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Organisation perceptuelle de structures curvilignes

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Présentation au sujet: "Organisation perceptuelle de structures curvilignes"— Transcription de la présentation:

1 Organisation perceptuelle de structures curvilignes
Laurent Alquier Directeur de thèse : Chabane Oussalah Professeur Responsable : Philippe Montesinos Maître assistant - UNIVERSITE MONTPELLIER II - - Thèse menée au Laboratoire de Génie Informatique et d ’Ingénierie de Production, Nîmes - - 30 Septembre

2 représentation symbolique
Analyse d ’images Construction d ’une représentation symbolique Détection d ’indices visuels Image Intensité Image Contours Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

3 Perception visuelle Théories de la perception visuelle
Flot d ’informations visuelles important Nécessité de guider la perception Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

4 Groupement perceptuel
Principes Phénomène d ’organisation pré-attentive  Propriétés globales émergentes : Saillance S ’impose à la perception avant interprétation Groupements élémentaires Principe de « bonne forme » Simplicité, fermeture, familiarité : Stabilité Propriétés intéressantes Généricité, robustesse - Organisation qualitative Références Théorie Gestaltiste : Wertheimer, Koffka Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

5 Plan de l’exposé Introduction. Présentation globale.
3/30/2017 Introduction. Présentation globale. Groupement par réseaux de saillance. Niveaux supérieurs de groupement. Contributions et perspectives. Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

6 Objectifs Système complet d ’analyse d ’images
3/30/2017 Système complet d ’analyse d ’images Segmentation - hypothèses - interprétation Application de principes de psycho-vision Organisation perceptuelle de scènes complexes Restriction aux structures issues des contours Validation sur des images synthétiques Application à des images de scènes réelles But : Extraire un ensemble d’éléments de représentation Rester ouvert aux besoins spécifiques d’applications futures Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

7 Vue d’ensemble du système
3/30/2017 Détection de contours Trois niveaux de groupement Sélection des structures saillantes Extraction d’hypothèses intermédiaires Organisation d’hypothèses complexes Relations hiérarchiques entre hypothèses Application Détection de jonctions Mise en correspondance Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

8 Plan de l’exposé Introduction. Présentation globale.
3/30/2017 Introduction. Présentation globale. Groupement par réseaux de saillance. Niveaux supérieurs de groupement. Contributions et perspectives. Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

9 Recherche de structures curvilignes
But : Isoler les contours les plus réguliers Compléter les discontinuités Extraire des structures stables Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

10 Groupement par saillance
3/30/2017 Principes Evaluer la qualité d ’un groupement éventuel Optimiser de cette fonction de qualité Mesure directe Champs d ’extension (Guy et Medioni, 1996) Champs stochastiques de fermeture (Williams et Jacobs, 1994) Approches par optimisation Réseaux de neurones (F. Mangin, 1994) Optimisation par recuit simulé (L. Hérault, 1991) Réseaux de saillance (Shashua et Ullman, 1989) Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

11 Réseaux de saillance Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

12 Réseaux de saillance (2)
3/30/2017 Choix d’une primitive de groupement Définition de ses attributs Définition d’un voisinage local Réseau de primitives localement connectées Fonction de qualité pour un groupement Evaluation de la compatibilité entre primitives Fonctions « extensibles » Mesure de saillance Qualité du meilleur groupement Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

13 Définition du voisinage
Relations entre primitives. Primitives reliées entre elles par un élément de connexion Critères de proximité et compatibilité Méthode adaptée à des structures curvilignes Importance du voisinage. Initialise l’optimisation du réseau Détermine la taille du réseau Influence sur la qualité des groupements Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

14 Fonction de qualité Critères de régularité Formalisme
Proximité, continuité, similarité Formalisme Combinaison linéaire de contraintes antagonistes Relations « internes » Propres aux groupement recherchés Relations « externes » Imposées par l ’image de contours Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

15 Mesure de saillance Ecriture récursive
On suppose que la fonction F est « extensible » Définition formelle de la saillance Meilleure somme des fonctions de qualité d ’un groupement selon deux directions. Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

16 Mesure de saillance (2) Exemple d ’écriture récursive
Terme local Contributions des voisins Optimisation itérative Recherche des meilleurs voisins Mise à jour des contributions Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

17 Mesure de saillance (2) Propriétés
Mesures locales - Optimisation globale Elimination des discontinuités Carte de saillance Groupement possible par suivi des connexions Un seul groupement optimal par primitive Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

18 Mesure de saillance (3) Application Groupement de pixels
Voisinage fixe Calculs lourds Optimisation lente Groupement de chaînes de pixels Voisinage adaptatif Complexité réduite Optimisation rapide Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

19 Intérêt du groupement Groupement de chaînes Chaînage classique
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

20 Détection de groupes saillants
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

21 Groupements élémentaires
3/30/2017 Classes de groupements Point de départ le long d ’une même structure Phénomène « d ’attraction » Critères d’évaluation Saillance locale Saillance globale ( somme des saillances des primitives ) Accumulation de votes Sélection Seuillage par rapport aux critères Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

22 Groupements élémentaires (2)
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

23 Plan de l’exposé Introduction. Présentation globale.
3/30/2017 Introduction. Présentation globale. Groupement par réseaux de saillance. Niveaux supérieurs de groupement. Groupements intermédiaires Groupements complexes et application Contributions et perspectives. Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

