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Dissertations / Theses on the topic 'Points for 3D reconstruction'
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Tsang, Kin Ting. "Interactive 3D model reconstruction from images and quasi-dense points /." View abstract or full-text, 2004. http://library.ust.hk/cgi/db/thesis.pl?COMP%202004%20TSANG.
Full textAbstract:
Thesis (M. Phil.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2004.Includes bibliographical references (leaves 59-62). Also available in electronic version. Access restricted to campus users.
2
Duguet, Florent. "Rendu et reconstruction de très gros nuages de points 3D." Nice, 2005. http://www.theses.fr/2005NICE4031.
Full text
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Fayolle, Pierre-Alain. "Reconstruction 3D d'objets par une representation fonctionnelle." Phd thesis, Université d'Orléans, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00476678.
Full textAbstract:
Nous nous sommes essentiellement intéressés à la modélisation d'objets volumétriques par des champs de distance scalaire. La distance Euclidienne d'un point a un ensemble de points représentant la frontière d'un solide, correspond à la plus petite distance (définie à partir de la norme Euclidienne) entre ce point et n'importe quel point de l'ensemble. La représentation du solide par la distance à la surface du solide est une méthode concise mais relativement puissante pour définir et manipuler des solides. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés à la modélisation constructive de solides, et à la façon d'implémenter les opérations ensemblistes par des fonctions afin de garantir une bonne approximation de la distance ainsi que certaines propriétés de différentiabilité, nécessaire pour plusieurs classes d'opérations ou applications sur les solides. Nous avons construit différents types de fonctions implémentant les principales opérations ensemblistes (union, intersection, différence). Ces fonctions peuvent être ensuite appliquées à des primitives, définies par la distance à la surface de la primitive, afin de construire récursivement des solides complexes, définies eux-mêmes par une approximation à la distance du solide. Ces fonctions correspondent en fait à une certaine classe de R-fonctions, obtenues en lissant les points critiques des fonctions min/max (qui sont elles mêmes des R-fonctions). Ces fonctions sont appelées Signed Approximate Real Distance Functions (SARDF). Le cadre SARDF, constitue des fonctions décrites ci-dessus et de primitives définies par la fonction distance, a été utilisé pour la modélisation hétérogène de solides. La distance, ou son approximation, à la surface du solide ou des matériaux internes est utilisée comme un paramètre pour modéliser la distribution des matériaux à l'intérieur du solide. Le cadre SARDF a principalement été implémenté comme une extension de l'interpréteur d'HyperFun et à l'intérieur de l'applet Java d'HyperFun. La modélisation constructive de solides possède de nombreux avantages qui en font un outil puissant pour la modélisation de solides. Néanmoins, la définition constructive de solides peut être fastidieuse et répétitive. Nous avons étudié différents aspects pour l'automatiser. Dans un premier temps, nous avons introduit la notion de modèles template, et proposé différents algorithmes pour optimiser la forme d'un template à différentes instances correspondant à des nuages de points, sur ou aux alentours de la surface du solide. L'idée des templates vient de l'observation que les solides traditionnellement modélisés par ordinateur peuvent être regroupés en différentes classes possédant des caractéristiques communes. Par exemple, différents vases peuvent avoir une forme commune. Cette forme générale est modélisée une seule fois, et différents paramètres gouvernant les caractéristiques de la forme sont extraits. Ces paramètres sont ensuite optimisés à l'aide d'une combinaison de méta-heuristique comme le recuit simulé ou les algorithmes génétiques avec des méthodes directes du type Newton ou LevenbergMarquardt. L'utilisation du cadre SARDF pour la définition du modèle template est préférable, car donne de meilleurs résultats avec les algorithmes d'optimisation. Nous pouvons maintenant nous demander comment le modèle template est obtenu. Une première solution est d'utiliser les services d'un artiste. Néanmoins, nous pouvons aussi réfléchir pour automatiser ce processus. Nous avons essentiellement étudié deux aspects pour répondre à cette question : la première est l'utilisation de la programmation génétique pour former un modèle constructif à partir d'un nuage de points. La deuxième solution consiste à partir d'un nuage de points segmentés et une liste de primitives optimisés à ce nuage de points segmenté, d'utiliser un algorithme génétique pour déterminer l'ordre et le type d'opérations qui peuvent être appliquées à ces primitives. Ces deux solutions ont été implémentées et leurs résultats discutés.
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Bartoli, Adrien. "Reconstruction et alignement en vision 3D : points, droites, plans et caméras." Phd thesis, Grenoble INPG, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004360.
Full textAbstract:
Cette thèse concerne la reconstruction de modèles 3D de scènes à partir d'images prises par des caméras. Il est courant de reconstruire à partir de sous-ensembles d'images puis de fusionner les modèles partiels ainsi obtenus par une phase d'alignement 3D. Les algorithmes de reconstruction et d'alignement s'appuient sur des correspondances de points ou de droites entre les images. La localisation de ces points ou droites dans les images est affectée par un bruit de mesure, influençant la qualité des modèles 3D reconstruits. Cette thèse est centrée sur l'obtention de résultats optimaux et sur les problèmes de représentation qui en découlent. La première partie de cette thèse aborde le problème de la reconstruction de modèles 3D. Les cas des caméras calibrées et non calibrées sont traités. Nous développons des méthodes de reconstruction de points, de droites et de caméras. L'incorporation de contraintes géométriques de coplanarité permet la reconstruction conjointe de plans. Nos contributions principales sont le développement et la comparaison de méthodes permettant la reconstruction 3D optimale de points, droites, plans et caméras. La deuxième partie de cette thèse aborde le problème de l'alignement de modèles 3D, qui consiste à estimer la transformation géométrique liant deux modèles 3D. Les méthodes existantes sont basées sur des correspondances de points. Nous étudions le cas des correspondances de droites. Les cas des caméras calibrées et non calibrées sont traités. Nos contributions majeures dans ce domaine sont, d'un point de vue théorique, une étude des transformations géométriques de droites 3D. Plus précisément, nous étendons la représentation matricielle standard, adaptée aux points, en une représentation adaptée aux droites. D'un point de vue pratique, nous développons et comparons plusieurs méthodes d'alignement linéaires et non-linéaires. Nous proposons finalement des méthodes de reconstruction de modèles 3D lorsque la scène observée n'est pas rigide. Par ailleurs, nous développons un méthode de détection automatique de surfaces planes dans une modèle 3D.
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Liu, Kun. "Multi-View Oriented 3D Data Processing." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0273/document.
Full textAbstract:
Le raffinement de nuage de points et la reconstruction de surface sont deux problèmes fondamentaux dans le traitement de la géométrie. La plupart des méthodes existantes ont été ciblées sur les données de capteur de distance et se sont avérées être mal adaptées aux données multi-vues. Dans cette thèse, deux nouvelles méthodes sont proposées respectivement pour les deux problèmes avec une attention particulière aux données multi-vues. La première méthode permet de lisser les nuages de points provenant de la reconstruction multi-vue sans endommager les données. Le problème est formulé comme une optimisation non-linéaire sous contrainte et ensuite résolu par une série de problèmes d’optimisation sans contrainte au moyen d’une méthode de barrière. La seconde méthode effectue une triangulation du nuage de points d’entrée pour générer un maillage en utilisant une stratégie de l’avancement du front pilotée par un critère de l’empilement compact de sphères. L’algorithme est simple et permet de produire efficacement des maillages de haute qualité. Les expérimentations sur des données synthétiques et du monde réel démontrent la robustesse et l’efficacité des méthodes proposées. Notre méthodes sont adaptées aux applications qui nécessitent des informations de position précises et cohérentes telles que la photogrammétrie et le suivi des objets en vision par ordinateurPoint cloud refinement and surface reconstruction are two fundamental problems in geometry processing. Most of the existing methods have been targeted at range sensor data and turned out be ill-adapted to multi-view data. In this thesis, two novel methods are proposed respectively for the two problems with special attention to multi-view data. The first method smooths point clouds originating from multi-view reconstruction without impairing the data. The problem is formulated as a nonlinear constrained optimization and addressed as a series of unconstrained optimization problems by means of a barrier method. The second method triangulates point clouds into meshes using an advancing front strategy directed by a sphere packing criterion. The method is algorithmically simple and can produce high-quality meshes efficiently. The experiments on synthetic and real-world data have been conducted as well, which demonstrates the robustness and the efficiency of the methods. The developed methods are suitable for applications which require accurate and consistent position information such photogrammetry and tracking in computer vision
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Vural, Elif. "Robust Extraction Of Sparse 3d Points From Image Sequences." Master's thesis, METU, 2008. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12609888/index.pdf.
Full textAbstract:
In this thesis, the extraction of sparse 3D points from calibrated image sequences is studied. The presented method for sparse 3D reconstruction is examined in two steps, where the first part addresses the problem of two-view reconstruction, and the second part is the extension of the two-view reconstruction algorithm to include multiple views. The examined two-view reconstruction method consists of some basic building blocks, such as feature detection and matching, epipolar geometry estimation, and the reconstruction of cameras and scene structure. Feature detection and matching is achieved by Scale Invariant Feature Transform (SIFT) method. For the estimation of epipolar geometry, the 7-point and 8-point algorithms are examined for Fundamental matrix (F-matrix) computation, while RANSAC and PROSAC are utilized for the robustness and accuracy for model estimation. In the final stage of two-view reconstruction, the camera projection matrices are computed from the F-matrix, and the locations of 3D scene points are estimated by triangulationhence, determining the scene structure and cameras up to a projective transformation. The extension of the two-view reconstruction to multiple views is achieved by estimating the camera projection matrix of each additional view from the already reconstructed matches, and then adding new points to the scene structure by triangulating the unreconstructed matches. Finally, the reconstruction is upgraded from projective to metric by a rectifying homography computed from the camera calibration information. In order to obtain a refined reconstruction, two different methods are suggested for the removal of erroneous points from the scene structure. In addition to the examination of the solution to the reconstruction problem, experiments have been conducted that compare the performances of competing algorithms used in various stages of reconstruction. In connection with sparse reconstruction, a rate-distortion efficient piecewise planar scene representation algorithm that generates mesh models of scenes from reconstructed point clouds is examined, and its performance is evaluated through experiments.
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Boudjemaï, Farid. "Reconstruction de surfaces d'objets 3D à partir de nuages de points par réseaux de neurones 3D-SOM." Lille 1, 2006. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/bcedde4b-f138-4193-8cec-20a49de14358.
