Dans le domaine de l'image numérique en microscopie biomédicale, la couleur constitue une source importante d'information, laquelle combinée avec la géométrie et la morphologie des structures, permet le développement de techniques quantitatives plus performantes et robustes. Et ceci est aussi le cas dans le domaine des applications multimédia, notamment pour l'indexation automatique par le contenu. Néanmoins, la représentation et le traitement des images couleur reste un problème ouvert.<br /><br />Cette thèse se propose d'explorer des méthodes à caractère générique pour la segmentation, le filtrage et l'extraction de caractéristiques des images couleur, en se fondant sur des opérateurs de la morphologie mathématique. D'un point de vue plus pratique, les deux applications spécifiques considérées sont la cytologie quantitative hématologique et la lecture de puces à ADN.<br /><br />Dans un premier temps, nous traitons le problème des espaces couleur. Des résultats mathématiques justifient l'usage des systèmes de coordonnées de type teinte/luminance/saturation. Nous montrons par ailleurs les avantages pratiques de telles représentations lorsqu'on bâtit des histogrammes bidimensionnels teinte/saturation et luminance/saturation pour segmenter les images couleur et pour extraire des reflets, des zones d'ombre et des dégradés sur les images couleur.<br /><br />Ainsi, nous pouvons aborder l'extension de certains opérateurs morphologiques pour le filtrage et la segmentation d'images couleur ou multispectrales, le but principal étant de développer des opérateurs couleur, extension des opérateurs scalaires, qui soient adaptés aux caractéristiques avantageuses des espaces couleur type teinte/luminance/saturation. Notamment le fait d'avoir à notre disposition l'information chromatique et l'information achromatique d'une manière indépendante, ainsi qu'une information comme la saturation qui joue le rôle de poids de contrôle entre les deux, nous permet de proposer quelques façons différentes de filtrer/segmenter conjointement les structures chromatiques et achromatiques d'une image couleur. Un grand nombre d'exemples ont montré l'intérêt de cette approche.<br /><br />Nous montrons ensuite les résultats de différentes études concrètes sur la caractérisation et la classification de la forme, la texture et la couleur des objets d'une image grâce aux opérateurs tels que les granulométries et les histogrammes couleur.<br /><br />Dans la dernière partie, nous abordons deux applications en microscopie biomédicale quantitative. La première application correspond à une plate-forme technologique intégrée pour la segmentation, l'extraction de caractéristiques et la classification de cellules dans des frottis de sang périphérique, dans le cadre d'applications en réseau (téléhématologie). Dans la deuxième application, nous utilisons les opérateurs morphologiques les plus avancés dans une approche automatique très performante pour l'extraction des données des spots de l'image d'une puce à ADN.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la reconnaissance d’images couleur à l’aide d’une nouvelle approche géométrique du domaine fréquentiel. La plupart des méthodes existantes ne traitent que les images en niveaux de gris au travers de descripteurs issus de la transformée de Fourier usuelle. L’extension de telles méthodes aux images multicanaux, comme par exemple les images couleur, consiste généralement à reproduire un traitement identique sur chacun des canaux. Afin d’éviter ce traitement marginal, nous étudions et mettons en perspective les différentes généralisations de la transformée de Fourier pour les images couleur. Ce travail nous oriente vers la transformée de Fourier Clifford pour les images couleur définie dans le cadre des algèbres géométriques. Une étude approfondie de celle-ci nous conduit à définir un algorithme de calcul rapide et à proposer une méthode de corrélation de phase pour les images couleur. Dans un deuxième temps, nous cherchons à généraliser à travers cette transformée de Fourier les définitions des descripteurs de Fourier de la littérature. Nous étudions ainsi les propriétés, notamment l’invariance à la translation, rotation et échelle, des descripteurs existants. Ce travail nous mène à proposer trois nouveaux descripteurs appelés “descripteurs de Fourier couleur généralisés”(GCFD) invariants en translation et en rotation.Les méthodes proposées sont évaluées sur des bases d’images usuelles afin d’estimer l’apport du contenu fréquentiel couleur par rapport aux méthodes niveaux de gris et marginales. Les résultats obtenus à l’aide d’un classifieur SVM montrent le potentiel des méthodes proposées ; les descripteurs GCFD se révèlent être plus compacts, de complexité algorithmique moindre pour des performances de classification au minimum équivalentes. Nous proposons également des heuristiques pour le choix du paramètre de la transformée de Fourier Clifford.Cette thèse constitue un premier pas vers une généralisation des méthodes fréquentielles aux images multicanaux. / In this thesis, we focus on color image recognition using a new geometric approach in the frequency domain. Most existing methods only process grayscale images through descriptors defined from the usual Fourier transform. The extension of these methods to multichannel images such as color images usually consists in reproducing the same processing for each channel. To avoid this marginal processing,we study and compare the different generalizations of color Fourier transforms. This work leads us to use the Clifford Fourier transform for color images defined in the framework of geometric algebra. A detailed study of it leads us to define a fast algorithm and to propose a phase correlation for colorimages. In a second step, with the aim of generalizing Fourier descriptors of the literature with thisFourier transform, we study their properties, including invariance to translation, rotation and scale.This work leads us to propose three new descriptors called “generalized color Fourier descriptors”(GCFD) invariant in translation and in rotation.The proposed methods are evaluated on usual image databases to estimate the contribution of color frequency content compared with grayscale and marginal methods. The results obtained usingan SVM classifier show the potential of the proposed methods ; the GCFD are more compact, have less computational complexity and give better recognition rates. We also propose heuristics for choosing the parameter of the color Clifford Fourier transform.This thesis is a first step towards a generalization of frequency methods to multichannel images.

