SORAYA.ZENATI
CV-Soraya.pdf- zenati.soraya@univ-guelma.dz
- soraya.zenati@univ-annaba.dz
- soraya.zenati@yahoo.com
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Abstract
The omnidirectional vision is a discipline that aims to broaden the field of view to make it panoramic, even a perception of 360° in all directions. Several solutions have been devised to achieve this, including the catadioptric approach which holds a privileged place. Many applications, especially in mobile robotics, have proved the big interest of this approach in artificial perception. They also raised a multitude of theoretical and practical questions.
The omnidirectional images from catadioptric sensors or cameras have various special geometric properties, such as the heterogeneous resolution and the strong distortions called anamorphosis. The application of conventional processing algorithms to this type of image is limited in terms of performance and sometimes gives erroneous results.
In this thesis, we contribute to extend treatments initially dedicated to ordinary images in order to apply them to the omnidirectional images.
Therefore, we have divided our work into two large groups of treatments, the first treats these images in the frequency domain, and the second in the space one, to check the necessity of the pretreatment proposed in this manuscript. It is the projection of the omnidirectional image on the unit sphere, to come closer as much as possible of its origin which is the parabolic mirror.
As long as the image is processed on the sphere, ordinary operators known and applied in ordinary imaging are no longer adequate. Therefore the Fourier transform is extended on the sphere using spherical harmonics of different orders and degrees.\\For this, on the one hand, we have improved the Wiener filter, the optimal control and the partial differential equations to make them spherical, in order to achieve a spherical deconvolution. In the end the Heinz -Hopf fibration was used to apply the control theory to spherical images.
On the other hand, classical processing has been applied directly to omnidirectional images as ordinary images such as Kalman filter, k-means, particular filter and Monte Carlo deconvolution.
The projection on the sphere offers a lot of advantages and flexibility in the treatments. The good results obtained from the different experiences in this thesis confirm that the change to the spherical treatment is only mandatory if it needs the change from the spatial domain to the frequency one
Abstract (Ar)
نظام الاومنيديركسيونال يهدف إلى توسيع مجال الرؤية وجعلها بانورامية ، حتى تغطي مجال 360° في جميع الاتجاهات. وقد تم ابتكار العديد من الحلول لتحقيق ذلك ، من بينها طريقة الكاميرا الكاتاديوبتريكية التي تعتمد اساسا على اشتراك عدسة شفافة مع مرآة على شكل قطاع ناقص . هذه الاخيرة احتلت مكانا متميزا في العديد من التطبيقات التي اثبتت مدى فعالية هذه الطريقة في الرؤية الصناعية ، خاصة في مجال الروبوتات المتنقلة . الصور الاومنيديركسيونالية المنبعثة من لواقط او كميرات كاتاديوبتريكية ، تشكو من العديد من الميزات الهندسية الخاصة، كعدم ثبات دقة الصورة والانحرافات القوية والتي تدعى انامورفوز. التطبيقات المباشرة للخوارزميات الكلاسيكية على هذا النوع من الصور تكون محدودة الدقة واحيانا تعطي نتائج خاطئة.
في هذه الأطروحة، نحاول تمديد طرق معالجة الصور العادية وتكييفها مع صور جميع الاتجاهات ولهذا سطرنا عملنا في وجهتين. الاولى تختص في معالجة الصور في المجال المكاني والثانية في المجال التواتري، من اجل معرفة حيث إلزامية تطبيق الطريقة المقترحة في هذا البحث، والتي تتمثل في اسقاط الصورة على معلم كروي الذي يقترب من شكل منشئتها : المرأة المحدبة.
بما أن معالجة الصورة تكون على الكرة المكافئة، فإن العوامل الرياضية العادية المعروفة و المستعملة من اجل الصور الاعتيادية تصبح غير مناسبة لا شكلا ولا مضمونا. ولهذا فإن تحويل فورييه يمدد على الكرة المكافئة باستعمال النغمات الكروية من اجل مختلف الدرجات والرتب.
