Evaluation de la qualité de vidéos panoramiques synthétisées

Quality Evaluation for Stitched Panoramic Videos

• Auteur / Autrice : Sandra Nabil mahrous yacoub
• Direction : James L Crowley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et informatique
• Date : Soutenance le 27/11/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Centre de recherche de l'université Grenoble Alpes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Jean Kuntzmann (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Rémi Ronfard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : James L Crowley, Antoine Méler, Frédéric Devernay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luce Morin, Patrick Le Callet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Graphiques en mode point

Perception visuelle

Qualité -- Contrôle

Vidéos

Mots clés libres

Vision par ordinateur

Vidéos Panoramiques

Média immersif

Perception Humaine

Evaluation de qualité

Computer vision

Panoramic videos

Immersive media

Human Perception

Quality Assessment

Résumé

La création des vidéos panoramiques de haute qualité pour des contenus immersifs en VR est généralement faite à l'aide d'un appareil doté de plusieurs caméras couvrant une scène cible. Malheureusement, cette configuration introduit à la fois des artefacts spatiaux et temporels dus à la différence entre les centres optiques et à la synchronisation imparfaite. Les mesures de qualité d'image traditionnelles ne peuvent pas être utilisées pour évaluer la qualité de ces vidéos, en raison de leur incapacité à capturer des distorsions géométriques. Dans cette thèse, nous proposons des méthodes pour l'évaluation objective des vidéos panoramiques basées sur le flux optique et la saillance visuelle. Nous validons cette métrique avec une étude centrée sur l'homme qui combine l'annotation d'erreurs percues et l'eye-tracking.Un défi important pour mesurer la qualité des vidéos panoramiques est le manque d'une vérité-terrain. Nous avons étudié l'utilisation des vidéos originales comme référence pour le panorama de sortie. Nous notons que cette approche n'est pas directement applicable, car chaque pixel du panorama final peut avoir une à N sources correspondant à N vidéos d'entrée avec des régions se chevauchant. Nous montrons que ce problème peut être résolu en calculant l'écart type des déplacements de tous les pixels sources à partir du déplacement du panorama en tant que mesure de la distorsion. Cela permet de comparer la différence de mouvement entre deux images données dans les vidéos originales et le mouvement dans le panorama final. Les cartes de saillance basées sur la perception humaine sont utilisées pour pondérer la carte de distorsion pour un filtrage plus précis.Cette méthode a été validée par une étude centrée sur l'homme utilisant une expérience empirique. L'expérience visait à déterminer si les humains et la métrique d'évaluation détectaient et mesuraient les mêmes erreurs, et à explorer quelles erreurs sont les plus importantes pour les humains lorsqu'ils regardent une vidéo panoramique.Les méthodes décrites ont été testées et validées et fournissent des résultats intéressants en ce qui concerne la perception humaine pour les mesures de qualité. Ils ouvrent également la voie à de nouvelles méthodes d'optimisation de l'assemblage vidéo, guidées par ces mesures de qualité.

High quality panoramic videos for immersive VR content are commonly created using a rig with multiple cameras covering a target scene. Unfortunately, this setup introduces both spatial and temporal artifacts due to the difference in optical centers as well as the imperfect synchronization. Traditional image quality metrics cannot be used to assess the quality of such videos, due to their inability to capture geometric distortions. In this thesis, we propose methods for the objective assessment of panoramic videos based on optical flow and visual salience. We validate this metric with a human-centered study that combines human error annotation and eye-tracking.An important challenge in measuring quality for panoramic videos is the lack of ground truth. We have investigated the use of the original videos as a reference for the output panorama. We note that this approach is not directly applicable, because each pixel in the final panorama can have one to N sources corresponding to N input videos with overlapping regions. We show that this problem can be solved by calculating the standard deviation of displacements of all source pixels from the displacement of the panorama as a measure of distortion. This makes it possible to compare the difference in motion between two given frames in the original videos and motion in the final panorama. Salience maps based on human perception are used to weight the distortion map for more accurate filtering.This method was validated with a human-centered study using an empirical experiment. The experiment was designed to investigate whether humans and the evaluation metric detect and measure the same errors, and to explore which errors are more salient to humans when watching a panoramic video.The methods described have been tested and validated and they provide interesting findings regarding human-based perception for quality metrics. They also open the way to new methods for optimizing video stitching guided by those quality metrics.