cette approche originale. La première est réalisée en laboratoire où un contour lumineux projeté sur 2 murs orthogonaux est reconstruit en 3D puis vérifié via des tests de coplanarité et d'angulation entre ces 2 murs témoins. La seconde est réalisée dans un aqueduc désaffecté (sans eau) ayant l'avantage de reproduire un environnement proche de celui d'un aquifère karstique : étroit, sans lumière et surtout sans eau pour continuer notre évaluation. La validation des résultats est faite sur des tests de coplanarité des parois de l'aqueduc et sur l'estimation de la distance connue entre ces parois. La troisième est réalisée en piscine, première étape avant le test ultime en milieu karstique. La validation des résultats est réalisée également par des tests de coplanarité des points sur le sol et de l'estimation de la forme cylindrique de la piscine et de son rayonKarst aquifers, mainly limestone geological formations, represent a considerable challenge in the current context where many parts of the world are under water stress due to climate change. Although these aquifers are one of the world’s main freshwater sources, they are still underexploited due to a lack of precise knowledge of their geomorphology. Exploring them to collect data is a complex task because the networks formed in this type of environment are very extensive. In addition, sending divers is not ideal as they are limited in depth and the risks are significant due to the confinement and unpredictable structure. Eventually, the shipment of autonomous underwater vehicles would allow further exploration of the tunnels safely while acquiring data from sensors. However, using such vehicles in such an unpredictable environment without human supervision still presents many technical and scientific challenges.The objective of this thesis is therefore to propose 3D vision solutions adapted to gallery networks present in this type of environment. We thus propose two approaches based on the use of camera and a projector of conical shape.The first, prospective, is an active stereovision method using a system composed of two cameras and the projector, has been validated in simulation via the use of a gallery model.The second, which is the heart of this memory, is a structured light 3D reconstruction method using the combination of a camera and a cone-shaped projector.After extracting the contours, the points of these contours are reconstructed in 3D using the geometric constraint between the cone and the camera. This geometric constraint is expressed via the parameters of the headlamp cone, the estimation of which is made via a specific calibration.Various experiments have been carried out to validate this original approach. The first is carried out in a laboratory where a luminous contour projected on two orthogonal walls is reconstructed in 3D and then verified via tests of coplanarity and angulation between these two control walls. The second is carried out in an abandoned aqueduct (without water) having the advantage of reproducing an environment close to that of a karst aquifer: narrow, without light and especially without water to continue our assessment. The validation of the results is done on tests of coplanarity of the walls of the aqueduct and on the estimation of the known distance between these walls. The third is done in the pool, the first step before the final test in karstic environment. The validation of the results is also carried out by tests of the coplanarity of the points on the ground and the estimation of the cylindrical shape of the pool and its radius
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De, Franchis Carlo. "Earth Observation and Stereo Vision." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLN002/document.
Full textAbstract:
Cette thèse étudie les problèmes posés par l’estimation automatique de modèles numériques d’élévation de la surface terrestre à partir de photographies prises par des satellites. Ce travail a bénéficié d’une collaboration avec le CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) sur le développement d’outils de vision stéréoscopique pour Pléiades, le premier satellite d’observation de la Terre capable de produire des paires ou triplets d’images quasi-simultanées. Le premier chapitre de la thèse décrit un modèle simplifié de caméra pushbroom destiné aux satellites d’observation de la Terre, et aborde le problème de la correction des données de calibration en faisant intervenir des mesures externes. Ce chapitre propose un nouvel algorithme pour affiner les paramètres d’orientation du satellite à partir d’un jeu de points de contrôle. Il est utilisable pour tous les satellites munis de caméras pushbroom. Dans le but d’appliquer aux images satellitaires les nombreux algorithmes de mise en correspondance stéréoscopique développés en traitement d’images et en vision par ordinateur, le deuxième chapitre explore l’adaptation de la théorie de la rectification épipolaire aux images prises par des caméras pushbroom. La rectification épipolaire est utilisée habituellement pour réduire la complexité du problème de mise en correspondance stéréoscopique, et permet d’appliquer les algorithmes les plus récents à des images satellitaires. Le chapitre suivant étudie les effets des erreurs de calibration géométrique sur la rectification et propose une méthode pour éliminer leur impact sur la mise en correspondance. Le quatrième chapitre décrit et analyse en détails une implémentation de l’algorithme Semi-Global Matching (SGM), classé actuellement parmi les meilleurs algorithmes de mise en correspondance stéréoscopique. En se fondant sur une réinterprétation récente de SGM, ce chapitre en propose une variante qui permet de réduire d’un facteur cinq son écart en énergie par rapport aux algorithmes de référence pour la minimisation de champs aléatoires de Markov. En assemblant les blocs algorithmiques décrits dans les chapitres précédents, le cinquième chapitre décrit S2P, une chaîne stéréoscopique complète qui produit des modèles numériques d’élévation à partir d’images satellitaires. Un modèle d’évolution de paysage est présenté dans le sixième chapitre comme exemple d’application. Le modèle est utilisé pour simuler numériquement la structure fine du réseau hydrographique sur des modèles numériques d’élévation obtenus à partir d’images prises par Pléiades. Le code source de la chaîne S2P2 est distribué en tant que logiciel open source. Afin d’assurer la reproductibilité des résultats obtenus, les algorithmes implémentés dans S2P sont en cours de publication dans le journal IPOL, accompagnés de descriptions et d’analyses détaillées, de codes sources documentés et de démonstrateurs en ligneThis thesis deals with the problem of computing accurate digital elevationmodels of the Earth's surface from optical images taken by pushbroomobservation satellites. It takes advantage of the collaboration of thedefendant with CNES (the French Space Agency) on the development ofstereo vision tools for Pléiades, the first Earth observation satelliteproducing quasi simultaneous stereo pairs or triplets with small baseline.The first chapter describes a simple pushbroom camera model for observationsatellites orbiting around the Earth and addresses the correction of theacquisition geometry by involving extrinsic information. This chapter proposesa new algorithm to refine the orientation parameters from a set of groundcontrol points, applicable to all pushbroom satellites.With the goal of testing for satellite imaging the thriving exploration ofstereo matching by the computer vision community, the second chapter exploresthe adaptation of the theory of epipolar resampling to pushbroom images.Epipolar resampling is traditionally used in stereo to reduce the matchingcomputational cost, and permits to test for satellite imaging the mostcompetitive computer vision algorithms. The third chapter discusses the effectsof geometric calibration inaccuracies and proposes a method to cancel itsimpact on stereo matching.The fourth chapter analyzes and describes a detailed implementation of theSemi-Global Matching (SGM) algorithm, which is currently among the top-rankedstereo vision algorithms. Based on a recently proposed interpretation of SGM asa min-sum Belief Propagation algorithm, a variant is proposed that allows toreduce by a factor five the energy gap of SGM with respect to referencealgorithms for Markov Random Fields with truncated smoothness terms.By wrapping together the algorithmic blocks described in the previous chapters,the fifth chapter describes S2P, a complete stereo pipeline for producingdigital elevation models from satellite images. As an application, a landscapeevolution model is presented in the sixth chapter. The model is used tosimulate numerically the fine structure of the river networks on digitalelevation models obtained from Pléiades Earth observation images.The source code of the S2P stereo pipeline is distributed as open source. Toensure reproducibility, the algorithms implemented in each step of the S2Ppipeline are submitted to the IPOL journal, with detailed descriptions of thealgorithms, documented source codes and online demonstrations for each block ofthe pipeline
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Naoulou, Abdelelah. "Architectures pour la stéréovision passive dense temps réel : application à la stéréo-endoscopie." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00110093.
Full textAbstract:
L'émergence d'une robotique médicale en chirurgie laparoscopique destinée à automatiser et améliorer la précision des interventions nécessite la mise en Suvre d'outils et capteurs miniaturisés intelligents dont la vision 3D temps réel est un des enjeux. Bien que les systèmes de vision 3D actuels représentent un intérêt certain pour des manipulations chirurgicales endoscopiques précises, ils ont l'inconvénient de donner une image 3D qualitative plutôt que quantitative, laquelle nécessite un appareillage spécifique rendant l'acte chirurgical inconfortable et empêche le couplage avec un calculateur dans le cadre d'une chirurgie assistée. Nous avons développé dans la cadre du projet interne « PICASO » (Plate-forme d'Intégration de CAméras multiSenOrielles) dont les enjeux scientifiques concernent le conditionnement de capteurs intégrés et le traitement et la fusion d'images multi spectrales, un dispositif de vision 3D compatible avec les temps d'exécution des actes chirurgicaux. Ce système est basé sur le principe de la stéréoscopie humaine et met en Suvre des algorithmes de stéréovision passive dense issus de la robotique mobile. Dans cette thèse nous présentons des architectures massivement parallèles, implémentées dans un circuit FPGA, et capables de fournir des images de disparité à la cadence de 130 trames/sec à partir d'images de résolution 640x480 pixels. L'algorithme utilisé est basé sur la corrélation Census avec une fenêtre de calcul de 7 x 7 pixels. Celui-ci a été choisi pour ses performances en regard de sa simplicité de mise en Suvre et la possibilité de paralléliser la plupart des calculs. L'objectif principal de cet algorithme est de rechercher, pour chaque point, la correspondance entre deux images d'entrées (droite et gauche) prises de deux angles de vue différents afin d'obtenir une "carte de disparités" à partir de laquelle il est possible de reconstruire la scène 3D. Pour mettre en Suvre cet algorithme et tenir les contraintes « temps réel » nous avons développé des architectures en « pipeline » (calcul des moyennes, transformation Census, recherche des points stéréo-correspondants, vérification droite-gauche, filtrage...). L'essentiel des différentes parties qui composent l'architecture est décrit en langage VHDL synthétisable. Enfin nous nous sommes intéressés à la consommation en termes de ressources FPGA (mémoires, macro-cellules) en fonction des performances souhaitées.
