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Compression multi-vues de flux autostéréoscopiques / Multi-view compression of autostereoscopic streams

Battin, Benjamin 04 July 2012 (has links)
Le développement de la "3D" dans l'industrie cinématographique ainsi que la mise sur le marché de consoles telles que la Nintendo 3DS et d'écrans stéréoscopiques utilisant des lunettes (actives ou passives) accrédite la démocratisation du relief dans notre rapport à l'image. L'une des dernières technologies en matière de restitution relief est l'écran auto-stéréoscopique : il permet l'affichage simultané de plusieurs vues d'une même scène (généralement entre 2 ou 9) et ne nécessite pas le port de lunettes pour percevoir le relief. Les séquences auto-stéréoscopiques représentent un volume conséquent de données (lié au nombre de points de vue) qui est encore accentué par le fait que la technologie associée aux écrans est en constante évolution. En effet, les écrans actuels proposent des résolutions et des fréquences d'affichage de plus en plus élevées avec, notamment, l'arrivée prochaine sur le marché du standard UHDTV. Ces différents facteurs tendent à produire des volumes de données toujours plus conséquents qui doivent être compressés pour permettre leur transmission sur des réseaux ou pour faciliter leur stockage. Le travail de thèse, qui a été mené dans le cadre du projet "Cam-Relief", a pour objectif le développement de solutions logicielles dédiées à la compression multi-vues de séquences auto-stéréoscopiques. Chacune de nos contributions vise à répondre à un des besoins spécifiques suivant : la compression temps réel des séquences issues de nos systèmes d'acquisition, la compression sans perte de séquences destinées à la post-production ainsi qu'une alternative au standard de compression multi-vues actuel : H.264/MultiView-Coding. Nous présentons dans ce mémoire trois méthodes de compression multi-vues, chacune répondant aux trois besoins respectifs énoncés ci-dessus. La première, appelée MICA (Multirvew Image Compression Algortihm), est un algorithme de compression multi-vues temps réel qui exploite la corrélation inter-vues présente au sein des séquences auto-stéréoscopiques en utilisant le principe d'images de différence. Ces images de différence vont aussi nous permettre de mettre en avant les zones de l'images soumises à la parallaxe et ainsi permettre de les préserver le plus possible d'importantes distorsions. La deuxième contribution, nommé Multiview-LS (Lossless), est une adaptation au cas multi-vues de l'algorithme JPEG-LS. En modifiant la structure du schéma de prédiction de JPEG-LS, notre algorithme permet l'exploitation des corrélations temporelles et inter-vues spécifiques aux séquences auto-stéréoscopiques. Le troisième schéma de compression, enfin, propose un algorithme de compression basé sur l'approche LDI (Layered-Depth Image). La génération de celui-ci est basée sur une approche innovante utilisant des cartes de disparités entières. Nous proposons deux schémas dédiés à la compression de l'information chromatique du LDI : un basé sur l’utilisation de la DCT et l'autre basé sur l'utilisation de la DWT. L'information de disparité est quant à elle codée à l'aide d'un algorithme de compression sans perte. / The development of the "3D" in the film industry, the marketing of consoles suche as the Nintendo 3DS ans screens using stereoscopic glasses (active or passive) accredits the democratization of the 3DTV. One of the latest technologies associated to 3D resides in auto-stereoscopic displays which allow the simultaneous display of multiple views from a scene (usually between 2 and 9) and do not require glasses to perceive the depth impression. These auto-stereoscopic sequences represent a significant volume of data (related to the number of views) which is further accentuated by the fact that the technology associated with screens is constanly changing. Indeed, the current screens offer higher and higher resolutions and display frequencies, notably with the arrival of the UHDTV standard on the market. These factors tend to produce high amounts of data which have to be compressed in order to allow transmission over networks or for easy storage. The thesis, which was conducted under the project "CamRelief", aims to develop software solutions for the muli-view compression of these auto-stereoscopic sequences. Each of our contributions addresses a special need from the following : real-time compression of multi-view sequences produced but our acquisition systems, lossless compression of multi-view sequences for post-production and an alternative to the multi-view compression standard : H.264/MultiView-Coding. In this paper, we present three multi-view compression methods which meet the three respective needs outlined above. The first method, called MICA (Multiview Image Compression Algortihm) is a real-time multi-view compression algorithm which exploits the inter-view correlation by using the concept of much as possible from major distoritions. The second contribution, called Multiview-LS (Lossless), is a multi-view adaptation of the JPEG-LS algortihm. By changing the structure of the JPEG-LS prediction scheme, our algorithm allows the exploitation of temporal and interview correlations specific to auto-stéréoscopic sequences. Finally, the third compression scheme is based ont the LDI (Layered-Depth Image) concept. The LDI generation is based on an innovative approach using integer-valued disparity maps. We propose two schemes dedicated to the chromatic LDI information compression : one based on the use of the DCT and the other based on the use of the DWT. The disparity information is encoded using a lossless compression algorithm.
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Shape estimation of specular objects from multiview images / Estimation de la forme d'objets spéculaires à partir d'un système multi-vues

