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Cette thèse est effectuée en collaboration entre le LaBRI (Laboratoire bordelais de recherche en informatique) et MIRANE S.A.S., le leader français en Publicité sur Lieu de Vente (PLV) Dynamique. Notre but est d'analyser des comportements humains dans un point de vente. Le long de cette thèse, nous présentons un système d'analyse vidéo composé de plusieurs procédés de divers niveaux. Nous présentons, dans un premier temps, l'analyse vidéo de bas niveau composée de la détection de mouvement et du suivi d'objets. Puis nous analysons le comportement de ces objets suivis, lors de l'analyse de niveau moyen. Finalement, l'analyse de haut-niveau est composée d'une interprétation sémantique de ces comportements et d'une détection de scenarios de haut-niveau. / Along this thesis various subjects are studied, from the lowest to the higher level of video analysis. We first present motion detection and object tracking that compose the low-level processing part of our system. Motion detection aims at detecting moving areas, which correspond to foreground, of an image. The result of motion detection is a foreground mask that is used as input for the object tracking process. Tracking matches and identifies foreground regions across frames. Then, we analyze the behavior of the tracked objects, as the mid-level analysis. At each frame, we detect the current state of action of each tracked object currently in the scene. Finally, the system generates a semantic interpretation of these behaviors and we analyze high-level scenarios as the high-level part of our system. These two processes analyze the series of states of each object. The semantic interpretation generates sentences when state changes occur. Scenario recognition detect three different scenarios by analyzing the temporal constraints between the states.

Omni-directional (O-D) infrared (IR) vision is an effective capability for mobile systems in robotics, due to its advantages: illumination invariance, wide field-of-view, ease of identifying heat-emitting objects, and long term tracking without interruption. Unfortunately, O-D IR sensors have low resolution, low frame rates, high cost, sensor noise, and an increase in tracking time. In order to overcome these disadvantages, we propose an autonomous system application in indoor scenarios including 1) Dynamic 3D Reconstruction (D3DR) of the target view in real time images, 2) Human Behavior-based Target Tracking from O-D thermal images, 3) Thermal Multisensor Fusion (TMF), and 4) Visual Perception for Social Cognition from the motion behavior of the human target.

Cette thèse considère l'apprentissage de motifs récurrents dans la perception multimodale. Elle s'attache à développer des modèles robotiques de ces facultés telles qu'observées chez l'enfant, et elle s'inscrit en cela dans le domaine de la robotique développementale.Elle s'articule plus précisément autour de deux thèmes principaux qui sont d'une part la capacité d'enfants ou de robots à imiter et à comprendre le comportement d'humains, et d'autre part l'acquisition du langage. A leur intersection, nous examinons la question de la découverte par un agent en développement d'un répertoire de motifs primitifs dans son flux perceptuel. Nous spécifions ce problème et établissons son lien avec ceux de l'indétermination de la traduction décrit par Quine et de la séparation aveugle de source tels qu'étudiés en acoustique.Nous en étudions successivement quatre sous-problèmes et formulons une définition expérimentale de chacun. Des modèles d'agents résolvant ces problèmes sont également décrits et testés. Ils s'appuient particulièrement sur des techniques dites de sacs de mots, de factorisation de matrices et d'apprentissage par renforcement inverse. Nous approfondissons séparément les trois problèmes de l'apprentissage de sons élémentaires tels les phonèmes ou les mots, de mouvements basiques de danse et d'objectifs primaires composant des tâches motrices complexes. Pour finir nous étudions le problème de l'apprentissage d'éléments primitifs multimodaux, ce qui revient à résoudre simultanément plusieurs des problèmes précédents. Nous expliquons notamment en quoi cela fournit un modèle de l'ancrage de mots acoustiques / This thesis focuses on learning recurring patterns in multimodal perception. For that purpose it develops cognitive systems that model the mechanisms providing such capabilities to infants; a methodology that fits into thefield of developmental robotics.More precisely, this thesis revolves around two main topics that are, on the one hand the ability of infants or robots to imitate and understand human behaviors, and on the other the acquisition of language. At the crossing of these topics, we study the question of the how a developmental cognitive agent can discover a dictionary of primitive patterns from its multimodal perceptual flow. We specify this problem and formulate its links with Quine's indetermination of translation and blind source separation, as studied in acoustics.We sequentially study four sub-problems and provide an experimental formulation of each of them. We then describe and test computational models of agents solving these problems. They are particularly based on bag-of-words techniques, matrix factorization algorithms, and inverse reinforcement learning approaches. We first go in depth into the three separate problems of learning primitive sounds, such as phonemes or words, learning primitive dance motions, and learning primitive objective that compose complex tasks. Finally we study the problem of learning multimodal primitive patterns, which corresponds to solve simultaneously several of the aforementioned problems. We also details how the last problems models acoustic words grounding.