Perception visuelle par imagerie vidéo

Michel Dhome

Description

L'objectif de la vision artificielle est la perception et l'interprétation automatique de l'univers observé par un système muni d'une ou plusieurs caméras. Domaine d'investigation récent, elle rencontre un spectre de problèmes étonnant dont la majorité n'est pas encore résolu de manière fiable. Très généralement, il va s'agir pour l'ordinateur (comme c'est le cas pour l'oeil humain) d'inférer la géométrie de la surface en trois dimensions des objets présents à partir du contenu bidimensionnel de la ou des images enregistrées. Depuis quelques décennies, les chercheurs tentent de construire des systèmes de perception fonctionnant à partir de données enregistrées pas des caméra vidéo. Cet ouvrage présente quelques outils issus d'avancées récentes obtenues dans ce domaines. Ainsi, la première partie de cet ouvrage comprend trois chapitres consacrés au problème de l'étalonnage ou de l'auto-étalonnage des capteurs vidéos. La deuxième partie concerne essentiellement l'estimation de la position relative objet/capteur en introduisant des connaissances a priori (modèle CAO de l'objet). La troisième partie aborde en deux chapitres la question de l'inférence d'informations volumiques. Enfin, la reconnaissance des formes dans les images est au coeur de la dernière partie.

Sujets

• Loisirs
• Arts Numériques
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• Electronique et Télécommunications
• Electronique et Télécommunications
• Ingénieurie et sciences appliquées
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• Télécommunications

Informations

• Publié par: Hermès - Editions Lavoisier
• Date de parution: 01 septembre 2022
• Nombre de lectures: 1
• EAN13: 9782746227224
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 17 Mo

