Perception multicapteur : Etalonnage extrinsèque de caméra 3D, télémètre laser et caméra conventionnelle : Application au déplacement autonome et téléopéré d'un robot mobile

Multisensor perception : extrinsic calibration of 3D camera, laser telemeter and conventional camera

• Auteur / Autrice : Jean-Clément Devaux
• Direction : Étienne Colle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Vision et Robotique
• Date : Soutenance le 24/10/2014
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Evry ; 2008-2015)
• Jury : Président / Présidente : Youcef Mezouar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hicham Hadj-Abdelkader, Guillaume Caron, David Roussel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Rives

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réalité augmentée

Robotique

Vidéo 3D (imagerie tridimensionnelle)

Étalonnage

Mots clés libres

Perception

Résumé

Ce travail de thèse s'inscrit dans le domaine de la perception multicapteur pour la robotique mobile en milieu intérieur et, plus précisément, traite de l'exploitation des caméras 3D à bas coût en complément du système de perception d'un robot équipé d'un télémètre laser à balayage et de caméras conventionnelles. En effet, chacun de ces capteurs seuls souffre de défauts importants : limitation du champ de vision pour les caméras à bas coût et détection sur un unique plan pour le télémètre. L'utilisation de la caméra 3D en complément du télémètre doit permettre de percevoir les obstacles invisibles par le télémètre tout en conservant un large champ de vision. La caméra 3D apporte également des données très utiles pour augmenter les informations visuelles dans le cadre d'une interface homme-robot. La perception multicapteur basée sur le télémètre laser, la caméra 3D et la caméra conventionnelle nécessitent un étalonnage extrinsèque suffisamment précis pour l'application considérée. Au-delà de la précision, le processus lui-même se doit d'être pratique et facilement répétable puisque, notamment lorsque les capteurs sont mobiles mais pas seulement, l'étalonnage doit être renouvelé régulièrement. L'interrogation de la communauté utilisant les caméras 3D à bas coût montre que la moitié des chercheurs se contente d'un étalonnage approximatif du fait du caractère fastidieux des processus d'étalonnage. Nous proposons donc dans cette thèse quatre méthodes d'étalonnage extrinsèque dont deux en particulier pour lesquelles l'objectif est d'améliorer significativement la praticité du processus d'étalonnage.

This work concerns multisensor perception field of study for indoor mobile robotics and especially treats the use of low cost 3D cameras together with inboard perception system of the robot (usually laser telemeter and conventionnal cameras). Each independent sensor is suffering from important weaknesses as limited field of view for low cost camears or only planar detection for laser telemeter. Using 3D camera in addition to laser telemeter allows tod etect obstacles not detected by laser telemeter but keeps the advantage of the wise field of view of common laser telemeters. 3D camears are also very useful to add visual augmentations on visual data in teleoperation control interfaces.Multisensor perception based on laser telemeter, 3D camera and conventionnal camera is only possible when extrinsic parameters are accuratly (depending on application) known. But not only accurate, the calibration process has to be simple enough to be repeatable particularly whens sensors are fixed. Calibration processes have to be executed regularly because of menanical slack. The robotic community is usually using approximative calibration because calibration is boring. In this work, we propose four new methods for extrinsic calibration. Two of these methods have been conducted to improve significantly teh simplicity and usability of calibration processes.