Estimations simultanées du flot de scène et d'occultations par un système d'EDP

National audienceThis paper presents a method for scene flow estimation from a calibrated stereo image sequence. The scene flow contains the 3-D displacement field of scene points, so that the 2-D optical flow can be seen as a projection of the scene flow onto the images. We propose to recover the scene flow by coupling the optical flow estimation in both cameras with dense stereo matching between the images, thus reducing the number of unknowns per image point. Moreover our approach handles occlusions both for the optical flow and the stereo. We obtain a partial differential equations system coupling both the optical flow and the stereo, which is numerically solved using an original multi-resolution algorithm. Whereas previous variational methods were estimating the 3-D reconstruction at time t and the scene flow separately, our method jointly estimates both. We present numerical results on synthetic data with ground truth information, and we also compare the accuracy of the scene flow projected in one camera with a state-of-the-art single-camera optical flow computation method. Results are also presented on a real stereo sequence with large motion and stereo discontinuities.Ce papier présente une méthode d'estimation du flot de scène à partir de séquences stéréo issues d'un couple de caméras calibrées. Le flot de scène représente le champ de déplacement 3D des points d'une scène, de telle sorte que le flot optique traditionnel peut être vu comme la projection de celui-ci dans les images. Nous proposons d'estimer le flot de scène en couplant l'évaluation du flot optique dans les séquences d'images associées à chaque caméra, à l'estimation de la correspondance stéréo dense entre les images. De plus, notre approche évalue, en même temps que le flot de scène, les occultations à la fois en flot optique et en stéréo. Nous obtenons au final un système d'EDP couplant le flot optique et la stéréo, que nous résolvons numériquement à l'aide d'un algorithme multirésolution original. Alors que les précédentes méthodes variationnelles estimaient la reconstrution 3D au temps t et le flot de scène séparément, notre méthode estime les deux simultanément. Nous présentons des résultats numériques sur des séquences synthétiques avec leur vérité terrain, et nous comparons également la précision du flot de scène projeté dans une caméra avec une méthode récente et performante d'estimation variationnelle du flot optique. Des résultats sont présentés sur une séquence stéréo réelle, se rapportant à un mouvement non rigide et à de larges discontinuités en flot optique et en stéréo

A Variational Method for Scene Flow Estimation from Stereo Sequences

This report presents a method for scene flow estimation from a calibrated stereo image sequence. The scene flow contains the 3-D displacement field of scene points, so that the 2-D optical flow can be seen as a projection of the scene flow onto the images. We propose to recover the scene flow by coupling the optical flow estimation in both cameras with dense stereo matching between the images, thus reducing the number of unknowns per image point. The use of a variational framework allows us to properly handle discontinuities in the observed surfaces and in the 3-D displacement field. Moreover our approach handles occlusions both for the optical flow and the stereo. We obtain a partial differential equations system coupling both the optical flow and the stereo, which is numerically solved using an original multi-resolution algorithm. Whereas previous variational methods were estimating the 3-D reconstruction at time t and the scene flow separately, our method jointly estimates both in a single optimization. We present numerical results on synthetic data with ground truth information, and we also compare the accuracy of the scene flow projected in one camera with a state-of-the-art single-camera optical flow computation method. Results are also presented on a real stereo sequence with large motion and stereo discontinuities

Effects of a short-term experimental microclimate warming on the abundance and distribution of branched GDGTs in a French peatland