Chari, Visesh 20 November 2012 (has links)
Un des modèles les plus simples de surface de réfraction est une surface plane. Bien que sa présence soit omniprésente dans notre monde sous la forme de vitres transparentes, de fenêtres, ou la surface d'eau stagnante, très peu de choses sont connues sur la géométrie multi-vues causée par la réfraction d'une telle surface. Dans la première partie de cette thèse, nous analysons la géométrie à vues multiple d'une surface réfractive. Nous considérons le cas où une ou plusieurs caméras dans un milieu (p. ex. l'air) regardent une scène dans un autre milieu (p. ex. l'eau), avec une interface plane entre ces deux milieux. Le cas d'une photo sous-marine, par exemple, correspond à cette description. Comme le modèle de projection perspectif ne correspond pas à ce scenario, nous dérivons le modèle de caméra et sa matrice de projection associée. Nous montrons que les lignes 3D de la scène correspondent à des courbes quartiques dans les images. Un point intéressant à noter à propos de cette configuration est que si l'on considère un indice de réfraction homogène, alors il existe une courbe unique dans l'image pour chaque ligne 3D du monde. Nous décrivons et développons ensuite des éléments de géométrie multi-vues telles que les matrices fondamentales ou d'homographies liées à la scène, et donnons des éléments pour l'estimation de pose des caméras à partir de plusieurs points de vue. Nous montrons également que lorsque le milieu est plus dense, la ligne d'horizon correspond à une conique qui peut être décomposer afin d'en déduire les paramètres de l'interface. Ensuite, nous étendons notre approche en proposant des algorithmes pour estimer la géométrie de plusieurs surfaces planes refractives à partir d'une seule image. Un exemple typique d'un tel scenario est par exemple lorsque l'on regarde à travers un aquarium. Nous proposons une méthode simple pour calculer les normales de telles surfaces étant donné divers scenari, en limitant le système à une caméra axiale. Cela permet dans notre cas d'utiliser des approches basées sur ransac comme l'algorithme “8 points” pour le calcul de matrice fondamentale, d'une manière similaire à l'estimation de distortions axiales de la littérature en vision par ordinateur. Nous montrons également que le même modèle peut être directement adapté pour reconstruire des surfaces réflectives sous l'hypothèse que les surfaces soient planes par morceaux. Nous présentons des résultats de reconstruction 3D encourageants, et analysons leur précision. Alors que les deux approches précédentes se focalisent seulement sur la reconstruction d'une ou plusieurs surfaces planes réfractives en utilisant uniquement l'information géométrique, les surfaces spéculaires modifient également la manière dont l'énergie lumineuse à la surface est redistribuée. Le modèle sous-jacent correspondant peut être expliqué par les équations de Fresnel. En exploitant à la fois cette information géométrique et photométrique, nous proposons une méthode pour reconstruire la forme de surfaces spéculaires arbitraires. Nous montrons que notre approche implique un scenario d'acquisition simple. Tout d'abord, nous analysons plusieurs cas minimals pour la reconstruction de formes, et en déduisons une nouvelle contrainte qui combine la géométrie et la théorie de Fresnel à propos des surfaces transparentes. Ensuite, nous illustrons la nature complémentaire de ces attributs qui nous aident à obtenir une information supplémentaire sur l'objet, qu'il est difficile d'avoir autrement. Finalement, nous proposons une discussion sur les aspects pratiques de notre algorithme de reconstruction, et présentons des résultats sur des données difficiles et non triviales. / The task of understanding, 3D reconstruction and analysis of the multiple view geometry related to transparent objects is one of the long standing challenging problems in computer vision. In this thesis, we look at novel approaches to analyze images of transparent surfaces to deduce their geometric and photometric properties. At first, we analyze the multiview geometry of the simple case of planar refraction. We show how the image of a 3D line is a quartic curve in an image, and thus derive the first imaging model that accounts for planar refraction. We use this approach to then derive other properties that involve multiple cameras, like fundamental and homography matrices. Finally, we propose approaches to estimate the refractive surface parameters and camera poses, given images. We then extend our approach to derive algorithms for recovering the geometry of multiple planar refractive surfaces from a single image. We propose a simple technique to compute the normal of such surfaces given in various scenarios, by equating our setup to an axial camera. We then show that the same model could be used to reconstruct reflective surfaces using a piecewise planar assumption. We show encouraging 3D reconstruction results, and analyse the accuracy of results obtained using this approach. We then focus our attention on using both geometric and photometric cues for reconstructing transparent 3D surfaces. We show that in the presence of known illumination, we can recover the shape of such objects from single or multiple views. The cornerstone of our approach are the Fresnel equations, and we both derive and analyze their use for 3D reconstruction. Finally, we show our approach could be used to produce high quality reconstructions, and discuss other potential future applications.
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Contributions à l'approche bayésienne pour la stéréovision multi-vues

