Le codage de source distribué est un paradigme qui consiste à encoder indépendamment deux sources corrélées et à les décoder conjointement. Wyner et Ziv ont montré que le codage de source distribué peut atteindre les mêmes performances débit-distorsion que le codage de source conjoint, pourvu que certaines contraintes soient satisfaites. Cette caractéristique rend le codage de source distribué très attractif pour des applications qui demandent un encodeur à faible complexité ou pour ne pas être obligé à avoir des communications entre les sources. Dans le cadre du codage vidéo distribué, les trames corrélées sont encodées séparément et décodées conjointement. Dans l'architecture ainsi dite de Stanford, le flux vidéo est séparée en trames clés et Wyner-Ziv. Les trames clés sont encodées INTRA. Les trames Wyner-Ziv sont données en entrée à un codeur de canal systématique ; seulement les bits de parité sont envoyés. Au décodeur, on produit une estimation de la trame Wyner-Ziv, appelée information adjacente, en interpolant les trames clés reçues. L'information adjacente, considérée comme une version bruitée de la trame Wyner-Ziv, est corrigée par les bits de parité. Dans cette thèse, nous proposons plusieurs algorithmes pour la génération de l'information adjacente et pour l'interpolation temporelle et inter-vue. On propose aussi un algorithme de fusion bayésienne des deux interpolations. Tous les algorithmes proposés donnent des résultats meilleurs par rapport à l'état de l'art en termes de performance débit-distorsion. Nous proposons aussi plusieurs algorithmes pour l'estimation de la trame Wyner-Ziv dans le cadre de la vidéo multi-vues plus profondeur. / Distributed source coding is a paradigm that consists in encoding two correlated sources independently, provided that they are decoded jointly.Wyner and Ziv proved that distributed source coding can attain the same rate distortion performance of joint coding, under some constraints.This feature makes distributed source coding very attractive for applications that require a low-complexity encoder or for avoiding communication between the sources. In distributed video coding, correlated frames are encoded separately but decoded jointly. In the Stanford Architecture, the video is split into Key Frames and Wyner-Ziv Frames. The Key Frames are INTRA coded. The Wyner-Ziv Frames are fed into a systematic channel coder and only the parity bits are sent to the decoder. At the decoder side, an estimation of the Wyner-Ziv Frame, called side information, is produced by interpolating the available frames. The side information, that can be considered as a noisy version of the real Wyner-Ziv Frame, is corrected by the parity bits sent by the encoder. In this thesis, we propose several algorithms for side information generation both for the temporal and inter-view interpolation. We also propose a Bayesian fusion of the two estimations. All our algorithms outperform the state-of-the-art in terms of rate distortion performance. We also propose several algorithms for Wyner-Ziv estimation in the context of multiview video plus depth.

Les systèmes d'aide à la conduite (ADAS) visent à automatiser/ adapter/ améliorer les systèmes de transport pour une meilleure sécurité et une conduite plus sûre. Plusieurs thématiques de recherche traitent des problématiques autour des ADAS, à savoir la détection des obstacles, la reconnaissance de formes, la compréhension des images, la stéréovision, etc. La présence des réflexions spéculaires limite l'efficacité et la précision de ces algorithmes. Elles masquent les textures de l'image originale et contribuent à la perte de l'information utile. La polarisation de la lumière traduit implicitement l'information attachée à l'objet, telle que la direction de la surface, la nature de la matière, sa rugosité etc. Dans le contexte des ADAS, l'imagerie polarimétrique pourrait être utilisée efficacement pour éliminer les réflexions parasites des images et analyser d'une manière précise les scènes routières. Dans un premier temps, nous proposons dans cette thèse de supprimer les réflexions spéculaires des images via la polarisation en appliquant une minimisation d'énergie globale. L'information polarimétrique fournit une contrainte qui réduit les distorsions couleurs et produit une image diffuse beaucoup plus améliorée. Nous avons ensuite proposé d'utiliser les images de polarisation comme une caractéristique vu que dans les scènes routières, les hautes réflexions proviennent particulièrement de certains objets telles que les voitures. Les attributs polarimétriques sont utilisés pour la compréhension de la scène et la détection des voitures. Les résultats expérimentaux montrent que, une fois correctement fusionnés avec les caractéristiques couleur, les attributs polarimétriques offrent une information complémentaire qui améliore considérablement les résultats de la détection.Nous avons enfin testé l'imagerie de polarisation pour l'estimation de la carte de disparité. Une méthode d'appariement est proposée et validée d'abord sur une base de données couleur. Ensuite, Une règle de fusion est proposée afin d'utiliser l'imagerie polarimétrique comme une contrainte