Vision panoramique pour la robotique mobile : stéréovision et localisation par indexation d'images

par José-Joel Gonzalez-Barbosa

Thèse de doctorat en Systèmes informatiques

Sous la direction de Michel Devy et de Simon Lacroix.

Soutenue en 2004

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Indexation par histogrammes
• Géométrie épipolaire
• Images omnidirectionnelles
• Robots mobiles
• Caméras -- Étalonnage
• Télévision en relief
• Reconstruction d'image

Résumé

La navigation autonome d'un robot dans un environnement a priori mal connu requiert la construction, à partir des données perçues par le robot, de modèles de cet environnement, qui sont dédiés à différentes fonctionnalités. Pour cela, la vision panoramique est un capteur récemment introduit dans la communauté robotique, qui connait actuellement un fort développement. L'objectif de cette thèse est de développer des fonctions exploitant ce type de capteur pour la navigation autonome d'un robot. Dans la première partie de la thèse, nous nous intéressons au problème de la localisation des robots mobiles dans des environnements naturels à l'aide d'une caméra panoramique, en exploitant des techniques d'indexation d'image. Nous proposons un moyen d'indexer les images acquises lors des déplacements par des histogrammes de caractéristiques locales, et de reconnaître des lieux préalablement explorés en comparant ces histogrammes, permettant ainsi de localiser le robot par rapport à des positions par lesquelles il est déjà passé. Des résultats expérimentaux sont présentés. Dans la seconde partie, nous proposons une approche permettant d'effectuer de la stéréovision à partir d'une paire de caméras panoramiques. Nous introduisons un moyen de rectifier les images d'un banc stéréoscopique panoramique, de sorte que les lignes épipolaires deviennent parallèles, permettant de ce fait l'exécution d'un algorithme optimisé de stéréovision par corrélation de pixels. Pour cela, nous présentons une modélisation complète de deux types de caméras panoramiques, qui comprend les paramètres intrinsèques du système (surface du miroir et paramètres intrinsèques de la caméra), les erreurs d'alignement entre le miroir et la caméra, et la distorsion optique radiale. Une méthode d'estimation de ces paramètres est développée, et des résultats de stéréovision sont présentés.

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