Gargallo I Piracés, Pau 11 February 2008 (has links) (PDF)
La stéréovision multi-vues consiste à retrouver la forme des objets à partir de plusieurs images prises de différents points de vue connus. Ceci est un problème inverse où on cherche la cause (l'objet) alors qu'on observe l'effet (les images). Sous une optique bayésienne, la solution serait une reconstruction qui reproduise au mieux les images observées tout en restant plausible a priori. Dans cette thèse, nous présentons des modèles et des méthodes permettant de minimiser la différence entre les images observées et les images obtenues par le rendu de la reconstruction. Pour ceci, il est nécessaire de tenir compte des occultations qui on lieu lors du rendu. Le résultat principal de la thése est le calcul de la dérivée de l'erreur de reprojection par rapport aux variations de surface qui tiens en compte les changements de visibilité lors que la surface se déforme.
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Human Object Interaction Recognition / Reconnaissance d’action humaines et d’interaction avec l’objet

Meng, Meng 09 January 2017 (has links)
Dans cette thèse, nous avons étudié la reconnaissance des actions qui incluent l'intéraction avec l’objet à partir des données du skeleton et des informations de profondeur fournies par les capteurs RGB-D. Il existe deux principales applications que nous abordons dans cette thèse: la reconnaissance de l'interaction humaine avec l'objet et la reconnaissance d'une activité anormale. Nous proposons, dan un premier temps, une modélisation spatio-temporelle pour la reconnaissance en ligne et hors ligne des interactions entre l’humain et l’objet. Ces caractéristiques ont été adoptées pour la reconnaissance en ligne des interactions humaines avec l’objet et pour la détection de la démarche anormale. Ensuite, nous proposons des caractéristiques liées à d'objet qui décrivent approximativement la forme et la taille de l’objet. Ces caractéristiques sont fusionnées avec les caractéristiques bas-niveau pour la reconnaissance en ligne des interactions humaines avec l’objet. Les expériences menées sur deux benchmarks démontrent l’efficacité de la méthode proposée. Dans le deuxième volet de ce travail, nous étendons l'étude à la détection de la démarche anormale en utilisant le cadre en ligne l’approche. Afin de valider la robustesse de l’approche à la pose, nous avons collecté une base multi-vue pour des interactions humaines avec l’objet, de façon normale et anormale. Les résultats expérimentaux sur le benchmark des actions anormales frontales et sur la nouvelles base prouvent l’efficacité de l’approche. / In this thesis, we have investigated the human object interaction recognition by using the skeleton data and local depth information provided by RGB-D sensors. There are two main applications we address in this thesis: human object interaction recognition and abnormal activity recognition. First, we propose a spatio-temporal modeling of human-object interaction videos for on-line and off-line recognition. In the spatial modeling of human object interactions, we propose low-level feature and object related distance feature which adopted on on-line human object interaction recognition and abnormal gait detection. Then, we propose object feature, a rough description of the object shape and size as new features to model human-object interactions. This object feature is fused with the low-level feature for online human object interaction recognition. In the temporal modeling of human object interactions, we proposed a shape analysis framework based on low-level feature and object related distance feature for full sequence-based off-line recognition. Experiments carried out on two representative benchmarks demonstrate the proposed method are effective and discriminative for human object interaction analysis. Second, we extend the study to abnormal gait detection by using the on-line framework of human object interaction classification. The experiments conducted following state-of-the-art settings on the benchmark shows the effectiveness of proposed method. Finally, we collected a multi-view human object interaction dataset involving abnormal and normal human behaviors by RGB-D sensors. We test our model on the new dataset and evaluate the potential of the proposed approach.
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Restauration échographique multi-vues appliquée à l'imagerie 3D du sein et du coeur

