Academic literature on the topic 'Caméras – Systèmes de stabilisation'

Introduction : Le remplacement des empreintes par des caméras intra-orales constitue un changement de paradigme. Mais aucune étude in vivo indépendante n'a encore comparé la précision des empreintes analogiques avec celle de trois systèmes d'empreintes numériques. La précision des empreintes par caméra intra-orale est-elle suffisante pour notre usage orthodontique ? Matériels et méthodes : Cinq empreintes de l'arcade maxillaire et mandibulaire d'un même sujet ont été réalisées en vinylpolysiloxane, coulées en plâtre de type IV puis numérisées par un scanner de laboratoire (groupe VPS). Un modèle en plâtre (maxillaire et mandibulaire) constitue la référence. Cinq numérisations de l'arcade maxillaire et mandibulaire du modèle référence (groupe EXO) et du sujet en intra-oral (groupe INTRA) ont été réalisées successivement par les caméras Lythos™ (Ormco) version 1, iTero® (AlignTech) version 1 et Trios® (3shape) version 2. Les modèles numériques de chaque groupe ont été découpés puis superposés par technique Best Fit aux modèles références. Résultats : Les images du groupe INTRA présentent une précision inférieure de 18 μm (p = 3,88 10−08) par rapport aux images du groupe EXO et VPS. L'arcade maxillaire présente une fidélité supérieure de 6 μm par rapport à l'arcade mandibulaire pour les trois systèmes (p = 0,002). La technique de prise d'empreinte (analogique ou numérique) et le modèle de caméra – malgré une différence sur le nombre de points enregistrés – n'a pas d'influence statistiquement significative sur la précision. Conclusion : Effectuée dans les conditions idéales, la précision des caméras, certes inférieure aux empreintes classiques VPS, est suffisante pour un usage clinique. Cependant, la réduction du temps d'acquisition risque d'affecter cette précision, lisser les erreurs et contracter les arcades.

Les travaux présentés dans cette synthèse portent essentiellement sur l'analyse de scènes à partir de caméras mobiles avec pour application immédiate l'apport d'une vision par ordinateur efficace dans les systèmes autonomes. Ils sont le fruit d'une décennie de recherches menées d'abord à l'INRETS (actuellement IFSTTAR : Institut français des sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux ) puis à l'Université Paris Sud XI (Institut d'Électronique Fondamentale). L'idée initiale est que l'autonomie d'un système implique, ne serait-ce que pour raisons énergétiques, une faible variété d'opérateurs de perception, dont les algorithmes de vision. Les "primitives" extraites des images seront intrinsèquement robustes et stables vis-à-vis de perturbations variées. Elles doivent de plus anticiper, voire faciliter, un processus de décision à divers niveaux voulu systématique. Les lignes de niveaux répondent parfaitement à ces contraintes : on vérifie sans peine leur robustesse et leur abondance dans une image suggère et alimente un processus de décision cumulatif (manipulant un objet de décision unique : l'histogramme généralisé en espace de vote). Nos efforts se sont alors concentrés sur deux aspects : 1) le premier concerne la définition d'une méthodologie cohérente dans laquelle un processus primaire d'extraction de lignes de niveaux est enrichi afin de permettre la construction de primitives plus complexes guidée par un modèle de déformation de l'image. Le nombre de composants donc la forme des primitives est fonction directe du nombre de variables caractérisant le mouvement (déformation) à déterminer. 2) Le second intéresse une méthode de décision cumulative unifiée permettant de traiter des thèmes applicatifs de complexité croissante. Nos travaux se déclinent alors en trois niveaux de cumul, chacun associé de manière à un stade particulier de l'analyse d'images. Les thèmes applicatifs traités pour illustrer notre démarche sont de complexité croissante : détection et estimation du mouvement en caméra fixe, recalage d'images en caméra mobile (type de mouvement connu et profondeur des objets contrainte) puis estimation générale du mouvement propre et de la structure de la scène en caméras embarquées sur un véhicule mobile. Les résultats obtenus montrent comment un choix de primitives robustes associé à un processus de décision cumulatif permet la réutilisation des opérateurs dans plusieurs secteurs. Les systèmes proposés ont la particularité d'être compacts et cohérents, propriété recherchée dans les applications considérées.