Full textAbstract:
Les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont pour principal objectif de développer une architecture neuronale auto-adaptative et non supervisée dévolue à la reconstruction d'ohjets 3D. L'espace d'entrée du réseau de neurones est constitué du nuage de points 3D non-organisés acquis à la surface de l'objet à reconstruire. Nos travaux se sont orientés vers le développement d'une nouvelle architecture neuronale inspirée des cartes auto-organisatrices de Kohonen que nous avons appelée 3D-SOM. Après apprentissage du nuage de points par le réseau, l'architecture du réseau se présente sous la forme d'une architecture neuronale maillée ayant pris la forme de l'objet à reconstruire. Nous avons adjoint au réseau 3D-SOM différentes lois d'apprentissage, permettant la mise en œuvre d'un processus d'auto-organisation efficace. Nous avons également introduit : - un niveau d'adaptation modulable qui pennet l'évolution dynamique du voisinage d'apprentissage. - une loi d'adaptation locale subordonnée à des critères spécifiques pour chaque neurone ou pour chaque triangle (coefficient d'apprentissage local, densité locale des points dans le nuage, orientation des normales aux triangles). - un processus de subdivision d'architecture global ou local qui consiste à accroître le nombre de neurones (donc du nombre de mailles) composant le réseau aux endroits où le réseau rencontre des difficultés à s'adapter à la forme réelle de l'objet.
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Gélard, William. "Modélisation 3D et suivi visuel pour caractériser le phénotype de variétés de tournesol." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30207/document.
Full textAbstract:
L'augmentation constante de la demande alimentaire et énergétique dans le monde associée au réchauffement et changements climatiques ont poussé les recherches en agronomie vers le développement d'une agriculture plus durable et l'amélioration de la performance des cultures. Pour répondre à ces demandes, les chercheurs ont concentré leurs efforts sur le développement de méthodes de génotypage à haut débit (l'étude de la séquence génomique des plantes) et ont permis aux biologistes d'identifier les génotypes d'une grande quantité de plantes. De plus, comprendre les relations qui lient les génotypes (ADN) aux phénotypes (caractéristiques visuelles) qui évoluent en fonction des conditions d'irrigation, d'illumination ou de température est devenu un enjeu majeur dans la recherche agricole. Alors que les méthodes de génotypage ont été rapidement améliorées et automatisées au cours de la dernière décennie, les méthodes de phénotypage restent manuelles et parfois destructrices. Ces méthodes consistent à mesurer certains paramètres visuels d'une plante telle que : la hauteur de la tige principale, le nombre de feuilles, les angles d'initiation des feuilles ou la surface foliaire et plus important encore, à suivre ces paramètres tout au long de la croissance des plantes. Par conséquent, le nombre de plantes à cultiver est très important et les mesures prennent beaucoup de temps. Avec l'émergence des nouvelles technologies en vision par ordinateur et en robotique, les chercheurs en agronomie y ont vu un intérêt certain en vue d'automatiser la collecte et les mesures des données visuelles sur les plantes. La thèse porte sur la conception, le développement et la validation de traitements haut débit à exécuter automatiquement sur des images acquises sur des plantes de tournesol, en vue d'amplifier les capacités de phénotypage par les chercheurs en agronomie (et ultérieurement les évaluateurs de variétés et les semenciers). L'objectif est la mise au point d'un protocole d'acquisition d'images (en plante isolée) depuis un robot mobile (ou un système d'acquisition autonome) permettant d'améliorer, de moderniser et d'automatiser les méthodes de phénotypage actuelles afin d'aider les chercheurs en agronomie à collecter une grande quantité de données. Motivés par le souhait d'effectuer un phénotypage à haut débit, nous proposons une approche 3D pour extraire automatiquement les caractéristiques visuelles des plantes de tournesol cultivées en pot. Tout d'abord, un nuage de points 3D d'une plante est acquis avec des techniques classiques de Structure-from-Motion. Une étape de segmentation est ensuite effectuée pour extraire la tige principale et les feuilles. Dans le but de suivre les caractéristiques visuelles pendant la croissance des plantes, en particulier, suivre l'expansion foliaire de chaque feuille, une étape de labellisation basée sur le modèle botanique d'une plante est appliquée pour leur affecter une étiquette unique qui ne changera pas avec le temps. Enfin, les caractéristiques visuelles sont extraites et les résultats obtenus sur les plantes de tournesol démontrent l'efficacité de notre méthode et en font une étape encourageante vers le phénotypage haut débitThe constant increasing food and energy demand in the world associated to global warming and climate change issues, pushed the researchs in plant breeding to move towards the improvement of crops performance and development of a more sustainable agriculture. To meet these demands, the effort made by the researchers were focused on the development of high-throughput genotyping methods (i.e., the study of genome sequence of plants) and allowed the biologists to indentified the genotypes of a large amount of plants. Moreover, understanding the relationships that link the genotypes (DNA) to the phenotypes (visual characteristics) that evolve according environmental conditions like: light, water, drought, heat, etc. has become a main issue in agricultural research. While the genotyping methods were rapidly improved and automatized during the last decade, the phenotyping methods remain manual, sometimes destructive and non-replicable. The usual phenotyping methods consist to measure certain visual parameters of a plant such as: main stem heigh, number of leaves, leaf initiation angle or leaf area, but more importantly, be able to follow these parameters along the plant growth. Consequently, the number of plants to harvest is very important and the measurements are extremely time-consuming. The emergence and reliability of new technologies in computer vision and robotic have led the researchers to take an interest in them and to seek how they can be used in plant science. The thesis is focused on the design, development and validation of a high-throughput phenotyping method design for sunflower plant with an eye to amplify phenotyping capacities by Agronomists and Geneticists (and later varieties evaluators and seed producers). The aim is to improve, modernize and automatize the current phenotyping methods as a way to help the plant scientists to collect a large amount of data. Motivated by the wish to perform high-throughput plant phenotyping, we propose a 3D approach to automatically extract visual characteristics of sunflower plants grown in pot. First, a 3D point cloud of a plant is acquired with classical Structure-from-Motion techniques. A segmentation step is then proceeded to retrieve the main stem and the leaves. With the intention of following the visual characteristics during the plant growth, especially, the leaf area expansion rate of each leaf, a labelling step relying on the botanical model of a plant is performed to affect them a unique label that will not change over time. Finally, the visual characteristics are extracted and results obtained on sunflower plants demonstrate the efficiency of our method and make it an encouraging step toward high-throughput plant phenotyping
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Calvet, Lilian. "Méthodes de reconstruction tridimensionnelle intégrant des points cycliques : application au suivi d’une caméra." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/11901/1/Calvet.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de la reconstruction tridimensionnelle d’une scène rigide à partir d’une collection de photographies numériques, dites vues. Le problème traité est connu sous le nom du "calcul de la structure et du mouvement" (structure-and/from-motion) qui consiste à "expliquer" des trajectoires de points dits d’intérêt au sein de la collection de vues par un certain mouvement de l’appareil (dont sa trajectoire) et des caractéristiques géométriques tridimensionnelles de la scène. Dans ce travail, nous proposons les fondements théoriques pour étendre certaines méthodes de calcul de la structure et du mouvement afin d’intégrer comme données d’entrée, des points d’intérêt réels et des points d’intérêt complexes, et plus précisément des images de points cycliques. Pour tout plan projectif, les points cycliques forment une paire de points complexes conjugués qui, par leur invariance par les similitudes planes, munissent le plan projectif d’une structure euclidienne. Nous introduisons la notion de marqueurs cycliques qui sont des marqueurs plans permettant de calculer sans ambiguïté les images des points cycliques de leur plan de support dans toute vue. Une propriété de ces marqueurs, en plus d’être très "riches" en information euclidienne, est que leurs images peuvent être appariées même si les marqueurs sont disposés arbitrairement sur des plans parallèles, grâce à l’invariance des points cycliques. Nous montrons comment utiliser cette propriété dans le calcul projectif de la structure et du mouvement via une technique matricielle de réduction de rang, dite de factorisation, de la matrice des données correspondant aux images de points réels, complexes et/ou cycliques. Un sous-problème critique abordé dans le calcul de la structure et du mouvement est celui de l’auto-calibrage de l’appareil, problème consistant à transformer un calcul projectif en un calcul euclidien. Nous expliquons comment utiliser l’information euclidienne fournie par les images des points cycliques dans l’algorithme d’auto-calibrage opérant dans l’espace projectif dual et fondé sur des équations linéaires. L’ensemble de ces contributions est finalement utilisé pour une application de suivi automatique de caméra utilisant des marqueurs formés par des couronnes concentriques (appelés CCTags), où il s’agit de calculer le mouvement tridimensionnel de la caméra dans la scène à partir d’une séquence vidéo. Ce type d’application est généralement utilisé dans l’industrie du cinéma ou de la télévision afin de produire des effets spéciaux. Le suivi de caméra proposé dans ce travail a été conçu pour proposer le meilleur compromis possible entre flexibilité d’utilisation et précision des résultats obtenus.
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Lotfy, M. Y. "Stereoscopic image feature matching during endoscopic procedure." Thesis, Boston, USA, 2020. http://openarchive.nure.ua/handle/document/11836.
Full textAbstract:
This research work describes of the developed software of endoscopic images processing. Calculating pairs of corresponding points, which in the future can be used for three-dimensional reconstruction, was conducted. The number of points for each frame is not large enough, so the 3D reconstruction should use the entire video stream. To increase the number of points should also conduct a study on setting the parameters of the detector. The study tested the stage of finding matches on stereo pairs of endoscopic images.
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Stålberg, Martin. "Reconstruction of trees from 3D point clouds." Thesis, Uppsala universitet, Avdelningen för systemteknik, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-316833.
