Restauration de séquences d'images par des approches spatio-temporelles PDF Download
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Author: Fabien Dekeyser
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 183
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Book Description
Nous abordons le développement de nouvelles méthodes pour la restauration de séquences d'images en exploitant explicitement la redondance d'information existant entre les images successives, ce qui implique la connaissance du mouvement apparent.Nous orientons particulièrement notre attention sur l'amélioration du rapport signal-à-bruit de la séquence d'images et sur la création d'une image de résolution supérieure à partir d'une séquence d'images fournies par un capteur (super-résolution). Dans la première partie de ce travail, nous comparons quelques-unes des approches classiques de filtrage de séquences d'images. Cette étape aboutit à la conception d'un schéma de filtrage spatio-temporel adaptatif compensé en mouvement à la fois efficace et rapide. Celui-ci est basé sur un filtrage de Wiener dont le gain est calculé localement. Le coût de calcul est considérablement diminué par le recours, original dans ce contexte, aux modèles paramétriques 2D de mouvement dominant.Nous proposons également un schéma de filtrage spatio-temporel basé sur le seuillage des coefficients de la transformée en ondelettes. Il permet une réduction efficace du bruit, sans faire apparaître les artefacts couramment observés avec les filtres traditionnels.La seconde partie est consacrée aux traitements de super-résolution. Nous avons à nouveau basé nos traitements sur l'estimation robuste d'un modèle paramétrique de mouvement, en utilisant une carte de détection du mouvement qui permet de ne pas introduire d'artefacts dans les zones non conformes au mouvement dominant estimé. Nous proposons également une version multi-échelle temporelle de notre algorithme de super-résolution. Cet algorithme pyramidal permet la réalisation de la restauration et de l'estimation du mouvement de façon conjointe. Nous poursuivons nos travaux sur les traitements conjoints en formalisant le problème par la définition d'une fonctionnelle à minimiser dans un contexte markovien-bayésien.
Author: Fabien Dekeyser
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Languages : fr
Pages : 183
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Nous abordons le développement de nouvelles méthodes pour la restauration de séquences d'images en exploitant explicitement la redondance d'information existant entre les images successives, ce qui implique la connaissance du mouvement apparent.Nous orientons particulièrement notre attention sur l'amélioration du rapport signal-à-bruit de la séquence d'images et sur la création d'une image de résolution supérieure à partir d'une séquence d'images fournies par un capteur (super-résolution). Dans la première partie de ce travail, nous comparons quelques-unes des approches classiques de filtrage de séquences d'images. Cette étape aboutit à la conception d'un schéma de filtrage spatio-temporel adaptatif compensé en mouvement à la fois efficace et rapide. Celui-ci est basé sur un filtrage de Wiener dont le gain est calculé localement. Le coût de calcul est considérablement diminué par le recours, original dans ce contexte, aux modèles paramétriques 2D de mouvement dominant.Nous proposons également un schéma de filtrage spatio-temporel basé sur le seuillage des coefficients de la transformée en ondelettes. Il permet une réduction efficace du bruit, sans faire apparaître les artefacts couramment observés avec les filtres traditionnels.La seconde partie est consacrée aux traitements de super-résolution. Nous avons à nouveau basé nos traitements sur l'estimation robuste d'un modèle paramétrique de mouvement, en utilisant une carte de détection du mouvement qui permet de ne pas introduire d'artefacts dans les zones non conformes au mouvement dominant estimé. Nous proposons également une version multi-échelle temporelle de notre algorithme de super-résolution. Cet algorithme pyramidal permet la réalisation de la restauration et de l'estimation du mouvement de façon conjointe. Nous poursuivons nos travaux sur les traitements conjoints en formalisant le problème par la définition d'une fonctionnelle à minimiser dans un contexte markovien-bayésien.
