[PDF] Analyse dimage pour lasservissement dune caméra embarquée





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Analyse d"image pour l"asservissement d"une

cam

´era embarqu´ee dans un drone

Benoˆıt Louvat

Gipsa-lab

Le 5 f

´evrier 20081

Introduction

IntroductionCommande Drone

Commande TourelleInformation vidéo2

Introduction

Objectifs

Objectifs:1Suivre des objets s

´electionn´es par un utilisateur en temps r´eelSuivre l"objet dans l"image Contr ˆoler la tourelle automatiquement pour garder l"objet dans l"imageAsservissement visuel = 2 th `emes de rechercheAnalyse de s ´equence d"images : visionAutomatique : commande

2Proposer un plus grand couplage entre la vision et la commande.

3

Introduction

Plan de l"expos

´e1Contexte

Contexte scientifique

Contexte exp

´erimental2T

ˆache de suiviEstimation de la position de l"objet

Notre contexte

Algorithme de suivi de cible propos

´eR

´esultats en laboratoireLoi de commande pour le suivi d"objet au sol

Boucle interne

Boucle externe

R ´esultats en conditions r´eelles pour une tˆache de suivi3Commande par sur-

´echantillonnage4Am

´elioration de la pr´ecision5Conclusions et perspectives 4

Contexte

Plan

1Contexte

Contexte scientifique

Contexte exp

´erimental2T

ˆache de suiviEstimation de la position de l"objet

Notre contexte

Algorithme de suivi de cible propos

´eR

´esultats en laboratoireLoi de commande pour le suivi d"objet au sol

Boucle interne

Boucle externe

R ´esultats en conditions r´eelles pour une tˆache de suivi3Commande par sur-

´echantillonnage4Am

´elioration de la pr´ecision5Conclusions et perspectives 5

ContexteContexte scientifique

Plan

1Contexte

Contexte scientifique

Contexte exp

´erimental2T

ˆache de suiviEstimation de la position de l"objet

Notre contexte

Algorithme de suivi de cible propos

´eR

´esultats en laboratoireLoi de commande pour le suivi d"objet au sol

Boucle interne

Boucle externe

R ´esultats en conditions r´eelles pour une tˆache de suivi3Commande par sur-

´echantillonnage4Am

´elioration de la pr´ecision5Conclusions et perspectives 6

ContexteContexte scientifique

Les diff

´erents types d"asservissement visuelCrit

`eres d´efinis dans [Sanderson1980], [Corke1996]Mesure de l"erreur entre la position d

´esir´ee et couranteLieu du contr

ˆole des articulations du robotCrit

`eresContr

ˆole directContr

ˆole indirectMesure 2DAsservissement visuel 2DAsservissement visuel 2D directindirect Mesure 3DAsservissement visuel 3DAsservissement visuel 3D directindirect

Mesure hybrideAsservissement visuel hybride :

Mesure2D/3D : asservissement 2D1/2 [Malis98]

Mesure de vitesse : asservissement

d2Ddt [Cretual98]7

ContexteContexte scientifique

Asservissement visuel 2D/3D direct

Asservissement 2DR

cErreur mesur

´ee dans le plan

imageAsservissement 3D R c R oErreur mesur

´ee dans l"espace

cart

´esien8

ContexteContexte scientifique

Asservissement visuel 2D/3D direct

Asservissement 2D

Asservissement 3D

Calcul des articulations du robot dans le correcteur visuel 8

ContexteContexte scientifique

Asservissement visuel 2D/3D indirect

Asservissement 2D

Asservissement 3D

Calcul des articulations avec le correcteur interne du robot 9

ContexteContexte exp

´erimentalPlan

1Contexte

Contexte scientifique

Contexte exp

´erimental2T

ˆache de suiviEstimation de la position de l"objet

Notre contexte

Algorithme de suivi de cible propos

´eR

´esultats en laboratoireLoi de commande pour le suivi d"objet au sol

Boucle interne

Boucle externe

R ´esultats en conditions r´eelles pour une tˆache de suivi3Commande par sur-

´echantillonnage4Am

´elioration de la pr´ecision5Conclusions et perspectives 10

ContexteContexte exp

´erimentalDrone et tourelle

Ensemble d"

´emission analogique de vid´eo`a 2,4GHzModem radio pour la liaison de donn

´ees de contrˆole de la

tourelleUne tourelle commandable en pan et tilt 11

ContexteContexte exp

´erimentalStation au sol

La r

´eception analogique de la vid´eoUn PC d

´edi´e au traitement des images en temps r´eel et`a la commandeUne liaison modem radio vers la tourelle pour le contr

ˆole du suivi

des cibles 12 T

ˆache de suiviPlan

1Contexte

Contexte scientifique

Contexte exp

´erimental2T

ˆache de suiviEstimation de la position de l"objet

Notre contexte

Algorithme de suivi de cible propos

´eR

´esultats en laboratoireLoi de commande pour le suivi d"objet au sol

Boucle interne

Boucle externe

R ´esultats en conditions r´eelles pour une tˆache de suivi3Commande par sur-

´echantillonnage4Am

´elioration de la pr´ecision5Conclusions et perspectives 13 T

ˆache de suiviT

ˆache de suiviObjectif: Suivre des objets fixes et quelconques au sol avec comme unique capteur une cam ´eraEstimer la position de l"objet dans l"image D ´eplacer la tourelle pour garder l"objet au centre de l"imageContraintes suppl

´ementairesSimplicit

´e du syst`eme

)Possibilit´e de production`a grande´echelleG

´en´ericit´e

)Facilement portable`a d"autres syst`emes similairesSyst `eme embarqu´e )Capteurs peu pr´ecis, puissance de calcul, poids...Solution `a bas coˆut )Compensation des imperfections m´ecaniques au niveau logiciel14 T

ˆache de suiviChoix du type d"asservissement

Asservissement visuel direct/indirect

Robot tr

`es simplePuissance de calcul importante au sol versus embarqu ´e )Asservissement directAsservissement visuel 2D, 3D, hybride Pas de connaissancea priorides objets`a suivreEnvironnement changeant )Asservissement 2D oud2Ddt

Objectif = centrer et maintenir centr

´e l"objet dans l"image

)Asservissement 2D15 T ˆache de suiviAsservissement visuel 2D directTourelleCaméra

Analyse d'image

Correcteur visuel

Transmission sans lTransmission sans l16

T ˆache de suiviEstimation de la position de l"objet Plan

1Contexte

Contexte scientifique

Contexte exp

´erimental2T

ˆache de suiviEstimation de la position de l"objet

Notre contexte

Algorithme de suivi de cible propos

´eR

´esultats en laboratoireLoi de commande pour le suivi d"objet au sol

Boucle interne

Boucle externe

R ´esultats en conditions r´eelles pour une tˆache de suivi3Commande par sur-

´echantillonnage4Am

´elioration de la pr´ecision5Conclusions et perspectives 17 T

ˆache de suiviEstimation de la position de l"objetTourelleCorrecteur visuelAsservissement visuel 2DTourelleTourelleCaméra

Analyse d'image

Correcteur visuel

Transmission sans l

Transmission sans l18

T ˆache de suiviEstimation de la position de l"objet

Exemples d"images film

´ees19

T ˆache de suiviEstimation de la position de l"objet

Contraintes inh

´erentes`a notre syst`emeLe suivi d"un objeta prioriquelconque et non connu`a l"avanceLa qualit

´e fluctuante des images film´eesLa pr

´ecision afin de suivre des objets de petite tailleLa possibilit

´e d"estimer de grands d´eplacements inter-imageLe temps de calcul pour pouvoir l"inclure dans la boucle

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