Reliability analysis of transform-based stereo matching techniques, and a new matching constraint

Stereo vision is a method of depth perception, in which depth information is inferred from two (or more) images of a scene, taken from different perspectives. Practical applications for stereo vision include aerial photogrammetry, autonomous vehicle guidance, robotics and industrial automation. The initial motivation behind this work was to produce a stereo vision sensor for mining automation applications. For such applications, the input stereo images would consist of close range scenes of rocks. A fundamental problem faced by matching algorithms is the matching or correspondence problem. This problem involves locating corresponding points or features in two images. For this application, speed, reliability, and the ability to produce a dense depth map are of foremost importance. This work implemented a number of areabased matching algorithms to assess their suitability for this application. Area-based techniques were investigated because of their potential to yield dense depth maps, their amenability to fast hardware implementation, and their suitability to textured scenes such as rocks. In addition, two non-parametric transforms, the rank and census, were also compared. Both the rank and the census transforms were found to result in improved reliability of matching in the presence of radiometric distortion - significant since radiometric distortion is a problem which commonly arises in practice. In addition, they have low computational complexity, making them amenable to fast hardware implementation. Therefore, it was decided that matching algorithms using these transforms would be the subject of the remainder of the thesis. An analytic expression for the process of matching using the rank transform was derived from first principles. This work resulted in a number of important contributions. Firstly, the derivation process resulted in one constraint which must be satisfied for a correct match. This was termed the rank constraint. The theoretical derivation of this constraint is in contrast to the existing matching constraints which have little theoretical basis. Experimental work with actual and contrived stereo pairs has shown that the new constraint is capable of resolving ambiguous matches, thereby improving match reliability. Secondly, a novel matching algorithm incorporating the rank constraint has been proposed. This algorithm was tested using a number of stereo pairs. In all cases, the modified algorithm consistently resulted in an increased proportion of correct matches. Finally, the rank constraint was used to devise a new method for identifying regions of an image where the rank transform, and hence matching, are more susceptible to noise. The rank constraint was also incorporated into a new hybrid matching algorithm, where it was combined a number of other ideas. These included the use of an image pyramid for match prediction, and a method of edge localisation to improve match accuracy in the vicinity of edges. Experimental results obtained from the new algorithm showed that the algorithm is able to remove a large proportion of invalid matches, and improve match accuracy.

Environnement dissuasif, risques et stratégies délinquantes

L‟utilité de la théorie de la dissuasion est régulièrement remise en question pour expliquer la relation entre les peines et la criminalité puisque les propriétés objectives de la peine ne semblent pas affecter les taux de criminalité, les perceptions que s‟en font les individus et la récidive des délinquants. Trois limites conceptuelles des auteurs qui remettent en question la dissuasion sont soulevées. Premièrement, les unités spatiales utilisées sont des territoires sur lesquels plusieurs corps policiers sont en fonction. Il y a donc peu de chances que tous les citoyens présents soient exposés au même message pénal. Deuxièmement, les chercheurs ont mesuré le risque objectif d‟être arrêté à l‟aide d‟un ratio entre le nombre d‟arrestations et le nombre de crimes rapportés. Cette conceptualisation est problématique puisque les résultats d‟autres études suggèrent que les citoyens ont peu de connaissances des propriétés objectives et qu‟il serait, ainsi, intéressant de se référer aux stimuli dissuasifs pour conceptualiser la notion de risques. Troisièmement, pour plusieurs chercheurs, la délinquance est considérée comme une activité pour laquelle les délits impunis découlent du hasard. Pourtant, les délinquants utilisent fréquemment des stratégies pour éviter les autorités policières. Ils sont donc proactifs dans leur impunité. De ces limites découlent quatre propositions : 1) afin de détecter les réels effets des propriétés de la peine sur la criminalité, les territoires utilisés dans les études doivent représenter des juridictions sur lesquelles un seul corps policier opère; 2) afin de détecter les réels effets des propriétés de la peine sur la criminalité, les études doivent être effectuées avec des données provenant d‟une juridiction dans laquelle les activités de répression sont augmentées significativement par rapport à leur seuil antérieur et maintenue sur une période de temps suffisamment longue; 3) les stimuli dissuasifs observés doivent être considérés comme des expériences vicariantes ; 4) l‟impunité doit être définie comme étant une expérience recherchée par les délinquants. Deux études ont été réalisées dans le cadre de cette thèse. D‟abord, une étude a été réalisée à l‟aide de données issues des rapports policiers de collisions et des constats d‟infraction rendus. Les résultats montrent que l‟augmentation de la répression policière ii sur le territoire du Service de Police de la Ville de Montréal a fait diminuer le nombre de collisions. Au même moment, les collisions sont demeurées stables sur le territoire desservis par le Service de police de la Ville de Québec. Dans un deuxième temps, une étude perceptuelle a été réalisée avec un échantillon d‟étudiants universitaires. Les résultats démontrent des effets mitigés des stimuli dissuasifs sur les perceptions que se font les individus de leurs risques d‟être arrêté et sur leurs comportements délinquants. Chez les moins délinquants, les stimuli dissuasifs font augmenter la perception que les délinquants se font de leurs risques. Par contre, les plus motivés à commettre des délits de la route développent des stratégies en réaction aux opérations policières plutôt que d‟en craindre les représailles. Ces tactiques d‟évitement n‟assurent pas une impunité totale, ni une perception moins élevée des risques de recevoir une contravention, mais elles retardent le moment où le délinquant sera confronté à la punition.