Les travaux menés dans cette thèse concernent le développement d’un dispositif de vision permettant l’estimation de caractéristiques géométriques d’un feu de végétation en propagation. Ce dispositif est composé de plusieurs systèmes de stéréovision multimodaux générant des paires d’images stéréoscopiques à partir desquelles des points tridimensionnels sont calculés et les caractéristiques géométriques de feu tels que sa position, vitesse, hauteur, profondeur, inclinaison, surface et volume sont estimées. La première contribution importante de cette thèse est la détection de pixels de feu de végétation. Tous les algorithmes de détection de pixels de feu de la littérature ainsi que ceux développés dans le cadre de cette thèse ont été évalués sur une base de 500 images de feux de végétation acquises dans le domaine du visible et caractérisées en fonction des propriétés du feu dans l’image (couleur, fumée, luminosité). Cinq algorithmes de détection de pixels de feu de végétation basés sur la fusion de données issues d’images acquises dans le domaine du visible et du proche-infrarouge ont également été développés et évalués sur une autre base de données composée de 100 images multimodales caractérisées. La deuxième contribution importante de cette thèse concerne l’utilisation de méthodes de fusion d’images pour l’optimisation des points appariés entre les images multimodales stéréoscopiques. La troisième contribution importante de cette thèse est l’estimation des caractéristiques géométriques de feu à partir de points tridimensionnels obtenus depuis plusieurs paires d’images stéréoscopiques et recalés à l’aide de relevés GPS et d’inclinaison de tous les dispositifs de vision. Le dispositif d’estimation de caractéristiques géométriques à partir de systèmes de stéréovision a été évalué sur des objets rigides de dimensions connues et a permis d’obtenir les informations souhaitées avec une bonne précision. Les résultats des données obtenues pour des feux de végétation en propagation sont aussi présentés. Mots clefs : Feux de forêt, stéréovision, traitement d’images, segmentation, multimodal. / This thesis presents the geometrical characteristics measurement of spreading vegetation fires with multimodal stereovision systems. Image processing and 3D registration are used in order to obtain a three-dimensional modeling of the fire at each instant of image acquisition and then to compute fire front characteristics like its position, its rate of spread, its height, its width, its inclination, its surface and its volume. The first important contribution of this thesis is the fire pixel detection. A benchmark of fire pixel detection algorithms of the litterature and of those that are developed in this thesis have been on a database of 500 vegetation fire images of the visible spectra which have been characterized according to the fire properties in the image (color, smoke, luminosity). Five fire pixel detection algorithms based on fusion of data from visible and near-infrared spectra images have also been developed and tested on another database of 100 multimodal images. The second important contribution of this thesis is about the use of images fusion for the optimization of the matching point’s number between the multimodal stereo images. The second important contribution of this thesis is the registration method of 3D fire points obtained with stereovision systems. It uses information collected from a housing containing a GPS and an IMU card which is positioned on each stereovision systems. With this registration, a method have been developed to extract the geometrical characteristics when the fire is spreading. The geometrical characteristics estimation device have been evaluated on a car of known dimensions and the results obtained confirm the good accuracy of the device. The results obtained from vegetation fires are also presented. Key words: wildland fire, stereovision, image processing segmentation, multimodal.

Avec son échantillonnage spatial élevé, IASI (Interféromètre de sondage atmosphérique dans l'infrarouge) embarqué sur la plateforme MetOp, fournit 1.300.000 spectres par jour et une couverture globale bi-journalière. Cette spécificité du sondeur, qui offre la possibilité de suivre l'évolution des concentrations des espèces présentes en faible quantité dans l'atmosphère, est déterminante pour notre étude de la chimie dans les panaches de feux. Elle s'appuie<p>sur les premières observations des feux par IASI, qui ont révélé la possibilité de mesurer, en plus du CO habituellement utilisé comme traceur, plusieurs espèces chimiquement actives dans les panaches, dont NH3 et divers composés organiques. Via une analyse approfondie des spectres, nous montrons dans notre travail qu'au total 24 espèces gazeuses sont détectées dans les spectres IASI, ce qui représente une avancée majeure dans la détection par les sondeurs infrarouges au nadir.<p>Ces observations inattendues ouvrent la voie à un examen approfondi de la réactivité dans les panaches, au cours de leur transport et en fonction des conditions météorologiques locales. Nous nous sommes attachés à cette étude en ciblant principalement deux événements intenses et isolés. Le premier événement est celui des feux d'Australie de Février 2009, qui était particulier de par la hauteur d'injection du panache (haute troposphère voire basse stratosphère) mais aussi suite à la forte quantité d'aérosols émise. Le second événement est celui des feux de Russie centrale de l'été 2010, qui se caractérisent par la durée de l'épisode (d'environ un mois) mais aussi par sa très large étendue.<p>Nous avons déterminé, pour le premier événement, les masses totales d'une série d'espèces émises dans les panaches et nous les avons confrontées à celles issues du modèle de chimie-transport CHIMERE et à d'autres valeurs de la littérature. Nous montrons une évolution temporelle fortement différente pour les espèces plus réactives et supposons pour certains composés, dont HCOOH,<p>une vraisemblable source secondaire au sein du panache.<p>Pour les feux en Russie, nous avons déterminé les rapports d'enrichissement ∆X/∆CO (où X est l'espèce réactive), particulièrement utiles pour suivre la<p>chimie. Nous les comparons aux valeurs publiées dans la littérature en fonction du type de végétation brûlée. Certains aspects de la réactivité dans le panache sont mis en évidence, notamment la formation secondaire de HCOOH. Nous<p>avons également estimé les masses totales et les flux d'émission de chacune des 3 espèces émises (CO, NH3, et HCOOH), et les comparons à d'autres<p>estimations publiées dans la littérature scientifique.<p>Sur base de ces résultats, pour des événements locaux, nous menons une brève première analyse de la variabilité des émissions de gaz réactifs par les feux à l'échelle globale, en utilisant plus particulièrement les distributions de concentration de CO, NH3, et HCOOH. Nos résultats pour HCOOH/CO suggèrent une grande variabilité des rapports tant spatialement que temporellement. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished