Space Carving multi-view video plus depth sequences for representation and transmission of 3DTV and FTV contents

La vidéo 3D a suscité un intérêt croissant durant ces dernières années. Grâce au développement récent des écrans stéréoscopiques et auto-stéréoscopiques, la vidéo 3D fournit une sensation réaliste de profondeur à l'utilisateur et une navigation virtuelle autour de la scène observée. Cependant de nombreux défis techniques existent encore. Ces défis peuvent être liés à l'acquisition de la scène et à sa représentation d'une part ou à la transmission des données d'autre part. Dans le contexte de la représentation de scènes naturelles, de nombreux efforts ont été fournis afin de surmonter ces difficultés. Les méthodes proposées dans la littérature peuvent être basées image, géométrie ou faire appel à des représentations combinant image et géométrie. L'approche adoptée dans cette thèse consiste en une méthode hybride s'appuyant sur l'utilisation des séquences multi-vues plus profondeur MVD (Multi-view Video plus Depth) afin de conserver le photo-réalisme de la scène observée, combinée avec un modèle géométrique, à base de maillage triangulaire, renforçant ainsi la compacité de la représentation. Nous supposons que les cartes de profondeur des données MVD fournies sont fiables et que les caméras utilisées durant l'acquisition sont calibrées, les paramètres caméras sont donc connus, mais les images correspondantes ne sont pas nécessairement rectifiées. Nous considérerons ainsi le cas général où les caméras peuvent être parallèles ou convergentes. Les contributions de cette thèse sont les suivantes. D'abord, un schéma volumétrique dédié à la fusion des cartes de profondeur en une surface maillée est proposé. Ensuite, un nouveau schéma de plaquage de texture multi-vues est proposé. Finalement, nous abordons à l'issue ce ces deux étapes de modélisation, la transmission proprement dite et comparons les performances de notre schéma de modélisation avec un schéma basé sur le standard MPEG-MVC, état de l'art dans la compression de vidéos multi-vues.3D videos have witnessed a growing interest in the last few years. Due to the recent development ofstereoscopic and auto-stereoscopic displays, 3D videos provide a realistic depth perception to the user and allows a virtual navigation around the scene. Nevertheless, several technical challenges are still remaining. Such challenges are either related to scene acquisition and representation on the one hand or to data transmission on the other hand. In the context of natural scene representation, research activities have been strengthened worldwide in order to handle these issues. The proposed methods for scene representation can be image-based, geometry based or methods combining both image and geometry. In this thesis, we take advantage of image based representations, thanks to the use of Multi-view Video plus Depth representation, in order to preserve the photorealism of the observed scene, and geometric based representations in order to enforce the compactness ofthe proposed scene representation. We assume the provided depth maps to be reliable.Besides, the considered cameras are calibrated so that the cameras parameters are known but thecorresponding images are not necessarily rectified. We consider, therefore, the general framework where cameras can be either convergent or parallel. The contributions of this thesis are the following. First, a new volumetric framework is proposed in order to mergethe input depth maps into a single and compact surface mesh. Second, a new algorithm for multi-texturing the surface mesh is proposed. Finally, we address the transmission issue and compare the performance of the proposed modeling scheme with the current standard MPEG-MVC, that is the state of the art of multi-view video compression.RENNES-INSA (352382210) / SudocSudocFranceF

MULTI-TEXTURING 3D MODELS: HOW TO CHOOSE THE BEST TEXTURE?

International audienceIn this article, the impact of 2D based approaches for multi-texturing 3D models using real images is studied. While conventional 3D based approaches assign the best texture for each mesh triangle according to geometric criteria such as triangle orientation or triangle area, 2D based approaches tend to minimize the distortion between the rendered views and the original ones. Evaluation of the two strategies is performed on real scenes for two image sequences and results are provided using the PSNR metric. Moreover, an improvement of the image-based approach is proposed for texturing partially visible triangles

Modélisation de Scènes Naturelles à Partir de Séquences Vidéos Multi-vue plus Profondeur (MVD)

