Uncalibrated 3D Vision: Contributions to Projective Reconstruction and Study of the Critical Motions for Self-Calibration
Vision 3D non calibrée : contributions à la reconstruction projective et étude des mouvements critiques pour l'auto-calibrage
Résumé
This thesis is about threedimensional reconstruction of objects from images taken by cameras. The classical scheme is based on an off-line calibration of the cameras. Very often, this is not available and, in general, dynamic applications need a frequent update of the calibration. Thus it is clearly desirable to get rid off the requirement of performing an off-line calibration. In this thesis, we concentrate on the one hand on methods for uncalibrated reconstruction and on the other hand on the concept of on-line or self-calibration. We try to get threedimensional measurements even from images taken with uncalibrated cameras. The obtained information is not of a metric nature, but still useful for tasks such as object recognition or the visually guided control of robot motions. We have developed several methods for uncalibrated threedimensional reconstruction. Self-calibration consists of calibrating a camera only from images of unknown objects. Images taken in course of an application can thus be used simultaneously for the application itself and for camera calibration. Our major contribution in this domain is a study of degeneracy conditions that turn out to be a very common problem in practice. In concrete terms, we identify all types of camera motion that prevent self-calibration.
Cette thèse concerne la reconstruction tridimensionnelle d'objets à partir d'images prises par des caméras. Le schéma classique s'appuie sur un calibrage hors ligne des caméras. Ce calibrage n'est pas toujours possible et des applications dynamiques requièrent en général fréquemment une mise à jour du calibrage au vol. Il est donc clairement souhaitable de pouvoir s'affranchir du besoin d'un calibrage hors ligne. Dans cette thèse, nous nous concentrons d'une part sur des méthodes de reconstruction non calibrée et d'autre part sur le concept de calibrage en ligne ou auto-calibrage. Nous tâchons d'obtenir des mesures tridimensionnelles même avec des images prises par des caméras non calibrées. Les informations obtenues ne sont pas de nature métrique, mais elles sont néanmoins exploitables pour des tâches de reconnaissance d'objets ou d'asservissement de robots. Nous avons développé plusieurs méthodes pratiques pour la reconstruction tridimensionnelle non calibrée. L'auto-calibrage ou calibrage en ligne consiste à calibrer une caméra uniquement à partir d'images d'objets inconnus. Les images prises au cours d'une application peuvent donc être utilisées simultanément pour l'application elle-même et pour le calibrage de la caméra. Notre contribution majeure dans ce domaine est une étude des conditions de dégénérescence qui s'avèrent apparaître fréquemment en pratique. Plus précisément, nous identifions tous les types de mouvements de caméra qui prohibent l'auto-calibrage.