Extrait

Perception visuelle par imagerie vidéo© LAVOISIER, 2003
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris
Serveur web : www.hermes-science.com
ISBN 2-7462-0662-5
Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une
part, que les "copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non
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dans un but d'exemple et d'illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou
partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est
illicite" (article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce
soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du
Code de la propriété intellectuelle.Perception visuelle
par imagerie vidéo
sous la direction de
Michel DhomeIl a été tiré de cet ouvrage
30 exemplaires hors commerce réservés
aux membres du comité scientifique,
aux auteurs et à l’éditeur
numérotés de 1 à 30Perception visuelle par imagerie vidéo
sous la direction de Michel Dhome
fait partie de la série TRAITEMENT DU SIGNAL ET DE L’IMAGE
dirigée par Francis Castanié et Henri Maître
TRAITÉ IC2 INFORMATION – COMMANDE – COMMUNICATION
sous la direction scientifique de Bernard Dubuisson
Le traité Information, Commande, Communication répond au besoin
de disposer d'un ensemble complet des connaissances et méthodes
nécessaires à la maîtrise des systèmes technologiques.
Conçu volontairement dans un esprit d'échange disciplinaire, le traité IC2
est l'état de l'art dans les domaines suivants retenus par le comité
scientifique:
Réseaux et télécoms
Traitement du signal et de l'image
Informatique et systèmes d'information
Systèmes automatisés
Productique
Chaque ouvrage présente aussi bien les aspects fondamentaux
qu'expérimentaux. Une classification des différents articles contenus
dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur
vers ses points d'intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d'un guide pour
ses réflexions ou pour ses choix.
Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont
été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour
la qualité des résultats obtenus dans le cas d'expérimentations réelles.Liste des auteurs
François CHAUMETTE
IRISA-INRIA
Rennes
Rachid DERICHE
INRIA
Sophia Antipolis
Michel DHOME
LASMEA-CNRS
Clermont-Ferrand
François GASPARD
DRT
CEA
Gif sur Yvette
Patrick GROS
IRISA-CNRS
Rennes
Frédéric JURIE
LASMEA-CNRS
Clermont-Ferrand
Jean-Thierry LAPRESTÉ
LASMEA
Université Blaise Pascal
Clermont-Ferrand
Jean-Marc LAVEST
LASMEA
Université Blaise Pascal
Clermont-FerrandDiane LINGRAND
Laboratoire I3S
Université de Nice
Sophia Antipolis
Eric MARCHAND
IRISA-INRIA
Rennes
Luce MORIN
IRISA
Université de Rennes 1
Lionel OISEL
Corporate Research
Thomson
Rennes
Long QUAN
Computer Science Department
HKUST
Hong-Kong
Gérard RIVES
LASMEA
Université Blaise Pascal
Clermont-Ferrand
Cordelia SCHMID
GRAVIR
INRIA
Grenoble
Thierry VIÉVILLE
INRIA
Sophia Antipolis’
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Table des matiŁres
Introduction ........................................ 17
PREMI¨RE PARTIE. ETALONNAGE ET AUTO-TALONNAGE ............ 21
Chapitre 1. Etalonnage des capteurs de vision................... 23
Jean-Marc LAVEST et GØrard RIVES
1.1. Introduction .................................... 23
1.2. Formulation gØnØrale du problŁme de calibrage............... 24
1.2.1. Formulation du problŁme.......................... 24
1.2.1.1. ModØlisation de la camØra et de lobjectif : le modŁle stØnopØ . 25
1.2.1.2. Formation dimages : la projection perspective .......... 26
1.2.1.3. Changement de repŁre objet/camØra ................. 27
1.2.1.4. Changement de repŁre camØra/image ................ 27
1.2.1.5. Changement de coordonnØes dans le plan image.......... 28
1.2.2. Expression gØnØrale ............................. 29
1.3. Approche linØaire................................. 30
1.3.1. Principe .................................... 31
1.3.2. Remarques et commentaires ........................ 32
1.4. Approche non linØaire photogrammØtrique ................. 33
1.4.1. ModŁle mathØmatique ........................... 34
1.4.2. RØsolution du problŁme 36
1.4.3. Calibrage multi-image 38
1.4.4. Autocalibrage par ajustement de faisceaux (Bundle Adjustment). . 38
1.4.4.1. RedØfinition du problŁme ....................... 38
1.4.4.2. Estimation de la redondance ..................... 39
1.4.4.3. Solution un facteur dØchelle prŁs ................. 40
1.4.4.4. Conditions initiales 40
1.4.5. Calcul de la prØcision ............................ 40
1.5. RØsultats dexpØrimentation .......................... 41
1.5.1. Ajustement de faisceaux pour un objectif classique .......... 41