National audienceDans cet article, un schéma de modélisation de séquences Multi-vues Vidéo plus profondeur (MVD) est présenté. Le but est de réduire la redondance de profondeur et de texture présentes dans les séquences MVD. Pour ce faire, la fusion de cartes de profondeurs utilisant une représentation volumétrique est proposée. Les voxels sont "carvés" itérativement pour chaque vue en utilisant la technique de traçage de rayons (ray tracing). La surface fusionnée est extraite à partir de cette représentation en utilisant l'algorithme de Marching Cubes. Finalement, le problème de plaquage des textures sur cette surface résultante est abordé. L'algorithme proposé sélectionne parmi toutes les textures le meilleur candidat pour texturer un triangle de la surface résultante. Ce choix est fait en utilisant une métrique dite de photocohérence. Les tests et les résultats sont fournis pour des images fixes en utilisant les séquences MVD usuelles

Space Carving MVD Sequences for Modeling Natural 3D Scenes

International audienceThis paper presents a 3D modeling system designed for Multi-view Video plus Depth (MVD) sequences. The aim is to remove redundancy in both texture and depth information present in the MVD data. To this end, a volumetric framework is employed in order to merge the input depth maps. Hereby a variant of the Space Carving algorithm is proposed. Voxels are iteratively carved by ray-casting from each view, until the 3D model be geometrically consistent with every input depth map. A surface mesh is then extracted from this volumetric representation thanks to the Marching Cubes algorithm. Subsequently, to address the issue of texture modeling, a new algorithm for multi-texturing the resulting surface is presented. This algorithm selects from the set of input images the best texture candidate to map a given mesh triangle. The best texture is chosen according to a photoconsistency metric. Tests and results are provided using still images from usual MVD test-sequences

Space carving de séquences Multi-vues Vidéo plus, Profondeur pour la représentation et la transmission de contenus deTV3D et FTV

3D videos have witnessed a growing interest in the last few years. Due to the recent development ofstereoscopic and auto-stereoscopic displays, 3D videos provide a realistic depth perception to the user and allows a virtual navigation around the scene. Nevertheless, several technical challenges are still remaining. Such challenges are either related to scene acquisition and representation on the one hand or to data transmission on the other hand. In the context of natural scene representation, research activities have been strengthened worldwide in order to handle these issues. The proposed methods for scene representation can be image-based, geometry based or methods combining both image and geometry. In this thesis, we take advantage of image based representations, thanks to the use of Multi-view Video plus Depth representation, in order to preserve the photorealism of the observed scene, and geometric based representations in order to enforce the compactness ofthe proposed scene representation. We assume the provided depth maps to be reliable.Besides, the considered cameras are calibrated so that the cameras parameters are known but thecorresponding images are not necessarily rectified. We consider, therefore, the general framework where cameras can be either convergent or parallel. The contributions of this thesis are the following. First, a new volumetric framework is proposed in order to mergethe input depth maps into a single and compact surface mesh. Second, a new algorithm for multi-texturing the surface mesh is proposed. Finally, we address the transmission issue and compare the performance of the proposed modeling scheme with the current standard MPEG-MVC, that is the state of the art of multi-view video compression.La vidéo 3D a suscité un intérêt croissant durant ces dernières années. Grâce au développement récent des écrans stéréoscopiques et auto-stéréoscopiques, la vidéo 3D fournit une sensation réaliste de profondeur à l'utilisateur et une navigation virtuelle autour de la scène observée. Cependant de nombreux défis techniques existent encore. Ces défis peuvent être liés à l'acquisition de la scène et à sa représentation d'une part ou à la transmission des données d'autre part. Dans le contexte de la représentation de scènes naturelles, de nombreux efforts ont été fournis afin de surmonter ces difficultés. Les méthodes proposées dans la littérature peuvent être basées image, géométrie ou faire appel à des représentations combinant image et géométrie. L'approche adoptée dans cette thèse consiste en une méthode hybride s'appuyant sur l'utilisation des séquences multi-vues plus profondeur MVD (Multi-view Video plus Depth) afin de conserver le photo-réalisme de la scène observée, combinée avec un modèle géométrique, à base de maillage triangulaire, renforçant ainsi la compacité de la représentation. Nous supposons que les cartes de profondeur des données MVD fournies sont fiables et que les caméras utilisées durant l'acquisition sont calibrées, les paramètres caméras sont donc connus, mais les images correspondantes ne sont pas nécessairement rectifiées. Nous considérerons ainsi le cas général où les caméras peuvent être parallèles ou convergentes. Les contributions de cette thèse sont les suivantes. D'abord, un schéma volumétrique dédié à la fusion des cartes de profondeur en une surface maillée est proposé. Ensuite, un nouveau schéma de plaquage de texture multi-vues est proposé. Finalement, nous abordons à l'issue ce ces deux étapes de modélisation, la transmission proprement dite et comparons les performances de notre schéma de modélisation avec un schéma basé sur le standard MPEG-MVC, état de l'art dans la compression de vidéos multi-vues