Soler, Pau 21 March 2006 (has links) (PDF)
Restauration Echographique Multi-vues appliquée à l'Imagerie 3D du Sein et du Cœur Nous présentons dans cette thèse de nouvelles techniques pour l'amélioration de la qualité d'images ultrasonores tridimensionnelles. L'échographie est l'une des technologies les plus utilisées en imagerie médicale, car elle est non-invasive, temps réel et relativement peu coûteuse. Cependant, elle a des inconvénients, comme la présence de speckle, une faible résolution spatiale et la dépendance de l'angle d'acquisition. La technique de combinaison spatiale (en anglais spatial compounding), qui consiste à combiner des images selon différents points de vue, a démontré qu'elle permettait de réduire le niveau de speckle. Nous proposons d'étendre cette technique afin améliorer également la résolution spatiale et la dépendance de l'angle d'acquisition. Nous proposons deux nouvelles approches : (i) une déconvolution multi-vues, consistant à résoudre le problème inverse où l'on suppose que chaque acquisition est une version dégradée du tissu original, et on recherche l'image la plus vraisemblable, et (ii) une fusion multi-vues, où l'on construit un volume à partir des caractéristiques présentes dans chaque acquisition. Nous appliquons ces méthodes sur l'imagerie 3D du sein et du cœur. L'obtention des volumes 3D du sein reste un défi, entre autres parce que la résolution est limitée dans le plan d'élévation. Les méthodes proposées permettent de résoudre ces problèmes. De nouvelles sondes en temps-réel et 3D pour l'imagerie du cœur ont été récemment introduites sur le marché. La combinaison par nos méthodes des acquisitions à travers différentes fenêtres acoustiques permet d'augmenter le champ de vue, le contraste des parois et le rapport signal sur bruit.
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Reconstruction de bâti en milieu urbain: une approche multi-vues.

