Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Capteurs optiques – Reconnaissance optique des formes (informatique)“

Cette thèse est un ensemble de travaux visant à résoudre les problèmes de la mesure de l'orthogonalité des fils de trame par rapport aux fils de chaîne d'un tissu en défilement. Cette mesure est nécessaire pour réguler la position des fils de trame des tissus qui subissent des déformations lors des opérations d'ennoblissement. L'origine des problèmes est due à la très grande diversité des tissus. Pour solutionner l'ensemble de ces problèmes, nous avons introduit une technique entièrement numérique et procédé en plusieurs étapes commuées en chapitres dans la thèse. Dans un premier temps, nous avons établi une base de données dont la constitution a nécessité l'étude et la réalisation d'un analyseur temps réel. Après étude statistique de cette base, un modèle mathématique du signal observé ainsi que les traitements théoriques optimaux ont pu être définis. Dans un deuxième temps, nous avons développé un mesureur prototype contenant ces traitements, en tenant compte du mode d'exploitation sur site du mesureur, ainsi que de l'environnement de mesure qui transforme le modèle du signal en une fonction de deux variables aléatoires non-stationnaires. Nous avons abouti à l'étude et à la mise au point d'un filtrage numérique auto-adaptatif ainsi qu'aux développements d'un opérateur de reconnaissance structurelle de formes et d'une reconnaissance par modélisation. L'ensemble de ces traitements est architecturé pour former un plan matriciel des états du système sur lequel sont prises les décisions de mesure. Les différentes fonctions ont été implémentées sur des processeurs numériques de signaux afin de satisfaire le critère du temps réel. Parallélement aux traitements numériques, nous avons développé un traitement optique, consistant à introduire un procédé de mesure par réflexion. Avant notre étude, 75% des tissus étaient considérés mesurables, nous estimons que plus de 95% le sont maintenant. Ce résultat obtenu avec le prototype confirme la justesse des principes et des concepts avancés

Nous présentons un système informatique, baptisé MMT, capable d'obtenir de façon fiable et précise une carte dense des profondeurs d'une scène observée par un capteur binoculaire anthropomorphe. Notre modèle de reconstruction d'une scène 3D se divise en deux sous-modèles : l'un pour le positionnement du capteur vis-à-vis de la scène observée et l'autre pour la mise en correspondance des deux images stéréoscopiques obtenues à partir d'un tel positionnement. Ce dernier est formalisé comme un problème d'optimisation combinatoire avec contraintes dont la solution représente la mise en correspondance la plus probable par rapport à l'ensemble des appariements possibles. Deux particularités de ce modèle de mise en correspondance sont d'une part l'approche fréquentielle par différences de phases pour engendrer des connaissances probabilistes sur la disparité et d'autre part le codage bidimensionnel des hypothèses sur le mode 3D : compatibilité-similarité, continuité-régularité. Deux techniques de résolution sont utilisées : le Recuit simulé et la Recherche tabou

Ce memoire presente un systeme de reconstruction 3-d par mise en correspondance des regions d'une paire d'images stereoscopiques. La mise en correspondance des regions prend en compte l'instabilite des caracteristiques radiometriques et geometriques des regions, ainsi que la coherence topologique (graphes d'adjacences). Cette methode cherche d'abord a apparier les regions homologues verifiant un ensemble de contraintes tres selectives. Puis, ces couples de regions de base sont utilises afin de propager graduellement l'appariement. Enfin, un systeme de regles a ete mis en uvre afin d'ameliorer simultanement les resultats de l'appariement et de la segmentation par fusion de regions celibataires a des regions deja appariees. La complementarite des segmentations en regions et en contours, a aussi ete exploitee afin de developper une premiere methode de reconstruction 3-d basee sur un processus cooperatif d'extraction des primitives structurelles 2-d appelees facettes 2-d. Par superposition des segmentations en regions et en contours, des segments de contours sont d'abord extraits et groupes sous forme de sous-ensembles homologues appeles pseudo-facettes 2-d, puis une mise en correspondance locale des segments est effectuee au sein des facettes 2-d homologues. Les facettes planes 3-d sont obtenues en approximant par la methode des moindres carres par un plan les donnees 3-d obtenues par triangulation. La deuxieme methode de reconstruction 3-d par recalage des frontieres des regions effectue uniquement des calculs bases sur des primitives 2-d. La contrainte 2-d issue de l'hypothese de planarite dans l'espace 3-d a ete exprimee dans un nouveau modele obtenu apres rectification. Le probleme d'optimisation combinatoire obtenu a ete ensuite resolu par un algorithme de recuit simule