Le développement continu de capteurs vidéo et leurs miniaturisations ont étendus leurs usages dans diverses applications allant de la vidéo-surveillance aux systèmes de chirurgie assisté par ordinateur et l’analyse de mouvements physiques et de phénomènes astrophysiques. De nos jours, il est devenu possible de capturer des séquences vidéos dans n’importe quel environnement, sans de lourds et complexes ajustements comme c’était le cas avec les anciens capteurs vidéos. Cependant,l’aisance à accéder à l’information visuelle à travers des capteurs de plus en plus faciles à manipuler a conduit à une situation où le nombre de vidéos distribuées sur internet est en progression constante et il devient difficile de corriger efficacement toutes les déformations et artefacts qui découlent de l’acquisition du signal. Par exemple, plus de 600000 de vidéos sont chargées sur Youtube chaque jour. Une des dégradations les plus gênantes pour la vision humaine est liée à l’instabilité de l’image due aux mouvements de la caméra lors de l’acquisition du signal. Cette source de dégradations se manifeste sous la forme d’oscillations incontrôlées de la trame entière et peut être accompagnée par un effet de flou.Cela affecte la qualité de l’image et produit un inconfort visuel. Il existe des solutions mécaniques telles que les tripodes, chariots, stabilisateurs électroniques ou des technologies s’appuyant sur les gyroscopes qui empêchent les effets de flou ou les oscillations. Cependant, leur utilisation reste limitée à des applications professionnelles et en conséquence, la plupart des vidéos amateurs contiennent des mouvements de caméra non intentionnels. Dans ce contexte, l’utilisation de méthodes numériques, souvent nommées stabilisation de vidéos numérique, semble être une solution prometteuse. La stabilisation numérique cherche à crée une nouvelle vidéo montrant la même scène mais en supprimant toutes les composantes non intentionnels du mouvement de caméra. La stabilisation vidéo est utile pour améliorer la qualité et le confort visuel du spectateur, mais peut aussi servir d’étape de prétraitement pour de nombreux procédés d’analyse vidéo utilisant le mouvement, tel que la soustraction de l’arrière-plan ou le suivi d’objet<br>The continuous development of video sensors and their miniaturization has extended their use in various applications ranging from video surveillance systems to computer-assisted surgery and the analysis of physical and astronomical phenomena. Nowadays it becomes possible to capture video sequences in any environment and without any heavy and complex adjustments as was the case with the old video acquisition sensors. However, the ease in accessing visual information through the increasingly easy-to-handle sensors has led to a situation where the number of videos distributed over the Internet is constantly increasing and it becomes difficult to effectively correct all the distortions and artifacts that may result from the signal acquisition. As an example, more than 600000 hours of videos are uploaded each day on Youtube. One of the most perceptually annoying degradation is related to the image instability due to camera movement during the acquisition. This source of degradation manifests as uncontrolled oscillationsof the whole frames and may be accompanied with a blurring effect. This affectsthe perceptual image quality and produces visual discomfort. There exist some hardware solutions such as tripods, dollies, electronic image stabilizers or gyroscope based technologies that prevent video from blurriness and oscillations.However, their use is still limited to professional applications and as a result, most amateur videos contain unintended camera movements. In this context, the use of software tools, often referred to as Digital Video Stabilization (DVS), seems to be the most promising solution. Digital video stabilization aims at creating a new video showing the same scene but removing all the unintentional components of camera motion. Video stabilization is useful in order to increase the quality and the visual comfort of the viewer, but can also serve as a pre-processing step in many video analysis processes that use object motion, such as backgrounds ubstraction or object tracking

