Suivi visuel par filtrage particulaire. Application à l'interaction homme-robot - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Suivi visuel par filtrage particulaire. Application à l'interaction homme-robot

Résumé

Nowadays, the major challenge of Robotics is certainly the personal robot which is able to be of use to human. Many researches in this field are axed on the development of autonomous robots intended to evolve in large human environments. Obviously, this perspective shows the problem of the interaction and the relation between men and robots. Indeed, during the navigation, the robot must be able to detect humans presence in its vicinity and to take them into account, by explicit manner, in order to avoid them or to let them pass: the goal is to facilitate and to make safe their displacements. Moreover, it must have capacities of interaction such as gestures' recognition which allow Men to communicate with him. This thesis is focused more specifically on the detection and the tracking of people and also on the recognition of elementary gestures from video stream of a color camera embeded on the robot. Particle filter is well suited to this context. It allows to avoid any restrictive assumption about the probabilities distributions which are throw in the characterization of the problem. Moreover, this formalism enables a straight combination/fusion of several measurement cues. Despite of this observation, particle filter data fusion seems to us to be little exploited and often confined to a relatively restricted number of visual cues. We propose various filtering strategies where visual information such as shape, color and motion are taken into account in the importance function and the measurement model. We compare and evaluate these filtering strategies in order to show which combination of visual cues and particle filter algorithm are more suitable to the interaction modalities that we consider for our tour-robot which is supposed to hail visitors, to interact with them and to guide them. Our last contribution relates to the recognition of symbolic gestures which enable to communicate with the robot. An efficient particle filter strategy is proposed in order to trac k the hand and to recognize at the same time its configuration and gesture dynamic in video stream.
Un défi majeur de la Robotique aujourd'hui est sans doute celui du robot personnel, capable de rendre service à l'Homme. De nombreux travaux de recherche dans le domaine sont axés sur le développement de robots autonomes destinés à évoluer dans des environnements de grandes dimensions en présence de public. Cette perspective pose naturellement le problème de l'interaction et de la relation entre l'Homme et le robot. En effet, lors de sa navigation, le robot doit être capable de détecter et de prendre en compte de manière explicite la présence de personnes dans son voisinage pour les éviter ou leur céder le passage, le but étant de faciliter et de sécuriser leur déplacements. De plus, il doit disposer de capacités d'interaction telles que la reconnaissance de gestes permettant à l'Homme de communiquer avec lui. Cette thèse porte plus spécifiquement sur la détection et le suivi de personnes ainsi que la reconnaissance de gestes élémentaires à partir du flot vidéo d'une caméra couleur embarquée sur le robot. Le filtrage particulaire est très adapté à ce contexte. Il permet de s'affranchir de toute hypothèse restrictive quant aux distributions de probabilités entrant en jeu dans la caractérisation du problème. De plus, ce formalisme permet de combiner/fusionner aisément différentes sources de mesures. Malgré ce constat, la fusion de données par filtrage particulaire nous semble assez peu exploitée et souvent confinée à un nombre relativement restreint de primitives visuelles. Nous proposons différents schémas de filtrage, où l'information visuelle est prise en compte dans les fonctions d'importance et de vraisemblance au moyen de primitives forme, couleur et mouvement image. Nous évaluons alors quelles combinaisons de primitives visuelles et d'algorithmes de filtrage répondent au mieux aux modalités d'interaction envisagées pour notre robot "guide de musée", qui est censé interpeller les visiteurs, interagir avec eux et les guider. Notre dernière contribution porte sur la reconnaissance de gestes symboliques permettant de communiquer avec le robot. Une stratégie de filtrage particulaire efficace est proposée afin de suivre et reconnaître simultanément des configurations de la main et des dynamiques gestuelles dans le flot vidéo.
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Dates et versions

tel-00139428 , version 1 (30-03-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00139428 , version 1

Citer

Ludovic Brèthes. Suivi visuel par filtrage particulaire. Application à l'interaction homme-robot. Automatique / Robotique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00139428⟩
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