Cette these presente une etude sur la stereovision axiale qui permet de retrouver l'information tridimensionnelle, a partir d'une seule camera, grace a un mouvement du centre optique le long de l'axe optique. Un tel systeme est generalement simule par une camera soit munie d'un zoom, soit se deplacant sur son axe physique. Nous etudions d'une part le calibrage d'un systeme de stereovision axiale. Resultats de calibrage a l'appui, nous montrons qu'un systeme physiquement axial n'existe generalement pas. Nous montrons egalement qu'il est toujours possible de transformer par rectification geometrique, un systeme presque axial en un systeme axial. Nous presentons d'autre part un algorithme d'appariement base sur l'etude des profils d'intensite extraits le long de droites epipolaires. Les points mis en correspondance rendent possible la reconstruction d'objets non polyedriques. Des reconstructions d'objets naturels sont presentees. Cette etude a abouti a la realisation d'un capteur specialise qui doit etre utilise dans le domaine de l'endoscopie operatoire

Pour doter les robots d'une autonomie de decision et de mouvement a partir de la vision par ordinateur, il est necessaire de connaitre les phenomenes intervenant dans la formation de l'image numerique, et d'obtenir une information tridimensionnelle a partir de primitives qui sont extraites de l'image. Notre demarche a ete guidee par ces deux axes de recherche dans le contexte des scenes d'interieur. La premiere partie des travaux est relative au formalisme et aux modeles physiques et geometriques associes a la formation de l'image. Nous y presentons un attribut de region qui peut etre defini pour des surfaces speculaires planes, ainsi qu'une etude experimentale des capteurs. La seconde partie concerne l'extraction, la structuration et l'utilisation conjointe des primitives regions et segments obtenues a partir d'images numeriques en les regroupant semantiquement au sein de groupements perceptuels pertinents. Les avantages de cette structuration d'image sont illustres par deux applications concernant la modelisation tridimensionelle. Pour la stereovisio passive, nous avons utilise l'association regions-segments pour la mise en correspondance, et une connaissance a priori relative au contexte de scenes d'interieur (planeite des regions extraites) pour la reconstruction 3d. La cooperation telemetre laser-camera exploite egalement la potentialite de la structuration monoculaire pour ameliorer la reconstruction tridimensionnelle des donnees du telemetre et pour identifier la semantique des segments image

Le sujet de thèse porte sur la reconnaissance automatique de points d’intérêts (PI) pour un robot d’inspection dans un environnement contraint et dégradé. L’objectif de ces travaux de thèse est de développer une plateforme robotique capable d’effectuer des missions en autonomie en se basant sur des PI visuels et chimiques détectés, une problématique dite bimodale. La combinaison des percepts visuels et chimiques permet d’optimiser la précision de localisation etassure une redondance d’information. Le domaine d’étude concerne 3 cas d’application : le cas 1, l’inspection est réalisée dans un espace confiné (milieu industriel). Le cas 2, l’inspection est réalisée dans un environnement avec un risque avéré de perte de signal et à dominante rocheuse (mine, carrière souterraine). Le cas 3, l’inspection est réalisée dans un environnement ayant subi des déformations importantes et donc une géométrie des lieux d’inspection modifiée et chaotique (catastrophes naturelles de type séisme ou éboulement dans un environnement urbain). Dans cette étude, une méthode d’analyse contextuelle des cas est proposée et présentée afin d’analyser les contraintes des différents environnements complexes pour la solution robotique. La thèse regroupe donc différentes problématiques : l’étude des contraintes de l’environnement, le choix de la solution robotique, la navigation autonome et l’asservissement visuel et chimique. Suite à cette analyse contextuelle, un état de l’art est orienté sur la plateforme robotique terrestre pour déterminer la solution robotique la plus adaptée pour opérer dans les 3 cas d’application. Les robots hexapodes ont été choisis pour leurs capacités à franchir les obstacles, leurs stabilités, et leurs capacités d’emport pour les capteurs, notamment. Une méthode est proposée pour atteindre la source du percept dans un environnement non structuré en s’appuyant sur les PI visuels et chimiques. Pour l’évaluation de la méthodologie proposée, les PI visuels considérées sont de type QR code et la détection de la concentration d’un gaz concernant l’asservissement chimique. L’efficacité du schéma proposé est d’abord démontrée par des simulations. Enfin, un prototype d’hexapode est conçu, construit et développé en utilisant l’architecture logicielle ROS. L’hexapode développé a réalisé une mission au sein d’un environnement industriel et à l’intérieur d’une construction navale comprenant une série d’obstacles (cas 1 de l’étude). Les résultats de cette approche robotique sont enfin présentés, commentés et discutés
The thesis subject concerns the automatic recognition of points of interest (PI) for an inspection robot in a constrained and degraded environment. The objective of this thesis work is to develop a robotic platform capable of carrying out autonomous missions based on detected visual and chemical PIs, a so-called bimodal problem. The combination of visual and chemical percepts optimizes localization accuracy and ensures information redundancy. The field of study concerns 3 application cases: case 1, the inspection is carried out in a confined space (industrial environment). Case 2, the inspection is carried out in an environment with a proven risk of loss of signal and predominantly rocky (mine, underground quarry). Case 3, the inspection is carried out in an environment that has undergone significant deformations and therefore a modified and chaotic geometry of the inspection sites (natural disasters such as earthquakes or landslides in an urban environment). In this study, a contextual case analysis method is proposed and presented in order to analyze the constraints of the different complex environments for the robotic solution. The thesis therefore brings together different issues: the study of environmental constraints, the choice of the robotic solution, autonomous navigation and visual and chemical servoing. Following this contextual analysis, a state of the art is oriented on the terrestrial robotic platform to determine the most suitable robotic solution to operate in the 3 application cases. The hexapod robots were chosen for their ability to overcome obstacles, their stability, and their carrying capacity for sensors, in particular. A method is proposed to reach the source of the percept in an unstructured environment by relying on visual and chemical PIs. For the evaluation of the proposed methodology, the visual PIs considered are of the QR code type and the detection of the concentration of a gas concerning chemical servoing. The effectiveness of the proposed scheme is first demonstrated by simulations. Finally, a hexapod prototype is designed, built and developed using the ROS software architecture. The developed hexapod carried out a mission within an industrial environment and inside a shipbuilding including a series of obstacles (case 1 of the study). The results of this robotic approach arefinally presented, commented and discussed

