Acquisition d'images stétéoscopiques et calibration de caméras par algorithmes génétiques (application dans le domaine biomédical.)

Le sujet de cette thèse consiste à définir un outil complet permettant l acquisition du relief et de la texture d une surface 3D dans le but de l appliquer dans le domaine de la dermatologie, et plus généralement dans le domaine biomédical.Il s agit d abord d étudier et de spécifier ou concevoir les aspects matériels tels que les appareils photographiques professionnels, les systèmes d assemblage des appareils stéréoscopiques, le système d éclairage et le système de déclenchement des appareils.Ensuite, la thèse porte sur les aspects algorithmiques et logiciels qui sont liés à tous les traitements mathématiques et informatiques nécessaires pour obtenir une surface 3D la plus fiable possible. Un des problèmes majeurs traités est la calibration géométrique de caméras stéréoscopiques. L approche développée consiste à repousser les limites des méthodes classiques dans ce domaine en proposant l utilisation de méthodes d optimisation plus performantes et plus faciles à mettre en œuvre.Nous avons montré que les algorithmes d optimisation utilisant les principes des algorithmes génétiques peuvent obtenir des résultats plus fiables que leurs concurrents et qu ils permettent de traiter plus facilement des conditions variables d expérimentations.Les applications réelles de notre algorithme génétique pour le calibrage portent sur de nombreux matériels d acquisition (caméras industrielles, appareils photo reflex grand-public et professionnels, microscopes stéréoscopiques, objectifs à séparation de vue, objectifs sténopés et objectifs télécentriques), chaque dispositif d acquisition est adapté à une utilisation spécifique suivant l étude demandée (zones microscopiques, visage, partie du corps, ).Cette thèse constitue la partie acquisition/calibration du système VirtualSkinLAB.This thesis Acquisition of stereoscopic images and camera calibration with genetic algorithms: application in the biomedical domain consists to define a complete tool for acquiring the topography and texture of a 3D surface in order to apply it in the dermatological and more generally in the biomedical field.First, the objective is to study and to specify or design hardware devices such as professional cameras, assembly systems for stereo equipments, lighting system and trigger system for devices.Then, the thesis focuses on algorithmic and software aspects which relate to all mathematic and computational treatments needed to obtain a 3D surface.One of major issues addressed is the geometric calibration of stereo cameras. The developed approach pushes the limits of conventional methods in this field by proposing the use of more efficient and easier to implement optimization methods.We have shown that the algorithms using the principles of genetic algorithms can obtain more reliable results than their competitors and they can deal more easily the variable conditions of experiments.The real applications of our genetic algorithm for camera calibration cover many acquisition devices (industrial cameras, SLR cameras, stereo microscopes, beam splitters, pinhole and telecentric objectives), each acquisition device is adapted to a specific use following the requested study (microscopic areas, face or body parts). This thesis acquisition / calibration is a part of a global system called VirtualSkinLAB.TOURS-Bibl.électronique (372610011) / SudocSudocFranceF