La génération d’images à grande gamme de dynamique (HDR) à l’aide de plusieurs expositions est largement utilisée pour récupérer la gamme de dynamique entière d’une scène filmée. La technique se base sur la fusion de deux images (ou plus) à faibles gamme de dynamique(LDR). Cependant, cette technique doit être utilisée pour les scènes statiques et elle ne peut pas être appliquée directement pour les scènes contenant du mouvement. Les mouvements introduits par les objets dans les images de pile d’images LDR créent des artefacts fantômes dans l’image HDR reconstruite.Dans cette thèse, nous avons étudié et évalué un grand nombre d’algorithmes utilisés pour corriger ou éviter ces artefacts. Nous avons fait un compromis entre robustesse et complexité dans le choix de la méthode permettant la suppression de cet artefact afin de proposer un système de générationde vidéo HDR en temps réel (caméra intelligente). Ce dernier est implémenté sur un circuit FPGA.Cette caméra intelligente basée sur un FPGA est présentée avec des résultats expérimentaux de la conception démontrant l’efficacité de la méthode sélectionnée. Le système proposé permet de générer des flux vidéo HDR, y compris le processus de suppression des artefacts fantômes, à 60images/s pour une résolution de capteur complète (1280 × 1024)<br>High dynamic range (HDR) image generation using temporal exposure bracketing is widely used to recover the whole dynamic range of a filmed scene by fusion of two or more low dynamic range (LDR) images. Temporal exposure bracketing technique should be employed for static scenes and it cannot be applied directly for dynamic scenes. Motions introduced by moving objects in the LDR stack images create ghosts artifacts in the reconstructed HDR image. In this thesis, we have studied and evaluated a large nuber of algorithms used to correct or avoid these artifacts and we mad a trade-off between robustness and complexity in order to propose a real-time HDR video generation system.The real-time HDR image generation system is implemented on a FPGA circuit. This FPGA-based smart camera is presented with some experimental results to demonstrate the selected method and design efficiency. The proposed system enables HDR video streams, including ghost removal processing, to be generated at 60 f ps for a full sensor resolution (1280 × 1024)

Cette thèse aborde le problème de la calibration d’un ensemble de capteurscomposé d’une centrale inertielle, d’un magnétomètre et d’une caméra, avecpour objectif leur intégration sur un système très compact : un mini-drone.Cette étude expose tout d’abord les contraintes imposées par l’application surle choix des capteurs et les solutions envisagées notamment pour résoudre leproblème de la synchronisation des mesures. Après avoir étudié les techniquesde calibration existantes, une méthode permettant la calibration de l’ensembledes capteurs (accéléromètre, gyromètre, magnétomètre et caméra) est présentée.La solution proposée permet également d’estimer les changements de repèresentre les différents capteurs. Elle a la particularité de ne nécessiter l’emploid’aucun matériel particulier. D’autre part, l’intégration de ces capteurs dans unsystème aussi compact soulève de nouvelles difficultés. Dans ces conditions, leschamps magnétiques créés par les actionneurs du drone perturbent les mesuresdu magnétomètre se trouvant à proximité. Une nouvelle méthode est proposéeafin d’estimer et de compenser dynamiquement ces perturbations magnétiquesen fonction de l’état des actionneurs du drone. Enfin, deux applications dusystème comprenant une centrale inertielle et une caméra sont présentées :la construction de mosaïques d’images géo-référencées et la stabilisation devidéos. Ces deux applications exploitent les mesures des capteurs inertiels afind’effectuer un traitement en temps réel pour un coût calculatoire très faible<br>This thesis deal with the issue of the calibration of a group of sensor composedof an inertial unit, a magnetometer and a camera. It aims at integratingthem into a very compact system : a mini-drone. First of all, this study outlinesthe constraints imposed by the application on the choice of the sensors andthe solutions considered to solve the measures synchronization issue. Afterstudying existing calibration techniques, a method for the calibration of allthe sensors (accelerometer, gyroscope, magnetometer and camera) is presented.The proposed solution allows to estimate the frame transformation between thedifferent sensors. It has the advantage of not requiring the use of any specialequipment. Furthermore, the integration of these sensors into a compact systemraises new difficulties. Under these conditions, the magnetic fields created bythe drone actuators disrupt magnetometer measurements. A new method isproposed to estimate and compensate for these magnetic disturbances. Thecompensation is dynamically adapted based on the state of the drone actuators.Finally, two applications of the system including an inertial unit and a cameraare presented : the construction of geo-referenced images mosaic and videostabilization. Both applications use measurements of inertial sensors and precisecalibration to perform a real-time processing for a very low computational cost

