Reconnaissance et modélisation d'objets 3D à l'aide d'invariants projectifs et affines - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 1998

Recognition and Modeling of 3D Objects Through Use of Projective and Affine Invariants

Reconnaissance et modélisation d'objets 3D à l'aide d'invariants projectifs et affines

Abstract

This work belongs to the class of appearance based object modeling and recognition through local descriptors. In a first stage, we use a line approximation of contour-segmented images. The line approximation allows us to extract quasi-invariants. Quasi-invariants have the particularity of being robust to moderate viewpoint changes. By storing them in an appropriate structure on the one hand, and by modeling 3D objects by a series of 2D views on the other hand, we show that it is possible to recognize objects from any viewpoint. This recognition is obtained in two steps. First, local quasi-invariants are matched between the image and the models by using an indexing technique. Second, a global verification step, expressing a geometric coherence between the found matches, allows us to filter out incorrect ones and to select the closest model. Limitations in the extraction and the descriptive power of the considered local descriptors have pushed us towards a new approach, combining our method with a whole class of existing local appearance based solutions. The included experimental results provide a complete validation of our method. In a second stage we analyze the computational complexity inherent to the indexing methods described in the first part. We give formal proof showing that indexing is not adapted to local recognition methods as soon as the descriptors are represented in too high a dimension. Complexity is such that, in certain cases, sequential comparison with the known models and their descriptors is faster than indexing. We show which cases are concerned and give indications on how to avoid them.
Le travail de cette thèse s'inscrit dans le cadre de la modélisation et de la reconnaissance d'objets par leur apparence et par des descripteurs locaux. Nous partons, dans une première partie de cette thèse, d'images d'où sont extraits des contours puis des segments approchant ces derniers. À partir de ces segments, nous calculons des descripteurs locaux, appelés quasi-invariants, qui ont la particularité d'être très stables par rapport à des changements modérés de point de vue. En stockant ces quasi-invariants dans une structure adaptée, et en modélisant un objet 3D par un ensemble limité de vues 2D, nous montrons qu'il est possible de reconnaître des objets sous tout angle de vue. La reconnaissance est obtenue en deux étapes. D'abord les quasi-invariants locaux entre image et modèles sont mis en correspondance en utilisant une méthode d'indexation. Ensuite, une vérification globale exprimant une cohérence géométrique permet de filtrer des appariements erronés et de sélectionner le modèle le plus semblable à l'image. Constatant des faiblesses dans l'extraction et dans le pouvoir discriminant des descripteurs initiaux, nous étendons ensuite notre approche pour fournir une méthode d'intégration avec toute une classe de méthodes locales existantes. Les résultats expérimentaux fournis par cette extension forment une validation complète de notre travail. Dans un deuxième temps, nous analysons le problème de la complexité algorithmique soulevé par le genre d'approches utilisées. En effet, nous montrons formellement que certaines méthodes d'indexation sont très mal adaptées à la reconnaissance par descripteurs locaux dès lors que ces descripteurs évoluent dans un espace de dimension élevée. La complexité est telle, que, dans certains cas, elle peut dépasser celle d'une comparaison séquentielle de tous les modèles et leurs descripteurs. Nous montrons quels sont ces cas, et ce qui peut être fait pour les éviter.
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Dates and versions

tel-00004894 , version 1 (19-02-2004)

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  • HAL Id : tel-00004894 , version 1

Cite

Bart Lamiroy. Reconnaissance et modélisation d'objets 3D à l'aide d'invariants projectifs et affines. Modélisation et simulation. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 1998. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00004894⟩
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