Space carving de séquences Multi-vues Vidéo plus, Profondeur pour la représentation et la transmission de contenus deTV3D et FTV

3D videos have witnessed a growing interest in the last few years. Due to the recent development ofstereoscopic and auto-stereoscopic displays, 3D videos provide a realistic depth perception to the user and allows a virtual navigation around the scene. Nevertheless, several technical challenges are still remaining. Such challenges are either related to scene acquisition and representation on the one hand or to data transmission on the other hand. In the context of natural scene representation, research activities have been strengthened worldwide in order to handle these issues. The proposed methods for scene representation can be image-based, geometry based or methods combining both image and geometry. In this thesis, we take advantage of image based representations, thanks to the use of Multi-view Video plus Depth representation, in order to preserve the photorealism of the observed scene, and geometric based representations in order to enforce the compactness ofthe proposed scene representation. We assume the provided depth maps to be reliable.Besides, the considered cameras are calibrated so that the cameras parameters are known but thecorresponding images are not necessarily rectified. We consider, therefore, the general framework where cameras can be either convergent or parallel. The contributions of this thesis are the following. First, a new volumetric framework is proposed in order to mergethe input depth maps into a single and compact surface mesh. Second, a new algorithm for multi-texturing the surface mesh is proposed. Finally, we address the transmission issue and compare the performance of the proposed modeling scheme with the current standard MPEG-MVC, that is the state of the art of multi-view video compression.La vidéo 3D a suscité un intérêt croissant durant ces dernières années. Grâce au développement récent des écrans stéréoscopiques et auto-stéréoscopiques, la vidéo 3D fournit une sensation réaliste de profondeur à l'utilisateur et une navigation virtuelle autour de la scène observée. Cependant de nombreux défis techniques existent encore. Ces défis peuvent être liés à l'acquisition de la scène et à sa représentation d'une part ou à la transmission des données d'autre part. Dans le contexte de la représentation de scènes naturelles, de nombreux efforts ont été fournis afin de surmonter ces difficultés. Les méthodes proposées dans la littérature peuvent être basées image, géométrie ou faire appel à des représentations combinant image et géométrie. L'approche adoptée dans cette thèse consiste en une méthode hybride s'appuyant sur l'utilisation des séquences multi-vues plus profondeur MVD (Multi-view Video plus Depth) afin de conserver le photo-réalisme de la scène observée, combinée avec un modèle géométrique, à base de maillage triangulaire, renforçant ainsi la compacité de la représentation. Nous supposons que les cartes de profondeur des données MVD fournies sont fiables et que les caméras utilisées durant l'acquisition sont calibrées, les paramètres caméras sont donc connus, mais les images correspondantes ne sont pas nécessairement rectifiées. Nous considérerons ainsi le cas général où les caméras peuvent être parallèles ou convergentes. Les contributions de cette thèse sont les suivantes. D'abord, un schéma volumétrique dédié à la fusion des cartes de profondeur en une surface maillée est proposé. Ensuite, un nouveau schéma de plaquage de texture multi-vues est proposé. Finalement, nous abordons à l'issue ce ces deux étapes de modélisation, la transmission proprement dite et comparons les performances de notre schéma de modélisation avec un schéma basé sur le standard MPEG-MVC, état de l'art dans la compression de vidéos multi-vues

Space Carving multi-view video plus depth sequences for representation and transmission of 3DTV and FTV contents