International audienceBranched glycerol dialkyl glycerol tetraethers (GDGTs) are complex lipids of high molecular weight, recently discovered in soils and increasingly used as palaeoclimate proxies. Their degree of methylation, expressed in the MBT, was shown to depend on mean annual air temperature (MAAT) and to a lesser extent on soil pH, whereas the relative abundance of cyclopentyl rings of branched GDGTs, expressed in the CBT, was related to soil pH. To date, only a few studies were interested in the application of the MBT and CBT proxies in peatlands. In order to validate the applicability of branched GDGTs as temperature proxies in these environments, it is essential to investigate the effect of temperature on branched GDGT-producing bacteria and especially on the speed of adaptation of these microorganisms to temperature changes. The aim of this work was to study the effects of in situ experimental climate warming on the abundance and distribution of branched GDGTs in a Sphagnum-dominated peatland (Jura Mountains, France). Branched GDGTs either present as core lipids (CLs; presumed of fossil origin) or derived from intact polar lipids (IPLs, markers for living cells) were analysed. Air temperature was experimentally increased using a passive warming system consisting of open mini-greenhouses (Open-Top Chamber - OTC). The effect of the OTCs was especially apparent in spring and summer, with (i) an increase in maximal air temperature of ca. 3°C during these two seasons and (ii) an increase in average air temperature of ca. 1°C in summer. Despite the short duration of the climate experiment (26 months), branched GDGT distribution was significantly affected by this temperature rise, with higher MBT values in the OTCs than in the control plots, supporting the empirical relationship between MBT and MAAT established from a large range of soils. The difference in branched GDGT-derived temperatures between control and OTC plots (2-3 °C) was in the same range as the increase in maximal (daytime) temperature induced by the OTCs in spring and summer, suggesting that branched GDGT-producing bacteria might be more active during the warmest months of the year. The OTC treatment had no significant effect on the abundance of branched GDGTs, which were mainly present as "fossil" CLs (70 to 85% of the total branched GDGT pool). Furthermore, no significant differences in branched GDGT distribution were observed between the CLs and IPLs, which both provided higher MBT and MAAT values for the OTCs. This suggests that the fossil pool of branched GDGTs has a very fast turnover (less than the 2 year duration of the experiment) at the peat surface and that branched GDGT distribution may rapidly reflect changes in environmental conditions (at least air temperature) occurring in peat environments

The Géocarbone-Monitoring Project: Main results and recommendations for monitoring deep geological CO2 storage in the Paris Basin

International audienceThe aim of the Géocarbone-Monitoring research project was the evaluation and testing, as far as possible, of the different monitoring methods that might be applied in the specific context of the Paris Basin. Their main objectives are to: detect and map CO2 in the reservoir rocks;detect and quantify possible leaks between the reservoir and the surface. The partners developed several thoughts and research concerning the various monitoring methods. This enabled drawing up a critical overview of existing methods and proposing leads for further work. At the end of the project, recommendations were made for the stakeholders of CO2 storage, i.e. the government departments regulating storage, decision-makers, and future site operators. In addition, a proposal was made for the general design and implementation of a monitoring programme of an injection test in the Paris Basin, within a depleted reservoir or a deep aquifer

Death and the Societies of Late Antiquity

Ce volume bilingue, comprenant un ensemble de 28 contributions disponibles en français et en anglais (dans leur version longue ou abrégée), propose d’établir un état des lieux des réflexions, recherches et études conduites sur le fait funéraire à l’époque tardo-antique au sein des provinces de l’Empire romain et sur leurs régions limitrophes, afin d’ouvrir de nouvelles perspectives sur ses évolutions possibles. Au cours des trois dernières décennies, les transformations considérables des méthodologies déployées sur le terrain et en laboratoire ont permis un renouveau des questionnements sur les populations et les pratiques funéraires de l’Antiquité tardive, période marquée par de multiples changements politiques, sociaux, démographiques et culturels. L’apparition de ce qui a été initialement désigné comme une « Anthropologie de terrain », qui fut le début de la démarche archéothanatologique, puis le récent développement d’approches collaboratives entre des domaines scientifiques divers (archéothanatologie, biochimie et géochimie, génétique, histoire, épigraphie par exemple) ont été décisives pour le renouvellement des problématiques d’étude : révision d’anciens concepts comme apparition d’axes d’analyse inédits. Les recherches rassemblées dans cet ouvrage sont articulées autour de quatre grands thèmes : l’évolution des pratiques funéraires dans le temps, l’identité sociale dans la mort, les ensembles funéraires en transformation (organisation et topographie) et les territoires de l’empire (du cœur aux marges). Ces études proposent un réexamen et une révision des données, tant anthropologiques qu’archéologiques ou historiques sur l’Antiquité tardive, et révèlent, à cet égard, une mosaïque de paysages politiques, sociaux et culturels singulièrement riches et complexes. Elles accroissent nos connaissances sur le traitement des défunts, l’emplacement des aires funéraires ou encore la structure des sépultures, en révélant une diversité de pratiques, et permettent au final de relancer la réflexion sur la manière dont les sociétés tardo-antiques envisagent la mort et sur les éléments permettant d’identifier et de définir la diversité des groupes qui les composent. Elles démontrent ce faisant que nous pouvons véritablement appréhender les structures culturelles et sociales des communautés anciennes et leurs potentielles transformations, à partir de l’étude des pratiques funéraires.This bilingual volume proposes to draw up an assessment of the recent research conducted on funerary behavior during Late Antiquity in the provinces of the Roman Empire and on their borders, in order to open new perspectives on its possible developments. The considerable transformations of the methodologies have raised the need for a renewal of the questions on the funerary practices during Late Antiquity, a period marked by multiple political, social, demographic and cultural changes. The emergence field anthropology, which was the beginning of archaeothanatology, and then the recent development of collaborative approaches between various scientific fields (archaeothanatology, biochemistry and geochemistry, genetics, history, epigraphy, for example), have been decisive. The research collected in this book is structured around four main themes: Evolution of funerary practices over time; Social identity through death; Changing burial grounds (organisation and topography); Territories of the Empire (from the heart to the margins). These studies propose a review and a revision of the data, both anthropological and archaeological or historical on Late Antiquity, and reveal a mosaic of political, social, and cultural landscapes singularly rich and complex. In doing so, they demonstrate that we can truly understand the cultural and social structures of ancient communities and their potential transformations, based on the study of funerary practices