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Skordas, Thomas. "Mise en correspondance et reconstruction stéréo utilisant une description structurelle des images." Phd thesis, Grenoble INPG, 1988. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00329721.
Full textAbstract:
Description d'un système de vision stéréoscopique. Le but est de mettre en correspondance deux images d'une même scène acquises de deux points de vue différents et de reconstituer ensuite la structure tridimensionnelle de la scène. Des segments de droite sont extraits de l'image de gauche et de l'image de droite. Ces segments sont groupes convenablement afin de former des structures locales 2d. Sur la base de ces groupements, chaque image est décrite par un graphe relationnel ou les nœuds représentent les segments et les arcs représentent des relations structurelles entre les segments. La mise en correspondance des deux descriptions monoculaires obtenues est réalisée en trouvant des structures similaires entre les deux descriptions, ce qui est équivalent a la recherche d'un isomorphisme
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Durand-Texte, Thomas. "Mesure de vibrations par vision 3D." Thesis, Le Mans, 2019. http://www.theses.fr/2019LEMA1003/document.
Full textAbstract:
La finalité de cette thèse est d’étudier la pertinence et les limites des méthodes de vision 3D couplées à une caméra ultra-rapide pour la mesure de champs vibratoires, sans contact et de manière synchrone, dans le domaine des fréquences associées à la vibro-acoustique. Un premier montage pseudo stéréoscopique, issu de la robotique, mobilisant un jeu de quatre miroirs afin de générer deux vues virtuelles à partir d’une seule caméra réelle, a été testé sur une plaque et un haut-parleur. Les résultats, validés par comparaison avec ceux obtenus avec un vibromètre laser, attestent de la pertinence de l’approche en dépit des contraintes liées aux éléments optiques. Dans une logique de simplification, trois autres montages ont alors été proposés et testés, permettant de concevoir deux techniques de mesure de vibration plein champ et une méthode itérative de rectification d’images (IRIs), adaptées au contexte. La méthode sans miroir utilise une ligne mathématique pour la triangulation et est fondamentalement adaptée à la mesure de vibrations mono-axiales d'objets globalement plans, affichant des déplacements non-répétables selon la normale de la surface ou selon un axe connu. La méthode à caméras asynchrones, quant à elle, utilise une caméra ultra-rapide et une caméra rapide, et permet la mesure de vibrations multi-axiales de phénomènes vibratoires 3D. Les résultats obtenus sur le capot d’une voiture et sur un haut-parleur attestent de son potentiel pour la caractérisation de panneaux ou le test qualité de fin de chaine d’assemblage de haut-parleurs par exemple. En conclusion, les trois protocoles de mesure et les résultats associés sont comparés afin de cibler leurs potentialités et limites respectives dans le contexte de la mesure de vibrationsThe objective of this Ph.D is to study the relevance and limits of 3D vision methods coupled to high-speed cameras and applied to non-contact synchronous vibration measurement, in the vibro-acoustic range of frequencies. A first pseudo stereoscopic set-up, taken from robotics, using a four-mirror adapter in order to generate two virtual viewpoints from a single real camera, has been tested on a plate and a loudspeaker. The results, validated by comparison with those obtained with a laser vibrometre, prove the relevance of the approach, despite some constraints related to the optical elements. In a logic of simplification, three other set-ups have then been proposed and tested, allowing designing two full-field vibration measurement techniques and a method for the Iterative Rectification of Images (IRIs), adapted to the context. The no-mirror method uses a mathematical line to triangulate positions and is basically suited to measure the single-axis vibrations of globally plane objects, displaying non-repeatable displacements along the normal of the surface or along a known axis. The asynchronous cameras technique requires a high-speed and an industrial camera used simultaneously to measure the multi-axis displacements of 3D vibratory phenomena. The results obtained on a car bonnet and a loudspeaker prove its potential to characterise large panels or to carry out end-of-line testing of loud-speakers for example. In conclusion, the three measurement protocols and the associated results are compared in order to assess their respective potentialities and limits in the context of vibration measurement
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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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El, Kabir Taoufik. "Analyse d'objets par vision par ordinateur : géométrie et colorimétrie." Thesis, Poitiers, 2020. http://www.theses.fr/2020POIT2262.
Full textAbstract:
Le traitement d'images numérique offre la possibilité de faire du contrôle non destructif et d'en tirer des conclusions sur l'état des surfaces analysées. Dans le cadre médical, il permet d'améliorer la prise en charge des patients et d'assister les médecins dans le diagnostic et le suivi post-traitement. Les travaux réalisés dans cette thèse s'intéressent à l'une des méthodes d'extraction de l'information par le traitement d'images numérique qui est la Stéré-Photométrie. Elle repose sur l'acquisition de la surface analysée d'un point de vue fixe mais sous différents angles d'éclairages. Elle permet l'extraction simultanée de la géométrie et la colorimétrie des surfaces analysées. Cependant, son application exige la formulation de plusieurs hypothèses qui ne sont pas toujours valables dans des conditions réelles. Ainsi, nous proposons une solution à l'une des hypothèses les plus réductrices en lien avec la nature photométrique des surfaces analysées. D'un autre côté, une nouvelle formulation mathématique de la Stéréo-Photométrie est proposée afin d'éviter l'étape de l'intégration numérique pour l'estimation de la reconstruction 3D. Cette approche originale basée sur la géométrie discrète offre un cadre numérique inclusif avec un caractère spatial. Le volet applicatif de ce travail consiste à proposer un système d'aide au diagnostic pour le psoriasis, à partir de l'étude de la Stéréo-Photométrie réalisée auparavant. Les résultats obtenus à travers ces différentes contributions permettent d'étendre l'utilisation de la Stéréo-Photométrie et de montrer son potentiel dans un cadre d'application rigoureuxDigital image processing allows to perform non-destructive control in order to determine accurately the state of the analysed surfaces. In the medical field, it can improve patient care and assist clinicians in diagnosis and post-treatment follow-up. The work realised in this thesis focuses on Photometric-Stereo, one of the most important methods for information extraction by digital image processing. The Photometric-Stereo relies on the acquisition of the analysed surface from a fixed point of view but under different lighting positions. It enables the simultaneous extraction of the geometry and colorimetry of the analysed surfaces. It enables a simultaneous extraction of the geometry and colorimetry of the analysed surfaces. However, its application requires the formulation of several hypotheses that are not always valid under real conditions. Thus, we propose a solution to one of the most reductive hypotheses related to the photometric nature of the analysed surfaces. On the other hand, a new mathematical formulation of Photometric-Stereo is proposed to avoid the numerical integration step for the 3D reconstruction estimation. This original approach based on discrete geometry offers an inclusive numerical framework with a spatial character. As an application for this work, we propose a diagnostic aid system for psoriasis severity evaluation from the study of Photometric-Stereo previously carried out. The results obtained through these different contributions extend the use of Photometry-Stereo and demonstrate its potential in a rigorous application framework
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Dubreuil, Lorène. "Mesure In-situ par moyens optiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN018/document.