pour le calcul de la carte de disparité. A partir des différents résultats obtenus, nous avons prouvé le potentiel et la faisabilité d'appliquer l'imagerie de polarisation dans différentes applications liées aux systèmes d’aide à la conduite. / Advance Driver Assistance Systems (ADAS) aim to automate/adapt/enhance trans-portation systems for safety and better driving. Various research topics are emerged to focus around the ADAS, including the object detection and recognition, image understanding, disparity map estimation etc. The presence of the specular highlights restricts the accuracy of such algorithms, since it covers the original image texture and leads to the lost of information. Light polarization implicitly encodes the object related information, such as the surface direction, material nature, roughness etc. Under the context of ADAS, we are inspired to further inspect the usage of polarization imaging to remove image highlights and analyze the road scenes.We firstly propose in this thesis to remove the image specularity through polarization by applying a global energy minimization. Polarization information provides a color constraint that reduces the color distortion of the results. The global smoothness assumption further integrates the long range information in the image and produces an improved diffuse image.We secondly propose to use polarization images as a new feature, since for the road scenes, the high reflection appears only upon certain objects such as cars. Polarization features are applied in image understanding and car detection in two different ways. The experimental results show that, once properly fused with rgb-based features, the complementary information provided by the polarization images improve the algorithm accuracy. We finally test the polarization imaging for depth estimation. A post-aggregation stereo matching method is firstly proposed and validated on a color database. A fusion rule is then proposed to use the polarization imaging as a constraint to the disparity map estimation. From these applications, we proved the potential and the feasibility to apply polariza-tion imaging in outdoor tasks for ADAS.

De nos jours, les réseaux de capteurs multimédia sans fils sont prometteurs pour différentes applications et domaines, en particulier avec le développement de l’IoT et des capteurs de caméra efficaces et bon marché. La stéréo vision est également très importante pour des objectifs multiples comme la Cinématographie, les jeux, la Réalité Virtuelle, la Réalité Augmentée, etc. Cette thèse vise à développer un système de reconstruction de scène en 3D prouvant l’utilisation de cartes de disparités stéréoscopiques multi-angles dans le contexte des réseaux de capteurs multimedia. Notre travail peut être divisé en trois parties. La première se concentre sur l’étude de toutes les applications, composants, topologies, contraintes et limitations de ces réseaux. En plus, les méthodes de calcul de disparité de vision stéréoscopique afin de choisir la ou les meilleures méthodes pour réaliser une reconstruction en 3D sur le réseau à faible coût en termes de complexité et de consommation d’énergie. Dans la deuxième partie, nous expérimentons et simulons différents calculs de cartes de disparités sur quelques nœuds en changeant les scénarios (intérieur et extérieur), les distances de couverture, les angles, le nombre de nœuds et les algorithmes. Dans la troisième partie, nous proposons un modèle de réseau basé sur l’arbre pour calculer des cartes de disparités précises sur des nœuds de capteurs de caméra multicouches qui répond aux besoins du serveur pour faire une reconstruction de scène 3D de la scène ou de l’objet d’intérêt. Les résultats sont acceptables et assurent la preuve du concept d’utilisation des cartes de disparités dans le contexte des réseaux de capteurs multimédia. / Nowadays, the WMSNs are promising for different applications and fields, specially with the development of the IoT and cheap efficient camera sensors. The stereo vision is also very important for multiple purposes like Cinematography, games, Virtual Reality, Augmented Reality, etc. This thesis aim to develop a 3D scene reconstruction system that proves the concept of using multiple view stereo disparity maps in the context of WMSNs. Our work can be divided in three parts. The first one concentrates on studying all WMSNs applications, components, topologies, constraints and limitations. Adding to this stereo vision disparity map calculations methods in order to choose the best method(s) to make a 3d reconstruction on WMSNs with low cost in terms of complexity and power consumption. In the second part, we experiment and simulate different disparity map calculations on a couple of nodes by changing scenarios (indoor and outdoor), coverage distances, angles, number of nodes and algorithms. In the third part, we propose a tree-based network model to compute accurate disparity maps on multi-layer camera sensor nodes that meets the server needs to make a 3d scene reconstruction of the scene or object of interest. The results are acceptable and ensure the proof of the concept to use disparity maps in the context of WMSNs.

