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Abstract

The fundamental matrix can be estimated from point matches. The current gold standard is to bootstrap the eight-point algorithm and two-view projective bundle adjustment. The eight-point algorithm first computes a simple linear least squares solution by minimizing an algebraic cost and then computes the closest rank-deficient matrix. This article proposes a single-step method that solves both steps of the eight-point algorithm. Using recent result from polynomial global optimization, our method finds the rank-deficient matrix that exactly minimizes the algebraic cost. The current gold standard is known to be extremely effective but is nonetheless outperformed by our rank-constrained method boostrapping bundle adjustment. This is here demonstrated on simulated and standard real datasets. With our initialization, bundle adjustment consistently finds a better local minimum (achieves a lower reprojection error) and takes less iterations to converge

Résumé

l'article expose une approche symétrique globale pour estimer les homographies de la rectification projective à partir d'images infrarouges non calibrées et de la géométrie épipolaire. Cette étape est importante dans le cadre de la stéréoscopie par corrélation car elle permet de se ramener à une géométrie épipolaire simple, dans laquelle les droites épipolaires sont parallèles aux lignes des images. Le processus de calcul des homographies est basé sur l'optimisation d'un critère non linéaire prenant en compte la géométrie épipolaire ; ce processus est réalisé sous des contraintes qui réduisent dans le même temps les distorsions des images. Le critère d'optimisation et l'espace de contraintes choisis nous assurent une meilleure précision et moins de déformations projectives que les méthodes couramment utilisées dans la littérature.

Mots-Clés / Keywords

Integration; Architecture; FPGA; Stereo-vision;

Abstract

The surveillance applications are classically divided into two categories : property protection (object-displacement) and fire protection (fire/smoke detection). Although these two fields share similar techniques, the proposed approaches remain different in the technology used for each of them. This thesis presents a new surveillance system based on one single technology : an uncooled CCD camera operating in the Near Infra Red (NIR) spectral band. The most serious difficulty which has been encountered comes from the temperature variations of camera in places such as the aircraft compartment where the proposed system has been validated. Our main contribution is to detect and measure both object-displacements and temperature of fire outbreaks in a room where high temperature variations occur. These variations are taken into account on the one hand in the camera geometric model, used in displacement measurement and on the other hand in the radiometric model which links the hot source temperature to the image intensity. Using both measurements, an estimation step whose originality is to address the problem of the detection of abrupt and sporadic changes between different non linear systems is also introduced. The obtained results have been validated in an aircraft surveillance application. This experimentation appears to be a first attempt to detect both fire and load displacements in a cargo compartment. It has been performed following highly international aeronautic standards giving the detection system some generic properties which could facilitate its use in other applications.

Résumé

La surveillance de scènes dynamiques est généralement abordée selon deux axes : la protection des biens et des personnes (surveillance de déplacements d'objets) et la protection incendie (surveillance feu). Même si ces deux domaines d'application présentent des thématiques communes, ils sont généralement traités séparément en raison de l'exploitation de technologies différentes. Cette thèse s'intéresse au problème de la surveillance couplée de ces deux phénomènes à partir d'une approche mono-technologie : une caméra noir et blanc courante, non stabilisée en température et exploitée dans le domaine spectral proche infrarouge. De plus, ces phénomènes sont à surveiller dans une scène d'intérieur soumise à des fluctuations notables de la température ambiante (cas d'applications aéronautiques et spatiales). Notre contribution principale concerne la détection et la mesure couplée de phénomènes dimensionnels (déplacements d'objets) et thermiques (points chauds et flammes) à des températures inférieures à 1000°C avec une caméra CCD non stabilisée en température. Pour cela, nous avons pris en compte la température de dérive du détecteur dans le modèle sténopé, utilisé pour la mesure de déplacement, et dans le modèle radiométrique, nécessaire pour relier l'intensité de l'image à la température du phénomène. A partir de cette mesure couplée de température et de déplacements, nous avons ensuite développé une méthode d'estimation robuste afin de prévenir au plus tôt l'apparition d'anomalies dans la scène. L'originalité de la méthode proposée réside dans le mécanisme de détection de changements abrupts et sporadiques dans l'évolution des phénomènes régie par différents modèles non linéaires. Les résultats de cette thèse ont été validés dans une application de surveillance de soutes d'avion, première expérience embarquée de détection des feux et de déplacements de charges. La validation selon des normes internationales en application dans le transport aérien fait du dispositif développé un système de détection générique exploitable dans d'autres applications.

Mots-Clés / Keywords

Surveillance; Caméra CCD; Modèle radiométrique; Modèle géométrique; Etalonnage; Estimation; Détection de ruptures; Aéronautique; CCD camera; Radiometric model; Geometric model; Camera calibration; Change detection; Aircraft cargo compartment;