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Reconnaissance des objets polyédriques


par Abderrezak Saidani
UFAS - Ingénieur d'état en informatique 2009
  

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République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministere de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université Ferhat Abbas S'etif

Faculté des Sciences exactes Département Informatique

Mémoire de fin de cycle

En vue de l'obtention du diplôme d'ingénieur d'état en
Informatique

Theme

La reconnaissance des objets polyedrique

Encadr'e par: R'ealis'e par:

Mme Ait Kaci Azzou Samira Mr Saidani Abderrezak

Mr Felouah Mourad

Jury

Pr'esident :

Mr

Examinateurs :

Mr

Mr

Table des matières

Table des Matières i

Table des Figures v

Introduction Générale 1

1 Les méthodes de reconstrution 3D 3

1.1 Introduction 3

1.2 La vision par ordinateur 3

1.3 description d'un systeme de vision par ordinateur 4

1.3.1 Definition 4

1.3.2 Classification des systemes de vision par ordinateur 5

1.3.2.1 Les systèmes de vision bidimensionnelle 5

1.3.2.2 les systèmes de vision tridimensionnelle 5

1.4 La reconstruction 3D 5

1.4.1 Les deffirentes approches de la reconstruction tridemensionnelle . 5

1.5 Techniques de reconstruction 3D 7

1.5.1 La vision stéréoscopique 7

1.5.1.1 Principe 7

1.5.1.2 L'appariement 8

1.5.1.3 La triangulation 8

1.5.2 Reconstruction a` partir de géométrie epipolaire 10

 
 

1.5.3 Technique basésur les ombrages ou Shape from shading

1.5.4 Représentation par détection de déformation de formes

1.5.5 Méthodes basées sur l'extraction de squelette

1.5.6 La reconstruction par des jonctions caractéristiques

1.5.7 Shape From Motion: Reconstruction a` partir du mouvement . . .

13

12

12

13

14

 
 

1.5.7.1 L'approche basée sur la mise en correspondance

15

 
 

1.5.7.2 L'approche du flot optique

15

 
 

1.5.8 Méthode par space carving (creusage d'un volume 3D)

16

 

1.6

Conclusion

16

2

La reconnaissance des objets 3D

17

 

2.1

Introduction

17

 

2.2

Classification des systém de reconnaissance des objets polyedrique

18

 
 

2.2.1 Acquisition et Représentation Informatique du modèle 3D

18

 
 

2.2.2 Principales approches d'appariement

19

 

2.3

La reconnaissance par apparence

25

 
 

2.3.1 définition et caractérisation

25

 
 

2.3.2 Modelisation globale

26

 
 

2.3.3 Modélisation locale

27

 

2.4

Conclusion

28

3

La conception et resultat d'experementation

29

 

3.1

Introduction

29

 

3.2

La reconnaissance des objets polyédrique

29

 
 

3.2.1 Choix des primitives

29

 
 

3.2.2 L'algorithme développépour la reconnaissance des objets polyédrique 30

 
 

3.2.3 algorithme pour la localisation

30

 
 

3.2.3.1 Estimation des primitives

31

 

3.3

Calcul de la carte de profondeur

33

 
 

3.3.1 Modèle géométrique de système de vision [Ait06]

33

 
 

3.3.1.1 Description du système

33

3.3.2 Coordonnée projectifs avant et après rotation 35

3.3.3 Relations entre les cordonnes 2D et 3D 36

3.3.4 Conclusion 37

3.4 Suivi d'un segment dans une séquence d'images [ISR07] 38

3.4.1 'Equation de mouvement d'un segment I : 38

3.4.1.1 Application de la méthode 38

3.4.1.2 Algorithme De Suivi : 40

3.5 Résultat d'experementation 41

3.5.1 Application a` des images de synthése 41

3.5.2 Application a` des images réelles 44

3.6 Conclusion 47

4 Environnement de réalisation et d'expérimentation 48

4.1 Introduction 48

4.2 L'envirennement de l'experementation 48

4.3 Langage de programmation 48

4.4 Présentation de l'application 49

4.5 Conclusion 56

Conclusion Générale 57

Bibliographie 59

Annexe A 61

Annexe B 63

Table des figures

1.1 Sch'ema fonctionnel d'un système informatique pour la vision artificielle. . 4

1.2 Une reconstruction projective a` droite 6

1.3 Une reconstruction affine a` droite 6

1.4 Une reconstruction euclidienne a` droite 6

1.5 Synoptique g'en'eral de la vision st'er'eoscopique . 8

1.6 Une configuration possible d'un cube triangul'e. 9

1.7 La configuration miroir d'un cube triangul'e. 9

1.8 M'ethode de reconstruction. 11

1.9 application de la SFS sur une image 2D. 12

1.10 polygones triangulaires d'un lapin et d'une poire. 13

1.11 Squelettes topologiques de quelques objets 13

1.12 Type de jonction 14

1.13 Processus de reconstruction 3D a` partir d'un mouvement 16

1.14 M'ethode par space de l'objet 16

2.1 Sch'ema de l'algorithme d'indexation g'eom'etrique 21

2.2 Exemple de cas o`u un modèle est pr'esent dans la scène. Les coordonn'ees

d'un sous-ensemble des points du modèle sont les mêmes que celles d'un

sous ensemble des points de la scène. 22

2.3 sch'ema processus du d'indexation 24

3.1 Organigramme de la m'ethode de reconnaissance automatique des objets. . 30
3.2 Mod'elisation g'eom'etrique de la tête de vision st'er'eoscopique 34