Full textAbstract:
The geometrical structure of a tree can consist of thousands, even millions, of branches, twigs and leaves in complex arrangements. The structure contains a lot of useful information and can be used for example to assess a tree's health or calculate parameters such as total wood volume or branch size distribution. Because of the complexity, capturing the structure of an entire tree used to be nearly impossible, but the increased availability and quality of particularly digital cameras and Light Detection and Ranging (LIDAR) instruments is making it increasingly possible. A set of digital images of a tree, or a point cloud of a tree from a LIDAR scan, contains a lot of data, but the information about the tree structure has to be extracted from this data through analysis. This work presents a method of reconstructing 3D models of trees from point clouds. The model is constructed from cylindrical segments which are added one by one. Bayesian inference is used to determine how to optimize the parameters of model segment candidates and whether or not to accept them as part of the model. A Hough transform for finding cylinders in point clouds is presented, and used as a heuristic to guide the proposals of model segment candidates. Previous related works have mainly focused on high density point clouds of sparse trees, whereas the objective of this work was to analyze low resolution point clouds of dense almond trees. The method is evaluated on artificial and real datasets and works rather well on high quality data, but performs poorly on low resolution data with gaps and occlusions.
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RAVEENDIRAN, JAYANTHAN. "FAST ESTIMATION OF DENSE DISPARITY MAP USING PIVOT POINTS." OpenSIUC, 2013. https://opensiuc.lib.siu.edu/theses/1208.
Full textAbstract:
In this thesis, a novel and fast method to compute the dense disparity map of a stereo pair of images is presented. Most of the current stereo matching algorithms are ill suited for real-time matching owing to their time complexity. Methods that concentrate on providing a real-time performance, sacrifice much in accuracy. The presented method, Fast Estimation of Dense Disparity Map Using Pivot Points (FEDDUP), uses a hierarchical approach towards reduction of search space to find the correspondences. The hierarchy starts with a set of points and then it moves on to a mesh with which the edge pixels are matched. This results in a semi-global disparity map. The semi global disparity map is then used as a soft constraint to find the correspondences of the remaining points. This process delivers good real-time performance with promising accuracy.
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Digne, Julie. "Géométrie inverse : du nuage de points brut à la surface 3D : théorie et algorithmes." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00557589.
Full textAbstract:
De nombreux scanners laser permettent d'obtenir la surface 3D à partir d'un objet. Néanmoins, la surface reconstruite est souvent lisse, ce qui est du au débruitage interne du scanner et aux décalages entre les scans. Cette thèse utilise des scans haute précision et choisit de ne pas perdre ni altérer les échantillons initiaux au cours du traitement afin de les visualiser. C'est en effet la seule façon de découvrir les imperfections (trous, décalages de scans). De plus, comme les données haute précision capturent même le plus léger détail, tout débruitage ou sous-échantillonnage peut amener à perdre ces détails. La thèse s'attache à prouver que l'on peut trianguler le nuage de point initial en ne perdant presque aucun échantillon. Le problème de la visualisation exacte sur des données de plus de 35 millions de points et de 300 scans différents est ainsi résolu. Deux problèmes majeurs sont traités: le premier est l'orientation du nuage de point brut complet et la création d'un maillage. Le second est la correction des petits décalages entre les scans qui peuvent créer un très fort aliasing et compromettre la visualisation de la surface. Le second développement de la thèse est une décomposition des nuages de points en hautes/basses fréquences. Ainsi, des méthodes classiques pour l'analyse d'image, l'arbre des ensembles de niveau et la représentation MSER, sont étendues aux maillages, ce qui donne une méthode intrinsèque de segmentation de maillages. Une analyse mathématiques d'opérateurs différentiels discrets, proposés dans la littérature et opérant sur des nuages de points est réalisée. En considérant les développements asymptotiques de ces opérateurs sur une surface régulière, ces opérateurs peuvent être classifiés. Cette analyse amène au développement d'un opérateur discret consistant avec le mouvement par courbure moyenne (l'équation de la chaleur intrinsèque) définissant ainsi un espace-échelle numérique simple et remarquablement robuste. Cet espace-échelle permet de résoudre de manière unifiée tous les problèmes mentionnés auparavant (orientation et triangulation du nuage de points, fusion de scans, segmentation de maillages) qui sont ordinairement traités avec des techniques distinctes.
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Macher, Hélène. "Du nuage de points à la maquette numérique de bâtiment : reconstruction 3D semi-automatique de bâtiments existants." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAD006/document.
Full textAbstract:
La création d'une maquette numérique d'un bâtiment existant nécessite le relevé du bâtiment. Le scanner laser terrestre est largement utilisé pour atteindre cet objectif. Il permet d'obtenir la géométrie des objets sous forme de nuages de points. Il fournit une grande quantité de données précises de manière très rapide et avec un niveau élevé de détails. Malheureusement, le passage du nuage de points à la maquette numérique reste actuellement largement manuel en raison du volume important de données et des processus qui sont difficiles à automatiser. Cette démarche est chronophage et source d'erreurs. Un défi majeur aujourd'hui est donc d'automatiser le processus menant à la reconstruction 3D de bâtiments existants à partir de nuages de points. L'objectif de cette thèse est de développer une chaîne de traitements permettant d'extraire automatiquement le maximum d'informations du nuage de points d'un bâtiment en vue d'intégrer le résultat dans un logiciel de BIMThe creation of an as-built BIM requires the acquisition of the as-is conditions of existing buildings. Terrestrial laser scanning (TLS) is widely used to achieve this goal. Indeed, laser scanners permit to collect information about object geometry in form of point clouds. They provide a large amount of accurate data in a very fast way and with a high level of details. Unfortunately, the scan-to-BIM process remains currently largely a manual process because of the huge amount of data and because of processes, which are difficult to automate. It is time consuming and error-prone. A key challenge today is thus to automate the process leading to 3D reconstruction of existing buildings from point clouds. The aim of this thesis is to develop a processing chain to extract the maximum amount of information from a building point cloud in order to integrate the result in a BIM software
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Diskin, Yakov. "Volumetric Change Detection Using Uncalibrated 3D Reconstruction Models." University of Dayton / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=dayton1429293660.
Full text
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Bennis, Abdelhamid. "Contribution à la reconstruction 3D de bâtiments à partir de nuage de points de scanner laser terrestre." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0139/document.
Full textAbstract:
La rénovation et la réhabilitation énergétique du parc de bâtiment est un des grands défis identifiés pour les décennies à venir. Devant cet impératif d'une rénovation d'ampleur du parc construit, les solutions techniques utilisant des ossatures rapportées sont employées de plus en plus fréquemment car elles permettent de combiner performance thermique, renouvellement esthétique et ajouts fonctionnels. Une des difficultés dans l'amélioration et l'automatisation des projets de rénovation est liée à la connaissance de la géométrie du bâti existant. Des plans de l'état existant ne sont pas toujours disponibles, et dans le cas échéant, ne sont pas forcément exacts en raison de modifications apportées au bâti et non documentées ou d'écarts initiaux entre les plans et la réalisation. Après une étude bibliographique des méthodes existantes détaillées dans le chapitre 1. Les travaux menés dans le cadre d'une collaboration entre le CRITT Bois et le CRAN ont permis de développer une méthode automatique de reconstruction 3D du modèle de bâtiments à partir de nuages de points obtenus par scanner LASER terrestre. La méthode proposée se décompose en trois phases principales. La première phase détaillée dans le deuxième chapitre, consiste à segmenter le nuage de points en plusieurs plans représentants les façades du bâtiment. L'exploitation de la colorimétrie durant la phase de segmentation du nuage de points permet une réduction importante de la complexité de l'algorithme de segmentation géométrique. L'approche consiste à effectuer dans un premier temps une classification préalable du nuage de points en se basant sur les informations colorimétriques de chaque point. Puis, dans un second temps, il s'agit d'effectuer une segmentation géométrique du nuage de points en utilisant un algorithme de segmentation robuste (RANSAC). Le chapitre 3 présente la deuxième phase qui consiste à modéliser le pas d'échantillonnage de la surface à partir duquel on définit le seuil d'extraction des points de contours. Le but étant d'améliorer la fiabilité d'extraction des points de contours, ainsi que l'approximation de l'erreur sur le modèle. Le chapitre 4 détaille les principales étapes de la reconstruction d'un modèle filaire. Dans un premier temps les régions définies par les points de contours sont classées en Régions d'Irrégularités (RI), Régions d'Eléments Architecturaux (REA) comme les fenêtres et Régions de Façade (RF) représentées par les contours extérieurs de la façade. La deuxième étape consiste à modéliser les différentes régions, par un maillage de Delaunay pour les RI, et des polyèdres pour les RF et REA. La dernière étape calcule une approximation de l'erreur sur le modèle. Les tests de fiabilité de la méthode ont été réalisés sur des chantiers réels conduits par des industriels de la construction et de la rénovation. Il en ressort que la qualité de la reconstruction 3D reste fortement dépendante des facteurs d'acquisition ainsi que de la surface numérisée. L'approximation de l'erreur de modélisation permet ainsi de prévoir à l'avance les erreurs sur le modèle CAOThe renovation and the improvement of the energy efficiency of existing housing stock is one of big challenges identified for coming decades. In front of this imperative, timber based elements for building renovation are more and more used due to their substantial improvement of the building insulation, aesthetic renewal and functional additions. However, this technology faces some difficulties, one of them is the improvement of the renovation projects automation, which is bound to the knowledge of the existing built geometry. The plans representing the existing state of the building are not always available, and if so, they may be not exact, because the modifications made on the building are usually undocumented. After a literature review of existing methods which are detailed the first chapter. The work within the framework of cooperation between the CRITTBois and CRAN have allowed to develop an automatic method for 3D building CAD model reconstruction from point clouds acquired by a terrestrial LASER scanner. The proposed method is composed of three main phases. The first one detailed in the second chapter, consists in segmenting the point cloud into planar patches representing the building facades. To decrease the segmentation algorithm complexity, the colorimetric information is also considered. The approach consists in making a colorimetric classification of the point cloud in a first step, then a geometrical segmentation of the point cloud using a robust segmentation algorithm (RANSAC). The third chapter presents the second phase of our approach consists in surface sampling steps modeling and boundary point extraction. Here, we consider a local threshold defined according to the approximated surface sampling steps. The aim of considering local threshold is to improve the reliability of the boundary point extraction algorithm and approximating the CAD model error. The last chapter presents the main three steps of the boundary model reconstruction method. The first step consists in classifying the regions defined by their boundary points into three types of regions: Irregularity Region (IR), Architectural Element Region (AER) as windows, and Facades Regions (FR) which represent the building facades defined by their outer boundaries. The second step consists in modeling these regions considering a Delaunay triangulation for the IR and a polyhedral model for the AER and the FR. The third step consists in making an approximation of the error in the model. The method reliability tests were conducted on real projects; they were performed by industrial construction and renovation professionals. The tests show that the quality of the 3D reconstruction remains strongly dependent to the acquisition factors and the scanned surface properties. Also, the approximation of the modeling error can predict in advance the errors on the CAD model
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Goswami, Samrat. "Reconstruction and segmentation of 3D objects from point samples." The Ohio State University, 2004. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1101240670.
