Contribution à la cinématique à partir du mouvement : approches basées sur des observateurs non linéaires
Auteur / Autrice : | Rayane Benyoucef |
Direction : | Hichem Arioui |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Robotique |
Date : | Soutenance le 08/12/2021 |
Etablissement(s) : | université Paris-Saclay |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Informatique, Biologie Intégrative et Systèmes Complexes (Evry, Essonne) |
Equipe de recherche : SIAM : Signal, Image, AutoMatique | |
référent : Université d'Évry-Val-d'Essonne (1991-....) | |
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Hélène Piet-Lahanier |
Examinateurs / Examinatrices : Youcef Mezouar, Omar Tahri, Pascal Vasseur, Abdelaziz Benallegue | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Youcef Mezouar, Omar Tahri |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Ce manuscrit présente les différentes contributions scientifiques au cours de cette thèse, dans le but de résoudre le problème de la reconstruction 3D structure from motion (SfM) à travers la synthèse de modèles dynamiques et d'algorithmes d'observation pour la reconstruction de variables non mesurées. Il ne fait aucun doute que les capteursde vision sont la source la plus importante fournissant des informations riches surl'environnement et c'est là que l'estimation de la structure de la scène commence à trouver des usages professionnels. Il y a eu un intérêt significatif pour récupérerla structure 3D d'une scène à partir de pixels en 2D en considérant une séquence d'images. Plusieurs solutions à ce problème ont été proposées dans la littérature. L'objectif du problème classique de la « structure from mouvement (SfM) » est d'estimer les coordonnées euclidiennes des points caractéristiques suivis, attachés à un objet (c'est-à-dire la structure 3D) à condition que le mouvement relatif entre la caméra et l'objet soit connu. Il est largement traité dans la littérature que le mouvement translationnel de la caméra a un effet important sur la performance de l'estimation de la structure 3D. Pour les caméras embarquées (eye-in-hand) portées par un robot manipulateurs fixés au sol, il est simple de mesurer la vitesse linéaire. Cependant, en ce qui concerne les caméras montées sur des robots mobiles, certains problèmes pratiques peuvent survenir. Par conséquent, un autre objectif de cette thèse est de trouver des stratégies pour développer des observateurs non linéaires déterministes pour résoudre le problème de SfM et obtenir une estimation fiable des vitesses linéaires variables dans le temps, utilisées comme entrées du schéma d'estimation, ce qui est une exigence implicite pour la plupart des visions actives. Les techniques utilisées sont basées sur les modèles de Takagi-Sugeno et de la théorie de Lyapunov. Dans la première partie, une solution pour le problème SfM est présentée, où le but principal est d'identifier la structure 3D d'un point caractéristique observé par une caméra calibrée en supposant une connaissance précise des vitesses linéaires et angulaires de la caméra. Ensuite, ce travail est étendu à l'étude de la reconstruction 3D d'un point en considérant une caméra partiellement calibrée. Dans la deuxième partie, la thèse se focalise sur l'identification de la structure 3D d'un point caractéristique suivi et de la vitesse linéaire de la caméra. Dans un premier temps, la stratégie présentée vise à récupérer les informations 3D et l'estimation de la vitesse linéaire partielle de la caméra. Ensuite, la thèse introduit l'estimation de la structure et l'estimation complète de la vitesse linéaire de la caméra, où l'observateur proposé n'a besoin que de la vitesse angulaire de la caméra et des accélérations linéaires et angulaires correspondantes. Les performances de chaque observateur sont mises en évidence à l'aide d'une série de simulations avec plusieurs scénarios.