Contributions to the expansion of the application domain of 2D visual servoing
Contributions à l'élargissement du champ applicatif des asservissements visuels 2D
Résumé
This document deals with the way to achieve positioning tasks by 2D visual servoing. We consider the case when the desired image is complex and then when it is unknown. First, we are interested in the computation of the interaction matrix with regards to the visual features extrated from the image contour of the observed object and we show how an approximation can be obtained. In order to do this, we modify the usual approach to get a problem of minimization of a contour modelling error. We illustrate this new way to proceed with two examples concerning different positioning tasks. The first one is based on the polar description of the contour while the second uses a parametric description. Experimental results validate the proposed algorithm Particularly, the robutness of the control law is tested with regards to a coarse calibrated system, to parameters which have an effect on the control law, and to partial occlusion of the object. In a second part, we are interested in the case where the desired visual features are not exactly known. We consider a particular positioning task consisting in moving the camera in front of the object. This object is assumed to be planar and motionless. To simplify this problem, we treat the case of a threadlike object and then we show how our approach can be generalized to an object with three particular points. Another approach, without any hypothetis is proposed at the end of this document. Experimental results validate the proposed control law.
Ce document traite de la réalisation de tâches de positionnement par asservissement visuel 2D. On considère tout d'abord, le cas où l'image désirée est complexe, puis le cas où elle est inconnue. Dans un premier temps, nous nous intéressons au calcul de la matrice d'interaction relative à des informations visuelles issues du contour d'un objet observé dans l'image et montrons comment il est possible d'en obtenir une approximation. Pour ce faire, nous reformulons l'approche habituelle en un problème de minimisation d'une erreur de modélisation du contour. Nous illustrons cette nouvelle façon de procéder sur deux exemples en réalisant différentes tâches de positionnement. Le premier est basé sur le calcul de la signature polaire du contour de l'image de l'objet, le second sur une description paramétrique de ce contour. Des résultats de simulation et d'expérimentations valident les développements théoriques. En particulier, la robustesse de la loi de commande est testée vis-à-vis d'une mauvaise calibration du dispositif expérimental, des paramètres intervenants dans la commande, ou encore d'une occlusion partielle de l'objet. D'un tout autre point de vue, nous nous intéressons ensuite au cas de figure où la consigne visuelle est inconnue - c'est à dire le cas où l'image finale souhaitée n'est pas connue précisément - et dans ce contexte d'une tâche particulière de positionnement consistant à amener le capteur en face de l'objet considéré. Par contre, nous supposons cet objet plan et immobile. Pour simplifier le problème, nous traitons tout d'abord le cas d'un objet filiforme et montrons comment cette approche se généralise à un objet plan de forme quelconque dès que trois points caractéristiques existent. Une approche, ne faisant cette fois aucune hypothèse, est proposée à la fin du document. Des résultats de simulations et d'expérimentations valident les lois de commandes proposées.