Full textAbstract:
Mes travaux de thèse consistent à proposer et valider une démarche de métrologie 3D in-situ multi-capteurs/multi-échelles. L'intégration de systèmes de mesure au sein du moyen de production permet d'être très réactif aux présences de défauts géométriques et ainsi directement proposer des actions correctives. Afin de limiter les arrêts de fabrication, donc la diminution de l'efficience de la machine-outil, l’interopérabilité entre la fabrication et la mesure doit être maximisée : il est important de proposer une phase de mesure rapide et assurant une qualité minimum des données acquises. Un outil de mesure par caméras (Stéréo-corrélation d'images) est proposé dans ces travaux. Basé sur la connaissance du modèle FAO de la pièce et de l’environnement de travail, cet outil de mesure permet d'obtenir une cartographie des écarts géométriques de la pièce directement dans le repère FAO. Ainsi, il est possible d'analyser directement les données de mesure dans le même repère que celui de la fabrication : les temps de traitements des données sont réduitsIntegrating inspection procedures in the machining process contributes to process optimization. The use of in-situ measurement allows a betterreactivity for corrective actions. However, to be highly efficient, Machining and Inspection Process Planning must reach a high level of integration. It is hereessential to focus on the compromise measurement time vs precision: the time dedicated to inspection must be limited, but not to the detriment ofmeasurement quality. A measurement process for in-situ machining defect detection is proposed based on a stereo-DIC
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Mennillo, Laurent. "Reconstruction 3D de l'environnement dynamique d'un véhicule à l'aide d'un système multi-caméras hétérogène en stéréo wide-baseline." Thesis, Université Clermont Auvergne (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC022/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a été réalisée dans le secteur de l'industrie automobile, en collaboration avec le Groupe Renault et concerne en particulier le développement de systèmes d'aide à la conduite avancés et de véhicules autonomes. Les progrès réalisés par la communauté scientifique durant les dernières décennies, dans les domaines de l'informatique et de la robotique notamment, ont été si importants qu'ils permettent aujourd'hui la mise en application de systèmes complexes au sein des véhicules. Ces systèmes visent dans un premier temps à réduire les risques inhérents à la conduite en assistant les conducteurs, puis dans un second temps à offrir des moyens de transport entièrement autonomes. Les méthodes de SLAM multi-objets actuellement intégrées au sein de ces véhicules reposent pour majeure partie sur l'utilisation de capteurs embarqués très performants tels que des télémètres laser, au coût relativement élevé. Les caméras numériques en revanche, de par leur coût largement inférieur, commencent à se démocratiser sur certains véhicules de grande série et assurent généralement des fonctions d'assistance à la conduite, pour l'aide au parking ou le freinage d'urgence, par exemple. En outre, cette implantation plus courante permet également d'envisager leur utilisation afin de reconstruire l'environnement dynamique proche des véhicules en trois dimensions. D'un point de vue scientifique, les techniques de SLAM visuel multi-objets existantes peuvent être regroupées en deux catégories de méthodes. La première catégorie et plus ancienne historiquement concerne les méthodes stéréo, faisant usage de plusieurs caméras à champs recouvrants afin de reconstruire la scène dynamique observée. La plupart reposent en général sur l'utilisation de paires stéréo identiques et placées à faible distance l'une de l'autre, ce qui permet un appariement dense des points d'intérêt dans les images et l'estimation de cartes de disparités utilisées lors de la segmentation du mouvement des points reconstruits. L'autre catégorie de méthodes, dites monoculaires, ne font usage que d'une unique caméra lors du processus de reconstruction. Cela implique la compensation du mouvement propre du système d'acquisition lors de l'estimation du mouvement des autres objets mobiles de la scène de manière indépendante. Plus difficiles, ces méthodes posent plusieurs problèmes, notamment le partitionnement de l'espace de départ en plusieurs sous-espaces représentant les mouvements individuels de chaque objet mobile, mais aussi le problème d'estimation de l'échelle relative de reconstruction de ces objets lors de leur agrégation au sein de la scène statique. La problématique industrielle de cette thèse, consistant en la réutilisation des systèmes multi-caméras déjà implantés au sein des véhicules, majoritairement composés d'un caméra frontale et de caméras surround équipées d'objectifs très grand angle, a donné lieu au développement d'une méthode de reconstruction multi-objets adaptée aux systèmes multi-caméras hétérogènes en stéréo wide-baseline. Cette méthode est incrémentale et permet la reconstruction de points mobiles éparses, grâce notamment à plusieurs contraintes géométriques de segmentation des points reconstruits ainsi que de leur trajectoire. Enfin, une évaluation quantitative et qualitative des performances de la méthode a été menée sur deux jeux de données distincts, dont un a été développé durant ces travaux afin de présenter des caractéristiques similaires aux systèmes hétérogènes existantsThis Ph.D. thesis, which has been carried out in the automotive industry in association with Renault Group, mainly focuses on the development of advanced driver-assistance systems and autonomous vehicles. The progress made by the scientific community during the last decades in the fields of computer science and robotics has been so important that it now enables the implementation of complex embedded systems in vehicles. These systems, primarily designed to provide assistance in simple driving scenarios and emergencies, now aim to offer fully autonomous transport. Multibody SLAM methods currently used in autonomous vehicles often rely on high-performance and expensive onboard sensors such as LIDAR systems. On the other hand, digital video cameras are much cheaper, which has led to their increased use in newer vehicles to provide driving assistance functions, such as parking assistance or emergency braking. Furthermore, this relatively common implementation now allows to consider their use in order to reconstruct the dynamic environment surrounding a vehicle in three dimensions. From a scientific point of view, existing multibody visual SLAM techniques can be divided into two categories of methods. The first and oldest category concerns stereo methods, which use several cameras with overlapping fields of view in order to reconstruct the observed dynamic scene. Most of these methods use identical stereo pairs in short baseline, which allows for the dense matching of feature points to estimate disparity maps that are then used to compute the motions of the scene. The other category concerns monocular methods, which only use one camera during the reconstruction process, meaning that they have to compensate for the ego-motion of the acquisition system in order to estimate the motion of other objects. These methods are more difficult in that they have to address several additional problems, such as motion segmentation, which consists in clustering the initial data into separate subspaces representing the individual movement of each object, but also the problem of the relative scale estimation of these objects before their aggregation within the static scene. The industrial motive for this work lies in the use of existing multi-camera systems already present in actual vehicles to perform dynamic scene reconstruction. These systems, being mostly composed of a front camera accompanied by several surround fisheye cameras in wide-baseline stereo, has led to the development of a multibody reconstruction method dedicated to such heterogeneous systems. The proposed method is incremental and allows for the reconstruction of sparse mobile points as well as their trajectory using several geometric constraints. Finally, a quantitative and qualitative evaluation conducted on two separate datasets, one of which was developed during this thesis in order to present characteristics similar to existing multi-camera systems, is provided
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Tannouri, Anthony. "Using Wireless multimedia sensor networks for 3D scene asquisition and reconstruction." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD053/document.
Full textAbstract:
De nos jours, les réseaux de capteurs multimédia sans fils sont prometteurs pour différentes applications et domaines, en particulier avec le développement de l’IoT et des capteurs de caméra efficaces et bon marché. La stéréo vision est également très importante pour des objectifs multiples comme la Cinématographie, les jeux, la Réalité Virtuelle, la Réalité Augmentée, etc. Cette thèse vise à développer un système de reconstruction de scène en 3D prouvant l’utilisation de cartes de disparités stéréoscopiques multi-angles dans le contexte des réseaux de capteurs multimedia. Notre travail peut être divisé en trois parties. La première se concentre sur l’étude de toutes les applications, composants, topologies, contraintes et limitations de ces réseaux. En plus, les méthodes de calcul de disparité de vision stéréoscopique afin de choisir la ou les meilleures méthodes pour réaliser une reconstruction en 3D sur le réseau à faible coût en termes de complexité et de consommation d’énergie. Dans la deuxième partie, nous expérimentons et simulons différents calculs de cartes de disparités sur quelques nœuds en changeant les scénarios (intérieur et extérieur), les distances de couverture, les angles, le nombre de nœuds et les algorithmes. Dans la troisième partie, nous proposons un modèle de réseau basé sur l’arbre pour calculer des cartes de disparités précises sur des nœuds de capteurs de caméra multicouches qui répond aux besoins du serveur pour faire une reconstruction de scène 3D de la scène ou de l’objet d’intérêt. Les résultats sont acceptables et assurent la preuve du concept d’utilisation des cartes de disparités dans le contexte des réseaux de capteurs multimédiaNowadays, the WMSNs are promising for different applications and fields, specially with the development of the IoT and cheap efficient camera sensors. The stereo vision is also very important for multiple purposes like Cinematography, games, Virtual Reality, Augmented Reality, etc. This thesis aim to develop a 3D scene reconstruction system that proves the concept of using multiple view stereo disparity maps in the context of WMSNs. Our work can be divided in three parts. The first one concentrates on studying all WMSNs applications, components, topologies, constraints and limitations. Adding to this stereo vision disparity map calculations methods in order to choose the best method(s) to make a 3d reconstruction on WMSNs with low cost in terms of complexity and power consumption. In the second part, we experiment and simulate different disparity map calculations on a couple of nodes by changing scenarios (indoor and outdoor), coverage distances, angles, number of nodes and algorithms. In the third part, we propose a tree-based network model to compute accurate disparity maps on multi-layer camera sensor nodes that meets the server needs to make a 3d scene reconstruction of the scene or object of interest. The results are acceptable and ensure the proof of the concept to use disparity maps in the context of WMSNs
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Iskef, Alaa Eddin. "Technologies informatiques pour l'étude du comportement expérimental et numérique d'un assemblage poutre-poteau en béton armé." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLN015/document.
Full textAbstract:
L'analyse du comportement des assemblages poteau-poutre en béton armé ainsi que leur influence sur la résistance de l'ensemble de la structure sous chargement cyclique ou sismique a fait l'objet de plusieurs investigations ces dernières années. Toutefois, le comportement de cette partie de structure reste loin d'être maitrisé à cause de la complexité de cet assemblage qui fait intervenir plusieurs phénomènes physiques, et à cause du manque de données expérimentales. Ce travail a pour but de mettre en place et fournir une base de données expérimentales fiable et dense dont la vocation est de donner accès à un benchmark expérimental pour permettre la modélisation et la validation du comportement de ces assemblagesThe behavior of reinforced concrete beam-column joints and their influence on the strength of the structures under cyclic or seismic loadings has been the subject of several investigations in recent years. However, the behavior of that part of the structure remains far from being mastered due to the complexity of the assembly involving several physical phenomena and due to the lack of exhaustive experimental data. This work aims to implement and provide a reliable and dense experimental database whose vocation is to provide access to an experimental benchmark to enable the modeling and validation of the behavior of these assemblies
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Delaunoy, Amael. "Modélisation 3D à partir d'images : contributions en reconstruction photométrique à l'aide de maillages déformables." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00716407.
Full textAbstract:
Comprendre, analyser et modéliser l'environment 3D à partir d'images provenant de caméras et d'appareils photos est l'un des défis majeurs actuel de recherche en vision par ordinateur. Cette thèse s'interesse à plusieurs aspects géométriques et photometriques liés à la reconstruction de surface à partir de plusieurs caméras calibrées. La reconstruction 3D est vue comme un problème de rendu inverse, et vise à minimiser une fonctionnelle d'énergie afin d'optimiser un maillage triangulaire représentant la surface à reconstruire. L'énergie est définie via un modèle génératif faisant naturellement apparaître des attributs tels que la visibilité ou la photométrie. Ainsi, l'approche présentée peut indifférement s'adapter à divers cas d'application tels que la stéréovision multi-vues, la stéréo photométrique multi-vues ou encore le "shape from shading" multi-vues. Plusieurs approches sont proposées afin de résoudre les problèmes de correspondances de l'apparence pour des scènes non Lambertiennes, dont l'apparence varie en fonction du point de vue. La segmentation, la stéréo photométrique ou encore la réciprocité d'Helmholtz sont des éléments étudiés afin de contraindre la reconstruction. L'exploitation de ces contraintes dans le cadre de reconstruction multi-vues permet de reconstruire des modèles complets 3D avec une meilleure qualité.