Full text
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Digne, Julie. "Inverse geometry : from the raw point cloud to the 3d surface : theory and algorithms." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00610432.
Full textAbstract:
Many laser devices acquire directly 3D objects and reconstruct their surface. Nevertheless, the final reconstructed surface is usually smoothed out as a result of the scanner internal de-noising process and the offsets between different scans. This thesis, working on results from high precision scans, adopts the somewhat extreme conservative position, not to loose or alter any raw sample throughout the whole processing pipeline, and to attempt to visualize them. Indeed, it is the only way to discover all surface imperfections (holes, offsets). Furthermore, since high precision data can capture the slightest surface variation, any smoothing and any sub-sampling can incur in the loss of textural detail.The thesis attempts to prove that one can triangulate the raw point cloud with almost no sample loss. It solves the exact visualization problem on large data sets of up to 35 million points made of 300 different scan sweeps and more. Two major problems are addressed. The first one is the orientation of the complete raw point set, an the building of a high precision mesh. The second one is the correction of the tiny scan misalignments which can cause strong high frequency aliasing and hamper completely a direct visualization.The second development of the thesis is a general low-high frequency decomposition algorithm for any point cloud. Thus classic image analysis tools, the level set tree and the MSER representations, are extended to meshes, yielding an intrinsic mesh segmentation method.The underlying mathematical development focuses on an analysis of a half dozen discrete differential operators acting on raw point clouds which have been proposed in the literature. By considering the asymptotic behavior of these operators on a smooth surface, a classification by their underlying curvature operators is obtained.This analysis leads to the development of a discrete operator consistent with the mean curvature motion (the intrinsic heat equation) defining a remarkably simple and robust numerical scale space. By this scale space all of the above mentioned problems (point set orientation, raw point set triangulation, scan merging, segmentation), usually addressed by separated techniques, are solved in a unified framework.
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Calvet, Lilian. "Méthodes de reconstruction tridimensionnelle intégrant des points cycliques : application au suivi d'une caméra." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00981191.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de la reconstruction tridimensionnelle d'une scène rigide à partir d'une collection de photographies numériques, dites vues. Le problème traité est connu sous le nom du "calcul de la structure et du mouvement" (structure-and/from-motion) qui consiste à "expliquer" des trajectoires de points dits d'intérêt au sein de la collection de vues par un certain mouvement de l'appareil (dont sa trajectoire) et des caractéristiques géométriques tridimensionnelles de la scène. Dans ce travail, nous proposons les fondements théoriques pour étendre certaines méthodes de calcul de la structure et du mouvement afin d'intégrer comme données d'entrée, des points d'intérêt réels et des points d'intérêt complexes, et plus précisément des images de points cycliques. Pour tout plan projectif, les points cycliques forment une paire de points complexes conjugués qui, par leur invariance par les similitudes planes, munissent le plan projectif d'une structure euclidienne. Nous introduisons la notion de marqueurs cycliques qui sont des marqueurs plans permettant de calculer sans ambiguïté les images des points cycliques de leur plan de support dans toute vue. Une propriété de ces marqueurs, en plus d'être très "riches" en information euclidienne, est que leurs images peuvent être appariées même si les marqueurs sont disposés arbitrairement sur des plans parallèles, grâce à l'invariance des points cycliques. Nous montrons comment utiliser cette propriété dans le calcul projectif de la structure et du mouvement via une technique matricielle de réduction de rang, dite de factorisation, de la matrice des données correspondant aux images de points réels, complexes et/ou cycliques. Un sous-problème critique abordé dans le calcul de la structure et du mouvement est celui de l'auto-calibrage de l'appareil, problème consistant à transformer un calcul projectif en un calcul euclidien. Nous expliquons comment utiliser l'information euclidienne fournie par les images des points cycliques dans l'algorithme d'auto-calibrage opérant dans l'espace projectif dual et fondé sur des équations linéaires. L'ensemble de ces contributions est finalement utilisé pour une application de suivi automatique de caméra utilisant des marqueurs formés par des couronnes concentriques (appelés CCTags), où il s'agit de calculer le mouvement tridimensionnel de la caméra dans la scène à partir d'une séquence vidéo. Ce type d'application est généralement utilisé dans l'industrie du cinéma ou de la télévision afin de produire des effets spéciaux. Le suivi de caméra proposé dans ce travail a été conçu pour proposer le meilleur compromis possible entre flexibilité d'utilisation et précision des résultats obtenus.
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Oesau, Sven. "Modélisation géométrique de scènes intérieures à partir de nuage de points." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4034/document.
Full textAbstract:
La modélisation géométrique et la sémantisation de scènes intérieures à partir d'échantillon de points et un sujet de recherche qui prend de plus en plus d'importance. Cependant, le traitement d'un ensemble volumineux de données est rendu difficile d'une part par le nombre élevé d'objets parasitant la scène et d'autre part par divers défauts d'acquisitions comme par exemple des données manquantes ou un échantillonnage de la scène non isotrope. Cette thèse s'intéresse de près à de nouvelles méthodes permettant de modéliser géométriquement un nuage de point non structuré et d’y donner de la sémantique. Dans le chapitre 2, nous présentons deux méthodes permettant de transformer le nuage de points en un ensemble de formes. Nous proposons en premier lieu une méthode d'extraction de lignes qui détecte des segments à partir d'une coupe horizontale du nuage de point initiale. Puis nous introduisons une méthode par croissance de régions qui détecte et renforce progressivement des régularités parmi les formes planaires. Dans la première partie du chapitre 3, nous proposons une méthode basée sur de l'analyse statistique afin de séparer de la structure de la scène les objets la parasitant. Dans la seconde partie, nous présentons une méthode d'apprentissage supervisé permettant de classifier des objets en fonction d'un ensemble de formes planaires. Nous introduisons dans le chapitre 4 une méthode permettant de modéliser géométriquement le volume d'une pièce (sans meubles). Une formulation énergétique est utilisée afin de labelliser les régions d’une partition générée à partir de formes élémentaires comme étant intérieur ou extérieur de manière robuste au bruit et aux donnéesGeometric modeling and semantization of indoor scenes from sampled point data is an emerging research topic. Recent advances in acquisition technologies provide highly accurate laser scanners and low-cost handheld RGB-D cameras for real-time acquisition. However, the processing of large data sets is hampered by high amounts of clutter and various defects such as missing data, outliers and anisotropic sampling. This thesis investigates three novel methods for efficient geometric modeling and semantization from unstructured point data: Shape detection, classification and geometric modeling. Chapter 2 introduces two methods for abstracting the input point data with primitive shapes. First, we propose a line extraction method to detect wall segments from a horizontal cross-section of the input point cloud. Second, we introduce a region growing method that progressively detects and reinforces regularities of planar shapes. This method utilizes regularities common to man-made architecture, i.e. coplanarity, parallelism and orthogonality, to reduce complexity and improve data fitting in defect-laden data. Chapter 3 introduces a method based on statistical analysis for separating clutter from structure. We also contribute a supervised machine learning method for object classification based on sets of planar shapes. Chapter 4 introduces a method for 3D geometric modeling of indoor scenes. We first partition the space using primitive shapes detected from permanent structures. An energy formulation is then used to solve an inside/outside labeling of a space partitioning, the latter providing robustness to missing data and outliers
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Avanthey, Loïca. "Acquisition et reconstruction de données 3D denses sous-marines en eau peu profonde par des robots d'exploration." Thesis, Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0055/document.
Full textAbstract:
Notre planète est pour l’essentiel recouverte par les mers et les océans, or notre connaissance des fonds marins est très inférieure à celle que nous possédons sur les terres émergées. Dans ce mémoire, nous cherchons à concevoir un système dédié à la cartographie thématique à grande échelle pour obtenir à la demande un nuage de points dense représentatif d’une scène sous-marine ou subaquatique par reconstruction tridimensionnelle. Le caractère complexe de ce type de système nous amène à privilégier une approche délibérément transversale. Nous nous intéresserons en particulier aux problématiques posées par l’étude à l’échelle des individus de petites zones en eau peu profonde. Les premières concernent l’acquisition in situ efficace de couples stéréoscopiques avec une logistique adaptée à la taille des zones observées : nous proposons pour cela un microsystème agile, peu coûteux et suffisamment automatisé pour fournir des données reproductibles et comparables. Les secondes portent sur l’extraction fiable de l’information tridimensionnelle à partir des données acquises : nous exposons les algorithmes que nous avons élaborés pour prendre en compte les caractéristiques particulières du milieu aquatique (dynamisme, propagation difficile des ondes électromagnétiques, etc.). Nous abordons donc en détail dans ce mémoire les problèmes d’appariement dense, d’étalonnage, d’acquisition in situ, de recalage et de redondance des données rencontrés dans le milieu sous-marinOur planet is mostly covered by seas and oceans. However, our knowledge of the seabed is far more restricted than that of land surface. In this thesis, we seek to develop a system dedicated to precise thematic mapping to obtain a dense point cloud of an underwater area on demand by using three-dimensional reconstruction. The complex nature of this type of system leads us to favor a multidisciplinary approach. We will examine in particular the issues raised by studying small shallow water areas on the scale of individual objects. The first problems concern the effective in situ acquisition of stereo pairs with logistics adapted to the sizes of the observed areas: for this, we propose an agile, affordable microsystem which is sufficiently automated to provide reproducible and comparable data. The second set of problems relates to the reliable extraction of three-dimensional information from the acquired data: we outline the algorithms we have developed to take into account the particular characteristics of the aquatic environment (such as its dynamics or its light absorption). We therefore discuss in detail the issues encountered in the underwater environment concerning dense matching, calibration, in situ acquisition, data registration and redundancy
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Stefanik, Kevin Vincent. "Sequential Motion Estimation and Refinement for Applications of Real-time Reconstruction from Stereo Vision." Thesis, Virginia Tech, 2011. http://hdl.handle.net/10919/76802.
Full textAbstract:
This paper presents a new approach to the feature-matching problem for 3D reconstruction by taking advantage of GPS and IMU data, along with a prior calibrated stereo camera system. It is expected that pose estimates and calibration can be used to increase feature matching speed and accuracy. Given pose estimates of cameras and extracted features from images, the algorithm first enumerates feature matches based on stereo projection constraints in 2D and then backprojects them to 3D. Then, a grid search algorithm over potential camera poses is proposed to match the 3D features and find the largest group of 3D feature matches between pairs of stereo frames. This approach will provide pose accuracy to within the space that each grid region covers. Further refinement of relative camera poses is performed with an iteratively re-weighted least squares (IRLS) method in order to reject outliers in the 3D matches. The algorithm is shown to be capable of running in real-time correctly, where the majority of processing time is taken by feature extraction and description. The method is shown to outperform standard open source software for reconstruction from imagery.Master of Science
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Matiukas, Vilius. "Reconstruction of 3D object's surface image using linear beam." Doctoral thesis, Lithuanian Academic Libraries Network (LABT), 2012. http://vddb.laba.lt/obj/LT-eLABa-0001:E.02~2012~D_20120215_161626-44197.
Full textAbstract:
This dissertation investigates issues relevant to virtualization of a real 3D object – that is, producing a model of the object from its image data, and then visualizing this model as an image seen on the computer screen The object of investigation is methods and algorythms for reconstruction of a complex geometric shape from a number of unorganised point sets in to electronic form. Unorganised point sets are obtained by scanning the 3d object from defferent points of view. The choise of the complex oject is made so that it can not be described by a simple mathematical expression. To attain the aim, the following tasks were put forward: developing a model for a source of linear beam (scanner) and generating an unorganized point set that approximates the object scanned, filtering the unorganized point set and aggregating the unorganized point set to build an entire image of the object and reconstruct its surface. The aim of this work was to reconstruct the surface image of a 3D object using linear beam. This aim was sought by modifying the existing methods, or proposing new methods, and evaluating the accuracy of the reconstruction using statistical techniques The work consists of the general characteristic, four chapters, conclusions, list of literature and list of publications. The first section reviews the human visual system, computer vision and three-dimensional imaging technologies. The second section is addressed to a problem of linear beam’s centreline extraction in 2d... [to full text]Šioje disertacijoje nagrinėjamas realaus trimačio objekto virtualizavimas – t. y. objekto paviršiaus modelio sukūrimas iš skenuotų vaizdų aibės, po to vizualizuojant šį modelį atvaizdo kompiuterio monitoriaus ekrane pavidalu. Tyrimų objektas – sudėtingos geometrinės formos erdvinio objekto paviršiaus atkūrimo elektroniniu pavidalu iš keleto nestruktūrizuotų taškų rinkinių, gautų nuskaitant objektą skirtingomis apžvalgos kryptimis, metodai ir algoritmai. Sudėtinga objekto forma pasirinkta tam, kad jos nebūtų galima perteikti paprasta matematine išraiška. Erdvinio objekto virtualizavimo procesą galima išskaidyti į šiuos keturis etapus: nestruktūrizuotų taškų rinkinio formavimą, filtravimą, apjungimą ir rekonstravimą. Pirmojo etapo metu, naudojant optinius jutiklius ir kontaktinį skaitymo metodą, objektas nuskaitomas skirtingomis apžvalgos kryptimis, taip gaunant keletą objekto paviršiaus nestruktūrizuotų taškų rinkinių. Antrame etape pašalinami taškai, atsiradę dėl optinių iškraipymų, atspindžių ir šešėlinių sričių įtakos. Trečiame etape atskiri taškų rinkiniai apjungiami į visumą. Paskutinis etapas skirtas erdvinio objekto paviršių aproksimuojančiam tinkleliui gauti. Pagrindinis šio darbo tikslas buvo rekonstruoti erdvinio objekto paviršiaus atvaizdą, objektą apšviečiant linijiniu šviesos pluoštu. Šio tikslo buvo siekiama tobulinant esamus metodus arba kuriant naujus, o taip pat statistiniais metodais vertinant rekonstrukcijos tikslumą. Disertacijos... [toliau žr. visą tekstą]
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Ambrož, Ondřej. "Rekonstrukce 3D scény z obrazových dat." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií, 2010. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-237174.
Full textAbstract:
Existing systems of scene reconstruction and theorethical basics necessary for scene reconstruction from images data are described in this work. System of scene reconstruction from video was designed and implemented. Its results were analyzed and possible future work was proposed. OpenCV, ArtToolKit and SIFT libraries which were used in this project are also described.
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Bediz, Yusuf. "Automatic Eye Tracking And Intermediate View Reconstruction For 3d Imaging Systems." Master's thesis, METU, 2006. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12607528/index.pdf.
Full textAbstract:
In recent years, the utilization of 3D display systems became popular in many application areas. One of the most important issues in the utilization of these systems is to render the correct view to the observer based on his/her position. In this thesis, we propose and implement a single user view rendering system for autostereoscopic/stereoscopic displays. The system can easily be installed on a standard PC together with an autostereoscopic display or stereoscopic glasses (shutter, polarized, pulfrich, and anaglyph) with appropriate video card. Proposed system composes of three main blocks: view point detection, view point tracking and intermediate view reconstruction. Haar object detection method, which is based on boosted cascade of simple feature classifiers, is utilized as the view point detection method. After detection, feature points are found on the detected region and accordingly they are fed to the feature tracker. View point of the observer is calculated by using the tracked position of the observer on the image. Correct stereoscopic view is, then, rendered on the display. A 3D warping-based method is utilized in the system as the intermediate view reconstruction method. System is implemented on a computer with Pentium IV 3.0 GHz processor using E-D 3D shutter glasses and Creative NX Webcam.
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Salman, Nader. "From 3D point clouds to feature preserving meshes." Nice, 2010. http://www.theses.fr/2010NICE4086.
Full textAbstract:
La majorité des algorithmes de reconstruction de surface sont optimisés pour s’appliquer à des données de haute qualité. Les résultats obtenus peuvent alors être utilisables si les données proviennent de solutions d’acquisition bon marché. Notre première contribution est un algorithme de reconstruction de surfaces à partir de données de stéréo vision. Il combine les informations liées aux points 3D avec les images calibrées afin de combler l’imprécision des données. L’algorithme construit une soupe de triangles 3D à l’aide des images calibrées et à l’issue d’une phase de prétraitement du nuage de points. Pour épouser au mieux la surface de la scène, on contraint cette soupe de triangle 3D à respecter des critères de visibilité et de photo-consistance. On calcule ensuite un maillage à partir de la soupe de triangles à l’aide d’une technique de reconstruction qui combine les triangulations de Delaunay contraintes et le raffinement de Delaunay. Notre seconde contribution est un algorithme qui construit, à partir d’un nuage de points 3D échantillonnés sur une surface, un maillage de surface qui représente fidèlement les arrêtes vives. Cet algorithme génère un bon compromis entre précision et complexité du maillage. Dans un premier temps, on extrait une approximation des arrêtes vives de la surface sous-jacente à partir du nuage de points. Dans un deuxième temps, on utilise une variante du raffinement de Delaunay pour générer un maillage qui combine les arrêtes vives extraites avec une surface implicite obtenue à partir du nuage de points. Notre méthode se révèle flexible, robuste au bruit ; cette méthode peut prendre en compte la résolution du maillage ciblé et un champ de taille défini par l’utilisateur. Nos deux contributions génèrent des résultats efficaces sur une variété de scènes et de modèles. Notre méthode améliore l’état de l’art en termes de précisionMost of the current surface reconstruction algorithms target high quality data and can produce some intractable results when used with point clouds acquired through profitable 3D acquisitions methods. Our first contribution is a surface reconstruction, algorithm from stereo vision data copes with the data’s fuzziness using information from both the acquired D point cloud and the calibrated images. After pre-processing the point cloud, the algorithm builds, using the calibrated images, 3D triangular soup consistent with the surface of the scene through a combination of visibility and photo-consistency constraints. A mesh is then computed from the triangle soup using a combination of restricted Delaunay triangulation and Delaunay refinement methods. Our second contribution is an algorithm that builds, given a 3D point cloud sampled on a surface, an approximating surface mesh with an accurate representation of surface sharp edges, providing an enhanced trade-off between accuracy and mesh complexity. We first extract from the point cloud an approximation of the sharp edges of the underlying surface. Then a feature preserving variant of a Delaunay refinement process generates a mesh combining a faithful representation of the extracted sharp edges with an implicit surface obtained from the point cloud. The method is shown to be flexible, robust to noise and tuneable to adapt to the scale of the targeted mesh and to a user defined sizing field. We demonstrate the effectiveness of both contributions on a variety of scenes and models acquired with different hardware and show results that compare favourably, in terms of accuracy, with the current state of the art
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Шумило, Д. О. "Інформаційна технологія 3D-реконструкції обличчя людини." Master's thesis, Сумський державний університет, 2020. https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/79570.
Full textAbstract:
Виконано огляд існуючих способів реконструкції поверхні, розроблено, програмно реалізовано, та
протестовано інформаційну технологію 3D-реконструкції обличчя людини за 2D-зображенням.
Мовою C++ з використанням бібліотек OpenGL та OpenCV розроблено систему збору статистичних
даних, необхідних для розрахунку коваріаційної матриці, що лежить в основі запропонованого
підходу. Підхід разом із системою проведення експериментів розроблено мовою Matlab.
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Hejl, Zdeněk. "Rekonstrukce 3D scény z obrazových dat." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií, 2012. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-236495.
Full textAbstract:
This thesis describes methods of reconstruction of 3D scenes from photographs and videos using the Structure from motion approach. A new software capable of automatic reconstruction of point clouds and polygonal models from common images and videos was implemented based on these methods. The software uses variety of existing and custom solutions and clearly links them into one easily executable application. The reconstruction consists of feature point detection, pairwise matching, Bundle adjustment, stereoscopic algorithms and polygon model creation from point cloud using PCL library. Program is based on Bundler and PMVS. Poisson surface reconstruction algorithm, as well as simple triangulation and own reconstruction method based on plane segmentation were used for polygonal model creation.
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Kulkarni, Amey S. "Motion Segmentation for Autonomous Robots Using 3D Point Cloud Data." Digital WPI, 2020. https://digitalcommons.wpi.edu/etd-theses/1370.
