Navigation d'un véhicule intelligent à l'aide d'un capteur de vision en lumière structurée et codée - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Navigation of an intelligent vehicle by means of a coded structured light sensor

Navigation d'un véhicule intelligent à l'aide d'un capteur de vision en lumière structurée et codée

Résumé

The purpose of the work presented in this thesis is the application of structured light vision (a
sensor composed by a CCD camera and a light source) to the navigation of mobile robots. This
led us to study various techniques and approaches of computer vision and image processing. First
of all, we reviewed the principal types of codification for structured light and its main applications
in robotics, medical imagery and metrology. Besides, we propose a method of image processing
for structured light with the aim to extract the segments of the image and to decode the pattern.
Then, we detail a method of three-dimensional reconstruction from an uncalibrated sensor. The
projection of a light pattern onto the environment imposes constraints to self-calibration methods.
It arises that the reconstruction has to be carried out in two steps, with a unique image capture and
a unique pattern projection. We specify the method of projective reconstruction used for our
experiments and we give a method which permits to pass from a projective to a Euclidean
reconstruction. By using the geometrical relations generated by the projection of the light pattern,
we show that it is possible to find Euclidean constraints between the points of the scene,
independent of the objects of the scene. We also propose a technique of quantitative detection of
obstacles, allowing to estimate the map of free space observed by the robot. Finally, we make a
complete study of the sensor in motion : it leads to an algorithm that allows to estimate the
displacement of the robot from planes correspondences.
Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour but l'application de la vision en lumière
structurée (capteur formé d'une caméra CCD et d'une source lumineuse) à la navigation de robots
mobiles. Ceci nous a conduit à étudier différentes techniques et approches de la vision par
ordinateur et du traitement des images. Tout d'abord, nous avons passé en revue les principaux
types de codage de la lumière structurée et les principales applications qu'elle trouve en robotique,
imagerie médicale et métrologie, pour en dégager une problématique quant à l'utilisation qui nous
intéresse. En second lieu, nous proposons une méthode de traitement des images en lumière
structurée ayant pour objectif l'extraction des segments de l'image et le décodage du motif
structurant. Nous détaillons ensuite une méthode de reconstruction tri-dimensionnelle à partir du
capteur non-calibré. La projection d'un motif lumineux sur l'environnement impose des contraintes
sévères aux techniques d'auto-calibration. Il ressort que la reconstruction doit être effectuée en
deux temps, en une seule prise de vue et une seule projection. Nous précisons la méthode de
reconstruction projective utilisée pour nos expérimentations et nous donnons une méthode
permettant le passage du projectif à l'Euclidien. En profitant des relations géométriques générées
par la projection du motif lumineux, nous montrons qu'il est possible de trouver des contraintes
Euclidiennes entre les points de la scène, indépendantes des objets de la scène. Nous proposons
également une technique de détection d'obstacles quantitative, permettant d'estimer la carte de
l'espace libre observé par le robot. Finalement, nous faisons une étude complète du capteur en
mouvement et nous en tirons un algorithme permettant d'estimer son déplacement dans
l'environnement à partir de la mise en correspondance des plans qui le compose.
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Dates et versions

tel-00005452 , version 1 (24-03-2004)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00005452 , version 1

Citer

David Fofi. Navigation d'un véhicule intelligent à l'aide d'un capteur de vision en lumière structurée et codée. Automatique / Robotique. Université de Picardie Jules Verne, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00005452⟩
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