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Organisation perceptuelle de structures curvilignes Laurent Alquier Directeur de thèse : Chabane Oussalah Professeur Responsable : Philippe Montesinos.

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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 Septembre

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

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

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

5 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Plan de lexposé ¬Introduction. ·Présentation globale. ®Groupement par réseaux de saillance. ¯Niveaux supérieurs de groupement. °Contributions et perspectives.

6 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER -Objectifs rSystème complet d analyse d images å Segmentation - hypothèses - interprétation å Application de principes de psycho-vision rOrganisation perceptuelle de scènes complexes å Restriction aux structures issues des contours å Validation sur des images synthétiques å Application à des images de scènes réelles rBut : å Extraire un ensemble déléments de représentation å Rester ouvert aux besoins spécifiques dapplications futures

7 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Vue densemble du système rDétection de contours rTrois niveaux de groupement å Sélection des structures saillantes å Extraction dhypothèses intermédiaires å Organisation dhypothèses complexes rRelations hiérarchiques entre hypothèses rApplication å Détection de jonctions å Mise en correspondance

8 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Plan de lexposé ¬Introduction. ­Présentation globale. ¸Groupement par réseaux de saillance. ¯Niveaux supérieurs de groupement. °Contributions et perspectives.

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

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

11 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Réseaux de saillance

12 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Réseaux de saillance (2) rChoix dune primitive de groupement å Définition de ses attributs rDéfinition dun voisinage local å Réseau de primitives localement connectées rFonction de qualité pour un groupement å Evaluation de la compatibilité entre primitives å Fonctions « extensibles » rMesure de saillance å Qualité du meilleur groupement

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

14 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Fonction de qualité rCritères de régularité å Proximité, continuité, similarité rFormalisme å Combinaison linéaire de contraintes antagonistes å Relations « internes » 4Propres aux groupement recherchés å Relations « externes » 4Imposées par l image de contours

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

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

17 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Mesure de saillance (2) rPropriétés å Mesures locales - Optimisation globale å Elimination des discontinuités å Carte de saillance å Groupement possible par suivi des connexions 4Un seul groupement optimal par primitive

18 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Mesure de saillance (3) rApplication å Groupement de pixels 4Voisinage fixe 4Calculs lourds 4Optimisation lente å Groupement de chaînes de pixels 4Voisinage adaptatif 4Complexité réduite 4Optimisation rapide

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

20 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Détection de groupes saillants

21 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Groupements élémentaires rClasses de groupements å Point de départ le long d une même structure å Phénomène « d attraction » rCritères dévaluation å Saillance locale å Saillance globale ( somme des saillances des primitives ) å Accumulation de votes rSélection å Seuillage par rapport aux critères

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

23 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Plan de lexposé ¬Introduction. ­Présentation globale. ®Groupement par réseaux de saillance. ¹Niveaux supérieurs de groupement. 4 Groupements intermédiaires 4 Groupements complexes et application °Contributions et perspectives.

24 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Groupements intermédiaires rHypothèses structurelles å Parties rectilignes : Segments å Parties courbes : Arcs å Points particuliers : Jonctions, points dinflexion, coins rPrincipes d extraction å Détection à partir de chaque groupement élémentaire 4Paramètre d échelle, sensibilité å Agglomération des hypothèses primaires 4Critère de similarité - élimination des redondances

25 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Groupements intermédiaires (2) rEléments de représentation symboliques de la scène. rEnsemble dhypothèses å Part d'ambiguïtés et derreurs å Redondances tolérées rProblèmes à résoudre å Discrétisation å Structures de taille différentes dans une même scène å Conséquence des groupements élémentaires 4Superposition de groupements semblables 4Critères de régularité insuffisants (occlusions et jonctions)

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

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

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

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

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

31 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Points d intérêt

32 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Plan de lexposé ¬Introduction. ­Présentation globale ®Groupement par réseaux de saillance. ¹Niveaux supérieurs de groupement. 4 Groupements intermédiaires 4 Groupements complexes et application °Contributions et perspectives.

33 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Groupements complexes rExemple dapplication å Extraction de jonctions multiples å Mise en correspondance de jonctions rIntérêt des jonctions å Information structurelle riche 4Position du centre, orientation des branches 4Mise en correspondance robuste 4Localisation précise a posteriori å Difficiles à obtenir 4Altérations dues au détecteur de contours å Peu de travaux sur le groupement de jonctions

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

35 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Détection de jonctions doubles

36 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Groupement de jonctions multiples

37 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Mise en correspondance rPrincipe å Etiquetage cohérent entre deux ensembles de jonctions rNécessite å Mesure de comparaison directe entre jonctions å Mesure de déplacement (transformation) 4Entre deux images 4Dans une même image å Comparaison conditionnelle

38 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Mise en correspondance (2) rMéthode en deux étapes å Appariement temporel 4Elimination des appariements improbables å Appariement spatial 4Elimination des groupements improbables rPropriétés å Appariement en tant que groupement perceptuel å Admet des écarts importants entre images å Renforcement mutuel de deux types de groupements

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

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

41 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Plan de lexposé ¬Introduction. ­Présentation globale. ®Groupement par réseaux de saillance. ¯Niveaux supérieurs de groupement. ºContributions et perspectives.

42 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER -Contributions rRéseaux de saillance å Formalisme générique 4Généralisation au groupement de chaînes å Fonction de qualité plus souple å Optimisation plus stable 4Choix des meilleures connexions å Critères de groupement 4Sélection des structures les plus saillantes Shashua et Ullman, Alter et Basri, 1997 Références

43 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Contributions (2) rGroupement dhypothèses å Segments å Arcs å Points dintérêt rApproche modulaire å Stratégie de groupement générique å Modules spécialisés rHypothèses selon une échelle donnée rUtilisation de nombreuses images réelles Mohan et Nevatia, Sarkar et Boyer, Gao et Wong, 1993 Références

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

45 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER -Résultats rRésultats stables å Paramètres génériques pour des classes dimages å Robuste en cas de perturbations rTemps raisonnables sur systèmes usuels å Exemple typique (ordres de grandeur) 4PC - Pentium Mo RAM 4Image 800x600 pixels 4500 chaînes environ 4Etape de groupement par saillance : 30s 4Temps de calcul global : 5 min

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

47 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Application : Imagerie satellitaire

48 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Mise en correspondance

49 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Mise en correspondance

50 30 Septembre 1998Laurent ALQUIER - Prolongements à court terme rGroupement dobjets génériques rEvaluation quantitative des résultats å Résultats qualitatifs uniquement rNombreux paramètres à régler å Définition empirique pour linstant rValidation automatique des hypothèses rDétection multi-échelle rMise en correspondance hiérarchique å Approche descendante

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

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


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