Reconstruction De La Geometrie 3d D Un Ensemble D Objects A Partir D Un Petit Nombre De Ses Projections

RECONSTRUCTION DE LA GEOMETRIE 3D D'UN ENSEMBLE D'OBJECTS A PARTIR D'UN PETIT NOMBRE DE SES PROJECTIONS

LE BUT DE CETTE THESE EST DE METTRE EN PLACE UN SYSTEME D'EXPLOITATION D'IMAGES ASSISTE PAR ORDINATEUR. CE SYSTEME CONSISTE A IDENTIFIER SUR LES IMAGES DIFFERENTS OBJETS REPARTIS DANS L'ESPACE PUIS, A CONSTRUIRE LEURS VOLUMES D'OCCUPATION. LES ALGORITHMES CORRESPONDANTS SONT BASES SUR DES PROPRIETES GEOMETRIQUES ET DEMANDENT DONC UN DEVELOPPEMENT DES ETALONNAGES DES DIFFERENTS DETECTEURS. CES ETALONNAGES SONT DE DEUX TYPES: ILS CONSISTENT D'UNE PART A DETERMINER LA CORRESPONDANCE ENTRE UN POINT DE L'ESPACE ET SON IMAGE, D'AUTRE PART, A CALCULER LE CHANGEMENT DE REFERENTIEL ENTRE LE SYSTEME D'ACQUISITION ET LE LIEU DE L'EXPERIENCE. L'ENSEMBLE DE CETTE CHAINE EST TESTE SUR DES IMAGES OBTENUES EN LABORATOIRE

Inventaire des thèses de doctorat soutenues devant les universités françaises

Analyse multi-vues d'objets 3D pour interactions collaboratives

Cette thèse traite de la reconstruction 3D d'objets réels pour des applications d'interactions collaboratives. L'objectif est de reconstruire un objet 3D à partir d'un faible nombre de vues calibrées (entre 8 et 12), puis d'insérer les modèles obtenus dans des environnements collaboratifs partagés distants, où ils peuvent être visualisés et manipulés par un ensemble d'utilisateurs. En premier lieu, dans l'introduction générale, nous présentons le contexte des travaux engagés avec la description du système d'acquisition mis en œuvre au sein de notre laboratoire et en soulignant le lien entre le calibrage de ce système, l'acquisition d'images, la reconstruction 3D d'objets réels et les interactions collaboratives. Ensuite, dans le premier chapitre nous rappelons les principes de la géométrie 3D appliqués à la vision par ordinateur. En particulier, nous présentons les deux modèles de caméra les plus utilisés (linéaire et non-linéaire), ainsi que des éléments de vision stéréoscopique utiles à la compréhension du reste du document. Le deuxième chapitre aborde la problématique du calibrage de caméras. Après un état de l'art sur les méthodes de calibrage existantes, nous proposons une nouvelle méthode de calibrage fondée sur une estimation robuste de la matrice de projection perspective. La mire utilisée est un cube dont les faces sont de couleurs différentes. Dans sa formulation de base, la méthode utilise une seule image du cube par caméra. Toutefois, pour augmenter la précision de l'estimation, plusieurs images du cube peuvent être également utilisées. La grand avantage de la méthode est lié à l'interaction utilisateur requise, qui est minimisée. Pour valider notre approche, une méthdologie d'évaluation et de comparaison des méthodes de calibrage, avec nouveaux critères de performances objectifs, est également proposée. Les critères introduits sont fondés sur la rectification et la reconstruction 3D d'un ensemble de points 3D coplanaires, l'utilisation d'une mire virtuelle, ainsi qu'une ré-estimation des paramètres connus d'un capteur stéréoscopique. La méthode de calibrage proposée est enfin testée et validée en utilisant l'ensemble de ces critères. Dans le troisième chapitre, nous abordons la reconstruction 3D d'objets réels. Après un état de l'art des méthodes existantes, nous proposons une nouvelle méthode de reconstruction 3D avec une approche par vision passive multi-résolution. Deux nouvelles contributions permettent l'estimation de la visibilité et de la photo-cohérence d'un voxel. Cette méthode de reconstruction 3D est adaptée à l'application d'interactions collaboratives avec objets 3D. Des expérimentations en utilisant des images issues de différentes bases de données sont présentées pour valider les performances de l'algorithme proposé. Le dernier chapitre est consacré aux interactions collaboratives avec objets 3D reconstruits. Dans un premier lieu, nous présentons un positionnement de nos travaux de recherche au sein des laboratoires de France Télécom R\&D - Orange Labs. Le protocole de calibrage du système d'acquisition mis en œuvre est ensuite présenté, ainsi que les résultats des reconstructions 3D de différents objets réels. Enfin, nous présentons la manipulation des objets 3D reconstruits au sein des trois interfaces MOWGL, DigiTable et Spin3D disponibles chez France Télécom R&D? Cela nous permet de valider l'ensemble de la chaîne méthodologique proposée et de démontrer sa pertinence pour des applications d'interaction collaborative. Enfin, une section de conclusions générales synthétise les différentes contributions proposées dans ce travail de thèse et ouvre des perspectives de travail futur.