أولا طورنا مرشح فينر و التحكم المثالي ليصبحا مكيفين مع الكرة، ثم المعادلات التفاضلية الجزئية من اجل استرجاع الشكل الاولي للصورة المتعددة الاتجاهات. وأخيرا استعملنا ألياف هانز- هوبف من أجل استعمال نظرية المراقبة لاسترجاع الشكل المقرب من الشكل الحقيقي لصورة متعددة الاتجاهات تعرضت للتشويش.
ومن جهة أخرى طبقت معالجات كلاسيكية على الصورة متعددة الاتجاهات معتمدين في ذلك على اساس انها صور عادية مثلها كمثل بقية الصور. مثل مرشح كالمان، التقطيع المعادل، المرشح الجسيمي وطريقة مانتيكارلو في استرجاع الصور. واستنتجنا انه في المجالات التوترية يقتضي علينا الحال استعمال الاسقاط الكروي
Abstract (Fr)
La vision omnidirectionnelle est une discipline qui vise l'élargissement du champ de vue des systèmes de vision pour le rendre panoramique, voire une perception de 360° dans toutes les directions. Plusieurs solutions ont été imaginées pour y arriver, parmi lesquelles l'approche catadioptrique qui tient une place privilégiée. Beaucoup d'applications, notamment en robotique mobile, ont prouvé le grand intérêt de cette approche dans la perception artificielle. Elles ont aussi soulevé une multitude de questions théoriques et pratiques.
Les images omnidirectionnelles issues de capteurs ou caméras catadioptriques présentent diverses propriétés géométriques particulières, telles que la résolution hétérogène et les fortes distorsions appelées anamorphoses. L'application des algorithmes de traitement classiques à ce type d'images se trouve limité en termes de performances et donne parfois des résultats erronés.
Dans cette thèse nous contribuons à étendre des traitements initialement dédiés aux images ordinaires planes en vue de les appliquer aux images omnidirectionnelles. Par conséquent, nous avons divisé notre travail en deux grands groupes de traitements, le premier traite ces images dans le domaine fréquentiel, et le deuxième dans le domaine spatial, pour vérifier la nécessité du prétraitement proposé dans ce manuscrit. il s'agit de projeter l'image omnidirectionnelle sur la sphère, pour se rapprocher autant que possible de son origine qui est de forme parabolique.
Tant que l'image est traitée sur la sphère, les opérateurs ordinaires connus et appliqués en imagerie ordinaire ne sont plus adéquats. Alors, la transformée de Fourier est étendue sur la sphère en utilisant les harmoniques sphériques de différents ordres et degrés.
Pour cela, d'un côté, nous avons d'abord amélioré le filtre de Wiener et la commande optimale pour les rendre sphériques, puis les équations aux dérivées partielles dans le but de réaliser une déconvolution sphérique. En fin la fibration de Heinz–Hopf a été utilisée afin d'appliquer la théorie du contrôle aux images sphériques.
D'un autre côté des traitements classiques ont été appliqués directement aux images omnidirectionnelles en les considérant comme des images ordinaires comme le filtre de Kalman, la segmentation (k-means), filtre particulaire et la déconvolution par la méthode de Monté Carlo.
La projection sur la sphère offre beaucoup d'avantages et flexibilité dans les traitements des images omnidirectionnelles vu les bons résultats obtenus, qui nous confirment que le changement du plan de traitement à la sphère n'est obligatoire que si les approches utilisées pour le traitement nécessitent un changement de domaine du spatial au fréquentiel.
Scientific publications
Journaux internationaux
1. S. ZENATI, A. BOUKROUCHE and L. BOUBCHIR , “RECONSTRUCTION OF CATADIOPTRIC OMNIDIRECTIONAL IMAGES USING DUAL ALTERNATING TOTAL VARIATION MINIMISATION ” Springer Journals: Evolving Systems (EVOS). Springr Berlin Heidelberg (November,2018),ISSN imprimée: 1868-6478, ISSN en ligne: 1868-6486, http://doi.org/10.1007/s12530-018-9257-5.
2. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, A TECHNIC COMBINING OPTIMAL FILTERING AND PERIODICITY,’ 1ST Mediterranean conference on Intelligent Systems and automation cisa’08, June 30th - July2nd 2008 – Annaba, Algeria, volume 1019, Issue 1 >0.1063/1.2953014, http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2953014
Scientific conferences
Actes de congrès internationaux
1. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, DECONVOLUTION FOR UNCERTAIN SYSTEM, 6th International Symposium on Mechatronics and its Applications, ISMA’09, 23-26 March 2009, Sharjah, United Arab Emirates.
2. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, WIENER FILTER IMPROVEMENT ON THE SPHERE’, 7th International Symposium on Mechatronics and its Applications, ISMA’10. 20-22 April 2010, Sharjah, United Arab Emirates
3. S. ZENATI, A. BOUKROUCHE, and PH. NEUVEUX: “DECONVOLUTION FOR SLOWLY TIME-VARYING SYSTEMS 3D CASES", IEEE 2 nd Iinternational conference on image processing, theory, tools and applications . October 15-18, 2012 Istanbul, Turkey.
4. S.ZENATI andA. BOUKROUCHE, "CLASSICAL PROCESSING FOR PLANE AND OMNIDIRECTIONAL IMAGES", IEEE 3 rd Iinternational conference on image processing, theory, tools and applications . (IPTA'3), October 15-18, 2015 France.
5. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, ROBUST DECONVOLUTION ALGORITHM : ‘6th International ISAACCongress’, Ankara, Turquie du 13 au 18 août 2007.
6. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, DECONVOLUTION PROBLEM 1D AND 2D CASES SOLUTION,’ The 5th international symposium on mecatronics and its application, ISMA’08, 27-29 MAY 2008 – Princess Sumaya University for Technology. Amman, Jordan.
7. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, DECONVOLUTION APPROACH FOR 2D SIGNAL ‘, Colloque International sur les EDP et leurs applications CISEDPA’07 05-07 Novembre 2007 université de Guelma, Algerie.
8. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, DECONVOLUTION FOR UNCERTAIN SYSTEMS 1D AND 2D CASES SOLUTION, the conference on Numerical analysis and optimization, NAO’2008, 6-8 April 2008 – Sultan Qaboos University, Muscat, Oman.
9. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, ILL-POSED PROBLEM 1D AND 2D SOLUTION,’ the fourth international conference « inverse problemes : modeling and simulation » IP:M&S’2008, May 26-30, 2008 – FETHYE-TURKEY.
10. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, “DECONVOLUTION FOR SLOWLY TIME-VARYING SYSTEMS”, 5ème workshop “ application médicales de l'informatique: nouvelles approches”, AMINA ‘10 Monastir 18 – 20 Novembre 2010 Tunisie.
Congrès nationaux:
1. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, ITERATIVE AND NONITERATIVE DECONVOLUTION FOR 1D AND 2D SIGNALS,’ journée sur les signaux et systemes jss’07 2007, 14-15 Novembre 2007 -université de Guelma, Algérie.
2. S. ZENATI, H. DOGHMANE and A. BOUKROUCHE, UNE ADAPTATION DU FILTRE DE WIENER AUX IMAGE OMNIDIRECTIONNELLES, 1ères journées scientifiques sur l'informatiques et ses applications, Guelma du 03 - 04 Mars 2009, Algerie.
3. S. ZENATI and A. BOUKROUCHE, UNE CONTRIBUTION PAR DECONVOLUTION DANS L' AIDE A LA DECISION MEDICALE ,’ journée des jeunes chercheurs en informatique jCI’08, 20 Mai 2008 - université de Guelma, Algérie.