Suivi de courbes libres fermées déformables par processus stochastique

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Suivi de courbes libres fermées déformables par

processus stochastique

Christophe Avenel

To cite this version:

Christophe Avenel. Suivi de courbes libres fermées déformables par processus stochastique. Vision par

ordinateur et reconnaissance de formes [cs.CV]. Université Rennes 1, 2012. Français. �tel-00763157�

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✷✷ ❈❍❆P■❚❘❊ ✶✳ ❙❯■❱■ ❉❊ ❈❖◆❚❖❯❘ P❆❘ P❘❖❈❊❙❙❯❙ ❉❊ ❙❊●▼❊◆❚❆❚■❖◆ ■❚➱❘➱❙ r❡✈❡♥❛✐t à ♠✐♥✐♠✐s❡r ❧✬é♥❡r❣✐❡ s✉✐✈❛♥t❡ ✿ E∗ C = 1 Z 0 (|C′_{(q)|g (|∇I (C(q)) |)) dq. ✭✶✳✸✮} q✉✐ ♣❡✉t êtr❡ r❡♣❛r❛♠étré s✉r ❧✬❡♥s❡♠❜❧❡ ❞❡ ❧❛ ❝♦✉r❜❡ ❝♦♠♠❡ ✿ EC∗ = L Z 0 (g (|∇I (C(s)) |)) ds. ✭✶✳✹✮ ❙é♣❛r❛t✐♦♥ ❞❡ ré❣✐♦♥s ❆✜♥ ❞❡ ❞é♣❛ss❡r ❧❡s ♣r♦❜❧è♠❡s ✐♥❤ér❡♥ts ❛✉① ♠ét❤♦❞❡s ♥❡ s❡ ❜❛s❛♥t q✉❡ s✉r ❧❡ ❝♦♥t♦✉r ❞❡ ❧✬♦❜❥❡t ♦♥t été ✐♥tr♦❞✉✐t❡s ❧❡s ♠ét❤♦❞❡s ❞❡ sé♣❛r❛t✐♦♥ ❞❡s ré❣✐♦♥s ❬✷✽✱ ✸✷✱ ✼✽✱ ✽✾✱ ✶✵✶✱ ✶✵✽✱ ✶✶✶❪✳ P♦✉r ❝❡❧❛✱ ♦♥ ❝❤❡r❝❤❡ à ♣❛rt✐t✐♦♥♥❡r ♥♦tr❡ ✐♠❛❣❡ ❡♥ ❢♦♥❝t✐♦♥ ❞✬❤②♣♦t❤ès❡s ❞✬❤♦♠♦❣é♥é✐té ❞❡ ❝❡rt❛✐♥❡s ♣r♦♣r✐étés ❞❡ ❧✬✐♠❛❣❡ t❡❧❧❡s q✉❡ ❧❛ ❝♦✉❧❡✉r✱ ❧✬✐♥t❡♥s✐té✱ ❧❛ t❡①t✉r❡✱ ❡t❝✳ ▲✬✐❞é❡ ♣r✐♥❝✐♣❛❧❡ ❡st ❞❡ ✈♦✐r ✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❝♦♠♠❡ ❧✬✐♥t❡r❢❛❝❡ sé♣❛r❛♥t ❞❡✉① ré❣✐♦♥s ❞✐st✐♥❝t❡s✳ ❆✐♥s✐✱ ♦♥ ♣❡✉t ♣r❡♥❞r❡ ❡♥ ❝♦♠♣t❡ ❞❡s ✐♥❢♦r♠❛t✐♦♥s ♣❧✉s ❣❧♦❜❛❧❡s ❞❡ ❧✬✐♠❛❣❡✱ ❡t ♥❡ ♣❛s t♦♠❜❡r ❞❛♥s ❞❡s ♠✐♥✐♠❛s ❧♦❝❛✉① ♥é❝❡ss✐t❛♥t ✉♥❡ ❜♦♥♥❡ ✐♥✐t✐❛❧✐s❛t✐♦♥ ❝♦♠♠❡ ❝✬❡st ❧❡ ❝❛s ❞❛♥s ❧❡s ♠ét❤♦❞❡s ❞❡ ❝♦♥t♦✉rs ❛❝t✐❢s ✈✉❡s ♣ré❝é❞❡♠♠❡♥t✳ ▲❡s ♣r❡♠✐èr❡s ♠ét❤♦❞❡s ✐♥❝❧✉❛♥t ❞❡s t❡r♠❡s ré❣✐♦♥❛✉① ♦♥t r❡❝♦✉rs ❛✉① ❢♦r♠✉❧❛t✐♦♥s ❙♥❛❦❡✱ ❡t s♦♥t ✐♥tr♦❞✉✐t❡s ♣❛r ❈❤❛❦r❛❜♦rt②✱ ❙t❛✐❜ ❡t ❉✉♥❝❛♥ ❬✷✺❪✳ ■❧s ♣r♦♣♦s❡♥t ❞❡ ♠✐♥✐♠✐s❡r ✉♥❡ é♥❡r❣✐❡ ❝♦♥t❡♥❛♥t ✉♥ t❡r♠❡ ❞❡ ❝♦♥tr❛✐♥t❡ s✉r ❧❛ ❢♦r♠❡ ❞❡ ❧✬♦❜❥❡t✱ ✉♥ ❣r❛❞✐❡♥t ❝❧❛ss✐q✉❡ s✉r ❧❛ ❧✉♠✐♥♦s✐té✱ ❡t ✉♥ tr♦✐s✐è♠❡ ❛❥♦✉t❛♥t ❧❡s ❝♦♥tr❛✐♥t❡s s✉r ❧❡s ré❣✐♦♥s ❡♥ ✐♥té❣r❛♥t ✉♥❡ ♥♦t✐♦♥ ❞✬✐♥t❡♥s✐té ❤♦♠♦❣è♥❡✳ ▼❛✐s ❝❡s ♠ét❤♦❞❡s s♦♥t tr♦♣ ❝♦♥tr❛✐❣♥❛♥t❡s s✉r ❧✬✐♥t❡♥s✐té ❞❡s ré❣✐♦♥s s❛♥s q✉✬❡❧❧❡ ♥✬✐♥t❡r✈✐❡♥♥❡ s✉✣s❛♠♠❡♥t ❞❛♥s ❧❡ ♣r♦❝❡ss✉s ❞❡ s❡❣♠❡♥t❛t✐♦♥✳ ■✈✐♥s ❡t P♦rr✐❧❧ ❛✐♥s✐ q✉❡ ❩❤✉ ❡t ❨✉✐❧❧❡ ♦♥t ❛❧♦rs t❡♥té ❞❡ ❣é♥ér❛❧✐s❡r ❧✬✐❞é❡ ❞❛♥s ❬✻✵❪ ❡t ❬✶✶✶❪ r❡s♣❡❝t✐✈❡♠❡♥t✱ ❡♥ ❛❥♦✉t❛♥t ✉♥❡ ✐♥❢♦r♠❛t✐♦♥ ❞❡ ❝♦✉❧❡✉r ❡t ❞❡ t❡①t✉r❡✳ ❊♥ s✬✐♥s♣✐r❛♥t ❞❡ ❝❡s ❞✐✛ér❡♥ts tr❛✈❛✉①✱ P❛r❛❣✐♦s ❡t ❉❡r✐❝❤❡ ♦♥t ❡♥s✉✐t❡ ✐♥tr♦❞✉✐t ❧❛ ♥♦t✐♦♥ ❞❡ ❘é❣✐♦♥ ❛❝t✐✈❡ ❣é♦❞és✐q✉❡ ♣♦✉r ❞❡ ❧❛ s❡❣♠❡♥t❛t✐♦♥ ❞❡ t❡①t✉r❡ ❬✽✽✱ ✾✶❪ ❡t ❞✬✐♠❛❣❡ ❬✽✾❪ ♣✉✐s ❞❡ s✉✐✈✐ ❬✾✷✱ ✾✵❪✳ ▲❡s ♠ét❤♦❞❡s ❞❡ ré❣✐♦♥s ❛❝t✐✈❡s ❣é♦❞és✐q✉❡s s♦♥t ❣é♥ér❛❧❡♠❡♥t ♠✐s❡s ❡♥ ♣r❛t✐q✉❡ ❞❛♥s ✉♥ ❝❛❞r❡ ❞❡ ❝♦✉r❜❡s ❞❡ ♥✐✈❡❛✉①✱ ♥♦✉s ❧❡s ❞ét❛✐❧❧❡r♦♥s ❞♦♥❝ ❞❛♥s ❧❛ s❡❝t✐♦♥ ✶✳✷✳✸ q✉✐ s✉✐t✳