3.3 Une sequence de trois images. 41

3.4 Extraction des segment de droite des trois images. 42

3.5 Calcul des angles de rotation. 42

3.6 La carte de profondeur. 43

3.7 La reconstruction projective de la scene. 43

3.8 Localisation de l'objet dans la scene. 44

3.9 Sequence d'image reelle 44

3.10 Extraction des segments de contours 45

3.11 Calcul des angle de rotation 45

3.12 La carte de profondeur 46

3.13 La scene reconstruite 46

3.14 Localisation de l'objet dans la scene 47

Remerciements

Nous remercions vivement notre promotrice Mme Ait Kassi Azzou Samira pour avoir acceptéde nous encadrer, et nous suivi durant toute l'année en assurant le suivi scientifique et technique du présent mémoire. Nous la remercions pour sa grande contribution a` l'aboutissement de ce travail, et pour s'être montrée disponible.

Nos remerciements vont aussi aux membre du jury pour l'honneur qu'ils nous fait en acceptant de juger notre travail.

Nous remercions tous qui ont participéde prés ou de loin a` l'élaboration de ce travail.

Auxquels Je dois Ce Que Je Suis
Que Dieu Vous Prot`ege

et Vous Prête Une Bonne Santéet Une Longue Vie

A MES FRERES ET SOEURS

Pour Les Encouragements Continus et L'aide Constant

A MON GRAND PERE et MA GRANDE MERE

A MES AMIS (ES)

A TOUS CEUX QUI M'ONT AIME'

Et Qui Ne Méritent Pas D'être Oubliés

J e dédie ce travail.

Abderrezak.

Auxquels Je dois Ce Que Je Suis
Que Dieu Vous Prot`ege

et Vous Prête Une Bonne Santéet Une Longue Vie

A MES FRERES

Pour Les Encouragements Continus et L'aide Constant

A MA GRANDE MERE

A MES AMIS (ES)

A TOUS CEUX QUI M'ONT AIME'

Et Qui Ne Méritent Pas D'être Oubliés

J e dédie ce travail.

Mourad.

Introduction Générale

La vision est le sens qui nous fournit le plus d'informations sur le monde extérieur, elle nous permet de voir, de décrire, et de reconnaàýtre les objets qui sont présent dans la scéne.

L'être humain est capable de reconnaàýtre les objets rapidement, avec une très grande précision, Cela est réaliségràace au système visuel humain qui est capable d'interpréter les informations sensorielles, c'est-à-dire les informations fournies par l'environnement au système visuel a` un instant donnée. L'interprétation est réalisée gràace au cerveau, qui peut reconnaàýtre et situer les objets, détecter le mouvement ...

Avec la naissance des machines de calcul, des recherches scientifiques sont effectuées, en essayant de concevoir une machine qui peut remplacer le système de vision humain, pour arriver a` des résultats similaires a` la vision humaine.

La vision par ordinateur consiste a` reproduire les résultats obtenus par la vision humaine sur un ordinateur en utilisant des moyens informatiques en remplacant l'oeil par une caméra et le cerveau par un ordinateur.

Un système informatique de vision par ordinateur utilise en entrée une ou plusieurs images numériques acquises a` l'aide de caméra ou d'appareil photo. Ces images subissent un ensemble de traitements dans le but d'extraire le maximum d'informations relatives a` la scène a` reconnaàýtre. Un système informatique de vision par ordinateur utilise en entrée une ou plusieurs images numériques acquises a` l'aide de caméra ou d'appareil photo. Ces images subissent un ensemble de traitements dans le but d'extraire le maximum d'informations relatives a` la scène a` reconnaàýtre.

Le but de notre projet est de contribuer a` la résolution du problème de la reconnaissance d'objets. L'idée de base est d'utiliser les caractéristiques discriminantes de la forme d'un objet pour le reconnaitre. Cette caractéristique correspond a` une partie de la forme du contour et la disribution des points d'interets de l'objet qui sera la seule donnée utilisée pour l'identifier. Pour ce faire, une base de données modèle est utilisée pour effectuer

Intoduction G'en'erale

la reconnaissance d'un objet pr'esent sur l'image. Cette base de donn'ees comporte une description de la partie caract'eristique des objets de la base.

Pour cela notre memoire est organis'e comme suit :

· Chapitre I : Les méthodes de reconstruction 3D Dans ce chapitre on a abord'e la notion de vision par ordinateur, les syst'eme de vision par ordinateur et leurs classification. on a aussi introduit une 'etude sur la reconstruction 3D et quelques m'ethode de reconstruction 3D

· Chapitre II : La reconnaissance des objets polyédrique Dans ce chapitre on a pr'esent'e une classification des syst'eme de reconnaissance des objets et quelque m'ethode de reconnaissance des objets 3D bas'e les histogrammes de couleurs et d'autres m'ethodes bas'ees sur l'apparence

· Chapitre III : on a pr'esent'e la m'ethode utilis'e pour la d'etermination de la carte de profondeur,afin de l'utiliser pour la reconstruction 3D.Ainsi une description de l'algorithme utilis'e pour la reconnaissance des objets poly'edrique.

· Chapitre IV : une description de l'envirennement dans lequel l'application a 'et'e d'evelopp'e, et une description de l'application.

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