La thèse réalisée dans le cadre d'une coopération entre l'Université de Savoie et une grande manufacture horlogère traite du problème de la maîtrise de la qualité visuelle des produits manufacturés de haute qualité. Nous faisons l'hypothèse que la maîtrise de cette qualité passera encore pour de nombreuses années par un contrôle visuel des produits. Le travail présenté dans cette thèse propose ainsi les bases d'un modèle métrologique sensoriel formalisant le contrôle visuel. Ce travail repose sur les démarches d'analyse sensorielle. Le premier chapitre présente une étude bibliographique des différents éléments relatifs au contrôle qualité en général, et au contrôle visuel en particulier. Le chapitre 2 décrit la démarche générique que nous proposons pour percevoir, puis évaluer une anomalie. Cette démarche distingue de façon formelle la perception d'une anomalie de son évaluation. Nous montrons que cette distinction apporte une bien meilleure compréhension des sources de variabilité dans le contrôle visuel. En partant des démarches largement utilisées dans le cadre de l'analyse sensorielle, notre démarche formalise donc ces deux étapes afin de réduire la variabilité dans la décision de conformité lors d'un contrôle visuel. Le chapitre 3 propose une structuration d'une démarche métrologique ayant pour objectif de garantir, la justesse et la faible variabilité dans le temps et dans l'espace. Notre proposition, basée sur les concepts d'une métrologie dimensionnelle, intègre les spécificités liées à toute mesure sensorielle réalisée par l'homme, et en particulier la part de subjectivité importante qui peut être associée à cette mesure. Partant de l'évaluation d'une seule anomalie, nous décrivons dans le chapitre 4 une démarche permettant de décider de l'acceptation ou du refus d'un produit combinant différentes anomalies sur différentes surfaces. Notre approche, fondée sur la fonction perte de Taguchi, permet de généraliser au contrôle visuel les approches de tolérancement largement utilisées en qualité géométrique des produits. Le chapitre 5 illustre l'application de ces concepts au sein de l'entreprise avec laquelle nous avons collaboré. Il propose également une synthèse de gains que peut apporter une telle démarche dans une entreprise.

L'évolution des systèmes de télécommunications conduit à la conception de codecs de la parole et du son de plus en plus sophistiqués, accroissant ainsi la concurrence de l'industrie de l'audio et accordant une importance grandissante à la qualité de service. Si l'évaluation de la qualité des codecs peut s'opérer suivant des mesures objectives ou subjectives, les secondes restent les plus fiables dans la mesure où la qualité perçue par les utilisateurs est intrinsèquement subjective. Toutefois, les tests subjectifs requièrent des signaux d'ancrage, i.e. des signaux artificiels visant la reproduction des défauts perceptifs des codecs de sorte que les dégradations provoquées soient aisément contrôlables. Le système de référence actuellement normalisé par l'Union Internationale des Télécommunications est le MNRU (Modulated Noise Reference Unit) qui simule le bruit de quantification introduit par les premiers codecs en forme d'onde. L'évolution de la technologie rend aujourd'hui ce système obsolète, et il s'agit donc de concevoir un nouveau système d'ancrage plus adapté aux codecs actuels. En considérant la qualité audio comme un objet multidimensionnel, nous avons mis en évidence un espace perceptif à quatre dimensions, et ce à partir de deux approches de réduction de dimensionnalité, l'AFM (Analyse Factorielle Multiple) et la MDS 3–voies (MultiDimensional Scaling). A partir des quatre dimensions identifiées – « Réduction de la largeur de bande », « Bruit de fond », « Écho/Réverbération » et « Distorsion de la parole » –, nous avons modélisé puis validé les signaux d'ancrage des trois premières dimensions et proposé deux modèles de signaux d'ancrage pour la quatrième. / The evolution of technology led to the design of very sophisticated speech and audio codecs. Accordingly, the competition in audio devices manufacturing has increased and today the quality of service becomes crucial for telecommunications operators. Quality of codecs is assessed through objective and subjective measures, the second ones being the most reliable since the quality perceived by users is inherently subjective. Nevertheless, subjective tests require anchor signals corresponding to artificial signals, which reproduce the perceptual impairments of codecs in such a manner that the amount of degradation can be easily controlled. The reference system currently standardized by the International Telecommunication Union is the Modulated Noise Reference Unit (MNRU), which simulates the quantization noise of the first generation of waveform codecs. Due to the evolution of codecs, the MNRU system became obsolete and researchers aim at designing a new reference system of anchor signals more suited to current codecs. Assuming that speech and audio quality is multidimensional, we first identified four perceptual dimensions using two dimensionality reduction techniques – the MFA (Multiple Factor Analysis) and the 3–way MDS (MultiDimensional Scaling). From the identified dimensions, namely “Bandwidth limitation”, “Background noise”, “Echo/Reverberation” and “Speech distortion”, we succeeded in modeling and validating anchor signals for three of them and we suggested two models of anchor signals for the last one.

