Asservissement visuel à partir de droites et auto-étalonnage pince-caméra

Visual servoing from lines and hand-eye self-calibration

• Auteur / Autrice : Nicolas Andreff
• Direction : Bernard Espiau, Radu Horaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Imagerie, vision, robotique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques et informatique (Grenoble199.-200.)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’informatique graphique, vision et robotique (Grenoble1995-2007)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Paule Cani

Mots clés

Mots clés libres

Sciences et techniques

Informatique. Automatique theorique. Systemes

Sciences et techniques

Metaux. Metallurgie

Robotique

Asservissement visuel

Vision ordinateur

Alignement

Etalonnage

Bras

Oeil

Résumé

L'utilisation de droites en asservissement visuel pose, contrairement au cas des points, un problème de représentation. Nous y avons répondu en nous basant sur les coordonnées de Plücker d'une droite, ce qui nous a permis d'introduire la notion d'alignement en coordonnées de Plücker binormées. Grâce à ces dernières, nous avons défini deux lois de commande voisines qui réalisent le nouvel alignement ; sont explicites et partiellement découplées entre rotation et translation ; mélangent informations 2D et 3D ; et enfin, ne nécessitent pas d'estimation de profondeur. Nous avons exhibé des résultats de convergence de ces lois et caractérisé leurs singularités. Nous avons ensuite appliqué ces lois au positionnement d'une caméra face à un trièdre orthogonal. Cette configuration ne permet pas d'observer la profondeur. Pour compenser ce manque, nous avons adjoint un pointeur laser non étalonné à la caméra. En reformulant le problème d'étalonnage pince-caméra par un système purement linéaire, nous avons produit une analyse algébrique du système et une classification des mouvements d'étalonnage. Les procédures classiques sont contraignantes puisqu'elles nécessitent l'observation d'une mire et/ou l'interruption de la tâche effectuée par le robot. Afin de lever ces contraintes, nous avons adapté notre méthode linéaire pour proposer une méthode d'auto-étalonnage, qui se passe de mire, et une méthode d'étalonnage en ligne, qui n'interrompt pas la tâche

Using lines in visual servoing yields, contrarily to the case of points, a representation choice. We solved it with the use of Plücker coordinates of a line. This allowed us to introduce the notion of binormalized Plücker coordinates alignment of lines. Using the latter coordinates, we derive two similar control laws that realize the new alignment, are explicit and partially decoupled in rotation and translation, mix 2D and 3D information, and finally do not require any depth estimation. We obtained convergence results for these laws and characterized their singularities. Then, we applied these laws to the positioning of a camera with respect to an orthognal trihedron. As this configuration is depth invariant, we added an uncalibrated laser beam to the camera. With a new, entirely linear formulation of the hand-eye calibration paradigm, we produced an algebraic analysis and a classification of the calibration motions. The classical procedures require the use of a calibration block and/or to interrupt the robot task. To release these constraints, we adapted our linear formulation to form a self-calibration scheme, which gets rid of the calibration block, and an on-line calibration method, which does not interrupt the task