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10 Perception visuelle par imagerie vidØo
1.5.1.1. Conditions initiales et expØrimentales ................ 41
1.5.1.2. SØquence dimages classiques ..................... 42
1.5.2. Cas spØcifique des objectifs fish-eye ................... 44
1.5.2.1. CritŁre classique ............................. 44
1.5.2.2. Distorsion nulle r ........................... 440
1.5.2.3. Normalisation des coefficients de distorsion ............ 45
1.5.2.4. ExpØrimentations ............................ 46
1.5.3. Calibrage des camØras sous-marines ................... 48
1.5.3.1. Rappels thØoriques 48
1.5.3.2. ExpØrimentations 49
1.5.3.3. Le matØriel ................................ 49
1.5.3.4. RØsultats dans lair 49
1.5.3.5. Etalonnage dans leau.......................... 50
1.5.3.6. Relations entre Øtalonnage dans lair et dans leau......... 52
1.5.4. Calibrage des zooms ............................ 54
1.5.4.1. Rappels des propriØtØs optiques.................... 54
1.5.4.2. Estimation du point principal ..................... 55
1.5.4.3. ExpØrimentations 56
1.6. Bibliographie ................................... 58
Chapitre 2. Auto-Øtalonnage des capteurs vidØo ................. 59
Rachid DERICHE
2.1. Introduction .................................... 59
2.2. Rappel et notation ................................ 61
2.3. Sur les contraintes de Huang-Faugeras et Øquations de Trivedi ..... 64
2.3.1. Les contraintes de Huang-Faugeras.................... 64
2.3.2. Les contraintes de Trivedi ......................... 64
2.3.3. Discussion................................... 65
2.4. Les Øquations de Kruppa ............................ 65
2.4.1. DØrivation gØomØtrique des Øquations de Kruppa ........... 66
2.4.2. Une dØrivation algØbrique des Øquations de Kruppa.......... 67
2.4.3. Des Øquations de Kruppa simplifiØes................... 69
2.5. Mise en uvre 71
2.5.1. Sur le choix des conditions initiales 71
2.5.2. Optimisation ................................. 72
2.6. RØsultats expØrimentaux............................. 73
2.6.1. Estimation dangles et de rapports de longueurs partir dimages . 74
2.6.2. ExpØriences avec des donnØes synthØtiques............... 75
2.6.3. ExpØriences avec des donnØes rØelles .................. 76
2.7. Conclusion ..................................... 82
2.8. Bibliographie ................................... 84’
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Table des matiŁres 11
Chapitre 3. DØplacements spØcifiques pour l auto-Øtalonnage ......... 89
Diane LINGRAND, Fran ois G ASPARD, Thierry VI VILLE
3.1. Introduction : intØrŒt de recourir des mouvements spØcifiques ..... 89
3.2. ModØlisation : paramØtrisation des modŁles spØcifiques.......... 91
3.2.1. ModŁles particuliers de projection .................... 91
3.2.2. SpØcifications des paramŁtres internes de la camØra 94
3.2.3. Prise en compte de dØplacements spØcifiques.............. 94
3.2.4. Relation avec des propriØtØs particuliŁres dans la scŁne ....... 96
3.3. Autocalibration dune camØra ......................... 98
3.3.1. Usage de rotations pures ou de points lhorizon ........... 99
3.3.2. Rotation pure et paramŁtres fixes ..................... 101
3.3.3. Rotations daxe fixe ............................. 102
3.4. Perception de la profondeur........................... 105
3.4.1. Usage de translations pures ........................ 105
3.4.2. Mouvements rØtiniens............................ 107
3.4.3. Variation de focale 110
3.5. Estimer un modŁle spØcifique sur des donnØes rØelles ........... 114
3.5.1. Utilisation du mØcanisme destimation pour faire de l infØrence . . 117
3.5.2. Quelques rØsultats expØrimentaux .................... 118
3.5.3. Application la localisation dun plan.................. 120
3.6. Conclusion ..................................... 131
3.7. Bibliographie ................................... 131
DEUXI¨ME PARTIE. LOCALISATION .......................... 139
Chapitre 4. Outils pour la localisation........................ 141
Michel DHOME et Jean-Thierry LAPREST
4.1. Introduction .................................... 141
4.2. ModØlisation gØomØtrique dune camØra vidØo ............... 142
4.2.1. Le modŁle stØnopØ.............................. 142
4.2.2. La projection perspective dun point 3D................. 143
4.3. Localisation dun objet volumique par vision monoculaire ........ 144
4.3.1. Introduction.................................. 144
4.3.2. Les mises en correspondance ....................... 144
4.3.2.1. Appariement de droites ......................... 145
4.3.2.2. Appariements de points 146
4.3.3. CritŁre minimiser ............................. 147
4.3.4. RØsolution du problŁme par la mØthode de Newton-Raphson .... 148
4.3.5. Calcul des dØrivØes partielles 149
4.3.6. RØsultats.................................... 150
4.4. Localisation dun objet volumique par vision multioculaire ....... 152
4.4.1. DØveloppements mathØmatiques ..................... 153








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12 Perception visuelle par imagerie vidØo
4.4.2. Calcul des dØrivØes partielles ....................... 153
4.4.3. RØsultats.................................... 153
4.5. Localisation dun objet articulØ .......