Taillandier, Franck 12 October 2004 (has links) (PDF)
En dépit des progrès réalisés en vision par ordinateur et en photogrammétrie, la reconstruction tridimensionnelle de scènes à partir de photographies reste un problème extraordinairement complexe et loin d'être résolu. Dans cette thèse, nous nous intéressons au domaine plus restreint de la reconstruction automatique de bâtiments à partir d'images aériennes en multi-recouvrement. En décalage par rapport aux méthodes à base de modèles prédéfinis, notre approche utilise une modélisation très générique des bâtiments comme polyèdres sans surplomb. Pour pallier le manque de robustesse inhérent à la plupart des approches génériques, des contraintes a priori sont introduites dans la sélection de la meilleure représentation favorisant ainsi, sans les imposer, des choix correspondant à des situations récurrentes dans un environnement urbain: parallélisme, horizontalité, orthogonalité, symétrie verticale de certaines facettes. Par ce raisonnement, le système concilie à la fois les problématiques de généricité et de généralisation. La stratégie générale se compose de quatre étapes majeures. La première consiste à extraire des images trois types de primitives tridimensionnelles qui serviront à construire les modèles de bâtiments puis à sélectionner la meilleure représentation: segments 3D, facettes planes, discontinuités altimétriques. Dans un deuxième temps, l'algorithme extrait, à partir de l'arrangement de plans déduit des primitives planes, toutes les hypothèses de bâtiments modélisés comme surfaces polyédriques continues et sans surplomb. Il est prouvé, à cet effet, que cette procédure se ramène à la recherche exhaustive des cliques maximales d'un graphe adéquat. Dans l'ensemble de toutes ces hypothèses, la sélection du modèle final se fait, dans un troisième temps, par le biais d'une formulation bayésienne qui prend en compte différents types d'observation. La complexité du modèle de bâtiment et les contraintes a priori sur les primitives telles qu'orthogonalité, parallélisme, symétrie, horizontalité sont naturellement introduites dans cette formulation pour concilier adéquation aux données et simplicité de formes. Enfin, les contraintes détectées sur les primitives sont effectivement introduites dans la reconstruction. L'algorithme utilise alors une paramétrisation implicite du bâtiment qui assure l'application des contraintes sur le modèle final. La méthodologie de recherche de l'ensemble des formes admissibles par cliques maximales constitue, avec l'intégration de contraintes dans le processus de choix de la représentation et de recalage du modèle, les contributions majeures du système présenté. Des résultats et une évaluation sur images aériennes prouvent la validité de cette approche qui permet de traiter des bâtiments aux formes arbitrairement complexes et de pallier, le cas échéant, les défauts de focalisation. Malgré cette généricité, le système se révèle tolérant aux erreurs des détecteurs de primitives et présente des caractéristiques intéressantes pour la modélisation de scènes péri-urbaines.
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Décomposition en images intrinsèques à partir de plusieurs photographies

Laffont, Pierre-Yves 12 October 2012 (has links) (PDF)
La modification d'éclairage et de matériaux dans une image est un objectif de longue date en traitement d'image, vision par ordinateur et infographie. <br /><br /> Cette thèse a pour objectif de calculer une décomposition en images intrinsèques, qui sépare une photographie en composantes indépendantes : la réflectance, qui correspond à la couleur des matériaux, et l'illumination, qui représente la contribution de l'éclairage à chaque pixel. Nous cherchons à résoudre ce problème difficile à l'aide de plusieurs photographies de la scène. L'intuition clé des approches que nous proposons est de contraindre la décomposition en combinant des algorithmes guidés par l'image, et une reconstruction 3D éparse et incomplète générée par les algorithmes de stéréo multi-vue. <br /><br /> Une première approche permet de décomposer des images de scènes extérieures, à partir de plusieurs photographies avec un éclairage fixe. Cette méthode permet non seulement de séparer la réflectance de l'illumination, mais décompose également cette dernière en composantes dues au soleil, au ciel, et à l'éclairage indirect. Une méthodologie permettant de simplifier le processus de capture et de calibration, est ensuite proposée. La troisième partie de cette thèse est consacrée aux collections d'images: nous exploitons les variations d'éclairage afin de traiter des scènes complexes sans intervention de l'utilisateur. <br /><br /> Les méthodes décrites dans cette thèse rendent possible plusieurs manipulations d'images, telles que l'édition de matériaux tout en préservant un éclairage cohérent, l'insertion d'objets virtuels, ou le transfert d'éclairage entre photographies d'une même scène.
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Compression multi-vues par representation LDI (Layered Depth Images)

Jantet, Vincent 23 November 2012 (has links) (PDF)
Cette thèse présente un système de traitement des vidéos multi-vues plus profondeur (MVD), en utilisant le concept d'images multi-couches (LDI). Plusieurs contributions sont proposées, à la fois dans le domaine de la synthèse de vues à partir de cartes de profondeur et dans le domaine de la construction et de la compression des LDI. La méthode de synthèse de vues proposée est basée sur une nouvelle technique de projection (JPF). La projection JPF prend en entrée des données de type image plus profondeur et synthétise un nouveau point de vue quelconque ; elle est conçue pour détecter et remplir les fissures et les petits découvrements pendant la projection. Une mesure de confiance sur les pixels est introduite afin d'éviter les artéfacts fantômes au niveau des contours. Cette projection JPF est utilisée d'une part avec une technique de ré-alignement de textures lors de l'interpolation de vues intermédiaires, et d'autre part avec une nouvelle méthode de synthèse de textures lors de l'extrapolation de vues virtuelles. Afin d'encoder efficacement les séquences de LDI, un schéma de compression multi-vues (MVC/AVC) est adapté pour exploiter à la fois les redondances temporelles et inter-couche. Une construction incrémentale des LDI est proposée, qui réduit le taux de remplissage des couches additionnelles. L'efficacité de la compression est améliorée par une réorganisation des couches par objet, assurant ainsi une meilleure cohérence spatiale. Deux méthodes de rendu sont finalement proposées : la première utilise la projection JPF alors que la seconde utilise des maillages 3D pour un affichage temps réel sur un écran multi-scopiques.
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Reconstruction 3D à partir de séquences vidéo pour l'acquisition du mouvement de personnages en temps réel et sans marqueur

