Mohammed rehamnia - Introduction a la vision omnidirectionnel

La vision omnidirectionnel

La Vision Omnidirectionnelle

Mohammed Rehamnia
Résumé

Augmenter le champ de vue des systèmes de vision pour le rendre panoramique, voire omnidirectionnel, tel est l’objectif de la vision omnidirectionnelle. Plusieurs solutionsont été imaginées pour y arriver parmi lesquelles l’approche catadioptrique tient une place privilégiée.
Beaucoup d’applications, notamment en robotique mobile, ont prouvé l’intérêt de cette approche de la perception visuelle artificielle. Elles ont aussi soulevé une multitude de questions théoriques et pratiques. Après une période "empirique" de conception des caméras, beaucoup de travaux de recherche ont traité de la formalisation et la modélisation géométrique et optique. C’est actuellement l’aspect le plus abouti. En revanche, la grande majorité des outils développés en vision perspective, doit être re-visitée et adaptée aux images omnidirectionnelles à cause de la modification introduite par les miroirs, du voisinage et de la résolution.
Nous montrerons les nombreux apports de la vision omnidirectionnelleet nous tenterons de donner un aperçu desproblèmes ouverts. Nous fournirons également une cartographie nationale des équipes et des projets de recherche dans cette thématique ainsi que quelques indications sur lecontexte international.

Généralités

La vision omnidirectionnelle est le procédé de vision qui

Dans la pratique, nous avons l’habitude de nommer communément la vision omnidirectionnelle ou la vision panoramique,le résultat d’une vision avec un champ couvrant les 360° par rapport à l’axe vertical. Dans la nature,on trouve chez certains mammifères des dispositifsde vision naturelle capables d’approcher ce champ, grâce à des formes adaptées ou à des mouvements très amples des yeux. Chez les êtres qui ont en sont dépourvus, cette capacité est relayée par une rotation du support des organes visuels pour permettre de couvrir les zones non visibles directement.
Dans les systèmes artificiels, auxquels nous nous intéressons dans cet article, l’omnidirectionalité est obtenue par des moyens semblables auxquels s’ajoutent des dispositifs optiques basés sur la réflexion à l’aide de miroirs.

Le dispositif ayant été en vogue après l’apparition des caméras CCD et connu des photographes qu’ils soient professionnels ou non, est celui basé sur les objectifs grands angles (oeil de poisson). Simples d’utilisation puisqu’ils s’adaptent comme les autres objectifs sur les caméras, ils présentent néanmoins l’inconvénient d’introduire de fortes distorsions dans l’image.

Accéder à l’omnidirectinalité par le mouvement du capteur,qu’il soit linéaire ou matriciel, est un moyen a priori intuitif et simple. En réalité, cette approche pose des problèmes de positionnement, de synchronisation des prises des vues et de temps de prise des images.
En effet, là où il faut une acquisition avec une caméra munie d’un objectif, il en faut plusieurs avec un dispositif tournant pour reconstituer la totalité d’une image. Cette approche n’est pas utilisable dans le cas des scènes dynamiques. Multiplier les caméras pour former une ceinture est également une solution qui fait toujours l’objet d’études.
Mais l’unification des différentes vues en une seule cohérente par coïncidence des centres de vues, nécessite des précautions de fabrication qui ne sont pas triviales.

Enfin le dernier procédé, repose sur l’association d’une caméra et d’un miroir de révolution qui en réfléchissant les rayons lumineux provenant de toutes les directions, forme une image omnidirectionnelle une fois projetée sur le capteur. Ces dispositifs se nomment des capteurs catadioptriques : dioptres pour la réfraction (lentilles) et catoptrique pour la réflexion (miroirs). ette dénomination est classique chez les opticiens. Ce procédé est appelé la caméra centrale noramique .

. fournit une sphère de vue du monde observé à partir de son centre. La vision panoramique est une réduction de la vision mnidrectionnelle et elle fournit une (image) bande de vue.