Reconstruction 3D et localisation simultanée de caméras mobiles : une approche temps-réel par ajustement de faisceaux local - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Realtime Structure from Motion by local bundle adjustment

Reconstruction 3D et localisation simultanée de caméras mobiles : une approche temps-réel par ajustement de faisceaux local

Résumé

The Structure from Motion problem is an intense research topic in computer vision and has been the subject of much investigation. This thesis presents a method for estimating the motion of a calibrated camera and the threedimensional geometry of the filmed environment. The main idea is to take advantage of both offline methods (based on an optimization of all 3D parameters by global bundle adjustment) and fast incremental methods. The new approach may be seen as an acceleration of conventional 3D reconstruction techniques that make use of bundle adjustment, and thus enables to treat very long video sequences. The introduced algorithm may be summarized as follows : interest points detection and matching between frames, subsampling of the video into "key frames", full 3D reconstruction of these key frames (3D points and camera poses), and localization of all frames. The keystone of the method is the local bundle adjustment : reconstruction parameters are refined at the end of the sequence only, for all current frame selected as key frame. This method is applied initially to a perspective camera model, then extended to a generic camera model to describe most existing kinds of cameras like catadioptric cameras or stereo rigs. Experiments have shown that results are very similar to those obtained by methods with global optimisation, with much lower computing times. We can envisage applications like realtime visual odometry for mobile robots or car assisted driving.
Le problème de la reconstruction 3D à partir d'une séquence d'images acquise par une caméra en mouvement est un sujet important dans le domaine de la vision par ordinateur. Ce travail de thèse présente une méthode qui permet d'estimer conjointement des points 3D de la scène filmée et le mouvement de la caméra en combinant la précision des méthodes "horsligne" (basées sur une optimisation globale de tous les paramètres par ajustement de faisceaux) et la vitesse de calcul des méthodes incrémentales. La nouvelle approche est considérée comme une accélération des techniques classiques de reconstruction 3D qui utilisent l'ajustement de faisceaux, permettant ainsi de traiter de longues séquences vidéos. L'algorithme développé peut être résumé de la façon suivante : détection de points d'intérêt dans les images, mise en correspondance de ces points et souséchantillonnage temporel de la vidéo. En effet, seul un sousensemble d'images dites "images clef" est sélectionné pour la reconstruction des points 3D alors que la localisation de la caméra est calculée pour chaque image. Le point clef de l'approche est l'ajustement de faisceaux local : les paramètres de la reconstruction sont affinés sur la fin de la séquence uniquement, à chaque fois qu'une image est choisie comme nouvelle image clef. La méthode, initialement prévue pour les caméras perspectives, a ensuite été généralisée de manière à rendre possible l'utilisation d'autres types de caméras, comme les caméras catadioptriques ou encore les paires rigides de caméras. Les résultats obtenus montrent que la précision atteinte est du même ordre que celle des méthodes par optimisation globale, avec des temps de calcul très réduits, ce qui permet de viser des applications d'odométrie visuelle temps réel pour la robotique mobile ou l'aide à la conduite en automobile. Realtime
Fichier principal
Vignette du fichier
2007CLF21799.pdf (10.19 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00925661 , version 1 (08-01-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00925661 , version 1

Citer

Etienne Mouragnon. Reconstruction 3D et localisation simultanée de caméras mobiles : une approche temps-réel par ajustement de faisceaux local. Automatique / Robotique. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2007. Français. ⟨NNT : 2007CLF21799⟩. ⟨tel-00925661⟩
879 Consultations
1785 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More