Les travaux presentes dans ce manuscrit portent sur l'utilisation de la vision par ordinateur pour l'automatisation de l'abattage selectif par machines a attaque ponctuelle. Un etat de l'art en robotique miniere est presente. Le contexte de l'etude ainsi que le materiel et la mine servant de site pilote a l'experimentation sont decrits. La vision est utilisee dans l'etude comme un moyen de perception de l'environnement, afin de produire une carte 3d de la paroi destinee a guider le module charge de generer la trajectoire de l'outil d'abattage. La constitution de cette carte passe par deux etapes: (i) il faut identifier les minerais presents sur une image pour constituer une carte geologique du front de taille, (ii) il faut traduire cette carte en termes de coordonnees 3d exprimees dans un repere lie a la machine d'abattage. Le premier point est resolu en utilisant conjointement les informations de couleur et de texture dans un processus de classification par apprentissage utilisant les caracteristiques statistiques des differents minerais. Le deuxieme point est resolu par: (i) la definition d'un modele de camera (du deuxieme ordre pour prendre en compte le phenomene de distorsion geometrique induit par l'utilisation d'objectifs de faible longueur focale), (ii) le calibrage des parametres de la camera destine a relier l'information 2d contenue dans une image a l'information 3d correspondante. La construction de la carte 3d est obtenue naturellement a partir des resultats du calibrage et des connaissances a priori sur la forme de la paroi. Enfin, une methode est proposee pour concatener plusieurs images de maniere a reconstruire une vue unique du front de taille complet a partir de plusieurs vues partielles de celui-ci, et ce afin de pallier l'impossibilite d'embrasser un champ de vue trop vaste avec une unique camera

Dans le domaine de la robotique mobile, le systeme de perception doit permettre la modelisation de l'environnement du robot. En particulier, la vision tridimensionnelle joue un role important dans cette tache. Notre etude se situe donc dans ce contexte. Au cours de ces dernieres annees les progres de la microelectronique, de l'optique et de la mecanique integree permettent d'envisager de nouvelles fonctions miniaturisees applicables au domaine de la robotique. Dans ce memoire, nous presentons un exemple de systeme de perception utilise en robotique mobile dans le cadre d'experimentation au sein du laas. Apres une etude des principaux capteurs de la vision 3d, nous proposons le cahier des charges de la microcamera laser 3d souhaitee. A l'issue d'une discussion concernant l'apport des microtechnologies dans un tel systeme, nous proposons l'architecture de la microcamera laser 3d basee sur l'utilisation de composants optoelectroniques (pin, psd,), electromecaniques (micromiroirs) et de traitement du signal (fpga,). Puis, nous presentons les methodologies de conception et de simulation mises en place au laas dans le developpement de ce microsysteme. En dernier lieu, apres avoir montre les principaux resultats obtenus, nous concluons en indiquant les principales extensions possibles a apporter sur ce type de capteur

L'étude présente un système de reconnaissance multifonte pour documents imprimés, utilisant des informations contextuelles concernant la typographie, la structure du document et la syntaxe. Tout d'abord une méthode ascendante rapide a été réalisée pour séparer le texte des images et reconnaître la structure logique du document. Une approche mixte est utilisée pour reconnaître les caractères isolés. Le premier étage réalise une préclassification automatique des formes identiques de caractères à l' a. Ide d'une construction dynamique d'une bibliothèque de formes. La forte redondance des images des caractères imprimés justifie cette approche. Le second étage reconnaît structurellement les modèles de caractères construits précédemment. Un étage à la fois syntaxique et statistique permet un taux de reconnaissance élevé
A recognition system for multi font printed documents using contextual informations about typography, structure of document and syntax, has been developed. First, a quick bottom up method to separate text from image and recognize logical structure of documents has been achieved. A mixed approach has been used to recognize individual characters. A first stage realizes a compaction at the character level compared to a dynamically built librairy of shapes. The high redundancy of character's image in printed document justifies this approach. A second stage structurally recognizes the previously built models of characters. A mixed syntaxic and statistic stage is used simultanous. It o perform a high recognition rate