Author: Laurent Joyeux
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Languages : fr
Pages : 328
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La restauration des documents cinématographiques a débuté durant cette dernière décennie et elle fut principalement motivée par l'état de délabrement avancé de nombreux films. Le traitement numérique des films détériorés semble incontournable, même s'il reste très couteux pour être généralisé aujourd'hui. Les films cinématographiques vieillissants subissent divers types de détériorations. Nous abordons dans ce mémoire la restauration de deux catégories de défauts qui sont aussi les plus fréquents : les détériorations ponctuelles et les rayures. Pour préserver la qualité visuelle des images cinématographiques, nous détectons d'abord les détériorations pour ne focaliser la correction que sur les zones endommagées. La localisation des détériorations ponctuelles utilise deux détecteurs complémentaires. Un détecteur morphologique basé sur les propriétés statiques et un détecteur dynamique qui s'appuie sur le caractère impulsionnel de ces défauts. Les détériorations sont ensuite supprimées par une reconstruction morphologique. La rayure, de par sa persistance temporelle, compte parmi les défauts les plus problématiques à supprimer. Nous proposons, pour détecter les rayures, une approche spatio-temporelle. Tout d'abord, une technique statique basée sur la recherche d'extrema permet de détecter toutes les rayures. Un processus de poursuite, mis en œuvre par un filtrage de Kalman, permet alors de rejeter les fausses rayures. Deux méthodes de restauration, l'une statique et l'autre temporelle, sont proposées pour reconstruire les zones rayées. La première technique consiste en une version améliorée d'un algorithme existant basé sur les séries de Fourier. La seconde est une nouvelle approche bayesienne qui se distingue par sa performance aussi bien en terme de qualité qu'en cout de calcul. Sa principale originalité réside dans sa prise en compte des informations résiduelles des zones rayées.
Author:
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Category : Infrared detectors
Languages : en
Pages : 980
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Author: Olivier Bremond
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Category :
Languages : fr
Pages :
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Book Description
Nous proposons une méthode pour le traitement des séquences d'images appliqué à des domaines aussi variés que la restauration, le codage et l'analyse de scène dynamique. Cette étude peut être considérée comme une généralisation tri-dimensionnelle de la méthodologie pyramidale du professeur Granlund, présentée dans ce document. La première partie de l'étude est consacrée à l'extraction, par filtrage spatio-temporel, de primitives de mouvement. L'estimation locale de l'orientation 3D dominante où se concentre l'énergie spatio-temporelle, permet de quantifier le mouvement local des lignes et contours en direction et en vitesse. La seconde partie consiste à exploiter le champ dense d'orientation pour concevoir des traitements de niveau supérieur. Pour l'application de restauration, le champ d'orientation nous fournit des informations contextuelles permettant l'élaboration d'un filtrage 3D non-stationnaire et anisotropique qui élimine le bruit spatio-temporel et améliore les structures significatives. En ce qui concerne le codage, la prédiction s'effectue à partir de l'image précédente au moyen d'une estimation causale des déplacements locaux. Le champ d'orientation est une information pertinente pour le calcul de champs de vecteurs vitesse. Partant d'un modèle cinématique structurel, nous nous sommes efforcés de résoudre deux problèmes de l'analyse de scène dynamique: la détection d'objets mobiles avec une caméra mobile ; l'estimation de la position 3D (x,y,z) d'un objet fixe par rapport à une caméra de mouvement connu
Author: PASCAL ALICE.. CAPLIER
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Languages : fr
Pages : 182
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CE TRAVAIL ABORDE LE PROBLEME DE L'ANALYSE DU MOUVEMENT DANS LES SEQUENCES D'IMAGES ET SE FOCALISE PLUS PRECISEMENT SUR LA DETECTION DE MOUVEMENT: L'OBJECTIF EST DE LOCALISER LES OBJETS MOBILES D'UNE SCENE FILMEE AVEC UNE CAMERA FIXE, LA SEULE INFORMATION DE MOUVEMENT PRISE EN COMPTE ETANT LA DIFFERENCE ENTRE DEUX IMAGES SUCCESSIVES. LE CADRE MATHEMATIQUE GENERAL EST LA THEORIE DES CHAMPS DE MARKOV. LES INFORMATIONS CONTENUES DANS UNE SEQUENCE D'IMAGES EVOLUANT AU COURS DU TEMPS, UNE DETECTION DE MOUVEMENT N'EST PERTINENTE QUE SI ELLE EST FAITE EN TEMPS REEL. PAR AILLEURS, A PARTIR D'UNE IMAGE ISOLEE D'UNE SEQUENCE, AUCUNE INFORMATION DE MOUVEMENT N'EST DISPONIBLE. IL FAUT AU MINIMUM DEUX IMAGES SUCCESSIVES POUR POUVOIR CALCULER LA VITESSE D'UN OBJET ET TROIS IMAGES SONT NECESSAIRES POUR EVALUER SON ACCELERATION. CET EXEMPLE ILLUSTRE LE FAIT QUE SI ON INTEGRE LES INFORMATIONS CONTENUES DANS UN PLUS GRAND NOMBRE D'IMAGES CONSECUTIVES, LA CARACTERISATION DU MOUVEMENT EST PLUS COMPLETE. LES ALGORITHMES DE DETECTION DE MOUVEMENT PRESENTES DANS CE RAPPORT S'EFFORCE DE RESPECTER CES DEUX CONTRAINTES: CADENCE DE TRAITEMENT RAPIDE ET INTEGRATION DE L'INFORMATION TEMPORELLE BIEN QU'ELLES SOIENT CONTRADICTOIRES (PLUS ON PREND EN COMPTE D'IMAGES, PLUS LA QUANTITE DE CALCULS EST IMPORTANTE). LE PREMIER ALGORITHME PROPOSE (APPELE ALGORITHME SPATIAL) NE PREND EN COMPTE QUE TROIS IMAGES SUCCESSIVES DE LA SEQUENCE. LA RECHERCHE DU CHAMP DES ETIQUETTES CACHEES A LIEU A UN INSTANT DONNE. APRES AVOIR VALIDE LE BON COMPORTEMENT DE L'ALGORITHME GRACE A DES TESTS SUR UNE STATION DE TRAVAIL, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A SA MISE EN UVRE SUR DES MATERIELS SPECIFIQUES DISPONIBLES AU JOUR D'AUJOURD'HUI AFIN D'EN ACCELERER LA CADENCE DE FONCTIONNEMENT. TROIS SOLUTIONS MATERIELLES ONT ETE ENVISAGEES: PROGRAMMATION D'UNE MACHINE PARALLELE, MAPPING DE L'ALGORITHME SUR UN RESEAU RESISTIF VLSI ANALOGIQUE ET UTILISATION D'UNE CARTE A BASE DE DSP. LA CADENCE DE TRAITEMENT ATTEINTE LORS DU TRAITEMENT D'IMAGES DE TAILLE 128 X 128 EST ENCOURAGEANTE (ENTRE 3 ET 10 IMAGES/SECONDE SELON LE CAS). POUR LE SECOND ALGORITHME PROPOSE (APPELE ALGORITHME SPATIO-TEMPOREL), LA SEQUENCE D'IMAGES N'EST PLUS CONSIDEREE COMME UNE SUCCESSION D'IMAGES MAIS COMME UN VOLUME DE PIXELS QUI EST DECOUPE EN TRANCHES