Analyse de séquences d'images à cadence vidéo pour l'asservissement d'une caméra embarquée sur un drone

Benoit Louvat (1)

1 GIPSA-lab - Grenoble Images Parole Signal Automatique

This thesis deals with visual servoing for a pan and tilt camera embedded in a drone. The aim is to control the camera in order to track any fixed object on the ground without knowledge about shape or texture and to keep it centered in the image. In a first part, an algorithm that combines global and local motion estimation is proposed. In a second part, the control of the system is based on a double closed loop : the outer one includes the video analysis while the inner one controls the pan and tilt speed. In order to improve the time response of the system we propose a new upsampling scheme. Upsampling means that controls are sent to the pan and tilt actuator during the convergence of the image analysis algorithm and not at the end as usual. We also propose a LQR controller for removing offset and non-linearities. Simulations and experimentations in real conditions show the effectiveness of the proposed scheme.

Dans cette thèse, nous développons un système d'asservissement visuel pour une caméra montée sur une tourelle commandable en pan et tilt et embarquée sur un drone. Ceci afin de réaliser des tâches telles que le suivi d'objets fixes et quelconques au sol quels que soient les mouvements du drone. Dans une première partie, un algorithme d'analyse d'image est proposé. Il est basé sur une estimation globale/locale permettant d'estimer la position de l'objet. Dans une seconde partie, une loi de commande classique fonctionnant avec une double boucle d'asservissement est proposée. Pour diminuer le temps de réponse du système, une nouvelle loi de commande sur-échantillonnée utilisant les résultats intermédiaires de l'analyse d'image est proposée. Nous nous intéressons aussi aux problèmes de non-linéarité du système et proposons une solution basée sur un contrôleur LQR. Des simulations et des expérimentations en conditions réelles montrent la validité de notre approche.

Mots clés: video analysis; motion estimation; visual servoing; vision based control; upsampling<br />control; UAV

Mots clés: Analyse de séquences vidéos; estimation du mouvement; asservissement visuel; commande par sur-échantillonnage; drone

Domaines: Automatique / Robotique; Traitement du signal et de l'image [eess.SP]

Benoit Louvat. Analyse de séquences d'images à cadence vidéo pour l'asservissement d'une caméra embarquée sur un drone. Automatique / Robotique. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00380091⟩