Full textAbstract:
Achieving robot autonomy is an extremely challenging task and it starts with developing algorithms that help the robot understand how humans perceive the environment around them. Once the robot understands how to make sense of its environment, it is easy to make efficient decisions about safe movement. It is hard for robots to perform tasks that come naturally to humans like understanding signboards, classifying traffic lights, planning path around dynamic obstacles, etc. In this work, we take up one such challenge of motion segmentation using Light Detection and Ranging (LiDAR) point clouds. Motion segmentation is the task of classifying a point as either moving or static. As the ego-vehicle moves along the road, it needs to detect moving cars with very high certainty as they are the areas of interest which provide cues to the ego-vehicle to plan it's motion. Motion segmentation algorithms segregate moving cars from static cars to give more importance to dynamic obstacles. In contrast to the usual LiDAR scan representations like range images and regular grid, this work uses a modern representation of LiDAR scans using permutohedral lattices. This representation gives ease of representing unstructured LiDAR points in an efficient lattice structure. We propose a machine learning approach to perform motion segmentation. The network architecture takes in two sequential point clouds and performs convolutions on them to estimate if 3D points from the first point cloud are moving or static. Using two temporal point clouds help the network in learning what features constitute motion. We have trained and tested our learning algorithm on the FlyingThings3D dataset and a modified KITTI dataset with simulated motion.
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Hammoudi, Karim. "Contributions to the 3D city modeling : 3D polyhedral building model reconstruction from aerial images and 3D facade modeling from terrestrial 3D point cloud and images." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00682442.
Full textAbstract:
The aim of this work is to develop research on 3D building modeling. In particular, the research in aerial-based 3D building reconstruction is a topic very developed since 1990. However, it is necessary to pursue the research since the actual approaches for 3D massive building reconstruction (although efficient) still encounter problems in generalization, coherency, accuracy. Besides, the recent developments of street acquisition systems such as Mobile Mapping Systems open new perspectives for improvements in building modeling in the sense that the terrestrial data (very dense and accurate) can be exploited with more performance (in comparison to the aerial investigation) to enrich the building models at facade level (e.g., geometry, texturing).Hence, aerial and terrestrial based building modeling approaches are individually proposed. At aerial level, we describe a direct and featureless approach for simple polyhedral building reconstruction from a set of calibrated aerial images. At terrestrial level, several approaches that essentially describe a 3D urban facade modeling pipeline are proposed, namely, the street point cloud segmentation and classification, the geometric modeling of urban facade and the occlusion-free facade texturing
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Kudryavtsev, Andrey. "3D Reconstruction in Scanning Electron Microscope : from image acquisition to dense point cloud." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD050/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est d’obtenir un modèle 3D d’un objet à partir d’une série d’images prisesavec un Microscope Electronique à Balayage (MEB). Pour cela, nous utilisons la technique dereconstruction 3D qui est une application bien connue du domaine de vision par ordinateur.Cependant, en raison des spécificités de la formation d’images dans le MEB et dans la microscopieen général, les techniques existantes ne peuvent pas être appliquées aux images MEB. Lesprincipales raisons à cela sont la projection parallèle et les problèmes d’étalonnage de MEB entant que caméra. Ainsi, dans ce travail, nous avons développé un nouvel algorithme permettant deréaliser une reconstruction 3D dans le MEB tout en prenant en compte ces difficultés. De plus,comme la reconstruction est obtenue par auto-étalonnage de la caméra, l’utilisation des mires n’estplus requise. La sortie finale des techniques présentées est un nuage de points dense, pouvant donccontenir des millions de points, correspondant à la surface de l’objetThe goal of this work is to obtain a 3D model of an object from its multiple views acquired withScanning Electron Microscope (SEM). For this, the technique of 3D reconstruction is used which isa well known application of computer vision. However, due to the specificities of image formation inSEM, and in microscale in general, the existing techniques are not applicable to the SEM images. Themain reasons for that are the parallel projection and the problems of SEM calibration as a camera.As a result, in this work we developed a new algorithm allowing to achieve 3D reconstruction in SEMwhile taking into account these issues. Moreover, as the reconstruction is obtained through cameraautocalibration, there is no need in calibration object. The final output of the presented techniques isa dense point cloud corresponding to the surface of the object that may contain millions of points
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Vahalík, Tomáš. "Rekonstrukce 3D modelu prostředí a lokalizace kamery." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií, 2014. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-236029.
Full textAbstract:
This thesis focuses on reconstruction of 3D environment model from a set of photographs followed by camera localization. It describes basic principles and techniques used to create environmental models and techniques for camera pose estimation from 2D camera points to 3D model points. It also examines the influence of parameters on the quality of reconstruction and the possibilities of localization. It compares the quality of the descriptors in the process of creation of the model and based on localization it allows to implement augmented reality.
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Dehbi, Youness [Verfasser]. "Statistical relational learning of semantic models and grammar rules for 3D building reconstruction from 3D point clouds / Youness Dehbi." Bonn : Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, 2016. http://d-nb.info/112228585X/34.
Full text
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Bournez, Elena. "Etude du rôle de la végétation dans la création de microclimats urbains : approche combinée de mesures et de modélisations à différentes échelles." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAD043/document.
Full textAbstract:
Le phénomène d'îlot de chaleur urbain engendre de l'inconfort thermique auprès des habitants. Améliorer le microclimat en zone urbaine est donc l'une des préoccupations des aménageurs. La végétalisation des villes s'avère une solution prometteuse, car l'évapotranspiration des plantes etles ombres portées des arbres ont un impact significatif sur le bilan thermique de l'atmosphère alentour. Un défi majeur aujourd'hui est le développement d'un modèle de simulation microclimatique capable de reproduire les conditions climatiques d'une rue, voire d'un quartier urbain végétalisé, dans l'objectif de proposer un outil d'aide à la décision pour l'aménagement des villes durables. L'objectif de cette thèse est d'étudier comment prendre en compte la végétation et plus particulièrement les arbres, dans un modèle microclimatique 30 afin de simuler le microclimat d'un quartier. Deux modèles, LASER/F et RATP sont appliqués à l'échelle d'un arbre et d'un parc urbain pour mener à bien cette étudeThe urban heat island phenomenon causes thermal discomfort to residents. lmproving the microclimate in urban areas is therefore one of the concerns of urban plan ners. The greening of cities (with lawns, trees, green roofs, etc.) is a promising solution, as the transpiration of plants and the shadows of trees have a significant impact on the thermal balance of the surrounding atmosphere. This act must be planned to optimize the benefits of vegetation. A key challenge today is thus the development of a microclimatic simulation model capable of reproducing the climatic conditions of a street, or even a vegetated urban neighborhood, with the aim of proposinga decision support tool for the development of sustainable cities. The aim of this thesis is to study how to consider vegetation and especially trees, in a 30 microclimatic model to simulate the microclimate of a neighborhood. Two models, LASER/F and RATP were applied at the scale of a tree and an urban park to carry out this study
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Alkhadour, Wissam M. "Reconstruction of 3D scenes from pairs of uncalibrated images. Creation of an interactive system for extracting 3D data points and investigation of automatic techniques for generating dense 3D data maps from pairs of uncalibrated images for remote sensing applications." Thesis, University of Bradford, 2010. http://hdl.handle.net/10454/4933.
Full textAbstract:
Much research effort has been devoted to producing algorithms that contribute directly or indirectly to the extraction of 3D information from a wide variety of types of scenes and conditions of image capture. The research work presented in this thesis is aimed at three distinct applications in this area: interactively extracting 3D points from a pair of uncalibrated images in a flexible way; finding corresponding points automatically in high resolution images, particularly those of archaeological scenes captured from a freely moving light aircraft; and improving a correlation approach to dense disparity mapping leading to 3D surface reconstructions.
The fundamental concepts required to describe the principles of stereo vision, the camera models, and the epipolar geometry described by the fundamental matrix are introduced, followed by a detailed literature review of existing methods.
An interactive system for viewing a scene via a monochrome or colour anaglyph is presented which allows the user to choose the level of compromise between amount of colour and ghosting perceived by controlling colour saturation, and to choose the depth plane of interest. An improved method of extracting 3D coordinates from disparity values when there is significant error is presented.
Interactive methods, while very flexible, require significant effort from the user finding and fusing corresponding points and the thesis continues by presenting several variants of existing scale invariant feature transform methods to automatically find correspondences in uncalibrated high resolution aerial images with improved speed and memory requirements. In addition, a contribution to estimating lens distortion correction by a Levenberg Marquard based method is presented; generating data strings for straight lines which are essential input for estimating lens distortion correction.
The remainder of the thesis presents correlation based methods for generating dense disparity maps based on single and multiple image rectifications using sets of automatically found correspondences and demonstrates improvements obtained using the latter method. Some example views of point clouds for 3D surfaces produced from pairs of uncalibrated images using the methods presented in the thesis are included.Al-Baath University
The appendices files and images are not available online.
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Ochmann, Sebastian Klaus [Verfasser]. "Automatic Reconstruction of Parametric, Volumetric Building Models from 3D Point Clouds / Sebastian Klaus Ochmann." Bonn : Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, 2019. http://d-nb.info/1188731599/34.
Full text
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Alkhadour, Wissam Mohamad. "Reconstruction of 3D scenes from pairs of uncalibrated images : creation of an interactive system for extracting 3D data points and investigation of automatic techniques for generating dense 3D data maps from pairs of uncalibrated images for remote sensing applications." Thesis, University of Bradford, 2010. http://hdl.handle.net/10454/4933.
Full textAbstract:
Much research effort has been devoted to producing algorithms that contribute directly or indirectly to the extraction of 3D information from a wide variety of types of scenes and conditions of image capture. The research work presented in this thesis is aimed at three distinct applications in this area: interactively extracting 3D points from a pair of uncalibrated images in a flexible way; finding corresponding points automatically in high resolution images, particularly those of archaeological scenes captured from a freely moving light aircraft; and improving a correlation approach to dense disparity mapping leading to 3D surface reconstructions. The fundamental concepts required to describe the principles of stereo vision, the camera models, and the epipolar geometry described by the fundamental matrix are introduced, followed by a detailed literature review of existing methods. An interactive system for viewing a scene via a monochrome or colour anaglyph is presented which allows the user to choose the level of compromise between amount of colour and ghosting perceived by controlling colour saturation, and to choose the depth plane of interest. An improved method of extracting 3D coordinates from disparity values when there is significant error is presented. Interactive methods, while very flexible, require significant effort from the user finding and fusing corresponding points and the thesis continues by presenting several variants of existing scale invariant feature transform methods to automatically find correspondences in uncalibrated high resolution aerial images with improved speed and memory requirements. In addition, a contribution to estimating lens distortion correction by a Levenberg Marquard based method is presented; generating data strings for straight lines which are essential input for estimating lens distortion correction. The remainder of the thesis presents correlation based methods for generating dense disparity maps based on single and multiple image rectifications using sets of automatically found correspondences and demonstrates improvements obtained using the latter method. Some example views of point clouds for 3D surfaces produced from pairs of uncalibrated images using the methods presented in the thesis are included.
