Contributions à la vision omnidirectionnelle : étude, conception et étalonnage de capteurs pour l'acquisition d'images et la modélisation 3D

par Bertrand Vandeportaele

Thèse de doctorat en Signal, image, acoustique et optimisation

Sous la direction de Philippe Marthon et de Michel Cattoën.

Soutenue en 2006

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Vision omnidirectionnelle
• Camera catadioptrique
• Mosaïquage d'image
• Modélisation tridimensionnelle
• Capteurs (technologie)

Résumé

Cette thèse présente des contributions au domaine de la vision omnidirectionnelle. Le domaine est d'abord introduit : caméras centrales et autres, modèles géométriques et étalonnage. . . Ensuite, une approche originale de la vision omnidirectionnelle est proposée, utilisant une caméra standard dotée d'un capteur électronique d'orientation pour l'obtention automatique de mosaïques d'images orientées. La caméra paracatadioptrique centrale est alors étudiée ainsi que des méthodes pour son étalonnage, la détection des projections de droites et l'estimation de son orientation. Un modèle direct général, pour les caméras catadioptriques dont le miroir est une quadrique est ensuite proposé et utilisé pour calculer l'image de droites, reprojeter des textures et étalonner la caméra. Finalement, un nouveau capteur omnidirectionnel est développé pour l'acquisition de modèles 3D d'intérieurs de bâtiments. Son étalonnage ainsi que des résultats de reconstruction 3D de l'environnement sont présentés.

Titre traduit

Contributions to the omnidirectional vision field : survey, conception and calibration of sensors for the acquisition of images and the 3D modelization

Résumé

This thesis presents some contributions to the omnidirectional vision field. The domain is first introduced : central and non central cameras, geometric models and calibration. . . Then, a new kind of omnidirectional camera is proposed, using an electronic sensor that provides the orientation of a standard camera to which it is connected. It is used to create omnidirectional oriented image mosaics. New methods for the central paracatadioptric camera are derived for its calibration, the line images detection and the estimation of its orientation. A general direct model for the catadioptric cameras with a quadric mirror is proposed and used to compute the image of lines, to reproject textures and for calibration purposes. Finally, a new omnidirectional 3D sensor is developped for the 3D acquisition of building interiors. Its calibration and reconstruction results are shown.