Les institutions culturelles mènent depuis une vingtaine année une politique de sauvegarde numérique exhaustive de leurs collections conduisant à la création de bases d'images de plus en plus grandes. Les oeuvres d'art se différencient des images naturelles car elles sont souvent stylisées. Cette caractéristique influence notre interprétation de l'image et l'impression visuelle qui nous est transmise. Nous proposons dans cette thèse des descripteurs et mesures de similarité spécifiques au contenu pictural et les testons dans le cadre de la recherche par le contenu d'images similaires. Le premier aspect du contenu pictural auquel nous nous sommes intéressés concerne l'organisation spatiale globale des couleurs. Nous modélisons le problème de la comparaison entre deux organisations spatiales des couleurs par un problème de transport optimal appliqué à des imagettes. Dans le cadre de la recherche d'images dans une base, nous proposons également un seuil adaptatif sur cette distance de transport fondé sur une approche "a contrario". Le deuxième aspect du contenu pictural que nous étudions concerne les caractéristiques du contenu géométrique lié aux lignes dans les dessins au trait. Pour cette approche nous développons un détecteur de contours de trait sans paramètre reposant sur un filtrage topologique de l'arbre des lignes de niveau significatives de Desolneux et al., ainsi qu'un ensemble de méthodes d'extraction de caractéristiques visuelles incluant les extrémités de trait, les jonctions et les coins. Nous évaluons ces deux approches en utilisant sept bases différentes totalisant environ 65000 images.

Les modèles numériques de terrains (MNT) permettent de représenter efficacement la topographie d'une zone géographique donnée. Ces MNT peuvent être issus d'une télé acquisition à l'aide de radars embarqués ou de levés manuels sur le terrain à l'aide d'un tachéomètre. Les MNT constituent le contexte thématique de cette thèse qui est composée en trois parties.<br /><br />Dans un premier temps, nous nous intéressons à la création de ces modèles à partir d'une source importante de données topographiques constituée par les cartes topographiques. Nous présentons une chaîne complète de traitements permettant de générer un MNT à partir d'une carte topographique numérisée. Nous détaillons particulièrement de nouvelles méthodes de reconstruction des courbes de niveaux et d'interpolation de ces courbes pour générer un MNT. Les différents travaux effectués dans cette thématique s'intègrent au sein de la plate-forme logicielle AutoDEM que nous avons développée durant cette thèse.<br /><br />Puis, dans une deuxième partie, nous présentons une nouvelle technique permettant de visualiser des MNT en 3D sur une large gamme de dispositifs allant de stations de travail reliées à de grands écrans jusqu'à des terminaux mobiles (TM) à faibles capacités tels que les PDA ou les téléphones portables. L'intérêt majeur de la technique présentée, qui repose sur un mode connecté client-serveur, réside dans l'adaptation dynamique du modèle 3D aux capacités d'affichage du terminal. Nous nous intéressons également à des techniques de rendu à distance et présentons deux techniques permettant d'offrir d'une part une visualisation interactive temps réel et d'autre part un panorama virtuel à l'utilisateur.<br /><br />Enfin, dans un troisième temps, nous décrivons des techniques nouvelles permettant à un utilisateur mobile disposant d'un TM de naviguer et d'interagir avec des données géographiques (cartes ou plans 2D et scènes 3D). La première est une technique d'interaction tangible et bi-manuelle reposant sur la détection par analyse du flux vidéo d'une cible décrivant un code couleur. La deuxième est une technique de sélection à deux niveaux adaptée aux TM ne disposant pas de dispositif de pointage continu.

La conception de cartes topographiques de référence est aujourd’hui caractérisée par une multiplication des données géographiques et des services de conception cartographiques de plus en plus distribués. Dans ce contexte, il est nécessaire d’enrichir les connaissances existantes sur la rédaction cartographique afin de préserver la qualité des cartes produites, i.e. qu’elles soient lisibles et efficaces. Nous faisons l’hypothèse que le style topographique facilite la lisibilité et l’efficacité d’une carte grâce à des codes et repères visuels connus des utilisateurs. Nous nous sommes fixés comme objectif de formaliser la notion de style topographique en tant que famille cartographique regroupant des signes graphiques reconnus des utilisateurs afin de pouvoir l’utiliser pour produire de nouvelles cartes topographiques.Dans ce travail de thèse, nous proposons un modèle conceptuel intégrant les concepts clés de signature visuelle et de famille cartographique. Nous validons et instancions ce modèle à travers la mise en place d’entretiens auprès d’experts cartographes et le déploiement de deux expérimentations auprès d’utilisateurs permettant d’étudier les familles cartographiques IGN et Swisstopo. Les résultats obtenus permettent de caractériser les signatures visuelles de chacune de ces deux familles cartographiques. À l’aide de la caractérisation des signatures visuelles de ces deux styles topographiques typiques (IGN-France et Swisstopo), nous proposons des recommandations qui permettraient de produire de nouvelles cartes topographiques pour les deux cas d’application suivants : (1) produire de nouvelles cartes topographiques appartenant au même style topographique, (2) produire de nouvelles cartes topographiques à la frontière entre deux pays / agences nationales de cartographie / The design of topographic maps of reference is characterised both by an increasing amount of reference geographic databases and by design geo-services operating in distributed architectures. In this context, one of the major challenges consists in enriching the current knowledge on cartographic design in order to preserve the maps quality, i.e. they are legible, effective and usable. We assume that the topographic style renders maps legible and effective thanks to the visual codes and guides, well-known by the users. Our research purpose aims at formalising the concept of a topographic style as a cartographic family with a recognizable visual signature in order to produce new topographic maps.We propose to formalize key concepts of visual signature and cartographic family in a unified model. We validate and instantiate this model in setting up interviews of cartography experts and in designing user’s experiments allowing to evaluate the visual recognition of maps and graphic signs belonging in Swisstopo and IGN-France cartographic families. With results of the two user’s experiments, we characterize the visual signature of the two cartographic families. Then, we propose cartographic design guidelines in order to produce reference topographic maps based on the characterisation of the visual signature for two cases studies: (1) design a map belonging in a given cartographic family, (2) design a map on the border of two countries / two national mapping agencies