TEMPORELLES DE N IMAGES SUCCESSIVES (N 5). SUR UNE TRANCHE D'IMAGES DONNEE, ON RECHERCHE LE VOLUME D'ETIQUETTES LE PLUS PROBABLE ETANT DONNE LE VOLUME DES OBSERVATIONS ASSOCIE. LA RELAXATION A LIEU SUR TOUT LE VOLUME CONSTITUE PAR LES N IMAGES. CETTE FORMULATION PRESENTE L'AVANTAGE D'INTEGRER L'INFORMATION TEMPORELLE SUR UN HORIZON PLUS ETENDU CE QUI S'AVERE PARTICULIEREMENT EFFICACE POUR L'ANALYSE DE SEQUENCES BRUITEES OU POUR LA RECONSTRUCTION COMPLETE DES ZONES DE GLISSEMENT DES OBJETS SUR EUX-MEMES. NOUS AVONS POUR FINIR INSERE L'ALGORITHME DE DETECTION SPATIO-TEMPOREL DANS UN CADRE MULTI-RESOLUTION SPATIO-TEMPORELLE. LA STRUCTURE HIERARCHIQUE DES DONNEES CONSISTE A CONSTRUIRE UNE PYRAMIDE DE SEQUENCES AU MOYEN D'UNE SERIE DE FILTRAGES PASSE-BAS ET DE SOUS-ECHANTILLONNAGES DANS CHACUNE DES TROIS DIRECTIONS X, Y, ET T. IL EN RESULTE UNE AMELIORATION DES PERFORMANCES DE L'ALGORITHME POUR LA DETECTION DES MOUVEMENTS TRES LENTS ET DES OBJETS PEU TEXTURES. CELLE-CI PROVIENT DE L'AMELIORATION DES OBSERVATIONS PRISES EN COMPTE PAR LE MODELE
Author: MARC.. GELGON
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 158
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Book Description
CETTE ETUDE PORTE SUR DES TACHES DE VISION DYNAMIQUE PAR ORDINATEUR (SEGMENTATION SPATIO-TEMPORELLE, SUIVI), PUIS SUR LEUR APPLICATION A LA STRUCTURATION ET A LA DESCRIPTION DU CONTENU DE DOCUMENTS VIDEO EN VUE DE LEUR INDEXATION. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS PROPOSONS UNE TECHNIQUE DE SEGMENTATION D'IMAGE EN REGIONS HOMOGENES AU SENS DU MOUVEMENT, PAR ETIQUETAGE STATISTIQUE CONTEXTUEL D'UN GRAPHE DEFINI SUR UNE PARTITION PREALABLE EN REGIONS ELEMENTAIRES ; UNE METHODE EST PROPOSEE POUR OBTENIR CETTE DERNIERE PARTITION SELON UN CRITERE D'INTENSITE, DE COULEUR OU DE TEXTURE. LES DEUX TECHNIQUES DE SEGMENTATION PAR ETIQUETAGE SONT CONCUES POUR PERMETTRE UN SUIVI TEMPOREL DES DEUX PARTITIONS PAR PREDICTION PUIS MISE A JOUR. NOUS AVONS ENSUITE DEVELOPPE UNE METHODE DE TRAJECTOGRAPHIE DE CES REGIONS SUR L'ENSEMBLE D'UNE SEQUENCE, BASEE SUR UNE APPROCHE STATISTIQUE RECEMMENT PROPOSEE DANS LE DOMAINE SONAR. ELLE CONSISTE EN L'ESTIMATION CONJOINTE DES TRAJECTOIRES DE REGIONS ET DES ASSOCIATIONS DES MESURES AUX TRAJECTOIRES, EN TRAITANT CE PROBLEME COMME L'ESTIMATION DES PARAMETRES D'UNE LOI DE MELANGE. CETTE METHODE PERMET D'ASSOCIER DES TRAJECTOIRES PARTIELLES RELEVANT D'UN MEME OBJET PHYSIQUE, PAR EXEMPLE DANS UNE SITUATION DE CROISEMENT. DANS UN SECOND TEMPS, NOUS PROPOSONS UN SCHEMA DE STRUCTURATION DE DOCUMENT VIDEO PAR LE CONTENU SPATIO-TEMPOREL, ET DE DESCRIPTION DE CE CONTENU. NOTRE APPROCHE S'APPUIE ESSENTIELLEMENT SUR L'INFORMATION DE MOUVEMENT, ET EXPLOITE LES SCHEMAS DEFINIS DANS LA PREMIERE PARTIE DE CE DOCUMENT, AINSI QUE DES TECHNIQUES PLUS DEDIEES AU PROBLEME TRAITE. LE DOCUMENT EST D'ABORD PARTITIONNE EN PLANS ET LE MOUVEMENT DE LA CAMERA EST CARACTERISE. DANS CHACUN DES PLANS, LES ELEMENTS MOBILES SONT EXTRAITS ET SUIVIS. LA STRUCTURATION REALISEE EST EXPLOITEE DANS LA CREATION DE RESUME VIDEO (COMPOSITION D'UNE IMAGE PANORAMIQUE DU FOND DE LA SCENE ET DES TRAJECTOIRES DES ELEMENTS MOBILES EXTRAITS), ET LA CONSTITUTION DE BASES D'OBJETS MOBILES.