Dans cette thèse, notre étude a porté sur la stabilisation de certaines classes de systèmes déterministes et de systèmes stochastiques. Ce travail est donc divisé en deux parties. Dans la première partie, nous nous intéressons à certaines classes de systèmes homogènes déterministes. En premier lieu, nous considérons les systèmes bilinéaires homogènes. Nous donnons des conditions suffisantes sous lesquelles les systèmes considérés sont globalement pratiquement stabilisables par une famille de commandes linéaires et nous montrons que ces conditions assurent la globale asymptotique stabilité par une commande homogène bornée que nous construisons. D'autre part, nous introduisons une notion de passivité pratique. Nous montrons que la pratique passivité de ces systèmes entraine la pratique stabilisation par un retour de sortie. En second lieu, nous considérons les systèmes homogènes et les systèmes quasi homogènes, nous donnons des conditions suffisantes de stabilisabilité. Dans la deuxième partie de cette thèse nous étendons des résultats de stabilisation de systèmes déterministes à des systèmes stochastiques. Notre premier résultat porte sur la stabilisation d'une classe de systèmes partiellement linéaires lorsque les phénomènes aléatoires interviennent sur ces systèmes. Notre deuxième résultat porte sur la stabilisation d'une classe de systèmes en cascades

Cette thèse est constituée de deux parties distinctes. La première partie est consacrée à la stabilisation par feedback de systèmes bilinéaires dans le plan, en s'attachant à décrire le système boucle obtenu le plus précisément possible du point de vue du portrait de phase et de la vitesse de convergence. L'idée générale est d'adapter le principe du placement de kalman au cas des systèmes bilinéaires sous une hypothèse adéquate. On obtient un système homogène de degré un, de forme semblable à un système linéaire classique (de matrice constante), mais dont la matrice dépend de l'état. Le fait de fixer le spectre de cette matrice conduit à un feedback (fraction rationnelle) homogène de degré zéro. Quelque soit le spectre choisi (deux complexes conjugués ou deux réels) il y a une grande similitude du portrait de phase avec celui obtenu dans le cas linéaire au dédoublement près des directions propres dans le cas réel ; dans les deux cas on obtient une majoration uniforme exponentielle de la norme de l'état identique à celle du cas linéaire. Le même problème est également aborde en utilisant des feedbacks constants par secteur angulaire. La seconde partie est consacrée à la stabilisation, via un observateur pour donner une estimation de la vitesse, d'un manipulateur rigide<br>This thesis is constituted od two independent parts. The first part is devoted to the feedback stabilization of planar bilinear systems, with a precise description of the closed - loop system from both points of view of phase portrait and convergence rate. The main idea is to adapt the principle of Kalman'spoles assignement for linear systems, to bilinear case under an appropriate assumption. We get a homogeneous system of degree one, formally alike to a classical linear system (with a constant matrix), but whose matrix depends on the state. Fixing the spectrum of this matrix provides a homogeneous feedback of degree zero. Whatever the chosenfixed spectrum may be (two complex conjugate numbers, or two real numbers), we observe a strong similarity of the phase portrait with the one of linear system with the same spectrum, up to a "splitting into two" of the eigendirections for the real case ; in both cases, we get a uniform exponential overestimation of the state norm that is quite identical to the one of the linear case. Endly we deal with the same problem by use of feedbacks laws, that are constant on angular sectors. The second part is devoted to the stabilization, via an observer giving an estimate of the velocity, of a rigid manipulator