La vidéo 3D a suscité un intérêt croissant durant ces dernières années. Grâce au développement récent des écrans stéréoscopiques et auto-stéréoscopiques, la vidéo 3D fournit une sensation réaliste de profondeur à l'utilisateur et une navigation virtuelle autour de la scène observée. Cependant de nombreux défis techniques existent encore. Ces défis peuvent être liés à l'acquisition de la scène et à sa représentation d'une part ou à la transmission des données d'autre part. Dans le contexte de la représentation de scènes naturelles, de nombreux efforts ont été fournis afin de surmonter ces difficultés. Les méthodes proposées dans la littérature peuvent être basées image, géométrie ou faire appel à des représentations combinant image et géométrie. L'approche adoptée dans cette thèse consiste en une méthode hybride s'appuyant sur l'utilisation des séquences multi-vues plus profondeur MVD (Multi-view Video plus Depth) afin de conserver le photo-réalisme de la scène observée, combinée avec un modèle géométrique, à base de maillage triangulaire, renforçant ainsi la compacité de la représentation. Nous supposons que les cartes de profondeur des données MVD fournies sont fiables et que les caméras utilisées durant l'acquisition sont calibrées, les paramètres caméras sont donc connus, mais les images correspondantes ne sont pas nécessairement rectifiées. Nous considérerons ainsi le cas général où les caméras peuvent être parallèles ou convergentes. Les contributions de cette thèse sont les suivantes. D'abord, un schéma volumétrique dédié à la fusion des cartes de profondeur en une surface maillée est proposé. Ensuite, un nouveau schéma de plaquage de texture multi-vues est proposé. Finalement, nous abordons à l'issue ce ces deux étapes de modélisation, la transmission proprement dite et comparons les performances de notre schéma de modélisation avec un schéma basé sur le standard MPEG-MVC, état de l'art dans la compression de vidéos multi-vues.3D videos have witnessed a growing interest in the last few years. Due to the recent development ofstereoscopic and auto-stereoscopic displays, 3D videos provide a realistic depth perception to the user and allows a virtual navigation around the scene. Nevertheless, several technical challenges are still remaining. Such challenges are either related to scene acquisition and representation on the one hand or to data transmission on the other hand. In the context of natural scene representation, research activities have been strengthened worldwide in order to handle these issues. The proposed methods for scene representation can be image-based, geometry based or methods combining both image and geometry. In this thesis, we take advantage of image based representations, thanks to the use of Multi-view Video plus Depth representation, in order to preserve the photorealism of the observed scene, and geometric based representations in order to enforce the compactness ofthe proposed scene representation. We assume the provided depth maps to be reliable.Besides, the considered cameras are calibrated so that the cameras parameters are known but thecorresponding images are not necessarily rectified. We consider, therefore, the general framework where cameras can be either convergent or parallel. The contributions of this thesis are the following. First, a new volumetric framework is proposed in order to mergethe input depth maps into a single and compact surface mesh. Second, a new algorithm for multi-texturing the surface mesh is proposed. Finally, we address the transmission issue and compare the performance of the proposed modeling scheme with the current standard MPEG-MVC, that is the state of the art of multi-view video compression

Featureless omnidirectional vision-based control of non-holonomic mobile robot

International audienceThis paper proposes featureless algorithms to address complex maneuvers for non-holonomic mobile robots. Using a single omnidirectional camera, the robot reaches the target position using an omnidirectional pho-tometric visual servoing algorithm that simultaneously controls translation and rotation. Evaluation of the positioning task was performed on eight different positions on a circle and the error between the final position and the target one is measured

Omnidirectional photometric visual path following for wheelchair autonomous driving

International audienceIn this paper we address the issue of autonomous wheelchair navigation. Using an omnidirectional camera, we propose a system that allows wheelchair driving using a visual path following technique. First, a visual path composed of target images is acquired. Second, successive visual servoings are performed by minimizing the error between the current and a target image. Experiments were conducted on a variety of paths: straight line, curved line and forward/backward movements. The ground truth is obtained using a Vicon system that records wheelchair trajectories during the learning and the path following steps