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Narasimha, Ramya. "Méthodes dʼestimation de la profondeur par mise en correspondance stéréoscopique à lʼaide de champs aléatoires couplés." Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENM053.
Full textAbstract:
La profondeur des objets dans la scène 3-D peut être récupérée à partir d'une paire d'images stéréo en trouvant des correspondances entre les deux points de vue. Cette tâche consiste à identifier les points dans les images gauche et droite, qui sont les projections du même point de la scène. La différence entre les emplacements des deux points correspondants est la disparité, qui est inversement proportionnelle à la profondeur 3D. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur les techniques Bayésiennes qui contraignent les estimations des disparités en appliquant des hypothèses de lissage explicites. Cependant, il ya des contraintes supplémentaires qui doivent être incluses, par exemple, les disparités ne doivent pas être lissées au travers des bords des objets, les disparités doivent être compatibles avec les propriétées géométriques de la surface. L'objectif de cette thèse est d'intégrer ces contraintes en utilisant des informations monoculaires et des informations géométrique différentielle sur la surface. Dans ce but, cette thèse considère deux problèmes importants associés à stéréo : le premier est la localisation des discontinuités des disparités et le second vise à récupérer les disparités binoculaires en conformité avec les propriétés de surface de la scène. Afin de faire face aux discontinuités des disparités, nous nous proposons d'estimer conjointement les disparités et les frontières des objets. Cette démarche est motivée par le fait que les discontinuités des disparités se trouvent à proximité des frontières des objets. La seconde méthode consiste à contraindre les disparités pour qu'elles soient compatibles avec la surface et les normales à la surface en estimant les deux en même tempsThe depth of objects in 3-D scene can be recovered from a stereo image-pair by finding correspondences between the two views. This stereo matching task involves identifying the corresponding points in the left and the right images, which are the projections of the same scene point. The difference between the locations of the two corresponding points is the disparity, which is inversely related to the 3-D depth. In this thesis, we focus on Bayesian techniques that constrain the disparity estimates. In particular, these constraints involve explicit smoothness assumptions. However, there are further constraints that should be included, for example, the disparities should not be smoothed across object boundaries, the disparities should be consistent with geometric properties of the surface, and regions with similar colour should have similar disparities. The goal of this thesis is to incorporate such constraints using monocular cues and differential geometric information about the surface. To this end, this thesis considers two important problems associated with stereo matching; the first is localizing disparity discontinuities and second aims at recovering binocular disparities in accordance with the surface properties of the scene under consideration. We present a possible solution for each these problems. In order to deal with disparity discontinuities, we propose to cooperatively estimating disparities and object boundaries. This is motivated by the fact that the disparity discontinuities occur near object boundaries. The second one deals with recovering surface consistent disparities and surface normals by estimating the two simultaneously
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Kmiotek, Pawel. "Fusion multi-capteurs pour la représentation et le suivi des objets dynamiques." Phd thesis, Belfort-Montbéliard, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00608155.
Full textAbstract:
Le sujet de la thèse s'inscrit dans le cadre du projet "Véhicule intelligent et son intégration dans la ville du futur" mené au laboratoire Systèmes et Transports de l'Université de Technologie de Belfort-Montbéliard. L'objectif de ce projet est d'assurer la navigation autonome d'un véhicule dans un environnement urbain. Cette thèse s'intéresse plus particulièrement au problème de la perceptioon de l'environnement du véhicule en combinant plusieurs capteurs. Le but est de détecter et suivre des objets dynamiques et de les situer par rapport au véhicule instrumenté. La contribution de la thèse commence par la proposition d'une nouvelle technique de représentation des objets. Cette technique est basée sur l'utilisation des boîtes englobantes orientée (OBB) et exploite deux paradigmes qui sont l'incertitude Inter-Rays (IR) et l'hypothèse de la taille fixe des objets (FS). Pour augmenter la qualité de l'estimation d'état des objets et du suivi, l'algorithme de fusion de deux télémètres laser est présenté. Enfin, deux méthodes d'association de données sont décrites. La première, appelée NNF, est une adaptation de la technique du plus proche voisin à la nouvelle technique de représentation. La deuxième méthode permet de résoudre le problème de clustering des données télémétrique par une fusion d'un télémètre laser et d'un capteur stéréoscopique. Les algorithmes proposés sont testés et évalués à l'aide d'un simulateur développé dans le cadre de la thèse et sur un prototype de véhicule électrique.
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Pelcat, Jimmy. "Reconstruction 3D et production de carte dense de disparité en stéréovision non-alignée pour des applications industrielles de localisation 3D et d'analyse de surface." Thesis, Rouen, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAM0025/document.
Full textAbstract:
En vision industrielle, de nombreuses applications de mesure et de contrôle qualité évoluent vers des problématiques tri-dimensionnelles. Les systèmes de stéréovision sont des solutions technologiques qui attirent les industriels par leur simplicité mécanique. Deux caméras statiques disposées à des endroits stratégiques peut s'avérer suffisantes pour répondre à cette problématique bien que les contraintes industrielles imposent de respecter des temps de traitement courts et des mesures précises. La diversité des applications nous amènent à envisager deux approches afin de répondre à deux types d'application. La première technique consiste en la reconstruction 3D à partir de paires de points images qui se correspondent dans les deux images. Elle est destinée à répondre à la problématique de mesure 3D. Les méthodes de calibration monoculaire et de calcul 3D par triangulation sont la base de la reconstruction 3D. Nous étudions la précision de mesure et son évolution selon la pose du système de capture par rapport à la scène observée. La seconde technique consiste à construire des images de disparité afin de répondre à des problématiques de construction de profil et d'analyse de défaut. La contrainte d'alignement des caméras, nécessaire pour accélérer le processus de mise en correspondance, implique d'utiliser des méthodes de calibration stéréoscopique et de rectification des images. Nous étudions l'impact de l'alignement sur la qualité de la rectification. La production de carte dense de disparité se base sur les techniques de stéréo-corrélation. Nous montrons les limites de l'utilisation d'un noyau de corrélation carré et proposons une alternative par production de deux cartes denses de disparité à partir de deux noyaux mono-directionnels, améliorant la mesure de disparité sur les zones de contours et d'occultationsIn industrial vision, many applications for measuring and quality control are moving to three-dimensional problems. Stereovision systems are technological solutions that attract industry by their mechanical simplicity. Two static cameras placed at strategic locations may be sufficient to address this problem although the industrial constraints imposed to respect a short processing time and precise measurements. The diversity of applications lead us to consider two approaches to resolve the two types of application. The first technique consists in the 3D reconstruction from pairs of image points which correspond in both images. It is intended to address the problem of 3D measurement. The methods of monocular calibration and 3D triangulation are the basis of 3D reconstruction. We study the accuracy and its evolution according to the capture system pose compared to the observed scene. The second technique is to construct disparity maps to address problems of building profile and default analysis. The alignment constraint of cameras needed to accelerate the process of matching involves the use of methods of stereoscopic calibration and image rectification. We study the impact of alignment on the quality of the rectification. The production of dense disparity map is based on the stereo-correlation techniques. We show the limits of the use of a squared correlation kernel and propose an alternative production of two dense disparity maps from two mono-directional kernels, improving the measurement of disparity around edges and occlusions
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Vu, Hiep. "Stéreo multi-vues à grande échelleet de haute qualité." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00743289.
Full textAbstract:
L'acquisition de modèles 3D des scènes réelles trouve son utilité dans de nombreuses applications pratiques, comme l'archivage numérique, les jeux vid eo, l'ingénierie, la publicité. Il existe principalement deux méthodes pour acqu érir un modèle 3D: la reconstruction avec un scanner laser (méthode active) et la reconstruction à partir de plusieurs photographies d'une même scène prise dans des points de vues différents (méthode passive). La méthode passive, ou la stéréo multi-vues est en revanche plus flexible, facile à mettre en oeuvre avec une grande précision, et surtout moins couteuse que la méthode active. Cette thèse s'attaque au problème de la reconstruction de stereo multi-vues à grande échelle . Nous améliorons des méthodes précédentes et les assemblons pour créer une chaine de stereo multi-vues efficace tirant parti de l'accélération des cartes graphiques. La chaîne produit des maillages de qualité à partir d'images de haute résolution, ce qui permet d'atteindre les meilleurs scores dans de nombreuses évaluations. Aux plus grandes échelles, nous développons d'une part des techniques de type diviser-pour-régner pour reconstruire des morceaux partiaux de la scène. D'autre part, pour combiner ces résultats séparés, nous créons une nouvelle méthode qui fusionne rapidement des centaines de maillages. Nous réussissons à reconstruire de beaux maillages urbains et des monuments historiques précis à partir de grandes collections d'images (environ 1600 images de 5M Pixel).
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Delaunoy, Amaël. "Modélisation 3D à partir d'images : contributions en reconstruction photométrique à l'aide de maillages déformables." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENM069/document.