24 Groupements intermédiaires
3/30/2017 Hypothèses structurelles Parties rectilignes : Segments Parties courbes : Arcs Points particuliers : Jonctions, points d’inflexion, coins Principes d ’extraction Détection à partir de chaque groupement élémentaire Paramètre d ’échelle, sensibilité Agglomération des hypothèses primaires Critère de similarité - élimination des redondances Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

25 Groupements intermédiaires (2)
3/30/2017 Eléments de représentation symboliques de la scène. Ensemble d’hypothèses Part d'ambiguïtés et d’erreurs Redondances tolérées Problèmes à résoudre Discrétisation Structures de taille différentes dans une même scène Conséquence des groupements élémentaires Superposition de groupements semblables Critères de régularité insuffisants (occlusions et jonctions) Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

26 Hypothèses de segments
Groupements saillants Découpage récursif (écart Es) Segments élémentaires Fusion de segments similaires (longueur,orientation) Segments groupés Points d ’intérêt Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

27 Segments (avant groupement)
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

28 Segments ( après groupement )
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

29 Hypothèses d ’arcs Groupements saillants
Découpage selon extrema de courbure (échelle Ea) Classes d ’arcs élémentaires Fusion d ’arcs similaires (classe,superposition) Arcs groupés Points d ’intérêt Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

30 Arcs ( après groupement )
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

31 Points d ’intérêt Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

32 Plan de l’exposé Introduction. Présentation globale
3/30/2017 Introduction. Présentation globale Groupement par réseaux de saillance. Niveaux supérieurs de groupement. Groupements intermédiaires Groupements complexes et application Contributions et perspectives. Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

33 Groupements complexes
Exemple d’application Extraction de jonctions multiples Mise en correspondance de jonctions Intérêt des jonctions Information structurelle riche Position du centre, orientation des branches Mise en correspondance robuste Localisation précise a posteriori Difficiles à obtenir Altérations dues au détecteur de contours Peu de travaux sur le groupement de jonctions Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

34 Groupement de jonctions
Segments Points Intersections deux à deux Confirmation du centre Détection de jonctions doubles Groupement de jonctions doubles (proximité des centres, branches similaires) Jonctions multiples Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

35 Détection de jonctions doubles
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

36 Groupement de jonctions multiples
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

37 Mise en correspondance
Principe Etiquetage cohérent entre deux ensembles de jonctions Nécessite Mesure de comparaison directe entre jonctions Mesure de déplacement (transformation) Entre deux images Dans une même image Comparaison conditionnelle Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

38 Mise en correspondance (2)
3/30/2017 Méthode en deux étapes Appariement temporel Elimination des appariements improbables Appariement spatial Elimination des groupements improbables Propriétés Appariement en tant que groupement perceptuel Admet des écarts importants entre images Renforcement mutuel de deux types de groupements Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

39 Mise en correspondance (3)
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

40 Mise en correspondance (4)
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

41 Plan de l’exposé Introduction. Présentation globale.
3/30/2017 Introduction. Présentation globale. Groupement par réseaux de saillance. Niveaux supérieurs de groupement. Contributions et perspectives. Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

42 Contributions Réseaux de saillance Formalisme générique
Généralisation au groupement de chaînes Fonction de qualité plus souple Optimisation plus stable Choix des meilleures connexions Critères de groupement Sélection des structures les plus saillantes Références Shashua et Ullman, Alter et Basri, 1997 Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

43 Contributions (2) Groupement d’hypothèses Approche modulaire
Segments Arcs Points d’intérêt Approche modulaire Stratégie de groupement générique Modules spécialisés Hypothèses selon une échelle donnée Utilisation de nombreuses images réelles Références Mohan et Nevatia, Sarkar et Boyer, Gao et Wong, 1993 Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

44 Contributions (3) Organisation perceptuelle de jonctions
Détection de jonctions élémentaires Groupement en jonctions multiples Mise en correspondance structurelle Couplage entre groupement perceptuel et appariement Références Matas and Kittler, Chang and Aggarwal, 1997 Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

45 Résultats Résultats stables Temps raisonnables sur systèmes usuels
3/30/2017 Résultats stables Paramètres génériques pour des classes d’images Robuste en cas de perturbations Temps raisonnables sur systèmes usuels Exemple typique (ordres de grandeur) PC - Pentium Mo RAM Image 800x600 pixels 500 chaînes environ Etape de groupement par saillance : 30s Temps de calcul global : 5 min Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

46 Application : Scènes d ’extérieur
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

47 Application : Imagerie satellitaire
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

48 Mise en correspondance
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

49 Mise en correspondance
Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

50 Prolongements à court terme
3/30/2017 Groupement d’objets génériques Evaluation quantitative des résultats Résultats qualitatifs uniquement Nombreux paramètres à régler Définition empirique pour l’instant Validation automatique des hypothèses Détection multi-échelle Mise en correspondance hiérarchique Approche descendante Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

51 Perspectives Intégration avec d ’autres indices visuels
Attention visuelle et suivi Références Laurent Iti, 1997 Caltech - Roch et Ullman, 1985 Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998

52 Perspectives (2) Aide à l ’indexation automatique de modèles
Graphes d ’aspect - Pope et Lowe, 1996 Laurent ALQUIER - 30 Septembre 1998


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