Contribution à la Perception Visuelle Basée Caméras Grand Angle pour la Robotique Mobile et Les Véhicules Autonomes

par Bogdan Khomutenko

Thèse de doctorat en Automatique, productique et robotique

Sous la direction de Philippe Martinet.

Le président du jury était Éric Marchand.

Le jury était composé de Philippe Martinet, Éric Marchand, Patrick Rives, Pascal Vasseur, Claire Dune, Gaëtan Garcia.

Les rapporteurs étaient Patrick Rives, Pascal Vasseur.


  • Résumé

    Ce travail de thèse présente un nouveau modèle de projection pour les cameras fisheye, qui est mathématiquement simple et pourtant montre une haute précision une fois appliqué aux caméras réelles. Les propriétés géométriques de ce modèle ont été analysées en utilisant le concept de surface de projection, introduit dans ce travail. En particulier, une inverse analytique de ce modèle a été établie, ainsi qu'une équation implicite des projections de lignes droites. Cette dernière nous a permis de développer une méthode de reconstruction 3D directe basée vision pour les caméras fisheye sans rectifier les images. Cela a été fait grâce à une algorithme de rastérisation de courbes implicites. Cet algorithme de reconstruction nous permet d'employer le Semi-Global Matching pour obtenir une reconstruction 3D précise. Tous ces éléments ont été employés dans un système de localisation visuelle directe avec deux méthodes de recalage d'images : minimisation d'erreur photométrique et maximisation d'information mutuelle. L'étalonnage intrinsèque et extrinsèque d'un robot mobile équipé de caméras fisheye a été considéré et une toolbox d'étalonnage a été développée.

  • Titre traduit

    Contribution to wide angle visual perception for mobile robots and self driving cars


  • Résumé

    This thesis presents a novel projection model for fisheye cameras, which is mathematically simple and yet shows a high precision when applied to real cameras. Geometric properties of the model have been analyzed using the concept of projection surface, introduced in this work. In particular, a closed-form inverse mapping and an implicit equation for straight line projection have been found. This fact has been used to develop a method of direct stereo correspondence on raw fisheye images via rasterization of implicit curve. This correspondence algorithm allows us to apply the Semi-Global Matching algorithm to get an accurate 3D reconstruction using fisheye stereo systems. All these elements have been shown to be applicable to a direct visual localization system with two different methods of image registration: direct photometric error minimization and mutual information maximization. Intrinsic and extrinsic calibration of a mobile robot with fisheye cameras has been considered and a toolbox for such a calibration has been developed.


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