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Yu, Shuda. "Modélisation 3D automatique d'environnements : une approche éparse à partir d'images prises par une caméra catadioptrique." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00844401.
Full textAbstract:
La modélisation 3d automatique d'un environnement à partir d'images est un sujet toujours d'actualité en vision par ordinateur. Ce problème se résout en général en trois temps : déplacer une caméra dans la scène pour prendre la séquence d'images, reconstruire la géométrie, et utiliser une méthode de stéréo dense pour obtenir une surface de la scène. La seconde étape met en correspondances des points d'intérêts dans les images puis estime simultanément les poses de la caméra et un nuage épars de points 3d de la scène correspondant aux points d'intérêts. La troisième étape utilise l'information sur l'ensemble des pixels pour reconstruire une surface de la scène, par exemple en estimant un nuage de points dense.Ici nous proposons de traiter le problème en calculant directement une surface à partir du nuage épars de points et de son information de visibilité fournis par l'estimation de la géométrie. Les avantages sont des faibles complexités en temps et en espace, ce qui est utile par exemple pour obtenir des modèles compacts de grands environnements comme une ville. Pour cela, nous présentons une méthode de reconstruction de surface du type sculpture dans une triangulation de Delaunay 3d des points reconstruits. L'information de visibilité est utilisée pour classer les tétraèdres en espace vide ou matière. Puis une surface est extraite de sorte à séparer au mieux ces tétraèdres à l'aide d'une méthode gloutonne et d'une minorité de points de Steiner. On impose sur la surface la contrainte de 2-variété pour permettre des traitements ultérieurs classiques tels que lissage, raffinement par optimisation de photo-consistance ... Cette méthode a ensuite été étendue au cas incrémental : à chaque nouvelle image clef sélectionnée dans une vidéo, de nouveaux points 3d et une nouvelle pose sont estimés, puis la surface est mise à jour. La complexité en temps est étudiée dans les deux cas (incrémental ou non). Dans les expériences, nous utilisons une caméra catadioptrique bas coût et obtenons des modèles 3d texturés pour des environnements complets incluant bâtiments, sol, végétation ... Un inconvénient de nos méthodes est que la reconstruction des éléments fins de la scène n'est pas correcte, par exemple les branches des arbres et les pylônes électriques.
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Káňa, David. "Využití obecně orientovaných snímků v geoinformatice." Doctoral thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební, 2013. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-392292.
Full textAbstract:
This thesis deals with methods and algorithms used in computer vision for fully automatic reconstruction of exterior orientation in ordered and unordered sets of images captured by digital calibrated cameras without prior informations about camera positions or scene structure. Existing methods for key points detection, matching and relative orientation of images are described. Methods and strategies for merging submodels into global reconstruction including complex bundle adjustment are proposed. This thesis also adresses issues of direct and indirect georeferencing of images and orthophoto production problems. An outline related to technology of the capturing images by multiple camera systems is given and possible usage of oblique images is described, especially technology of the automatic 3D models texturing and measurements in one image using restrictive geometric conditions.
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Angladon, Vincent. "Room layout estimation on mobile devices." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://oatao.univ-toulouse.fr/20745/1/ANGLADON_Vincent.pdf.
Full textAbstract:
Room layout generation is the problem of generating a drawing or a digital model of an existing room from a set of measurements such as laser data or images. The generation of floor plans can find application in the building industry to assess the quality and the correctness of an ongoing construction w.r.t. the initial model, or to quickly sketch the renovation of an apartment. Real estate industry can rely on automatic generation of floor plans to ease the process of checking the livable surface and to propose virtual visits to prospective customers. As for the general public, the room layout can be integrated into mixed reality games to provide a better immersiveness experience, or used in other related augmented reality applications such room redecoration. The goal of this industrial thesis (CIFRE) is to investigate and take advantage of the state-of-the art mobile devices in order to automate the process of generating room layouts. Nowadays, modern mobile devices usually come a wide range of sensors, such as inertial motion unit (IMU), RGB cameras and, more recently, depth cameras. Moreover, tactile touchscreens offer a natural and simple way to interact with the user, thus favoring the development of interactive applications, in which the user can be part of the processing loop. This work aims at exploiting the richness of such devices to address the room layout generation problem. The thesis has three major contributions. We first show how the classic problem of detecting vanishing points in an image can benefit from an a-priori given by the IMU sensor. We propose a simple and effective algorithm for detecting vanishing points relying on the gravity vector estimated by the IMU. A new public dataset containing images and the relevant IMU data is introduced to help assessing vanishing point algorithms and foster further studies in the field. As a second contribution, we explored the state of-the-art of real-time localization and map optimization algorithms for RGB-D sensors. Real-time localization is a fundamental task to enable augmented reality applications, and thus it is a critical component when designing interactive applications. We propose an evaluation of existing algorithms for the common desktop set-up in order to be employed on a mobile device. For each considered method, we assess the accuracy of the localization as well as the computational performances when ported on a mobile device. Finally, we present a proof of concept of application able to generate the room layout relying on a Project Tango tablet equipped with an RGB-D sensor. In particular, we propose an algorithm that incrementally processes and fuses the 3D data provided by the sensor in order to obtain the layout of the room. We show how our algorithm can rely on the user interactions in order to correct the generated 3D model during the acquisition process.
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Fries, Niklas. "Uneven Image Point Distribution in Camera Pre-Calibration and its Eects on 3D Reconstruction Errors." Thesis, Umeå universitet, Institutionen för datavetenskap, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-136495.
Full textAbstract:
In camera pre-calibration, images of a calibration object are commonly used to determine the internal geometry of a camera. The calibration imaging is often optimized to have the calibration object cover as large image area as possible. This is likely to yield a larger concentration of measured image points near the center of the image sensor. In this report, the hypothesis is investigated that this non-uniform image point distribution results in a sub-optimal calibration. An area-based reweighting scheme is suggested to improve the calibration. Additionally, the effect of a choice between a 2D and a 3D calibration object is investigated. A simulation study was performed where both a standard and area-weighted pre-calibration scheme was used in a parallel and a convergent scene. The estimated uncertainty and true errors were computed and compared to the first order predictions and results of perfect calibrations. The area-based calibration showed no reduction in estimation errors. Furthermore, the 3D calibration object did not give a noticeable improvement. However, for the standard and area-based calibrations, the true errors surpassed the estimated uncertainties by up to 26 and 58 percent, respectively.
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Guillemot, Thierry. "Méthodes et structures non locales pour la restaurationd'images et de surfaces 3D." Thesis, Paris, ENST, 2014. http://www.theses.fr/2014ENST0006/document.
Full textAbstract:
Durant ces dernières années, les technologies d’acquisition numériques n’ont cessé de se perfectionner, permettant d’obtenir des données d’une qualité toujours plus fine. Néanmoins, le signal acquis reste corrompu par des défauts qui ne peuvent être corrigés matériellement et nécessitent l’utilisation de méthodes de restauration adaptées. J'usqu’au milieu des années 2000, ces approches s’appuyaient uniquement sur un traitement local du signal détérioré. Avec l’amélioration des performances de calcul, le support du filtre a pu être étendu à l’ensemble des données acquises en exploitant leur caractère autosimilaire. Ces approches non locales ont principalement été utilisées pour restaurer des données régulières et structurées telles que des images. Mais dans le cas extrême de données irrégulières et non structurées comme les nuages de points 3D, leur adaptation est peu étudiée à l’heure actuelle. Avec l’augmentation de la quantité de données échangées sur les réseaux de communication, de nouvelles méthodes non locales ont récemment été proposées. Elles utilisent un modèle a priori extrait à partir de grands ensembles d’échantillons pour améliorer la qualité de la restauration. Néanmoins, ce type de méthode reste actuellement trop coûteux en temps et en mémoire. Dans cette thèse, nous proposons, tout d’abord, d’étendre les méthodes non locales aux nuages de points 3D, en définissant une surface de points capable d’exploiter leur caractère autosimilaire. Nous introduisons ensuite une nouvelle structure de données, le CovTree, flexible et générique, capable d’apprendre les distributions d’un grand ensemble d’échantillons avec une capacité de mémoire limitée. Finalement, nous généralisons les méthodes de restauration collaboratives appliquées aux données 2D et 3D, en utilisant notre CovTree pour apprendre un modèle statistique a priori à partir d’un grand ensemble de donnéesIn recent years, digital technologies allowing to acquire real world objects or scenes have been significantly improved in order to obtain high quality datasets. However, the acquired signal is corrupted by defects which can not be rectified materially and require the use of adapted restoration methods. Until the middle 2000s, these approaches were only based on a local process applyed on the damaged signal. With the improvement of computing performance, the neighborhood used by the filter has been extended to the entire acquired dataset by exploiting their self-similar nature. These non-local approaches have mainly been used to restore regular and structured data such as images. But in the extreme case of irregular and unstructured data as 3D point sets, their adaptation is few investigated at this time. With the increase amount of exchanged data over the communication networks, new non-local methods have recently been proposed. These can improve the quality of the restoration by using an a priori model extracted from large data sets. However, this kind of method is time and memory consuming. In this thesis, we first propose to extend the non-local methods for 3D point sets by defining a surface of points which exploits their self-similar of the point cloud. We then introduce a new flexible and generic data structure, called the CovTree, allowing to learn the distribution of a large set of samples with a limited memory capacity. Finally, we generalize collaborative restoration methods applied to 2D and 3D data by using our CovTree to learn a statistical a priori model from a large dataset
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Gråd, Martin. "Improving Conventional Image-based 3D Reconstruction of Man-made Environments Through Line Cloud Integration." Thesis, Linköpings universitet, Medie- och Informationsteknik, 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-148452.