Full textAbstract:
Comprendre, analyser et modéliser l'environment 3D à partir d'images provenant de caméras et d'appareils photos est l'un des défis majeurs actuel de recherche en vision par ordinateur. Cette thèse s'interesse à plusieurs aspects géométriques et photometriques liés à la reconstruction de surface à partir de plusieurs caméras calibrées. La reconstruction 3D est vue comme un problème de rendu inverse, et vise à minimiser une fonctionnelle d'énergie afin d'optimiser un maillage triangulaire représentant la surface à reconstruire. L'énergie est définie via un modèle génératif faisant naturellement apparaître des attributs tels que la visibilité ou la photométrie. Ainsi, l'approche présentée peut indifférement s'adapter à divers cas d'application tels que la stéréovision multi-vues, la stéréo photométrique multi-vues ou encore le “shape from shading” multi-vues. Plusieurs approches sont proposées afin de résoudre les problèmes de correspondances de l'apparence pour des scènes non Lambertiennes, dont l'apparence varie en fonction du point de vue. La segmentation, la stéréo photométrique ou encore la réciprocité d'Helmholtz sont des éléments étudiés afin de contraindre la reconstruction. L'exploitation de ces contraintes dans le cadre de reconstruction multi-vues permet de reconstruire des modèles complets 3D avec une meilleure qualitéUnderstanding, analyzing and modeling the 3D world from 2D pictures and videos is probably one of the most exciting and challenging problem of computer vision. In this thesis, we address several geometric and photometric aspects to 3D surface reconstruction from multi-view calibrated images. We first formulate multi-view shape reconstruction as an inverse rendering problem. Using generative models, we formulate the problem as an energy minimization method that leads to the non-linear surface optimization of a deformable mesh. A particular attention is addressed to the computation of the discrete gradient flow, which leads to coherent vertices displacements. We particularly focus on models and energy functionals that depend on visibility and photometry. The same framework can then be equally used to perform multi-view stereo, multi-view shape from shading or multi-view photometric stereo. Then, we propose to exploit different additional information to constraint the problem in the non-Lambertian case, where the appearance of the scene depends on the view-point direction. Segmentation for instance can be used to segment surface regions sharing similar appearance or reflectance. Helmholtz reciprocity can also be applied to reconstruct 3D shapes of objects of any arbitrary reflectance properties. By taking multiple image-light pairs around an object, multi-view Helmholtz stereo can be performed. Using this constrained acquisition scenario and our deformable mesh framework, it is possible to reconstruct high quality 3D models
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JUNG, Il Kyun. "Simultaneous localization and mapping in 3D environments with stereovision." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010250.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous abordons le problème SLAM pour des robots évoluant en 3D dans de grands environnements, en utilisant la stéréovision. Une implémentation complète des différentes fonctionnalités nécessaires a été conçue, développée et expérimentée dans différents contextes. La première partie de la thèse traite du problème d'association des données :elle présente un algorithme de mise en correspondance de points d'intérêt détectés dans les images, qui est robuste par rapport au bruit et aux changements de point de vue. La deuxième partie de la thèse est dédiée au développement d'une approche du problème SLAM basée sur le filtrage de Kalman. Les amers sont les points d'intérêt détectés dans les images, dont les coordonnées 3D sont fournies par la stéréovision. La dernière partie de la thèse présente et analyse des résultats obtenus dans différents contextes~: sur des trajectoires de plusieurs centaines de mètres effectuées par un ballon dirigeable évoluant à faible altitude, avec un robot évoluant en environnement naturel non structuré, et avec un robot évoluant en environnements intérieurs. Lorsque la trajectoire ``ferme une boucle'', une méthode rapide de correction de l'estimée des différentes positions par lesquelles le robot est passé permet de reconstruire un modèle numérique du terrain.
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Lefaudeux, Benjamin. "Détection, localisation et suivi des obstacles et objets mobiles à partir d'une plate-forme de stéréovision." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00918508.
Full textAbstract:
Les véhicules autonomes se mouvant dans un environnement quelconque peuvent être confrontés à la présence de nombreux objets mobiles, dont la localisation et la trajectoire sont indépendantes. Cette problématique est particulièrement présente dans la thématique du transport en milieu urbain, mais sa portée est plus générale. On présente dans cette thèse une solution de perception d'un environnement dynamique, à partir d'une paire de caméra, qui vise à fournir en temps réel une cartographie en trois dimensions de l'environnement courant, ainsi que la vitesse indépendante des points suivis. Cette solution propose par ailleurs des algorithmes de détection, segmentation et suivi des objets mobiles, et fourni donc une liste des objets mobiles de l'environnement, dont les positions, dimensions et vitesses sont connues.
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Narasimha, Ramya. "Méthodes dʼestimation de la profondeur par mise en correspondance stéréoscopique à lʼaide de champs aléatoires couplés." Phd thesis, Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENM056.
Full textAbstract:
La profondeur des objets dans la scène 3-D peut être récupérée à partir d'une paire d'images stéréo en trouvant des correspondances entre les deux points de vue. Cette tâche consiste à identifier les points dans les images gauche et droite, qui sont les projections du même point de la scène. La différence entre les emplacements des deux points correspondants est la disparité, qui est inversement proportionnelle à la profondeur 3D. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur les techniques Bayésiennes qui contraignent les estimations des disparités en appliquant des hypothèses de lissage explicites. Cependant, il ya des contraintes supplémentaires qui doivent être incluses, par exemple, les disparités ne doivent pas être lissées au travers des bords des objets, les disparités doivent être compatibles avec les propriétées géométriques de la surface. L'objectif de cette thèse est d'intégrer ces contraintes en utilisant des informations monoculaires et des informations géométrique différentielle sur la surface. Dans ce but, cette thèse considère deux problèmes importants associés à stéréo : le premier est la localisation des discontinuités des disparités et le second vise à récupérer les disparités binoculaires en conformité avec les propriétés de surface de la scène. Afin de faire face aux discontinuités des disparités, nous nous proposons d'estimer conjointement les disparités et les frontières des objets. Cette démarche est motivée par le fait que les discontinuités des disparités se trouvent à proximité des frontières des objets. La seconde méthode consiste à contraindre les disparités pour qu'elles soient compatibles avec la surface et les normales à la surface en estimant les deux en même tempsThe depth of objects in 3-D scene can be recovered from a stereo image-pair by finding correspondences between the two views. This stereo matching task involves identifying the corresponding points in the left and the right images, which are the projections of the same scene point. The difference between the locations of the two corresponding points is the disparity, which is inversely related to the 3-D depth. In this thesis, we focus on Bayesian techniques that constrain the disparity estimates. In particular, these constraints involve explicit smoothness assumptions. However, there are further constraints that should be included, for example, the disparities should not be smoothed across object boundaries, the disparities should be consistent with geometric properties of the surface, and regions with similar colour should have similar disparities. The goal of this thesis is to incorporate such constraints using monocular cues and differential geometric information about the surface. To this end, this thesis considers two important problems associated with stereo matching; the first is localizing disparity discontinuities and second aims at recovering binocular disparities in accordance with the surface properties of the scene under consideration. We present a possible solution for each these problems. In order to deal with disparity discontinuities, we propose to cooperatively estimating disparities and object boundaries. This is motivated by the fact that the disparity discontinuities occur near object boundaries. The second one deals with recovering surface consistent disparities and surface normals by estimating the two simultaneously
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Demirdjian, David. "Le mouvement projectif : théorie et applications pour l'autocalibrage et la segmentation du mouvement." Phd thesis, Grenoble INPG, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00590318.
Full textAbstract:
La vision stéréoscopique apparaît dans de nombreuses applications comme le moyen le plus évident pour obtenir des informations tridimensionnelles à partir d'images. Les approches employées reposent généralement sur des modèles euclidiens et nécessitent un étalonnage fort des systèmes stéréoscopiques utilisés, ce qui implique que les paramètres internes des caméras ainsi que la position relative entre les caméras doivent être connues. Or un étalonnage fort et précis nécessite généralement une intervention humaine. Cependant une aide extérieure n'est pas toujours possible et l'utilisation de systèmes faiblement étalonnés (systèmes dont seule la géométrie épipolaire est connue) apparaît alors comme une alternative. Un étalonnage faible est très facile à obtenir mais la difficulté est qu'alors les informations tridimensionnelles obtenues sont projectives et non plus euclidiennes. Ce document s'inscrit dans une approche basée sur un étalonnage faible et s'intéresse à l'étude d'un système stéréoscopique faiblement étalonné évoluant dans un environnement a priori inconnu. Il montre comment, en pratique, on peut tirer partie du mouvement d'un système stéréoscopique pour remonter à la structure métrique de la scène (par auto-étalonnage) et détecter des objets en mouvement. L'espace projectif est utilisé ici pour représenter l'information visuelle issue du système. En particulier, on étudie les transformations projectives 3D -appelées également homographies 3D- qui relient les reconstructions projectives d'une scène rigide. On s'intéresse au problème d'estimation de ces homographies 3D et on montre comment celles-ci entrent en jeu dans des applications telles que l'auto-étalonnage ou la segmentation du mouvement
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Provencher, David. "Imagerie 3D de l'anatomie interne d'une souris par dynamique de fluorescence." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2012. http://hdl.handle.net/11143/6205.