Les évolutions des processus de conception tendent à l'intégration grandissante des outils numériques, notamment les simulateurs de conduite, dans les boucles de validation. Il est donc nécessaire de construire des méthodologies d'usages adaptées pour répondre à ces nouvelles contraintes et d'explorer les nouvelles possibilités que ces outils peuvent offrir. L'évaluation des prestations dynamiques de conduite est abordée ici dans le cas du contrôle de la trajectoire en virage soumis à des perturbations. L'objectif de ces travaux est de proposer une méthodologie d'évaluation subjective, sur simulateur, des prestations liées à la dynamique du véhicule et de l'appliquer pour la caractérisation d'un système de correction de trajectoire. Des études expérimentales sur simulateur, en présence et en l'absence de restitution inertielle du mouvement, ont été conduites pour valider une méthodologie d'évaluation et identifier les indices sensoriels mis en jeu. Une modélisation basée sur les relations psychophysiques classiques a été proposée pour relier les jugements subjectifs aux données objectives du comportement dynamique du véhicule. Enfin, l'utilisation de cette modélisation a été utilisée pour caractériser le déclenchement d'un système d'aide au contrôle de la trajectoire (ESC). Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d'une thèse CIFRE (contrat ANRT n° 1181/2008) à RENAULT, Centre Technique de Simulation et à l'Institut de Recherche en Communication et Cybernétique de Nantes (IRCCyN), UMR 6597, sous la co-direction de MM. Jean-François Petiot (IRCCyN - Ecole Centrale de Nantes) et Andras Kemeny (RENAULT) et l'encadrement de M. Franck Mars (IRCCyN - CNRS).

Le domaine de recherche dans l'évaluation objective de la qualité des images couleur a connu un regain d'intérêt ces dernières années. Les travaux sont essentiellement dictés par l'avènement des images numérique et par les nouveaux besoins en codage d'images (compression, transmission, restauration, indexation,…). Jusqu'à présent la meilleure évaluation reste visuelle (donc subjective) soit par des techniques psychophysiques soit par évaluation experte. Donc, il est utile, voire nécessaire, de mettre en place des critères et des mesures objectifs qui produisent automatiquement des notes de qualité se rapprochant le plus possible des notes de qualité données par l'évaluation subjective. Nous proposons, tout d'abort, une nouvelle métrique avec référence d'évaluation de la qualité des images couleur, nommée Delta E globale, se base sur l'aspect couleur et intègre les caractéristiques du système visuel humain (SVH). Les performances ont été mesurées dans deux domaines d'application la compression et la restauration. Les expérimentations réalisées montrent une corrélation importante entre les résultats obtenus et l'appréciation subjective. Ensuite, nous proposons une nouvelle approche d'évaluation sans référence de la qualité des images couleur en se basant sur les réseaux de neurones : compte tenu du caractère multidimensionnel de la qualité d'images, une quantification de la qualité a été proposée en se basant sur un ensemble d'attributs formant le descripteur PN (Précision, Naturalité). La précision traduit la netteté et la clarté. Quant à la naturalité, elle traduit la luminosité et la couleur. Pour modéliser le critère de la couleur, trois métriques sans référence ont été définies afin de détecter la couleur dominante dans l'image, la proportion de cette couleur et sa dispersion spatiale. Cette approche se base sur les réseaux de neurones afin d'imiter la perception du SVH. Deux variantes de cette approche ont été expérimentées (directe et progressive). Les résultats obtenus ont montré la performance de la variante progressive par rapport à la variante directe. L'application de l'approche proposée dans deux domaines : dans le contexte de la restauration, cette approche a servi comme un critère d'arrêt automatique pour les algorithmes de restauration. De plus, nous l'avons utilisé au sein d'un système d'estimation de la qualité d'images afin de détecter automatiquement le type de dégradation contenu dans une image. Dans le contexte de l'indexation et de la recherche d'images, l'approche