Estimation of features characterizing two-dimensional and three-dimensional object structure and motion in video sequences

The Ph. D. thesis lies in the area of the estimation of features characterizing two-dimensional and three-dimensional motion and structure of objects in video sequences. The main purpose of the thesis is to contribute towards understanding of video content and computer vision , at least regarding the features of the semantic objects contained in the captured material. Each of the five basic parts of the thesis consists of the background, the theoretic foundation, the algorithmic description and the experimental evaluation of a novel method proposed by the writer. Regarding the estimation of two-dimensional structure, a novel method for the extraction, modeling and matching of the color composition attributes in statistic color images is proposed, as well as an invariant reoresentation of semantic objects' contours towards their modeling, classification and retrieval on the basis of shape information. A fast and accurate method for mobile object detection and localization is also proposed in order to quantify the composition and two-dimensional motion of objects in video sequences. Regarding the extraction of three-dimensional motion and structure of objects from video sequences, a novel estimation method is proposed for rigid objects under orthographic projection. An accurate and robust technique dor camera motion estimation in virtual environments based on line correspondences is also introduced.Η διατριβή έχει ως αντικείμενο την εξαγωγή μεγεθών που να χαρακτηρίζουν τη δισδιάστατη και τρισδιάστατη δομή και κίνηση σημαντικών αντικειμένων σε ακολουθίες εικόνων. Στόχος της είναι η συνεισφορά της στην κατεύθυνση της κατανόησης των περιεχομένων βίντεο και της όρασης υπολογιστών, τουλάχιστον ως προς τα χαακτηριστικά των κύριων αντικειμένων που περιέχονται στις καταγραφόμενες ακολουθίες. Κάθε ένα απο τα πέντε βασικά μέρη της διατριβής αποτελείται απο το θεωρητικό υπόβαθρο, τη θεωρητική θεμελίωση, την αλγοριθμική περιγραφή και τον πειραματικό έλεγχο μίας πρωτότυπης μεθόδου που προτάθηκε απο τον διδάκτορα. Ως πρός την εξαγωγή χαρακτηριστικών δισδιάστατης δομής, προτείνεται μια πρωτότυπη τεχνική εξαγωγής, μοντελοποίησης και σύκγρισης του χαρακτηριστικού κατανομής χρώματος από στατικές έγχρωμες εικόνες, καθώς και μια αναλλοίωτη αναπαράσταση περιγραμμάτων σημαντικών αντικειμένων για σκοπούς μοντελοποίησης, ταξινόμησης και ανάκτησης με βάση το σχήμα. Μια ταχεία και ακριβής μέθοδος για τον εντοπισμό και τη χωροθέτηση κύριων κινούμενων αντικειμένων προτείνεται επίσης για τον προσδιορισμό της σύνθεσηςκαι της δισδιάστατης κίνησης αντικειμένων σε ακολουθίες εικόνων. Όσον αφορά στην εξαγωγή της τρισδιάστατης δομής και κίνησης αντικειμένων από ακουλουθίες τους, προτείνεται μια πρωτότυπη μέθοδος εκτίμησης που αφορά σε στερεα΄αντικείμενα υπό παράλληλη προβολή. Μια ακριβής και εύρωστη τεχνική υπολογισμού της κίνησης της κάμερας από αντιστοιχίσεις γραμμών δίνεται επίσης στα πλαίσια καταγραφών σε εικονικά περιβάλλοντα

User Choices for Efficient 3D Motion and Shape Extraction from Orthographic Projections

The problem of estimating three dimensional motion and structure of objects from monoc-ular image sequences has drawn particular attention since the past decade. The extraction of structure-from-motion emerges in research elds such us computer vision, video coding, biomedical engineering and human-computer interaction. Present work focuses on the algorithmic approach of structure-from-motion under orthography providing, at the same time, guidelines in matters of implementation. Relative principles, constraints and stability matters are discussed. Asymptotic behaviour and consistency of the proposed estimators is analyzed in [12]. The improvement of the algorithm's performance w.r.t. the proposed user-choices is illustrated by means of experimental results