Michoud, Brice 30 September 2009 (has links) (PDF)
Nous nous intéressons à l'acquisition automatique de mouvements 3D de personnes. Cette opération doit être réalisée sans un équipement spécialisé (marqueurs ou habillage spécifique), pour rendre son utilisation générale, sous la contrainte du temps réel. Pour répondre à ces questions, nous sommes amenés à traiter de la reconstruction et l'analyse de la forme 3D. Concernant le problème de reconstruction 3D en temps réel d'entités en mouvement à partir de plusieurs vues, les approches existantes font souvent appel à des calculs complexes incompatibles avec la contrainte du temps réel. Les approches du type SFS offrent un compromis intéressant entre efficacité algorithmique et précision. Ces dernières utilisent les silhouettes issues de chaque caméra pour proposer un volume englobant des objets. Cependant elles nécessitent un environnement particulièrement contraint, dont le placement minutieux des caméras. Les travaux présentés dans ce manuscrit généralisent l'utilisation des approches SFS à des environnements peu contrôlés. L'acquisition du mouvement revient à déterminer les paramètres offrant la meilleure corrélation entre le modèle et la reconstruction 3D. Notre objectif étant le suivi temps réel, nous proposons des méthodes qui offrent la précision requise et le temps réel. Couplé à un suivi temporel par filtre de Kalman, à un recalage d'objets géométriques simples (ellipsoïdes, sphères, etc.), nous proposons un système temps réel, offrant une erreur de l'ordre de 6%.De par sa robustesse, il permet le suivi simultané de plusieurs personnes, même lors de contacts. Les résultats obtenus ouvrent des perspectives à un transfert vers des applications grand public
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MuVArch : une approche de méta-modélisation pour la représentation multi-vues des architectures hétérogènes embarqués / MuVARCH : a (meta) modeling approach for multi-view representation of heterogeneous embedded architectures

Khecharem, Amani 03 May 2016 (has links)
Nous avons défini et réalisé avec l'approche MuVarch un environnement de (méta-)modélisation orientée vers la représentation multi-vues des architectures embarquées hétérogènes (de type "smartphone" par exemple). En plus de la vue architecturale de base, support de toutes les autres, on considère les vues "performance", "consommation", "température", ainsi que la vue fonctionnelle "applicative" pour fournir des scénarios comportementaux de fonctionnement de la plate-forme. Il était important de savoir décrire en MuVarch comment les vues se raccrochent à la vue de base architecturale, et comment elle se relient également entre elles (relation entre consommation énergétique et température par exemple). L'objectif ultime est d'utiliser ce framework multi-vues et les différentes informations apportées par chacune, pour savoir supporter des politiques alternatives de mapping/allocation des tâches applicatives sur les ressources de l'architecture (la définition de ces politiques restant extérieure à nos travaux de thèse). La représentation adéquate de cette relation d'allocation forme donc un des aspects importants de nos travaux. / We introduced and realized with our MuVarch approach an heterogeneous (meta)modeling environment for multi-view representation of heterogeneous embedded architectures (of "smartphone" type for instance). In addition to the backbone architectural view supporting others, we considered performance, power, and thermal view. We introduced also the functional applicative view, to provide typical use cases for the architecture. It was important to describe in MuVarch our various views would connect to the basic one, and how they would mutually relate together as well (how temperature depends on power consumption for instance). The global objective was to let the framework consider alternative mapping/allocation strategies for applicative tasks on architectural resources (although the definition of such strategies themselves was out of the scope). The appropriate form of such an allocation relation, which may be quite involved, was thus an important aspect of this thesis.

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