proposée a servi d'introduire la qualité des images de la base comme index. Les résultats expérimentaux ont montré l'amélioration des performances du système de recherche d'images par le contenu en utilisant l'index qualité ou en réalisant un raffinement des résultats avec le critère de qualité. / The research area in the objective quality assessment of the color images has been a renewed interest in recent years. The work is primarily driven by the advent of digital pictures and additional needs in image coding (compression, transmission, recovery, indexing,...). So far the best evaluation is visual (hence subjective) or by psychophysical techniques or by expert evaluation. Therefore, it is useful, even necessary, to establish criteria and objectives that automatically measures quality scores closest possible quality scores given by the subjective evaluation. We propose, firstly, a new full reference metric to assess the quality of color images, called overall Delta E, based on color appearance and incorporates the features of the human visual system (HVS). Performance was measured in two areas of application compression and restoration. The experiments carried out show a significant correlation between the results and subjective assessment.Then, we propose a new no reference quality assessmenent color images approach based on neural networks: given the multidimensional nature of image quality, a quantification of quality has been proposed, based on a set of attributes forming the descriptor UN (Utility, Naturalness). Accuracy reflects the sharpness and clarity. As for naturality, it reflects the brightness and color. To model the criterion of color, three no reference metrics were defined to detect the dominant color in the image, the proportion of that color and its spatial dispersion. This approach is based on neural networks to mimic the HVS perception. Two variants of this approach have been tried (direct and progressive). The results showed the performance of the progressive variant compared to the direct variant. The application of the proposed approach in two areas: in the context of restoration, this approach has served as a stopping criterion for automatic restoration algorithms. In addition, we have used in a system for estimating the quality of images to automatically detect the type of content in an image degradation. In the context of indexing and image retrieval, the proposed approach was used to introduce the quality of images in the database as an index. The experimental results showed the improvement of system performance image search by content by using the index or by making a quality refinement results with the quality criterion.

De nombreuses études ont été menées lors des vingt dernières années dans le domaine de l'auralisation.Elles consistent à rendre audible les résultats d'une simulation acoustique. Ces études se sont majoritairementfocalisées sur les algorithmes de propagation et la restitution du champ acoustique dans desenvironnements complexes. Actuellement, de nombreux travaux portent sur le rendu sonore en tempsréel.Cette thèse aborde la problématique du rendu sonore dynamique d'environnements complexes selonquatre axes : la propagation des ondes sonores, le traitement du signal, la perception spatiale du son etl'optimisation informatique. Dans le domaine de la propagation, une méthode permettant d'analyser lavariété des algorithmes présents dans la bibliographie est proposée. A partir de cette méthode d'analyse,deux algorithmes dédiés à la restitution en temps réel des champs spéculaires et diffus ont été extraits.Dans le domaine du traitement du signal, la restitution est réalisée à l'aide d'un algorithme optimisé despatialisation binaurale pour les chemins spéculaires les plus significatifs et un algorithme de convolutionsur carte graphique pour la restitution du champ diffus. Les chemins les plus significatifs sont extraitsgrace à un modèle perceptif basé sur le masquage temporel et spatial des contributions spéculaires.Finalement, l'implémentation de ces algorithmes sur des architectures parallèles récentes en prenant encompte les nouvelles architectures multi-coeurs et les nouvelles cartes graphiques est présenté.

