Métrologie 3D par vision active sur des objets naturels sous-marins

Autre(s) titre(s) 3D Metrology using active vision with natural underwater objects
Type Thèse
Date 2002-02-26
Langue(s) Français
Auteur(s) Espiau Francois-Xavier
Université Université de nice - sophia antipolis
Discipline Sciences de l'Ingénieur
Directeur de thèse Patrick RIVES
Mot-Clé(s) Images sous marines, Appariement robuste, Approche multi échelles, Points d'intérêt, Reconstruction projective, Vision par ordinateur
Résumé Métrologie 3D par vision active sur des objets naturels sous-marins Ce travail de thèse se place dans le cadre d'une application pour le traitement de scènes naturelles sous-marines. Si le formalisme apporté par la géométrie projective dans le monde de la vision par ordinateur a permis de mieux appréhender cette discipline, l'étude de scènes naturelles pose encore de nombreux problèmes.

Nous présentons ici une méthodologie complète pour l'étude de scènes sous-marines acquises avec une seule caméra non calibrée en vue de faire de la reconstruction projective. Dans un premier temps, nous nous intéressons à l'extraction de caractéristiques robustes, phase préliminaire indispensable pour tout traitement d'images. Du fait du caractère propre des scènes observées (pas de formes géométriques simples, bruit important, non connaissance de l'environnement), nous avons choisi une implémentation robuste d'un détecteur de points d'intérêt en se basant sur une représentation multi-échelles des images. Celle-ci nous permet, via un algorithme d'appariement pyramidal, d'effectuer un classement des points reposant sur deux critères : une bonne robustesse aux bruits et une bonne localisation. Il est possible alors d'effectuer l'appariement de ces points entre différentes images et de construire ainsi un modèle projectif de la scène, par des méthodes robustes classiques.

Cependant, dans notre problématique, il n'est pas rare d'avoir des images de piètre qualité et les algorithmes de traitement d'images sont mis en échec. Nous proposons alors d'appliquer un pré-traitement qui, couplé à notre approche multi-échelles, permet d'obtenir de bons résultats. Enfin, ce travail a donné lieu au développement d'un outil logiciel permettant aux utilisateurs, spécialistes ou non du domaine, de manipuler des techniques avancées de traitement d'image.
Keyword(s) Underwater images, Robust matching, Multi scale approach, Interest points, Projective reconstruction, Computer vision
Résumé en anglais This PhD Thesis concerns the application of computer vision techniques to natural underwater images. Recently, advances in projective geometry have given a strong formalism to computer vision reconstruction algorithms and has allowed real improvements. Nevertheless, many algorithms may have problems with natural scenes.

We present here a complete methodology to make a projective reconstruction of natural scenes from underwater images taken with one uncalibrated camera. In the first step, we are interested in extracting robust features which is a necessary step of image processing. Due to the particular scenes we observe (no geometric simple forms, high noise, no knowledge of the environment), we choose a robust implementation of a point detector based on a multi-scale representation of the images. This one allows us to classify points depending on two criteria: robustness against noise and good localization. It is then possible to match these points between images and compute the projective model of the scene with standard robust methods.

In our case, we often have really noisy images and standard algorithms cannot be efficient. We propose to apply a preliminary data processing, which used with our multi-scale approach gives good results. Finally, this work has permitted to develop a software for users, experimented or not, to use advanced techniques for computer vision.
Texte intégral
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these-302.pdf 133 2 MB Libre accès
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Comment citer 

Espiau Francois-Xavier (2002). Métrologie 3D par vision active sur des objets naturels sous-marins. PhD Thesis, Université de nice - sophia antipolis. https://archimer.ifremer.fr/doc/00000/302/