Towards a computer imagination : robust real-time 3D tracking of rigid and articulated objects for augmented reality and robotics

par Andrew Ian Comport

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de François Chaumette et de Éric Marchand.

Soutenue en 2005

à Rennes 1 .

mots clés

• Commande robuste
• Vision artificielle (robotique)
• Réalité augmentée
• Conception assistée par ordinateur

Titre traduit

Vers une imagination par ordinateur : suivi robuste d'objets 3D rigides et articulés en temps réel pour la réalité augmentée et la robotique

Résumé

Cette thèse propose une méthode de suivi 3D temps réel, à partir d'un système de vision monoculaire et d'un modèle CAO de l'environnement. Elle permet d'estimer la pose entre la caméra et son environnement, grâce à une relation non linéaire entre des primitives visuelles extraites de l'image, et la projection de l'objet 3D sur l'image. Les primitives locales sont suivies par la méthode des Éléments de Contour en Mouvement. Ces primitives, combinées au modèle 3D, sont ensuite reliées à la pose par des matrices d'interaction de type point-à-courbe. Afin de prendre en compte des données erronées, une loi de commande statistiquement robuste, basée sur la M-estimation, est de plus proposée. La méthode de suivi est appliquée à la réalité augmentée et à l'asservissement visuel. Enfin, l'approche est étendue au cas des objets 3D non-rigides, dont les liaisons mécaniques (prismatique, rotoïde, hélicoïdale,. . . ) sont décrites dans le modèle CAO. Une représentation minimale de l'état de l'objet est obtenue par le formalisme d'Ensemble Cinématique, approche originale basée sur des contraintes de vélocité. Celle-ci permet alors de suivre efficacement tout objet articulé.

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