Full textAbstract:
L'imagerie médicale sur petits animaux est d'une grande utilité en recherche préclinique, car elle permet d'imager in vivo et en 3D l'intérieur de l'animal. Ceci sert au développement de nouveaux médicaments et au suivi de l'évolution de certaines pathologies. En effet, les techniques d'imagerie éliminent la nécessité de sacrifier les animaux, ce qui permet le suivi de processus biomoléculaires sur un même individu et l'obtention de données statistiquement plus significatives. Cependant, l'information moléculaire recueillie s'avère généralement de faible résolution spatiale, notamment en imagerie optique à cause de la diffusion de la lumière, et donc difficile à localiser dans le corps de l'animal. Le jumelage de modalités d'imagerie complémentaires permet donc d'obtenir des images anatomiques et moléculaires superposées, mais cela s'avère toutefois relativement coûteux. Le projet présenté vise à améliorer une technique d'imagerie 2D toute optique à faible coût permettant d'obtenir une carte approximative 3D des organes internes d'une souris. Cette technique devrait permettre le recalage spatial automatique d'informations moléculaires obtenues sur le même appareil, bien que cela n'ait pas encore été démontré. L'amélioration apportée par le projet consiste à obtenir des images anatomiques 3D, plutôt que 2D, en utilisant une caméra tournante et des techniques de vision numérique stéréo. Pour ce faire, la technique existante est d'abord reproduite. Celle-ci consiste à injecter de l'ICG , un marqueur fluorescent non spécifique qui demeure confiné au réseau vasculaire une fois injecté, à une souris anesthésiée. De par leurs métabolismes distincts et le temps que met l'ICG à atteindre chacun d'eux, la dynamique de fluorescence varie entre les organes, mais demeure relativement uniforme à l'intérieur d'un même organe. Certains organes peuvent donc être segmentés par des techniques appropriées de traitement de signal, telles l'analyse en composantes principales et la régression par moindres carrés non négative. Un système d'imagerie à caméra rotative comme le QOS® de Quidd permet d'obtenir des images 2D segmentées de l'anatomie. interne de l'animal selon plusieurs plans de vue. Ces plans de vue servent à reconstruire l'information anatomique en 3D par des techniques de vision numérique. La procédure pourrait être répétée avec un ou plusieurs marqueurs fluorescents fonctionnalisés dans le but d'obtenir des images moléculaires 3D du même animal et de les superposer aux images anatomiques 3D. La technique développée devrait ainsi permettre d'obtenir à faible coût et de manière toute optique des images 3D anatomiques et moléculaires recalées spatialement automatiquement.
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Sheikh, Faridul Hasan. "Analysis of 3D color matches for the creation and consumption of video content." Thesis, Saint-Etienne, 2014. http://www.theses.fr/2014STET4001.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de proposer une solution au problème de la constance des couleurs entre les images d'une même scène acquises selon un même point de vue ou selon différents points de vue. Ce problème constitue un défi majeur en vision par ordinateur car d'un point de vue à l'autre, on peut être confronté à des variations des conditions d'éclairage (spectre de l'éclairage, intensité de l'éclairage) et des conditions de prise de vue (point de vue, type de caméra, paramètres d'acquisition tels que focus, exposition, balance des blancs, etc.). Ces variations induisent alors des différences d'apparence couleur entre les images acquises qui touchent soit sur l'ensemble de la scène observée soit sur une partie de celle-ci. Dans cette thèse, nous proposons une solution à ce problème qui permet de modéliser puis de compenser, de corriger, ces variations de couleur à partir d'une méthode basée sur quatre étapes : (1) calcul des correspondances géométriques à partir de points d'intérêt (SIFT et MESR) ; (2) calculs des correspondances couleurs à partir d'une approche locale; (3) modélisation de ces correspondances par une méthode de type RANSAC; (4) compensation des différences de couleur par une méthode polynomiale à partir de chacun des canaux couleur, puis par une méthode d'approximation linéaire conjuguée à une méthode d'estimation de l'illuminant de type CAT afin de tenir compte des intercorrélations entre canaux couleur et des changements couleur dus à l'illuminant. Cette solution est comparée aux autres approches de l'état de l'art. Afin d'évaluer quantitativement et qualitativement la pertinence, la performance et la robustesse de cette solution, nous proposons deux jeux d'images spécialement conçus à cet effet. Les résultats de différentes expérimentations que nous avons menées prouvent que la solution que nous proposons est plus performante que toutes les autres solutions proposées jusqu'alorsThe objective of this thesis is to propose a solution to the problem of color consistency between images originate from the same scene irrespective of acquisition conditions. Therefore, we present a new color mapping framework that is able to compensate color differences and achieve color consistency between views of the same scene. Our proposed, new framework works in two phases. In the first phase, we propose a new method that can robustly collect color correspondences from the neighborhood of sparse feature correspondences, despite the low accuracy of feature correspondences. In the second phase, from these color correspondences, we introduce a new, two-step, robust estimation of the color mapping model: first, nonlinear channel-wise estimation; second, linear cross-channel estimation. For experimental assessment, we propose two new image datasets: one with ground truth for quantitative assessment; another, without the ground truth for qualitative assessment. We have demonstrated a series of experiments in order to investigate the robustness of our proposed framework as well as its comparison with the state of the art. We have also provided brief overview, sample results, and future perspectives of various applications of color mapping. In experimental results, we have demonstrated that, unlike many methods of the state of the art, our proposed color mapping is robust to changes of: illumination spectrum, illumination intensity, imaging devices (sensor, optic), imaging device settings (exposure, white balance), viewing conditions (viewing angle, viewing distance)
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Alkhalil, Fadi. "Stereo visual servoing from straight lines." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00750946.
Full textAbstract:
Closing the control loop of a manipulator robot with vision feedback is widelyknown. It concerns nowadays all areas of robotics. Such a return can make a comparison between a desired state and current state, using visual measurements. The main objective of this doctoral thesis is to design several types of kinematic control laws for stereo visual servoing. It strongly involves the formalism of the task function which is a well-known and useful mathematical tool to express the visual error as a function of state vectors.We have investigated the decoupling between the rotational and translational velocities control laws together with the epipolar constraint with a stereo visual feedback.That is why, the visual measurements and features used in this thesis are the 3Dstraight lines.The interests of this type of visual features rely on the robustness against the noise, and the possibility to represent straight lines or other features like points or planes pairs by the Plücker coordinates, as a 3D straight line can be represented as well by two points or the intersection of two planes. This makes all the control laws designed in this thesis valid for another visual features like points
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Ben, Hamadou Achraf. "Contribution à la cartographie 3D des parois internes de la vessie par cystoscopie à vision active." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00628292.
Full textAbstract:
La cystoscopie est actuellement l'examen clinique de référence permettant l'exploration visuelle des parois internes de la vessie. Le cystoscope (instrument utilisé pour cet examen) permet d'acquérir une séquence vidéo des parois épithéliales de la vessie. Cependant, chaque image de la séquence vidéo ne visualise qu'une surface réduite de quelques centimètres carrés de la paroi. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont pour objectif de construire une carte 3D reproduisant d'une manière fidèle les formes et les textures des parois internes de la vessie. Une telle représentation de l'intérieur de la vessie permettrait d'améliorer l'interprétation des données acquises lors d'un examen cystoscopique. Pour atteindre cet objectif, un nouvel algorithme flexible est proposé pour le calibrage de systèmes cystoscopiques à vision active. Cet algorithme fournit les paramètres nécessaires à la reconstruction précise de points 3D sur la portion de surface imagée à chaque instant donné de la séquence vidéo cystoscopique. Ainsi, pour chaque acquisition de la séquence vidéo, un ensemble de quelques points 3D/2D et une image 2D est disponible. L'objectif du deuxième algorithme proposé dans cette thèse est de ramener l'ensemble des données obtenues pour une séquence dans un repère global pour générer un nuage de points 3D et une image panoramique 2D représentant respectivement la forme 3D et la texture de la totalité de la paroi imagée dans la séquence vidéo. Cette méthode de cartographie 3D permet l'estimation simultanée des transformations 3D rigides et 2D perspectives liant respectivement les positions du cystoscope et les images de paires d'acquisitions consécutives. Les résultats obtenus sur des fantômes réalistes de vessie montrent que ces algorithmes permettent de calculer des surfaces 3D reproduisant les formes à retrouver.
