Cette thèse est consacrée dans un premier temps à l’élaboration d’un modèle variationnel dedébruitage d’ordre deux, faisant intervenir l’espace BV 2 des fonctions à hessien borné. Nous nous inspirons ici directement du célèbre modèle de Rudin, Osher et Fatemi (ROF), remplaçant la minimisation de la variation totale de la fonction par la minimisation de la variation totale seconde, c’est à dire la variation totale de ses dérivées. Le but est ici d’obtenir un modèle aussi performant que le modèle ROF, permettant de plus de résoudre le problème de l’effet staircasing que celui-ci engendre. Le modèle que nous étudions ici semble efficace, entraînant toutefois l’apparition d’un léger effet de flou. C’est afin de réduire cet effet que nous introduisons finalement un modèle mixte, permettant d’obtenir des solutions à la fois non constantes par morceaux et sans effet de flou au niveau des détails. Dans une seconde partie, nous nous intéressons au problème d’extraction de texture. Un modèle reconnu comme étant l’un des plus performants est le modèle T V -L1, qui consiste simplement à remplacer dans le modèle ROF la norme L2 du terme d’attache aux données par la norme L1. Nous proposons ici une méthode originale permettant de résoudre ce problème utilisant des méthodes de Lagrangien augmenté. Pour les mêmes raisons que dans le cas du débruitage, nous introduisons également le modèle T V 2-L1, consistant encore une fois à remplacer la variation totale par la variation totale seconde. Un modèle d’extraction de texture mixte est enfin très brièvement introduit. Ce manuscrit est ponctué d’un vaste chapitre dédié aux tests numériques. / This thesis is devoted in a first part to the elaboration of a second order variational modelfor image denoising, using the BV 2 space of bounded hessian functions. We here take a leaf out of the well known Rudin, Osher and Fatemi (ROF) model, where we replace the minimization of the total variation of the function with the minimization of the second order total variation of the function, that is to say the total variation of its partial derivatives. The goal is to get a competitive model with no staircasing effect that generates the ROF model anymore. The model we study seems to be efficient, but generates a blurry effect. In order to deal with it, we introduce a mixed model that permits to get solutions with no staircasing and without blurry effect on details. In a second part, we take an interset to the texture extraction problem. A model known as one of the most efficient is the T V -L1 model. It just consits in replacing the L2 norm of the fitting data term with the L1 norm.We propose here an original way to solve this problem by the use of augmented Lagrangian methods. For the same reason than for the denoising case, we also take an interest to the T V 2-L1 model, replacing again the total variation of the function by the second order total variation. A mixed model for texture extraction is finally briefly introduced. This manuscript ends with a huge chapter of numerical tests.

Since the time of Cauchy, integration theory has in the main been an attempt to regain the Eden of Newton. In that idyllic time [. . . ] derivatives and integrals were [. . . ] different aspects of the same thing. -Peter Bullen, as quoted in [24] The theory of integration has gone through many changes in the past centuries and, in particular, there has been a tension between the Riemann and the Lebesgue approach to integration. Riemann's definition is often the first integral to be introduced in undergraduate studies, while Lebesgue's integral is more powerful but also more complicated and its methods are often postponed until graduate or advanced undergraduate studies. The integral presented in this paper is due to the work of Ralph Henstock and Jaroslav Kurzweil. By a simple exchange of the criterion for integrability in Riemann's definition a powerful integral with many properties of the Lebesgue integral was found. Further, the generalized Riemann integral expands the class of integrable functions with respect to Lebesgue integrals, while there is a characterization of the Lebesgue integral in terms of absolute integrability. As this definition expands the class of functions beyond absolutely integrable functions, some theorems become more cumbersome to prove in contrast to elegant results in Lebesgue's theory and some important properties in composition are lost. Further, it is not as easily abstracted as the Lebesgue integral. Therefore, the generalized Riemann integral should be thought of as a complement to Lebesgue's definition and not as a replacement. / Ända sedan Cauchys tid har integrationsteori i huvudsak varit ett försök att åter finna Newtons Eden. Under den idylliska perioden [. . . ] var derivator och integraler [. . . ] olika sidor av samma mynt.-Peter Bullen, citerad i [24] Under de senaste århundradena har integrationsteori genomgått många förändringar och framförallt har det funnits en spänning mellan Riemanns och Lebesgues respektive angreppssätt till integration. Riemanns definition är ofta den första integral som möter en student pa grundutbildningen, medan Lebesgues integral är kraftfullare. Eftersom Lebesgues definition är mer komplicerad introduceras den först i forskarutbildnings- eller avancerade grundutbildningskurser. Integralen som framställs i det här examensarbetet utvecklades av Ralph Henstock och Jaroslav Kurzweil. Genom att på ett enkelt sätt ändra kriteriet for integrerbarhet i Riemanns definition finner vi en kraftfull integral med många av Lebesgueintegralens egenskaper. Vidare utvidgar den generaliserade Riemannintegralen klassen av integrerbara funktioner i jämförelse med Lebesgueintegralen, medan vi samtidigt erhåller en karaktärisering av Lebesgueintegralen i termer av absolutintegrerbarhet. Eftersom klassen av generaliserat Riemannintegrerbara funktioner är större än de absolutintegrerbara funktionerna blir vissa satser mer omständiga att bevisa i jämforelse med eleganta resultat i Lebesgues teori. Därtill förloras vissa viktiga egenskaper vid sammansättning av funktioner och även möjligheten till abstraktion försvåras. Integralen ska alltså ses som ett komplement till Lebesgues definition och inte en ersättning.