De nombreuses études ont été menées lors des vingt dernières années dans le domaine de l’auralisation.Elles consistent à rendre audible les résultats d’une simulation acoustique. Ces études se sont majoritairementfocalisées sur les algorithmes de propagation et la restitution du champ acoustique dans desenvironnements complexes. Actuellement, de nombreux travaux portent sur le rendu sonore en tempsréel.Cette thèse aborde la problématique du rendu sonore dynamique d’environnements complexes selonquatre axes : la propagation des ondes sonores, le traitement du signal, la perception spatiale du son etl’optimisation informatique. Dans le domaine de la propagation, une méthode permettant d’analyser lavariété des algorithmes présents dans la bibliographie est proposée. A partir de cette méthode d’analyse,deux algorithmes dédiés à la restitution en temps réel des champs spéculaires et diffus ont été extraits.Dans le domaine du traitement du signal, la restitution est réalisée à l’aide d’un algorithme optimisé despatialisation binaurale pour les chemins spéculaires les plus significatifs et un algorithme de convolutionsur carte graphique pour la restitution du champ diffus. Les chemins les plus significatifs sont extraitsgrace à un modèle perceptif basé sur le masquage temporel et spatial des contributions spéculaires.Finalement, l’implémentation de ces algorithmes sur des architectures parallèles récentes en prenant encompte les nouvelles architectures multi-coeurs et les nouvelles cartes graphiques est présenté. / During the past twenty years many studies have been conducted in the field of auralization, which aimsat rendering audible the results of an acoustic simulation. These studies have mainly focused on thepropagation algorithms and the sound field audio rendering for complex environments. Currently, muchresearch concentrates on real-time audio rendering.This thesis addresses the problematic of real-time audio rendering of complex environments accordingto four axes: sound propagation, Digital Signal Processing (DSP), spatial perception of sound andcomputational optimizations. In the field of propagation, a method that aims at analyzing the varietyof existing algorithms is proposed. This method yields two algorithms dedicated to the real-time propagationof both specular and diffuse information. In the field of DSP, the auralization is performed withan efficient binaural spatialization module for the most significant specular information, and a GPUconvolution algorithm for the diffuse sound field auralization. The most significant paths are extractedthanks to a perceptive model based on temporal and spatial masking of the specular contributions.Finally, the implementation of these algorithms on recent computer architectures, taking advantage ofthe parallel processing of the new CPUs, and the benefits of GPUs for DSP calculations is presented.

Le niveau d'exigence minimum pour tout système 3D (images stéréoscopiques) est de garantir le confort visuel des utilisateurs. Le confort visuel est un des trois axes perceptuels de la qualité d'expérience (QoE) 3D qui peut être directement lié aux paramètres techniques du système 3D. Par conséquent, le but de cette thèse est de caractériser objectivement l'impact de ces paramètres sur la perception humaine afin de contrôler la qualité stéréoscopique. La première partie de la thèse examine l'intérêt de prendre en compte l'attention visuelle des spectateurs dans la conception d'une mesure objective de qualité 3D. Premièrement, l'attention visuelle en 2D et 3D sont comparées en utilisant des stimuli simples. Les conclusions de cette première expérience sont validées en utilisant des scènes complexes avec des disparités croisées et décroisées. De plus, nous explorons l'impact de l'inconfort visuel causé par des disparités excessives sur l'attention visuelle. La seconde partie de la thèse est dédiée à la conception d'un modèle objectif de QoE pour des vidéos 3D, basé sur les seuils perceptuels humains et le niveau d'acceptabilité. De plus nous explorons la possibilité d'utiliser la modèle proposé comme une nouvelle échelle subjective. Pour la validation de ce modèle, des expériences subjectives sont conduites présentant aux sujets des images stéréoscopiques fixes et animées avec différents niveaux d'asymétrie. La performance est évaluée en comparant des prédictions objectives avec des notes subjectives pour différents niveaux d'asymétrie qui pourraient provoquer un inconfort visuel. / The minimum requirement for any 3D (stereoscopic images) system is to guarantee visual comfort of viewers. Visual comfort is one of the three primary perceptual attributes of 3D QoE, which can be linked directly with technical parameters of a 3D system. Therefore, the goal of this thesis is to characterize objectively the impact of these parameters on human perception for stereoscopic quality monitoring. The first part of the thesis investigates whether visual attention of the viewers should be considered when designing an objective 3D quality metrics. First, the visual attention in 2D and 3D is compared using simple test patterns. The conclusions of this first experiment are validated using complex stimuli with crossed and uncrossed disparities. In addition, we explore the impact of visual discomfort caused by excessive disparities on visual attention. The second part of the thesis is dedicated to the design of an objective model of 3D video QoE, which is based on human perceptual thresholds and acceptability level. Additionally we explore the possibility to use the proposed model as a new subjective scale. For the validation of proposed model, subjective experiments with fully controlled still and moving stereoscopic images with different types of view asymmetries are conducted. The performance is evaluated by comparing objective predictions with subjective scores for various levels of view discrepancies which might provoke visual discomfort.