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Zhang, Naiyu. "Cellular GPU Models to Euclidean Optimization Problems : Applications from Stereo Matching to Structured Adaptive Meshing and Traveling Salesman Problem." Thesis, Belfort-Montbéliard, 2013. http://www.theses.fr/2013BELF0215/document.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire étudie et propose des modèles de calcul parallèles de type cellulaire pour traiter différents problèmes d’optimisation NP-durs définis dans l’espace euclidien, et leur implantation sur des processeurs graphiques multi-fonction (Graphics Processing Unit; GPU). Le but est de pouvoir traiter des problèmes de grande taille tout en permettant des facteurs d’accélération substantiels à l’aide du parallélisme massif. Les champs d’application visés concernent les systèmes embarqués pour la stéréovision de même que les problèmes de transports définis dans le plan, tels que les problèmes de tournées de véhicules. La principale caractéristique du modèle cellulaire est qu’il est fondé sur une décomposition du plan en un nombre approprié de cellules, chacune comportant une part constante de la donnée, et chacune correspondant à une unité de calcul (processus). Ainsi, le nombre de processus parallèles et la taille mémoire nécessaire sont en relation linéaire avec la taille du problème d’optimisation, ce qui permet de traiter des instances de très grandes tailles.L’efficacité des modèles cellulaires proposés a été testée sur plateforme parallèle GPU sur quatre applications. La première application est un problème d’appariement d’images stéréo. Elle concerne la stéréovision couleur. L’entrée du problème est une paire d’images stéréo, et la sortie une carte de disparités représentant les profondeurs dans la scène 3D. Le but est de comparer des méthodes d’appariement local selon l’approche winner-takes-all et appliquées à des paires d’images CFA (color filter array). La deuxième application concerne la recherche d’améliorations de l’implantation GPU permettant de réaliser un calcul quasi temps-réel de l’appariement. Les troisième et quatrième applications ont trait à l’implantation cellulaire GPU des réseaux neuronaux de type carte auto-organisatrice dans le plan. La troisième application concerne la génération de maillages structurés appliquée aux cartes de disparité afin de produire des représentations compressées des surfaces 3D. Enfin, la quatrième application concerne le traitement d’instances de grandes tailles du problème du voyageur de commerce euclidien comportant jusqu’à 33708 villes.Pour chacune des applications, les implantations GPU permettent une accélération substantielle du calcul par rapport aux versions CPU, pour des tailles croissantes des problèmes et pour une qualité de résultat obtenue similaire ou supérieure. Le facteur d’accélération GPU par rapport à la version CPU est d’environ 20 fois plus vite pour la version GPU sur le traitement des images CFA, cependant que le temps de traitement GPU est d’environ de 0,2s pour une paire d’images de petites tailles de la base Middlebury. L’algorithme amélioré quasi temps-réel nécessite environ 0,017s pour traiter une paire d’images de petites tailles, ce qui correspond aux temps d’exécution parmi les plus rapides de la base Middlebury pour une qualité de résultat modérée. La génération de maillages structurés est évaluée sur la base Middlebury afin de déterminer les facteurs d’accélération et qualité de résultats obtenus. Le facteur d’accélération obtenu pour l’implantation parallèle des cartes auto-organisatrices appliquée au problème du voyageur de commerce et pour l’instance avec 33708 villes est de 30 pour la version parallèleThe work presented in this PhD studies and proposes cellular computation parallel models able to address different types of NP-hard optimization problems defined in the Euclidean space, and their implementation on the Graphics Processing Unit (GPU) platform. The goal is to allow both dealing with large size problems and provide substantial acceleration factors by massive parallelism. The field of applications concerns vehicle embedded systems for stereovision as well as transportation problems in the plane, as vehicle routing problems. The main characteristic of the cellular model is that it decomposes the plane into an appropriate number of cellular units, each responsible of a constant part of the input data, and such that each cell corresponds to a single processing unit. Hence, the number of processing units and required memory are with linear increasing relationship to the optimization problem size, which makes the model able to deal with very large size problems.The effectiveness of the proposed cellular models has been tested on the GPU parallel platform on four applications. The first application is a stereo-matching problem. It concerns color stereovision. The problem input is a stereo image pair, and the output a disparity map that represents depths in the 3D scene. The goal is to implement and compare GPU/CPU winner-takes-all local dense stereo-matching methods dealing with CFA (color filter array) image pairs. The second application focuses on the possible GPU improvements able to reach near real-time stereo-matching computation. The third and fourth applications deal with a cellular GPU implementation of the self-organizing map neural network in the plane. The third application concerns structured mesh generation according to the disparity map to allow 3D surface compressed representation. Then, the fourth application is to address large size Euclidean traveling salesman problems (TSP) with up to 33708 cities.In all applications, GPU implementations allow substantial acceleration factors over CPU versions, as the problem size increases and for similar or higher quality results. The GPU speedup factor over CPU was of 20 times faster for the CFA image pairs, but GPU computation time is about 0.2s for a small image pair from Middlebury database. The near real-time stereovision algorithm takes about 0.017s for a small image pair, which is one of the fastest records in the Middlebury benchmark with moderate quality. The structured mesh generation is evaluated on Middlebury data set to gauge the GPU acceleration factor and quality obtained. The acceleration factor for the GPU parallel self-organizing map over the CPU version, on the largest TSP problem with 33708 cities, is of 30 times faster
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Dufournaud, Yves. "Navigation aérienne et guidage terminal à partir de données bidimensionnelles." Grenoble INPG, 2001. http://www.theses.fr/2001INPG0040.
Full text
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Braux-Zin, Jim. "Contributions aux problèmes de l'étalonnage extrinsèque d'affichages semi-transparents pour la réalité augmentée et de la mise en correspondance dense d'images." Thesis, Clermont-Ferrand 1, 2014. http://www.theses.fr/2014CLF1MM13/document.
Full textAbstract:
La réalité augmentée consiste en l'insertion d'éléments virtuels dans une scène réelle, observée à travers un écran. Les systèmes de réalité augmentée peuvent prendre des formes différentes pour obtenir l'équilibre désiré entre trois critères : précision, latence et robustesse. On identifie trois composants principaux : localisation, reconstruction et affichage. Nous nous concentrons sur l'affichage et la reconstruction. Pour certaines applications, l'utilisateur ne peut être isolé de la réalité. Nous proposons un système sous forme de "tablette augmentée" avec un écran semi transparent, au prix d'un étalonnage adapté. Pour assurer l'alignement entre augmentations et réalité, il faut connaître les poses relatives de l'utilisateur et de la scène observée par rapport à l'écran. Deux dispositifs de localisation sont nécessaires et l'étalonnage consiste à calculer la pose de ces dispositifs par rapport à l'écran. Le protocole d'étalonnage est le suivant : l'utilisateur renseigne les projections apparentes dans l'écran de points de référence d'un objet 3D connu ; les poses recherchées minimisent la distance 2D entre ces projections et celles calculées par le système. Ce problème est non convexe et difficile à optimiser. Pour obtenir une estimation initiale, nous développons une méthode directe par l'étalonnage intrinsèque et extrinsèque de caméras virtuelles. Ces dernières sont définies par leurs centres optiques, confondus avec les positions de l'utilisateur, ainsi que leur plan focal, constitué par l'écran. Les projections saisies par l'utilisateur constituent alors les observations 2D des points de référence dans ces caméras virtuelles. Un raisonnement symétrique permet de considérer des caméras virtuelles centrées sur les points de référence de l'objet, "observant" les positions de l'utilisateur. Ces estimations initiales sont ensuite raffinées par ajustement de faisceaux. La reconstruction 3D est basée sur la triangulation de correspondances entre images. Ces correspondances peuvent être éparses lorsqu'elles sont établies par détection, description et association de primitives géométriques ou denses lorsqu'elles sont établies par minimisation d'une fonction de coût sur toute l'image. Un champ dense de correspondance est préférable car il permet une reconstruction de surface, utile notamment pour une gestion réaliste des occultations en réalité augmentée. Les méthodes d'estimation d'un tel champ sont basées sur une optimisation variationnelle, précise mais sensible aux minimums locaux et limitée à des images peu différentes. A l'opposé, l'emploi de descripteurs discriminants peut rendre les correspondances éparses très robustes. Nous proposons de combiner les avantages des deux approches par l'intégration d'un coût basé sur des correspondances éparses de primitives à une méthode d'estimation variationnelle dense. Cela permet d'empêcher l'optimisation de tomber dans un minimum local sans dégrader la précision. Notre terme basé correspondances éparses est adapté aux primitives à coordonnées non entières, et peut exploiter des correspondances de points ou de segments tout en filtrant implicitement les correspondances erronées. Nous proposons aussi une détection et gestion complète des occultations pour pouvoir mettre en correspondance des images éloignées. Nous avons adapté et généralisé une méthode locale de détection des auto-occultations. Notre méthode produit des résultats compétitifs avec l'état de l'art, tout en étant plus simple et plus rapide, pour les applications de flot optique 2D et de stéréo à large parallaxe. Nos contributions permettent d'appliquer les méthodes variationnelles à de nouvelles applications sans dégrader leur performance. Le faible couplage des modules permet une grande flexibilité et généricité. Cela nous permet de transposer notre méthode pour le recalage de surfaces déformables avec des résultats surpassant l'état de l'art, ouvrant de nouvelles perspectivesAugmented reality is the process of inserting virtual elements into a real scene, observed through a screen. Augmented Reality systems can take different forms to get the desired balance between three criteria: accuracy, latency and robustness. Three main components can be identified: localization, reconstruction and display. The contributions of this thesis are focused on display and reconstruction. Most augmented reality systems use non-transparent screens as they are widely available. However, for critical applications such as surgery or driving assistance, the user cannot be ever isolated from reality. We answer this problem by proposing a new “augmented tablet” system with a semi-transparent screen. Such a system needs a suitable calibration scheme:to correctly align the displayed augmentations and reality, one need to know at every moment the poses of the user and the observed scene with regard to the screen. Two tracking devices (user and scene) are thus necessary, and the system calibration aims to compute the pose of those devices with regard to the screen. The calibration process set up in this thesis is as follows: the user indicates the apparent projections in the screen of reference points from a known 3D object ; then the poses to estimate should minimize the 2D on-screen distance between those projections and the ones computed by the system. This is a non-convex problem difficult to solve without a sane initialization. We develop a direct estimation method by computing the extrinsic parameters of virtual cameras. Those are defined by their optical centers which coincide with user positions, and their common focal plane consisting of the screen plane. The user-entered projections are then the 2D observations of the reference points in those virtual cameras. A symmetrical thinking allows one to define virtual cameras centered on the reference points, and “looking at” the user positions. Those initial estimations can then be refined with a bundle adjustment. Meanwhile, 3D reconstruction is based on the triangulation of matches between images. Those matches can be sparse when computed by detection and description of image features or dense when computed through the minimization of a cost function of the whole image. A dense correspondence field is better because it makes it possible to reconstruct a 3D surface, useful especially for realistic handling of occlusions for augmented reality. However, such a field is usually estimated thanks to variational methods, minimizing a convex cost function using local information. Those methods are accurate but subject to local minima, thus limited to small deformations. In contrast, sparse matches can be made very robust by using adequately discriminative descriptors. We propose to combine the advantages of those two approaches by adding a feature-based term into a dense variational method. It helps prevent the optimization from falling into local minima without degrading the end accuracy. Our feature-based term is suited to feature with non-integer coordinates and can handle point or line segment matches while implicitly filtering false matches. We also introduce comprehensive handling of occlusions so as to support large deformations. In particular, we have adapted and generalized a local method for detecting selfocclusions. Results on 2D optical flow and wide-baseline stereo disparity estimation are competitive with the state of the art, with a simpler and most of the time faster method. This proves that our contributions enables new applications of variational methods without degrading their accuracy. Moreover, the weak coupling between the components allows great flexibility and genericness. This is the reason we were able to also transpose the proposed method to the problem of non-rigid surface registration and outperforms the state of the art methods
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Zhou, Shuting. "Navigation of a quad-rotor to access the interior of a building." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2237.