Nous étudions dans cette thèse le problème de stabilisation de systèmes physiques par l'intermédiaire d'un réseau de communication induisant des retards de dynamique connue. Ce problème apparaît lorsque la loi de commande est mise en ouvre à distance et conduit au problème de la stabilisation d'un système instable en boucle ouverte avec un retard variant dans le temps. Nous utilisons un prédicteur d'état à horizon variable afin d'établir une loi de commande stabilisante qui place les pôles du système en boucle fermée. Le calcul de l'horizon de prédiction est détaillé afin d'établir un contrôleur qui utilise de manière explicite les dynamiques du retard et est robuste vis-à-vis d'erreurs d'estimation induites par le modèle de réseau utilisé.<br />Cette analyse de robustesse permet de prendre en compte les caractéristiques non déterministes du réseau. Nous proposons finalement une loi de commande basée sur un observateur pour le cas où seule la sortie est mesurable et considérons aussi le<br />cas de poursuite de trajectoire. Des simulations et résultats expérimentaux sont proposés.

Cette thèse s'intéresse au problème de préparation et de stabilisation de systèmes quantiques. Nous considérons des modèles correspondant à des expériences actuelles en électrodynamique quantique en cavité, circuits Josephson, et de contrôle quantique cohérent par laser femtoseconde. Nous posons les problèmes dans le contexte de la théorie du contrôle et nous proposons des lois de commande qui préparent ou stabilisent des états cibles. En particulier, nous nous intéressons à des états cibles qui n'ont pas d'analogue classique: des états superpositions et intriqués. De plus, nous proposons une commande pour la stabilisation d'un sous-espace de l'espace des états, contribuant ainsi au domaine de la correction d'erreur quantique. Ces résultats ont été obtenu en étroite collaboration avec des expérimentateurs. Des mesures expérimentales préliminaires sont en bon accord avec certaines prédictions théoriques de cette thèse.

Cette thèse traite essentiellement du problème de la stabilisation des systèmes homogènes. Elle se compose de deux parties. Dans la première partie, on étudie dans un premier temps, la stabilisation d'une classe de systèmes bilinéaires homogènes. On montre, sous une certaine condition, que le système considéré est globalement pratiquement stabilisable par une famille de commandes linéaires. Ensuite, sous la même condition, on construit une commande homogène, bornée qui rend le système globalement asymptotiquement stable à l'origine. Dans un second temps, on généralise le résultat précédent à des systèmes homogènes et quasi-homogènes. Dans la deuxième partie, on propose une méthode constructive qui permet d'obtenir des commandes stabilisantes pour une classe assez large de systèmes non linéaires. Il s'agit d'adapter la technique classique de placement de pôles (théorème de Kalman) à des systèmes non linéaires. D'où le qualificatif : placement de pôles non linéaires (PPNL). On applique, dans un premier temps, le PPNL à des systèmes homogènes et quasi-homogènes plans. Les résultats obtenus utilisent le théorème de Colman. Ensuite, on mène une exploration numérique dans le plan en appliquant le PPNL à des systèmes non linéaires et en particulier à des systèmes bilinéaires

Cette thèse est constituée de deux parties principales. Dans la première partie on traite l'observabilité et la contrôlabilité exacte internes indirectes des systèmes hyperboliques faiblement couplés et du système de Timoshenko. La deuxième partie est consacrée à l'étude de problèmes concernant la stabilisation directe du système de Bresse par des feedbacks non linéaires en utilisant la méthode des multiplicateurs et des techniques d'inégalités intégrales, et sa stabilisation indirecte seulement par deux feedbacks localement distribués au voisinage du bord en utilisant l'approche de fréquence de domaine. On traite dans cette partie aussi la stabilisation indirecte du système de Timoshenko dans le cas d'un seul feedback localement distribué au voisinage du bord<br>This thesis consists of two main parts. In the fi#rst part, it treats the indirect internal observability and exact controllability of a weakly coupled hyperbolic system and of the Timoshenko system. The second part is devoted to the study of problems concerning the direct stabilization of the Bresse system by non-linear feedbacks using multiplier method and integral inequality techniques, and its indirect stabilization only by two locally distributed feedbacks at the neighborhood of the boundary using the frequency domain method. Is treated in this part also the indirect stabilization of the Timoshenko system subject to a single feedback locally distributed at the neighborhood of the boundary

