Contributions à la vision non-calibrée d'une scène plane

par Jean-François Menudet

Thèse de doctorat en Images

Sous la direction de Jean-Marie Becker et de Thierry Fournel.

Soutenue en 2008

à Saint-Etienne .


  • Résumé

    Cette thèse propose un point de vue alternatif sur trois problèmes de vision non-calibrée en présence d’une scène plane : l’auto-calibrage plan, l’estimation d’homographies entre ellipses et l’utilisation de cercles pour obtenir une information métrique. Le fil conducteur est une vision à la fois géométrique et physique des problèmes d’estimation sous-jacents à ces trois questions. Ces travaux sont en ce sens à mi-chemin entre vision 3D et photogrammétrie. Dans le problème d’auto-calibrage plan, la rectification métrique des images d’une scène plane est mise en avant et exploitée grâce à deux nouvelles idées. La première est une décomposition de la rectification en fonction des paramètres intrinsèques et de l’orientation du plan. La seconde est une contrainte d’auto-calibrage se traduisant assez naturellement en une fonction de coût à caractère géométrique. Une troisième contribution est de mettre en évidence les liens théoriques entre cette approche et celles existantes. Le second volet de la thèse porte sur l’estimation d’homographies inter-images grâce à la correspondance d’au moins deux ellipses dans les images. Le problème est abordé en utilisant les quatre bitangentes à une paire d’ellipses. Un calcul efficace des bitangentes est d’abord présenté. Une technique de mise en correspondance dense des images est ensuite proposée. Un certain nombre de points en correspondance sont finalement sélectionnés sur les ellipses pour déterminer l’homographie par une technique classique. Enfin, nous proposons une solution simple et efficace pour calculer la rectification métrique d’une image dans laquelle au moins 2 cercles ont été identifiés. Cette méthode fonctionne pour un nombre quelconques de cercles, sécants ou non, et repose sur la minimisation d’une erreur portant sur l’orthogonalité de droites réelles du plan. L’extension au cas multi-images est directe et permet de calibrer la caméra. Une solution spécifique pour le calibrage est toutefois proposée, afin d’imposer a priori certaines contraintes sur les paramètres à estimer

  • Titre traduit

    Contributions to uncalibrated vision of a planar scene


  • Résumé

    This work presents some new insights into uncalibrated vision of a planar structure. Three problems are addressed : plane-based camera self-calibration, homography estimation from ellipses and metric rectification / calibration from circles. Our approach is driven by a geometric and physical viewpoint, hence designed to be a trade-off between 3D vision and photogrammetry. Metric rectification of perspective images of a plane is the key concept used in our plane-based self calibration approach. Two novel ideas are given. First, we propose a decomposition of the rectification in terms of intrinsic parameters and plane orientation. Secondly, we formulate a selfcalibration constraint which translates gracefully into a geometric cost function. We also highlight the theoretical connections between our approach and prior work. The second part of the document deals with the estimation of inter-image homographies given the correspondence of at least two ellipses in multiple images. This problem is tackled by using the four bitangents to a couple of ellipses. First, an efficient solution for the computation of bitangents is proposed. Then, a technique for dense correspondence of images is introduced. Finally, few corresponding points are selected to estimate homographies, following a classical point-based method. Our last contribution is a simple and efficient solution to obtain metric rectification from an image containing at least two circles. This method can cope with an arbitrary number of circles, intersecting or not. It is based on the minimization of a cost function involving the orthogonality constraints of certain real lines in the scene plane. The extension to multiple views is

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Informations

  • Détails : 1 vol. (250 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 229-250

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Jean Monnet. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 50812
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