Full textAbstract:
Ce travail de recherche est dédié à l’élaboration d’une stratégie de navigation autonome qui comprend la génération d’une trajectoire optimale en évitant des obstacles, la détection de l’objet d’intérêt spécifique (i.e. une fenêtre) et puis l’exécution de la manoeuvre postérieure à approcher la fenêtre et enfin accéder à l’intérieur du bâtiment. Le véhicule est navigué par un système de vision et une combinaison de capteurs inertiels et d’altitude, ce qui réalise une localisation relative du quadri-rotor par rapport à son environment. Une méthode de planification de trajectoire basée sur Model Predictive Control (MPC), qui utilise les informations fournies par le GPS et le capteur visuel, a été conçue pour générer une trajectoire optimale en temps réel avec des capacités d’évitement de collision, qui commence à partir d’un point initial donné par l’utilisateur et guide le véhicule pour atteindre le point final à l’extérieur du bâtiment de la cible. Dans le but de détecter et de localiser l’objet d’intérêt, deux stratégies de détection d’objet basées sur la vision sont proposées et sont respectivement appliquées dans le système de stéréo vision et le système de vision en utilisant la Kinect. Après l’estimation du modèle de la fenêtre cible, un cadre d’estimation de mouvement est conçu pour estimer ego-mouvement du véhicule à partir des images fournies par le capteur visuel. Il y a eu deux versions des cadres d’estimation de mouvement pour les deux systèmes de vision. Une plate-forme expérimentale de quad-rotor est développée. Pour l’estimation de la dynamique de translation du véhicule, un filtre de Kalman est mis en œuvre pour combiner les capteurs d’imagerie, inertiels et d’altitude. Un système de détection et de contrôle hiérarchique est conçu pour effectuer la navigation et le contrôle de l’hélicoptère quadri-rotor, ce qui permet au véhicule d’estimer l’état sans marques artificielles ou d’autres systèmes de positionnement externesThis research work is dedicated to the development of an autonomous navigation strategy which includes generating an optimal trajectory with obstacles avoiding capabilities, detecting specific object of interest (i.e. a window) and then conducting the subsequent maneuver to approach the window and finally access into the building. The vehicle is navigated by a vision system and a combination of inertial and altitude sensors, which achieve a relative localization of the quad-rotor with respect to its surrounding environment. A MPC-based path planning method using the information provided by the GPS and the visual sensor has been developed to generate an optimal real-time trajectory with collision avoidance capabilities, which starts from an initial point given by the user and guides the vehicle to achieve the final point outside the target building. With the aim of detecting and locating the object of interest, two different vision-based object detection strategies are proposed and are applied respectively in the stereo vision system and the vision system using the Kinect. After estimating the target window model, a motion estimation framework is developed to estimate the vehicle’s ego-motion from the images provided by the visual sensor. There have been two versions of the motion estimation frameworks for both vision systems. A quad-rotor experimental platform is developed. For estimating the translational dynamic of the vehicle, a Kalman filter is implemented to combine the imaging, inertial and altitude sensors. A hierarchical sensing and control system is designed to perform the navigation and control of the quad-rotor helicopter, which allows the vehicle to estimate the state without artificial marks or other external positioning systems
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Ruf, Andreas. "Couplage mouvements articulées - vision stéréoscopique : une approche projective." Phd thesis, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00584109.
Full textAbstract:
Cette thèse propose un nouvel éclairage sur le couplage de la vision stéréoscopique avec le mouvement articulé. Elle développe tout particulièrement de nouvelles solutions s'appuyant sur la géométrie projective. Ceci permet notamment l'utilisation des caméras non-calibrées. La contribution de cette thèse est d'abord une nouvelle formulation géométrique du problème. Il en découle des solutions pratiques pour la modélisation, l'étalonnage, et la commande du système. Ces solutions suivent une approche "coordinate-free", généralisées en une approche "calibration-free". C'est à dire, elles sont indépendantes du choix des repères et de l'étalonnage des caméras. Sur le plan pratique, un tel système projectif peut fonctionner sans connaissance a priori, et l'auto-étalonnage projectif se fait de manière automatique. Les modèles proposés sont issues d'une unification projective de la géométrie du système plutôt que d'une stratification métrique. Pour un asservissement visuel, les modèles obtenus sont équivalents aux modèles classiques. D'autres questions pratiques ont ainsi pu être abordées d'une nouvelle manière: la commande de trajectoires visibles et méchaniquement realisables dans l'espace de travail entier. Sur le plan théorique, un cadre mathématique complet est introduit. Il donne à l'ensemble des objets impliqués dans un asservissement visuel une représentation projective. Sont notamment etudiés, l'action des joints rotoïdes et prismatiques, les mouvements rigides et articulés, ainsi que la notion associée de vitesse projective. Le calcul de ces représentations est de plus explicité.
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Narasimha, Ramya. "Méthodes dʼestimation de la profondeur par mise en correspondance stéréoscopique à lʼaide de champs aléatoires couplés." Phd thesis, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00543238.
Full textAbstract:
La profondeur des objets dans la scène 3-D peut être récupérée à partir d'une paire d'images stéréo en trouvant des correspondances entre les deux points de vue. Cette tâche consiste à identifier les points dans les images gauche et droite, qui sont les projections du même point de la scène. La différence entre les emplacements des deux points correspondants est la disparité, qui est inversement proportionnelle à la profondeur 3D. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur les techniques Bayésiennes qui contraignent les estimations des disparités en appliquant des hypothèses de lissage explicites. Cependant, il ya des contraintes supplémentaires qui doivent être incluses, par exemple, les disparités ne doivent pas être lissées au travers des bords des objets, les disparités doivent être compatibles avec les propriétées géométriques de la surface. L'objectif de cette thèse est d'intégrer ces contraintes en utilisant des informations monoculaires et des informations géométrique différentielle sur la surface. Dans ce but, cette thèse considère deux problèmes importants associés à stéréo : le premier est la localisation des discontinuités des disparités et le second vise à récupérer les disparités binoculaires en conformité avec les propriétés de surface de la scène. Afin de faire face aux discontinuités des disparités, nous nous proposons d'estimer conjointement les disparités et les frontières des objets. Cette démarche est motivée par le fait que les discontinuités des disparités se trouvent à proximité des frontières des objets. La seconde méthode consiste à contraindre les disparités pour qu'elles soient compatibles avec la surface et les normales à la surface en estimant les deux en même temps.
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Chapdelaine-Couture, Vincent. "Le cinéma omnistéréo ou l'art d'avoir des yeux tout le tour de la tête." Thèse, 2011. http://hdl.handle.net/1866/8382.
Full textAbstract:
Cette thèse s'intéresse à des aspects du tournage, de la projection et de la perception du cinéma stéréo panoramique, appelé aussi cinéma omnistéréo. Elle s'inscrit en grande partie dans le domaine de la vision par ordinateur, mais elle touche aussi aux domaines de l'infographie et de la perception visuelle humaine.
Le cinéma omnistéréo projette sur des écrans immersifs des vidéos qui fournissent de l'information sur la profondeur de la scène tout autour des spectateurs. Ce type de cinéma comporte des défis liés notamment au tournage de vidéos omnistéréo de scènes dynamiques, à la projection polarisée sur écrans très réfléchissants rendant difficile l'estimation de leur forme par reconstruction active, aux distorsions introduites par l'omnistéréo pouvant fausser la perception des profondeurs de la scène.
Notre thèse a tenté de relever ces défis en apportant trois contributions majeures. Premièrement, nous avons développé la toute première méthode de création de vidéos omnistéréo par assemblage d'images pour des mouvements stochastiques et localisés. Nous avons mis au point une expérience psychophysique qui montre l'efficacité de la méthode pour des scènes sans structure isolée, comme des courants d'eau. Nous proposons aussi une méthode de tournage qui ajoute à ces vidéos des mouvements moins contraints, comme ceux d'acteurs. Deuxièmement, nous avons introduit de nouveaux motifs lumineux qui permettent à une caméra et un projecteur de retrouver la forme d'objets susceptibles de produire des interréflexions. Ces motifs sont assez généraux pour reconstruire non seulement les écrans omnistéréo, mais aussi des objets très complexes qui comportent des discontinuités de profondeur du point de vue de la caméra. Troisièmement, nous avons montré que les distorsions omnistéréo sont négligeables pour un spectateur placé au centre d'un écran cylindrique, puisqu'elles se situent à la périphérie du champ visuel où l'acuité devient moins précise.This thesis deals with aspects of shooting, projection and perception of stereo panoramic cinema, also called omnistereo cinema. It falls largely in the field of computer vision, but it also in the areas of computer graphics and human visual perception. Omnistereo cinema uses immersive screens to project videos that provide depth information of a scene all around the spectators. Many challenges remain in omnistereo cinema, in particular shooting omnistereo videos for dynamic scenes, polarized projection on highly reflective screens making difficult the process to recover their shape by active reconstruction, and perception of depth distortions introduced by omnistereo images. Our thesis addressed these challenges by making three major contributions. First, we developed the first mosaicing method of omnistereo videos for stochastic and localized motions. We developed a psychophysical experiment that shows the effectiveness of the method for scenes without isolated structure, such as water flows. We also propose a shooting method that adds to these videos foreground motions that are not as constrained, like a moving actor. Second, we introduced new light patterns that allow a camera and a projector to recover the shape of objects likely to produce interreflections. These patterns are general enough to not only recover the shape of omnistereo screens, but also very complex objects that have depth discontinuities from the viewpoint of the camera. Third, we showed that omnistereo distortions are negligible for a viewer located at the center of a cylindrical screen, as they are in the periphery of the visual field where the human visual system becomes less accurate.