ASTRID - Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation Défense

La stéréoscopie aux limites de sa précision – STEREO

Résumé de soumission

Le but général de cette proposition est la stéréoscopie numérique haute précision à partir d'un nombre arbitraire d'images d'une même scène. Le but du projet est d'arriver à définir les limites effectives quand on contrôle toute la chaîne d'acquisition à la précision maximale, et que l'on fait du b/h vraiment faible, avec des images sans bruit. La proposition fait suite à des travaux menés par les deux équipes dans les six dernières années sur les sujets suivants: stéréoscopie aérienne et spatiale, débruitage d'images, recalage et fusion d'images, calibration de caméra à haute précision, traitement de nuages de points à haute fidélité. Ces travaux sont basés sur plusieurs théorèmes fondamentaux démontrés par l'équipe, et jamais correctement exploités avant. Ils démontrent la faisabilité théorique d'un nouveau concept de stéréovision permettant la très haute précision. Pour cela, les deux équipes vont assembler et compléter la première chaîne de stéréovision en haute précision jamais construite, et montreront sa faisabilité avec des caméras réelles sur des scènes réelles. Le dispositif stéréo utilise des caméras rapprochées, prenant des vues presque identiques de la scène avec un très faible bruit d'acquisition et un très faible aliasing, obtenu par fusion temporelle d'images. Le dispositif sera réalisable dès maintenant avec des caméras du marché sur des scènes fixes permettant la reconstruction de scènes urbaines par exemple, soit dans le futur avec des caméras à grande ouverture. Les deux équipes ont été primées récemment pour leurs acquis en stéréo-vision et en débruitage d'images par des conférences internationales et des jurys internationaux. Elles ont monté avec le CNES il y a cinq ans le projet MISS (Mathématiques pour l'Imagerie Stéréoscopique et Spatiale) qui a permis de spécifier deux projets de satellites d'observation de la Terre créant des paires stéréo quasi-simultanées en faible b/h. Les travaux préparatoires à l'exploitation de Pléiades et un théorème fondamental explicité dans ce document démontrent que la limite principale à la précision en stéréoscopie est donnée par le rapport signal à bruit. Mieux, le théorème montre que la précision augmente sur-linéairement par rapport au SNR. Or, pour les applications civiles et militaires portant sur la modélisation de terrain et de bâti, l'augmentation par des moyens numériques du rapport signal à bruit dans un rapport arbitraire, et la création d'images parfaites (sans aliasage) est possible. De plus l'équipe commune a montré dans le cadre d'un projet préliminaire de l'ANR (Callisto) la faisabilité de la calibration à très haute précision de caméra. Les enjeux du projet sont de monter, en utilisant de simples caméras réflex de bonne qualité, une chaîne numérique ultraprécise. Pour cela, une équipe de traitement d'images très importante est déja réunie et rôdée. Le soutien demandé permettra de payer deux ingénieurs de recherche à plein temps sur trois ans pour l'assemblage de la chaîne en coordination avec le reste des deux équipes. Cette équipe de chercheurs confirmés, tous docteurs en mathématiques appliquées et très compétents informatiquement, spécifiera et réalisera une chaîne algorithmique générique, adaptable à tout dispositif composé de caméras de bonne qualité, et le transformant en un générateur de relief numérique. Les objectifs visés sont une réorganisation du sujet de recherche autour de la haute précision, qui sera notamment publié en ligne dans le nouveau journal créé par l'équipe, IPOL (Image Processing on Line) qui fournit pour chaque article des démonstrateurs en ligne. Des contacts sont déjà noués avec deux sociétés de haute technologie (DxO et Technicolor) qui explorent actuellement des concepts de caméras stéréoscopiques. Un transfert technologique sous forme de licences d'algorithmes est prévisible en fin de projet.

Coordinateur du projet

Monsieur Jean-Michel Morel (Centre de Mathématiques et Leurs Applications) – morel@cmla.ens-cachan.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CMLA Centre de Mathématiques et Leurs Applications
IMAGINE Laboratoire d'Informatique Gaspard Monge

Aide de l'ANR 299 540 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2012 - 36 Mois

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