Estimations simultanées du flot de scène et d'occultations par un système d'EDP

National audienceThis paper presents a method for scene flow estimation from a calibrated stereo image sequence. The scene flow contains the 3-D displacement field of scene points, so that the 2-D optical flow can be seen as a projection of the scene flow onto the images. We propose to recover the scene flow by coupling the optical flow estimation in both cameras with dense stereo matching between the images, thus reducing the number of unknowns per image point. Moreover our approach handles occlusions both for the optical flow and the stereo. We obtain a partial differential equations system coupling both the optical flow and the stereo, which is numerically solved using an original multi-resolution algorithm. Whereas previous variational methods were estimating the 3-D reconstruction at time t and the scene flow separately, our method jointly estimates both. We present numerical results on synthetic data with ground truth information, and we also compare the accuracy of the scene flow projected in one camera with a state-of-the-art single-camera optical flow computation method. Results are also presented on a real stereo sequence with large motion and stereo discontinuities.Ce papier présente une méthode d'estimation du flot de scène à partir de séquences stéréo issues d'un couple de caméras calibrées. Le flot de scène représente le champ de déplacement 3D des points d'une scène, de telle sorte que le flot optique traditionnel peut être vu comme la projection de celui-ci dans les images. Nous proposons d'estimer le flot de scène en couplant l'évaluation du flot optique dans les séquences d'images associées à chaque caméra, à l'estimation de la correspondance stéréo dense entre les images. De plus, notre approche évalue, en même temps que le flot de scène, les occultations à la fois en flot optique et en stéréo. Nous obtenons au final un système d'EDP couplant le flot optique et la stéréo, que nous résolvons numériquement à l'aide d'un algorithme multirésolution original. Alors que les précédentes méthodes variationnelles estimaient la reconstrution 3D au temps t et le flot de scène séparément, notre méthode estime les deux simultanément. Nous présentons des résultats numériques sur des séquences synthétiques avec leur vérité terrain, et nous comparons également la précision du flot de scène projeté dans une caméra avec une méthode récente et performante d'estimation variationnelle du flot optique. Des résultats sont présentés sur une séquence stéréo réelle, se rapportant à un mouvement non rigide et à de larges discontinuités en flot optique et en stéréo

A variational method for scene flow estimation from stereo sequences

This paper presents a method for scene flow estimation from a calibrated stereo image sequence. The scene flow contains the 3-D displacement field of scene points, so that the 2-D optical flow can be seen as a projection of the scene flow onto the images. We propose to recover the scene flow by coupling the optical flow estimation in both cameras with dense stereo matching between the images, thus reducing the number of unknowns per image point. The use of a variational framework allows us to properly handle discontinuities in the observed surfaces and in the 3-D displacement field. Moreover our approach handles occlusions both for the optical flow and the stereo. We obtain a partial differential equations system coupling both the optical flow and the stereo, which is numerically solved using an original multiresolution algorithm. Whereas previous variational methods were estimating the 3-D reconstruction at time t and the scene flow separately, our method jointly estimates both in a single optimization. We present numerical results on synthetic data with ground truth information, and we also compare the accuracy of the scene flow projected in one camera with a state-of-the-art single-camera optical flow computation method. Results are also presented on a real stereo sequence with large motion and stereo discontinuities. Source code and sample data are available for the evaluation of the algorithm. 1