Author: Laurent Chanas
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Category :
Languages : fr
Pages : 288
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Book Description
La restauration de séquences d'images fortement dégradées, c'est à dire contenant du bruit et des pertes d'informations, pose des problèmes difficiles que nous essayons d'aborder dans cette thèse. Dans un premier temps, nous présentons un état de l'art des méthodes existantes de restauration d'images et de séquences d'images. Ensuite, en utilisant l'approche variationnelle, nous proposons trois nouvelles énergies de restauration. La première est basée sur l'hypothèse que séquences d'images ont un fond fixe, et combine un filtrage temporel et une régularisation spatiale. L'intérêt de cette énergie est de pouvoir être minimisée en temps réel grâce au schéma numérique proposé. Ensuite, afin d'améliorer la qualité de restauration lorsque la séquence contient du mouvement, d'autres modèles sont utilisés. Le premier consiste à considérer une séquence d'images comme un volume de donnée continue par morceaux et l'énergie associée utilise une régularisation équivalente à une diffusion 3D anisotrope. Puis dans le cas des mouvements de grande amplitude, le modèle du flot optique est utilisé pour construire une énergie globale permettant de calculer le mouvement, débruiter les images, et reconstruire les zones détériorées en même temps. Des résultats sont présentés sur des images de synthèses et dans le cadre d'une application particulière qui est à l'origine de la thèse : les images issues de caméras éblouies par laser. Cette application a fait l'objet d'une étude de faisabilité, qui aboutit à un système de restauration temps-réel.
Author: Olivier Buisson
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 284
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Book Description
Cette thèse présente une technique de restauration numérique de films anciens. L'utilisation des technologies numériques fait disparaitre les détériorations (rayures, poussières) que la restauration traditionnelle (chimico-mécanique) ne peut effacer. La restauration numérique des films doit, en phase finale, restituer les images numériques sur films pour les diffuser à nouveau en salle. Cette restitution impose une numérisation haute résolution des images (2000 x 1500 pixels) et la réalisation de traitements spécifiques pour préserver la qualité visuelle des images cinématographiques afin de respecter cette contrainte, nous avons mis en œuvre une technique originale de restauration en deux étapes : détection préalable des détériorations puis, correction des zones détectées. La phase de détection utilise un détecteur spatial fondé sur les principes de la morphologie mathématique en niveaux de gris combiné avec un détecteur spatio-temporel basée sur l'estimation de mouvement. Pour estimer correctement les mouvements de grande amplitude des séquences d'images haute résolution, nous avons élaboré une technique d'estimation de mouvement multi-résolutions. L’originalité de cette corrélation itérative réside dans l'utilisation, pour accélérer le processus de recherche, de projections de radon. Après détection des détériorations, les zones détectées sont corrigées. Cette phase de correction utilise une technique d'interpolation polynomiale qui permet de reconstruire les basses fréquences des signaux, comme les régions homogènes et les contours. Une technique itérative d'estimation des séries de Fourier permet alors de reconstruire les hautes fréquences des textures. Ces deux phases de détection et de correction d'images cinématographiques ont été validées sur un prototype industriel.
