Reconstruction incrémentale d'une scène complexe à l'aide d'une caméra omnidirectionnelle

The automatic reconstruction of a scene surface from images taken by a moving camera is still an active research topic. This problem is usually solved in two steps : first estimate the camera poses and a sparse cloud of 3D points using Structure-from-Motion, then apply dense stereo to obtain the surface by estimating the depth for all pixels. Compared to the previous approaches, ours accumulates the following properties. The output surface is a 2-manifold, which is useful for applications and postprocessing. It is computed directly from the sparse point cloud provided by the first step, so as to avoid the second and time consuming step and to obtain a compact model of a complex scene. The computation is incremental to allow access to intermediary results during the processing. The principle is the following. At each iteration, new 3D points are estimated and added to a 3D Delaunay triangulation; the tetrahedra are labeled as free-space or matter thanks to the visibility information provided by the first step. We also update a second partition of outside and inside tetrahedra whose boundary is the target 2-manifold. Under some assumptions, the time complexity of one iteration is bounded (there is only one previous method with the same properties, but its complexity is greater than that). Our method is experimented on synthetic and real sequences, including a 2:5 km. long urban sequence taken by an omnidirectional camera. The surface quality is similar to that of the batch method which inspired us. However, the computations are not yet real-time on a commodity PC. We also study the use of contours in thereconstruction process.Un problème toujours d'actualité est la reconstruction automatique de la surface d'une scène à partir du flot d'images prises par une caméra en mouvement. Il se résout en général en deux étapes : le calcul de la géométrie où les poses de la caméra et un nuage épars de points 3D de la scène sont simultanément estimés, et un calcul de stéréo dense qui permet d'obtenir une surface en estimant la profondeur de tous les pixels. L' approche que nous proposons se distingue des précédentes en cumulant les caractéristiques suivantes. La surface est une 2-variété, ce qui est utile pour les traitements ou utilisations ultérieurs. Elle est calculée directement à partir du nuage épars donné par la première étape, afin d'éviter la seconde étape coûteuse et pour obtenir une modélisation compacte d'une scène complexe. Le calcul est incrémental afin d'avoir un résultat pendant la lecture de la vidéo. Le principe est le suivant. A chaque itération, de nouveaux points 3D sont estimés et insérés dans une triangulation de Delaunay 3D. Celle-ci partitionne l'espace en tétraèdres vides et pleins grâce à l'information de visibilité également fournie par la première étape. On met aussi à jour une seconde partition en tétraèdres intérieurs et extérieurs dont le bord est la 2-variété recherchée. Sous certaines hypothèses, et contrairement à la seule méthode précédente ayant les même propriétés et hypothèses, la complexité d'une itération est bornée. Notre méthode a été expérimentée sur des séquences synthétiques et réelles, dont une séquence longue de 2;5 km prise en milieu urbain avec une caméra omnidirectionnelle. La qualité du résultat est proche de celle obtenue par la méthode globale (non incrémentale) qui a servi d'inspiration, mais le temps de calcul ne permet pas actuellement une utilisation en-ligne sur un PC standard. On a aussi étudié l'intérêt d'ajouter des contours dans le processus de reconstruction