CONTRIBUTION A LA STEREOVISION OMNIDIRECTIONNELLE ET AU TRAITEMENT DES IMAGES CATADIOPTRIQUES : APPLICATION AUX SYSTEMES AUTONOMES - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Contribution to the omnidirectional stereovision and processing of catadioptric images: Application to autonomous systems.

CONTRIBUTION A LA STEREOVISION OMNIDIRECTIONNELLE ET AU TRAITEMENT DES IMAGES CATADIOPTRIQUES : APPLICATION AUX SYSTEMES AUTONOMES

Omar El Kadmiri
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 960770

Résumé

Computer vision and digital image processing are two disciplines aiming to endow computers with a sense of perception and image analysis, similar to that of humans. Artificial visual perception can be greatly enhanced when a large field of view is available. This thesis deals with the use of omnidirectional cameras as a mean of expanding the field of view of computer vision systems. The visual perception of depth (3D) by means of omnistereo configurations, and special processing algorithms adapted to catadioptric images, are the main subjects studied in this thesis. Firstly a survey on 3D omnidirectional vision systems is conducted. It highlights the main approaches for obtaining depth information, and provides valuable indications for the choice of the configuration according to the application requirements. Then the design of an omnistereo sensor is addressed, we present a new configuration of the proposed sensor formed by a unique catadioptric camera, dedicated to robotic applications. An experimental investigation of depth estimation accuracy was conducted to validate the new configuration. Digital images acquired by catadioptric cameras present various special geometrical proprieties, such as non-uniform resolution and severe radial distortions. The application of conventional algorithms to process such images is limited in terms of performance. For that, new algorithms adapted to the spherical geometry of catadioptric images have been developed. Gathered omnidirectional computer vision techniques were finally used in two real applications. The first concerns the integration of catadioptric cameras to a mobile robot. The second focuses on the design of a solar tracker, based on a catadioptric camera. The results confirm that the adoption of such sensors for autonomous systems offer more performance and flexibility in regards to conventional sensors.
La vision par ordinateur est une discipline qui vise doter les ordinateurs d’un sens de perception et d’analyse d'image semblable à celui de l’homme. La perception visuelle artificielle peut être grandement améliorée quand un grand champ de vision est disponible. Cette thèse traite de l'utilisation des caméras omnidirectionnelles comme un moyen d'élargir le champ de vision des systèmes de vision artificielle. La perception visuelle de la profondeur (3D) par le biais de configurations omnistéréo, et les algorithmes de traitement adaptés aux images catadioptriques, sont les principaux sujets étudiés. Tout d'abord une étude des systèmes de vision omnidirectionnelle 3D est menée. Elle met en évidence les principales approches pour obtenir l’information sur la profondeur et fournit des indications précieuses sur le choix de la configuration en fonction des besoins de l'application. Ensuite, la conception d'un capteur omnistéréo est adressée ; nous présentons une nouvelle configuration du capteur proposé basé une caméra catadioptrique unique, et dédié à la robotique mobile. Des expérimentations sur la précision d’estimation de la profondeur ont été menées pour valider la nouvelle configuration. Les images catadioptriques présentent diverses propriétés géométriques particulières, telles que la résolution non-uniforme et de fortes distorsions radiales. L’application des algorithmes de traitement classiques à ce type d’images se trouve limité en termes de performances. Dans ce sens, de nouveaux algorithmes adaptés à la géométrie sphérique de ces images ont été développés. Les techniques de vision omnidirectionnelle artificielle recueillies ont été finalement exploitées dans deux applications réelles. La première concerne l’intégration des caméras catadioptriques à un robot mobile. La seconde porte sur la conception d’un suiveur solaire, à base d’une caméra catadioptrique. Les résultats obtenus confirment que l’adoption de tels capteurs pour les systèmes autonomes offre plus de performances et de flexibilité en regards aux capteurs classiques.
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Thèse_Omar_EL_KADMIRI.pdf (8 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-01071502 , version 1 (14-10-2014)
tel-01071502 , version 2 (19-05-2015)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01071502 , version 2

Citer

Omar El Kadmiri. CONTRIBUTION A LA STEREOVISION OMNIDIRECTIONNELLE ET AU TRAITEMENT DES IMAGES CATADIOPTRIQUES : APPLICATION AUX SYSTEMES AUTONOMES. Traitement des images [eess.IV]. UNIVERSITE MOHAMMED V, FACULTE DES SCIENCES de Rabat, 2014. Français. ⟨NNT : 2725⟩. ⟨tel-01071502v2⟩

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