Modélisation et calcul du flot de scène stéréoscopique par une méthode variationnelle

The scene flow is the displacement vector of any surface points estimated between two consecutive moments. Mathematically it is a three-dimensionnal vector field. This one is useful when any surface temporal deformation has to be studied, using two or more cameras. This thesis handles the scene flow computation and shows the use of this one for a geophysical project. In this aim, we worked with the geophysics sciences laboratory named Geosciencez Azur, which is located in Sophia Antipolis (Alpes Maritimes, UMR 6526 - CNRS - UNSA - UPMC- IRD). This paper presents a method for scene flow estimation from a calibrated stereo image sequence. The scene flow contains the 3-D displacement field of scene points, so that the 2-D optical flow can be seen as a projection of the scene flow onto the images. We propose to recover the scene flow by coupling the optical flow estimation in both cameras with dense stereo matching between the images, thus reducing the number of unknowns per image point. Moreover our approach handles occlusions both for the optical flow and the stereo. We obtain a partial differential equations system coupling both the optical flow and the stereo, which is numerically solved using an original multi-resolution algorithm. Whereas previous variational methods were estimating the 3-D reconstruction at time $t$ and the scene flow separately, our method jointly estimates both. We present numerical results on synthetic data with ground truth information, and we also compare the accuracy of the scene flow projected in one camera with a state-of-the-art single-camera optical flow computation method. Results are also presented on a real stereo sequence with large motion and stereo discontinuities. We finally present the original approach developed in Geosciences Azur to study the gravitary mountain landslides, the 3D physical modelling. We describe the experimental stereo device used to track the deformations of the reduced moutain model used by the geophysicists. 3D reconstruction and scene flow results are shown, as well as the tracking of the observed surface deformations, in the fourth chapter of the thesis.En vision par ordinateur, le flot de scène représente le déplacement des points d'une surface située dans une scène 3D quelconque, entre deux instants consécutifs. Il s'agit donc d'un champ vectoriel 3D. Celui-ci est particulièrement utile dans l'analyse des déformations d'une surface quelconque, observée par un système d'au moins deux caméras. Cette thèse traite de l'estimation du flot de scène et d'une application dans le domaine de la géophysique. Elle s'est déroulée dans le cadre de l'ACI GEOLSTEREO, en collaboration étroite avec le laboratoire Geosciences Azur, situé à Sophia Antipolis (06, UMR 6526 - CNRS - UNSA - UPMC- IRD). Nous proposons d'estimer le flot de scène en couplant l'évaluation du flot optique dans les séquences d'images associées à chaque caméra, à l'estimation de la correspondance stéréo dense entre les images. De plus, notre approche évalue, en même temps que le flot de scène, les occultations à la fois en flot optique et en stéréo. Nous obtenons au final un système d'EDP couplant le flot optique et la stéréo, que nous résolvons numériquement à l'aide d'un algorithme multirésolution original.Alors que les précédentes méthodes variationnelles estimaient la reconstrution 3D au temps $t$ et le flot de scène séparément, notre méthode estime les deux simultanément. Nous présentons des résultats numériques sur des séquences synthétiques avec leur vérité terrain, et nous comparons également la précision du flot de scène projeté dans une caméra avec une méthode récente et performante d'estimation variationnelle du flot optique. Des résultats sont présentés sur une séquence stéréo réelle, se rapportant à un mouvement non rigide et à de larges discontinuités. Enfin, nous présentons l'approche originale de modélisation physique 3D utilisée au laboratoire Geosciences Azur. Nous décrivons la mise en place du dispositif stéréoscopique associé, ainsi que le déroulement de l'expérience. Des résultats de reconstruction 3D, d'estimation du flot de scène, et de suivi de la déformation d'une surface sont montrés dans le chapitre 4 de la thèse