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✷✹ ❈❍❆P■❚❘❊ ✶✳ ❙❯■❱■ ❉❊ ❈❖◆❚❖❯❘ P❆❘ P❘❖❈❊❙❙❯❙ ❉❊ ❙❊●▼❊◆❚❆❚■❖◆ ■❚➱❘➱❙ ✸✳ ▲❛ ❝♦✉r❜✉r❡ ♠♦②❡♥♥❡ ❡st ❞♦♥♥é❡ ♣❛r ✿ κ = −∇ ·  ∇ϕ |∇ϕ|  . ✹✳ ▲❛ ❢♦♥❝t✐♦♥ ❞❡ ❍❡❛✈✐s✐❞❡ H(x) ❛ss♦❝✐é❡ à ϕ ❡st ✿ H(x) = 1ϕ(x)<0 ❛✈❡❝ 1cond=  1 s✐ ❝♦♥❞ ❡st r❡s♣❡❝té❡ 0 s✐♥♦♥ . ✺✳ ▲❛ ❞ér✐✈é❡ ❞✐r❡❝t✐♦♥♥❡❧❧❡ ❞❡ ❧❛ ❢♦♥❝t✐♦♥ ❞❡ ❍❡❛✈✐s✐❞❡ ❧❡ ❧♦♥❣ ❞❡ ❧❛ ♥♦r♠❛❧❡ ❡st ❧❛ ❢♦♥❝t✐♦♥ ❞❡ ❉✐r❛❝ b∂(x) = δ(ϕ)|∇ϕ|✱ ❛✈❡❝ δ(x) ✉♥❡ ❢♦♥❝t✐♦♥ ❞❡❧t❛ ✉♥✐✲❞✐♠❡♥s✐♦♥♥❡❧❧❡✳ ✻✳ ▲✬✐♥té❣r❛❧❡ ❞❡ ❧❛ s✉r❢❛❝❡ ❡♥ ✸❉ ✭♦✉ ❞❡ ❧❛ ❧✐❣♥❡ ❡♥ ✷❉✮ ❞✬✉♥❡ q✉❛♥t✐té p(x, t) s✉r Γ ❡st ✿ Z Γ p(x, t)δ(ϕ)dx|∇ϕ|. ✼✳ ▲✬✐♥té❣r❛❧❡ ❞✉ ✈♦❧✉♠❡ ❡♥ ✸❉ ✭♦✉ ❞❡ ❧✬❛✐r❡ ❡♥ ✷❉✮ ❞✬✉♥❡ q✉❛♥t✐té p(x, t) s✉r Ω ❡st ✿ Z Ω p(x, t)H(−ϕ)dx. ❯t✐❧✐s❛t✐♦♥ ❞❡s ▲❡✈❡❧✲❙❡t ♣♦✉r ❧❛ s❡❣♠❡♥t❛t✐♦♥ ▲❛ t❡❝❤♥✐q✉❡ ❞❡ ▲❡✈❡❧✲❙❡t ❡♥ ✐♠❛❣❡r✐❡ ❡st ✐♥t❡♥s✐✈❡♠❡♥t ✉t✐❧✐sé❡ ♣♦✉r ❞❡s ♣r♦❜❧è♠❡s ❞❡ s❡❣♠❡♥✲ t❛t✐♦♥ ❞✬✐♠❛❣❡s✳ ❈❡tt❡ ♣❛rt✐❡ ✈❛ ❞é❝r✐r❡ ❝♦♠♠❡♥t ✉♥❡ t❡❧❧❡ s❡❣♠❡♥t❛t✐♦♥ ❡st ♦♣éré❡✳ ❆✜♥ ❞❡ ♠❡ttr❡ ❡♥ ♣❧❛❝❡ ✉♥ ♣r♦❝❡ss✉s ❞❡ s❡❣♠❡♥t❛t✐♦♥ ♣❛r ▲❡✈❡❧✲❙❡t✱ ❧✬é✈♦❧✉t✐♦♥ ❞❡ ❧❛ ❝♦✉r❜❡ Γ(t) ❡st ♠♦❞é❧✐sé❡ ❞❛♥s ✉♥ t❡♠♣s ❛❧❣♦r✐t❤♠✐q✉❡✳ ❈❡ t❡♠♣s ❞é❝r✐t ❧❡s ét❛♣❡s ❛❧❣♦r✐t❤♠✐q✉❡s ❞✬✉♥❡ ♣♦s✐t✐♦♥ ✐♥✐t✐❛❧❡ ❞❡ ❧❛ ❝♦✉r❜❡ à s❛ ♣♦s✐t✐♦♥ ✜♥❛❧❡ s✉r ✉♥❡ ✐♠❛❣❡ ✜①❡ ❡t ♥✬❛ r✐❡♥ à ✈♦✐r ❛✈❡❝ ❧❛ ✈❛r✐❛❜❧❡ t❡♠♣♦r❡❧❧❡ ✐♥❞❡①❛♥t ❧❛ séq✉❡♥❝❡ ❞✬✐♠❛❣❡s✳ ▲❛ ❞ér✐✈é❡ t♦t❛❧❡ ❞❡ ❧❛ s✉r❢❛❝❡ ✐♠♣❧✐❝✐t❡ s✉r ❧❛ ❝♦✉r❜❡ ✭ϕ(x) = 0✮ ❡st ❞♦♥♥é❡ ♣❛r ✿ dϕ(Γ, t) dt = ∂ϕ ∂t + ∇ϕ ∂Γ ∂t. ▼✉♠❢♦r❞ ❡t ❙❤❛❤ ✿ ▲❡ ♠♦❞è❧❡ ❞❡ ▼✉♠❢♦r❞✲❙❤❛❤ ❬✼✽❪ ❡st ✉♥ ❡①❡♠♣❧❡ ❞❡ ♣r♦❝❡ss✉s ❞❡ s❡❣♠❡♥✲ t❛t✐♦♥ ♠♦❞é❧✐sé ❝♦♠♠❡ ❧❛ ♠✐♥✐♠✐s❛t✐♦♥ ❞✬✉♥❡ ❢♦♥❝t✐♦♥♥❡❧❧❡✳ ❙♦♥ ❜✉t ❡st ❞❡ s❡❣♠❡♥t❡r ✉♥❡ ✐♠❛❣❡ ❡♥ ré❣✐♦♥s ❤♦♠♦❣è♥❡s ❛✈❡❝ ❢r♦♥t✐èr❡s ❧✐ss❡s✳ ▲❛ ❢♦r♠❡ ❣é♥ér❛❧❡ ❞❡ ❧❛ ❢♦♥❝t✐♦♥ ❞❡ ▼✉♠❢♦r❞✲❙❤❛❤ ❡st ❞♦♥♥é❡ ♣❛r ✿ E(f, Γ) = β Z Z R (f − I)2 dA + α Z Z R\Γ |∇f |2_{dA + γ}I Γ ds, ❛✈❡❝ I ❧❡s ❞♦♥♥é❡s ♦❜s❡r✈é❡s ✭✐♠❛❣❡s✮✱ f ❧✬❛♣♣r♦①✐♠❛t✐♦♥ ♣❛r ♠♦r❝❡❛✉ ❞❡ ❧❛ ❝♦✉r❜❡✱ ❛✈❡❝ ❞❡s ❞✐s❝♦♥t✐♥✉✐tés s❡✉❧❡♠❡♥t ❧❡ ❧♦♥❣ ❞❡ Γ✱ ❡t R ❧❡ ❞♦♠❛✐♥❡ ❞❡ ❧✬✐♠❛❣❡✳ ❈❡tt❡ ❢♦♥❝t✐♦♥ ❞❡ ▼✉♠❢♦r❞✲❙❤❛❤ ❡st ♥♦♥ tr✐✈✐❛❧❡✱ ❡❧❧❡ ❡st ❞♦♥❝ ♣❡✉ r❡♥❝♦♥tré❡ ❡♥ ♣r❛t✐q✉❡✳ ❊♥ r❡✈❛♥❝❤❡✱ ❞❡ ♥♦♠❜r❡✉s❡s ♠ét❤♦❞❡s r❡♣♦s❡♥t s✉r ✉♥❡ s✐♠♣❧✐✜❝❛t✐♦♥ ❞✉ ♠♦❞è❧❡ ❞❡ ▼✉♠❢♦r❞✲❙❤❛❤✳ ❈❤❛♥ ❡t ❱❡s❡ ✿ ▲❛ ♠ét❤♦❞❡ ✈❛r✐❛t✐♦♥♥❡❧❧❡ ❞❡ ❈❤❛♥ ❡t ❱❡s❡ ❬✷✼❪ ❡st ✉♥❡ ❞❡s s✐♠♣❧✐✜❝❛t✐♦♥s ❞✉ ♠♦❞è❧❡ ❞❡ ▼✉♠❢♦r❞✲❙❤❛❤ ❛♣♣❧✐q✉é❡ ❛✉① ❡♥s❡♠❜❧❡s ❞❡ ♥✐✈❡❛✉①✳ ▲✬✐♠❛❣❡ ❡st s❡❣♠❡♥té❡ s✉✐✈❛♥t ✉♥