Full textAbstract:
Image-based 3D reconstruction refers to the capture and virtual reconstruction of real scenes, through the use of ordinary camera sensors. A common approach is the use of the algorithms Structure from Motion, Multi-view Stereo and Poisson Surface Reconstruction, that fares well for many types of scenes. However, a problem that this pipeline suffers from is that it often falters when it comes to texture-less surfaces and areas, such as those found in man-made environments. Building facades, roads and walls often lack detail and easily trackable feature points, making this approach less than ideal for such scenes. To remedy this weakness, this thesis investigates an expanded approach, incorporating line segment detection and line cloud generation into the already existing point cloud-based pipeline. Texture-less objects such as building facades, windows and roofs are well-suited for line segment detection, and line clouds are fitting for encoding 3D positional data in scenes consisting mostly of objects featuring many straight lines. A number of approaches have been explored in order to determine the usefulness of line clouds in this context, each of them addressing different aspects of the reconstruction procedure.
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Flötotto, Julia. "Un système de coordonnées associé à un échantillon de points d'une variété: définition, propriétés et applications." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00832487.
Full textAbstract:
Dans de nombreux domaines d'applications, une variété plongée dans l'espace euclidien est souvent représentée par un échantillon de points. Nous définissons dans cette thèse un système de coordonnées associé à un tel échantillon sur la variété qui généralise les coordonnées naturelles définies par Sibson. Nous exhibons ses propriétés mathématiques fondamentales ainsi que son application à l'interpolation d'une fonction définie sur la variété. Nous introduisons la notion d'atlas de Voronoï, défini comme un ensemble de cellules approximant le diagramme de Voronoï restreint à la variété et montrons son application à la reconstruction de surface et au remaillage. Enfin, nous étendons les propriétés des coordonnées naturelles aux diagrammes de puissance et proposons une synthèse des méthodes d'interpolation par coordonnées naturelles. Cette dernière détaille des preuves omises dans les articles originaux.
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Da, Tran Kai Frank. "L'interpolation de formes." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00832486.
Full textAbstract:
Pour de nombreuses applications informatiques, il est nécessaire d'interpréter des données échantillonnées et de fournir une représentation aussi correcte que possible des objets dont elles proviennent. Entre autres, on peut penser à l'imagerie médicale, au reverse engineering, à des applications de réalité virtuelle ou encore aux effets spéciaux pour le cinéma. Le problème étudié dans le cadre de cette thèse peut être formulé ainsi : à partir d'un ensemble S de points 3D échantillonnés sur un objet O, il s'agit de fournir un modèle géométrique de la surface délimitant O. Dans un premier temps, on détaille l'implantation d'une solution classique en Géométrie algorithmique dans le cadre du progiciel CGAL (http://www.cgal.org/). Les modules développés, Alpha-formes en dimensions 2 et 3, sont dorénavant partie intégrante de la libraire et distribués avec la version 2.3. Ensuite, on présente une nouvelle approche pour la reconstruction 3D à partir de nuages de points, dont le principe est de déployer une surface orientable sur les données. Cette méthode se révèle être très efficace, et surtout capable de fournir des réponses dans des cas difficiles. Elle offre, en outre, d'excellentes performances et permet de traiter de gros jeux de données. Enfin, on décrit une nouvelle méthode de reconstruction 3D pour des points organisés en sections. Il s'agit d'une méthode d'interpolation reposant sur les voisins naturels, un système de coordonnées barycentriques locales. Elle réunit deux grandes tendances: elle propose une définition fonctionnelle, C^1 presque partout, de l'objet reconstruit tout en ne considérant que des structures géométriques discrètes de type triangulation de Delaunay. L'interpolation de coupes parallèles permet, de surcroît, une solution efficace, grâce à des calculs uniquement réalisés en dimension 2.
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Crabtree, Gärdin David, and Alexander Jimenez. "Optical methods for 3D-reconstruction of railway bridges : Infrared scanning, Close range photogrammetry and Terrestrial laser scanning." Thesis, Luleå tekniska universitet, Byggkonstruktion och brand, 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-67716.
Full textAbstract:
The forecast of the next upcoming years estimates a growth of demand in transport. As the railway sector in Europe has developed over many years, the infrastructure presents performance issues because of, among other factors, asset maintenance activities being difficult and time consuming. There are currently 4000 railway bridges in Sweden managed by Trafikverket which are submitted to inspections at least every six years. The most common survey is done visually to determine the physical and functional condition of the bridges as well as finding damages that may exist on them. Because visual inspection is a subjective evaluation technique, the results of these bridge inspections may vary from inspector to inspector. The data collection is time consuming and written in standard inspection reports which may not provide sufficient visualization of damages. The inspector also needs to move around the bridge at close distance which could lead to unsafe working conditions. 3D modelling technology is becoming more and more common. Methods such as Close Ranged Photogrammetry (CRP) and Terrestrial Laser Scanning (TLS) are starting to be used for architecture and heritage preservation as well as engineering applications. Infrared (IR) scanning is also showing potential in creating 3D models but has yet not been used for structural analysis and inspections. A result from these methods is a point cloud, a 3D representation of a model in points that can be used for creating as-built Building Information Modeling (BIM)-models. In this study, the authors put these three methods to test to see if IR scanning and CRP are suitable ways, such as TLS is, to gather data for 3D-reconstruction of concrete railway bridges in fast, safe and non-disturbing ways. For this, the three technologies are performed on six bridges chosen by Trafikverket. The further aim is to determine if the 3D-reconstructions can be used for acquiring BIM-information to, among other things, create as-built drawings and to perform structural evaluations. As a result from the study, IR scanning and CRP show great potential as well as TLS in 3D-reconstruction of concrete railway bridges in fast, safe and non-disturbing ways. Still, there is a need of development regarding the technologies before we can start to rely on them completely.
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Vock, Dominik. "Automatic segmentation and reconstruction of traffic accident scenarios from mobile laser scanning data." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-141582.
Full textAbstract:
Virtual reconstruction of historic sites, planning of restorations and attachments of new building parts, as well as forest inventory are few examples of fields that benefit from the application of 3D surveying data. Originally using 2D photo based documentation and manual distance measurements, the 3D information obtained from multi camera and laser scanning systems realizes a noticeable improvement regarding the surveying times and the amount of generated 3D information. The 3D data allows a detailed post processing and better visualization of all relevant spatial information. Yet, for the extraction of the required information from the raw scan data and for the generation of useable visual output, time-consuming, complex user-based data processing is still required, using the commercially available 3D software tools.
In this context, the automatic object recognition from 3D point cloud and depth data has been discussed in many different works. The developed tools and methods however, usually only focus on a certain kind of object or the detection of learned invariant surface shapes. Although the resulting methods are applicable for certain practices of data segmentation, they are not necessarily suitable for arbitrary tasks due to the varying requirements of the different fields of research.
This thesis presents a more widespread solution for automatic scene reconstruction from 3D point clouds, targeting street scenarios, specifically for the task of traffic accident scene analysis and documentation. The data, obtained by sampling the scene using a mobile scanning system is evaluated, segmented, and finally used to generate detailed 3D information of the scanned environment.
To realize this aim, this work adapts and validates various existing approaches on laser scan segmentation regarding the application on accident relevant scene information, including road surfaces and markings, vehicles, walls, trees and other salient objects. The approaches are therefore evaluated regarding their suitability and limitations for the given tasks, as well as for possibilities concerning the combined application together with other procedures. The obtained knowledge is used for the development of new algorithms and procedures to allow a satisfying segmentation and reconstruction of the scene, corresponding to the available sampling densities and precisions.
Besides the segmentation of the point cloud data, this thesis presents different visualization and reconstruction methods to achieve a wider range of possible applications of the developed system for data export and utilization in different third party software tools.
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Abayowa, Bernard Olushola. "Automatic Registration of Optical Aerial Imagery to a LiDAR Point Cloud for Generation of Large Scale City Models." University of Dayton / OhioLINK, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=dayton1372508452.
Full text
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Forsman, Mona. "Point cloud densification." Thesis, Umeå universitet, Institutionen för fysik, 2010. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-39980.
Full textAbstract:
Several automatic methods exist for creating 3D point clouds extracted from 2D photos. In manycases, the result is a sparse point cloud, unevenly distributed over the scene.After determining the coordinates of the same point in two images of an object, the 3D positionof that point can be calculated using knowledge of camera data and relative orientation. A model created from a unevenly distributed point clouds may loss detail and precision in thesparse areas. The aim of this thesis is to study methods for densification of point clouds. This thesis contains a literature study over different methods for extracting matched point pairs,and an implementation of Least Square Template Matching (LSTM) with a set of improvementtechniques. The implementation is evaluated on a set of different scenes of various difficulty. LSTM is implemented by working on a dense grid of points in an image and Wallis filtering isused to enhance contrast. The matched point correspondences are evaluated with parameters fromthe optimization in order to keep good matches and discard bad ones. The purpose is to find detailsclose to a plane in the images, or on plane-like surfaces. A set of extensions to LSTM is implemented in the aim of improving the quality of the matchedpoints. The seed points are improved by Transformed Normalized Cross Correlation (TNCC) andMultiple Seed Points (MSP) for the same template, and then tested to see if they converge to thesame result. Wallis filtering is used to increase the contrast in the image. The quality of the extractedpoints are evaluated with respect to correlation with other optimization parameters and comparisonof standard deviation in x- and y- direction. If a point is rejected, the option to try again with a largertemplate size exists, called Adaptive Template Size (ATS).
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Dutta, Somnath. "Moving Least Squares Correspondences for Iterative Point Set Registration." Technische Universität Dresden, 2019. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A35721.
Full textAbstract:
Registering partial shapes plays an important role in numerous applications in the fields of robotics, vision, and graphics. An essential problem of registration algorithms is the determination of correspondences between surfaces. In this paper, we provide a in-depth evaluation of an approach that computes high-quality correspondences for pair-wise closest point-based iterative registration and compare the results with state-of-the-art registration algorithms. Instead of using a discrete point set for correspondence search, the approach is based on a locally reconstructed continuous moving least squares surface to overcome sampling mismatches in the input shapes. Furthermore, MLS-based correspondences are highly robust to noise. We demonstrate that this strategy outperforms existing approaches in terms of registration accuracy by combining it with the SparseICP local registration algorithm. Our extensive evaluation over several thousand scans from different sources verify that MLS-based approach results in a significant increase in alignment accuracy, surpassing state-of-theart feature-based and probabilistic methods. At the same time, it allows an efficient implementation that introduces only a modest computational overhead.