La multiplication des contenus stéréoscopique augmente les risques de piratage numérique. La solution technologique par tatouage relève ce défi. En pratique, le défi d’une approche de tatouage est d'atteindre l’équilibre fonctionnel entre la transparence, la robustesse, la quantité d’information insérée et le coût de calcul. Tandis que la capture et l'affichage du contenu 3D ne sont fondées que sur les deux vues gauche/droite, des représentations alternatives, comme les cartes de disparité devrait également être envisagée lors de la transmission/stockage. Une étude spécifique sur le domaine d’insertion optimale devient alors nécessaire. Cette thèse aborde les défis mentionnés ci-dessus. Tout d'abord, une nouvelle carte de disparité (3D video-New Three Step Search- 3DV-SNSL) est développée. Les performances des 3DV-NTSS ont été évaluées en termes de qualité visuelle de l'image reconstruite et coût de calcul. En comparaison avec l'état de l'art (NTSS et FS-MPEG) des gains moyens de 2dB en PSNR et 0,1 en SSIM sont obtenus. Le coût de calcul est réduit par un facteur moyen entre 1,3 et 13. Deuxièmement, une étude comparative sur les principales classes héritées des méthodes de tatouage 2D et de leurs domaines d'insertion optimales connexes est effectuée. Quatre méthodes d'insertion appartenant aux familles SS, SI et hybride (Fast-IProtect) sont considérées. Les expériences ont mis en évidence que Fast-IProtect effectué dans la nouvelle carte de disparité (3DV-NTSS) serait suffisamment générique afin de servir une grande variété d'applications. La pertinence statistique des résultats est donnée par les limites de confiance de 95% et leurs erreurs relatives inférieurs er <0.1 / The explosion in stereoscopic video distribution increases the concerns over its copyright protection. Watermarking can be considered as the most flexible property right protection technology. The watermarking applicative issue is to reach the trade-off between the properties of transparency, robustness, data payload and computational cost. While the capturing and displaying of the 3D content are solely based on the two left/right views, some alternative representations, like the disparity maps should also be considered during transmission/storage. A specific study on the optimal (with respect to the above-mentioned properties) insertion domain is also required. The present thesis tackles the above-mentioned challenges. First, a new disparity map (3D video-New Three Step Search - 3DV-NTSS) is designed. The performances of the 3DV-NTSS were evaluated in terms of visual quality of the reconstructed image and computational cost. When compared with state of the art methods (NTSS and FS-MPEG) average gains of 2dB in PSNR and 0.1 in SSIM are obtained. The computational cost is reduced by average factors between 1.3 and 13. Second, a comparative study on the main classes of 2D inherited watermarking methods and on their related optimal insertion domains is carried out. Four insertion methods are considered; they belong to the SS, SI and hybrid (Fast-IProtect) families. The experiments brought to light that the Fast-IProtect performed in the new disparity map domain (3DV-NTSS) would be generic enough so as to serve a large variety of applications. The statistical relevance of the results is given by the 95% confidence limits and their underlying relative errors lower than er<0.1

Cette thèse traite des caméras light-field en tant que caméra ayant des capacités 3D. Les images brutes, acquises avec ces systèmes, sont généralement inexploitables directement. L’obstacle majeur concernant l'utilisation de ces caméras réside dans la complexité du traitement des images acquises. Cette thèse vise à dépasser ces limitations en s'intéressant aux dispositifs multi-vues et multi-caméras. De plus, comme l'un des domaines d'application envisagé est la vision industrielle, les images sont acquises en lumière naturelle afin de conserver la possibilité d'effectuer des traitements conventionnels par vision sur les images. Le travail de thèse repose sur trois axes : l'étude et la conception optique de systèmes light-field multi-caméras et multi-vues, le calibrage de ces dispositifs et le développement d’algorithmes et enfin leur mise en application pour montrer les intérêts de ces caméras dans divers domaines. / This thesis deals with light-field cameras as cameras having 3D capacities. The raw images. acquired with these systems, are generally unusable directly. The main obstacle about their use lies in the complex processing of the recorded images. This thesis aims to overcome these limitations by focusing on multi-views and multi-camera devices. Morcover, as one of the application domains is the industrial vision, the images are acquired in natural lightning in order to conserve the possibility to make conventional treatments by vision on the images. The work is based on three axis: the study and'the optical desien of light-field systems, the calibration of these devices and the development of algorithms to show the intercsts of these cameras in various fields.