On étudie la stabilité et la stabilisation de systèmes différentiels stochastiques par des méthodes de type Lyapunov développées par Khasminskii ou Arnold. La première partie est consacrée à l'asymptotique stabilisation en probabilité de systèmes différentiels stochastiques. On étudie la régulation par la sortie et la stabilisation par des retours d'état localement bornés de systèmes différentiels stochastiques contrôlés par la technique des fonctions de Lyapunov contrôlées généralisées. D'autre part, des conditions nécessaires et suffisantes sont établies pour asymptotiquement stabiliser en probabilité des systèmes différentiels stochastiques contrôlées par des retours d'état dépendants de la sortie. Dans le cas de systèmes différentiels stochastiques contrôlés linéaires, on obtient un retour d'état linéaire dépendant de la sortie. Une classe de systèmes différentiels stochastiques contrôlés avec sortie à structure triangulaire est globalement asymptotiquement stabilisée en probabilité par un intégrateur. Dans la seconde partie, on stabilise exponentiellement en moyenne quadratique des systèmes différentiels stochastiques à grande échelle, écrits sous forme hiérarchique. De plus, plusieurs sortes de systèmes différentiels stochastiques composites sont stabilisés, dont des systèmes partiellement linéaires avec délais ; et des systèmes différentiels stochastiques en cascade. Le but de la troisième partie est d'étudier plusieurs sortes de systèmes différentiels stochastiques contrôlés et de déterminer des conditions suffisantes d'existence d'une fonction de Lyapunov contrôlée. La quatrième partie est consacrée à des systèmes différentiels stochastiques dirigés par une infinité de processus de Wiener. Des techniques de type Lyapunov sont obtenues pour la stabilité exponentielle en moyenne quadratique et l'asymptotique stabilité en probabilité. Un problème de filtrage non linéaire en dimension infinie est traité. Nous établissons les équations de Zakai et de Kushner-Stratonovich associées à ce problème de filtrage. De plus, dans le cas non corrélé, une forme robuste de l'équation de Zakai est obtenue<br>In this study we study stability and stabilization of stochastic differential systems by using Lyapunov techniques developed by Khasminskii or Arnold. The first part deals with asymptotic stabilization in probability of stochastic differential systems. The output regulation and stabilization of nonlinear control stochastic systems is studied using locally bounded state feedback. Besides, necessary and sufficient conditions are established to asymptotically stabilize in probability controlled stochastic systems by means of output feedback laws. In the linear case, a linear output feedback law is used. For a class of stochastic differential systems whose output have a triangular structure, sufficient conditions are obtained to asymptotically stabilize in probability the system by means of a smooth output feedback integrator. In the second part, large-scale stochastic differential systems in hierarchical form are exponentially stabilized in mean square if only each of the subsustems is exponentially stable in mean square. Furthermore, composite stochastic differential systems with time delays, and cascade systems are stabilized. The goal of the third part is to compute sufficient conditions for a control of Lyapunov function associated with a class of controlled stochastic differential systems. The fourth part deals with stochastic differential systems driven bay an infinite dimensional Brownian motion. Some Lyapunov techniques are obtained to exponentially stabilize in mean square or asymptotically stabilize in probability this class of systems. Moreover, a nonlinear filtering problem with correlated noises, bounded coefficients and a signal evolving in an infinite dimensional space is studied. We derive the Kushner-Stratonovich and the Zakai equations