Author: Pierre Kornprobst
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Languages : fr
Pages : 250
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Book Description
NOTRE OBJECTIF EST D'APPORTER UNE CONTRIBUTION METHODOLOGIQUE A L'ANALYSE DE TROIS APPLICATIONS DE LA VISION PAR ORDINATEUR. LES METHODOLOGIES N'ETANT PAS SANS RAPPORT AVEC CE QUE L'ON RECHERCHE, NOTRE DEUXIEME OBJECTIF SERA D'EXPLICITER ET DE JUSTIFIER LES ALGORITHMES UTILISES ET DE MONTRER LES RESULTATS OBTENUS. LES APPLICATIONS SONT : * RESTAURER UNE IMAGE. DEVANT LA DIVERSITE DES METHODES PAR EDP NON LINEAIRES, NOUS COMMENCONS PAR UNE ETUDE COMPARATIVE. NOUS PROPOSONS UN FORMALISME COMMUN A L'ENSEMBLE DE CES METHODES ET EFFECTUONS UNE SERIE DE TESTS NUMERIQUES POUR EVALUER LEUR CAPACITE. ENSUITE, NOUS PROPOSONS UNE METHODE CONVERGENTE POUR L'ELIMINATION DU BRUIT ET DU FLOU. CETTE APPROCHE COMBINE UN TERME PARABOLIQUE ET UN TERME HYPERBOLIQUE. NOUS JUSTIFIONS CE MODELE VIA LA THEORIE DES SOLUTIONS DE VISCOSITE ET DONNONS UN SCHEMA NUMERIQUE QUI TIENNE COMPTE DE LA SPECIFICITE DE CHAQUE OPERATEUR. * CONNAITRE LE MOUVEMENT. ETANT DONNE UNE SEQUENCE D'IMAGES, IL S'AGIT D'ESTIMER UN CHAMP DE VITESSES, COMMUNEMENT APPELE FLOT OPTIQUE. NOUS PROPOSONS UNE APPROCHE VARIATIONNELLE BASEE SUR LA CONTRAINTE DU FLOT OPTIQUE. L'ETUDE DE CE PROBLEME EST MENEE SUR L'ESPACE DES FONCTIONS A VARIATIONS BORNEES. DEUX SITUATIONS SONT ALORS ENVISAGEES SUIVANT LA REGULARITE DES DONNEES. POUR UNE DONNEE LIPSCHITZ, ON DEMONTRE QUE LE PROBLEME SUR BV EST BIEN POSE ET NOUS CONSTRUISONS VIA DES ARGUMENTS DE GAMMA-CONVERGENCE ET DE DUALITE, UN ALGORITHME CONVERGENT. POUR UNE DONNEE BV, NOUS DONNONS LA REPRESENTATION INTEGRALE DU PROBLEME RELAXE. * ANALYSER UNE SEQUENCE D'IMAGES. NOUS PROPOSONS UNE APPROCHE VARIATIONNELLE ORIGINALE POUR ANALYSER LES SEQUENCES D'IMAGES BRUITEES AVEC UN FOND FIXE. LA SPECIFICITE DE CETTE APPROCHE EST L'ESTIMATION COUPLEE DU FOND DE L'IMAGE ET DE LA DETECTION DU MOUVEMENT. NOUS JUSTIFIONS THEORIQUEMENT CE MODELE SUR BV ET APPORTONS UN ALGORITHME STABLE ET CONVERGENT. DE NOMBREUX EXEMPLES ILLUSTRENT LES CAPACITES DE CETTE APPROCHE ORIGINALE.
Author: Alice Caplier
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Category :
Languages : fr
Pages :
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