À la Martinique au XVIIIe siècle, les « libres de couleur », qu’ils soient nés libres ou affranchis, noirs ou métis, forment une catégorie juridique distincte des Blancs et des esclaves. L’étude comparée, avec les territoires espagnols ou anglais, montre qu’aucune réglementation légale n’a officialisé un passage de la catégorie Libre de couleur à celle de Blanc dans les colonies françaises de la fin du XVIIe siècle à la Révolution française. Aussi, cette thèse se propose de montrer les processus officieux qui ont permis à certaines personnes – les « assimilés » – de franchir la barrière de couleur. Une réflexion a été menée sur le préjugé de couleur, système raciste dont l’idéologie, soutenue par la réglementation locale, a légitimé la construction collective d’un ordre public et social. Puis, on a examiné l’élaboration de la barrière de couleur. Les libres de couleur ont été les premiers à faire les frais de l’imperméabilisation de la ligne de démarcation et des problèmes posés par la pureté de sang ; mais les Blancs mésalliés, dans le cadre d’unions interraciales, et les Amérindiens ont aussi été visés. Enfin nous avons réfléchi à ce qui faisait la blancheur et aux stratégies adoptées pour réussir ce changement de statut. Le notariat et les 33 000 actes des registres paroissiaux traités ont donné lieu à la reconstitution de généalogies pour examiner des individus et des familles sur plusieurs générations ; on a ainsi observé l’importance du phénotype, le blanchiment, la légitimité des relations, les conjoints privilégiés, le choix des réseaux, les niveaux de fortune et l’usage de l’espace. / In Martinique in the eighteenth century, the "free people of color", both those free by birth and freedmen, black or mixed race, form a legal category, which was distinct from those of whites and slaves. Comparative studies with Spanish or English territories show that no legal regulation formalized a shift - from the category of free colored people to that of White - in the French colonies between the late seventeenth century and the French Revolution. Also, this thesis proposes to show the informal process that enabled some people - the "assimilated" - to cross the color barrier. I analysed the color prejudice, a racist system, whose ideology, supported by local regulations, legitimized the collective construction of a public and social order. In a second step, I examined the development of the color bar. The free colored people were the first to bear the brunt of the impermeability of the demarcation line and of the problems posed by the purity of blood; but some whites, through interracial unions, and Native Americans have also been targeted. Finally I thought about what made the whiteness, and the strategies to achieve whiteness, change in status. Notarial acts and 33,000 acts of parish registers treaties led to the reconstitution of genealogies, in order to examine individuals and families over generations; I observed the importance of the phenotype, whitening, legitimacy relations, privileged partners, choice of networks, wealth levels and the use of space.

En segmentation d’images, les informations de couleur et de texture sont très utilisées. Le premier apport de cette thèse se situe au niveau de l’utilisation conjointe de ces deux sources d’informations. Nous proposons alors une méthode de combinaison couleur/texture, adaptative et non paramétrique, qui consiste à combiner un (ou plus) gradient couleur et un (ou plus) gradient texture pour ensuite générer un gradient structurel utilisé comme image de potentiel dans l’algorithme de croissance de régions par LPE. L’originalité de notre méthode réside dans l’étude de la dispersion d’un nuage de point 3D dans l’espace, en utilisant une étude comparative des valeurs propres obtenues par une analyse des composantes principales de la matrice de covariance de ce nuage de points. L’approche de combinaison couleur/texture proposée est d’abord testée sur deux bases d’images, à savoir la base générique d’images couleur de BERKELEY et la base d’images de texture VISTEX. Cette thèse s’inscrivant dans le cadre des projets ViLoc (RFC) et CAPLOC (PREDIT), le deuxième apport de celle-ci se situe au niveau de la caractérisation de l’environnement de réception des signaux GNSS pour améliorer le calcul de la position d’un mobile en milieu urbain. Dans ce cadre, nous proposons d’exclure certains satellites (NLOS dont les signaux sont reçus par réflexion voir totalement bloqués par les obstacles environnants) dans le calcul de la position d’un mobile. Deux approches de caractérisation, basées sur le traitement d’images, sont alors proposées. La première approche consiste à appliquer la méthode de combinaison couleur/texture proposée sur deux bases d’images réelles acquises en mobilité, à l’aide d’une caméra fisheye installée sur le toit du véhicule de laboratoire, suivie d’une classification binaire permettant d’obtenir les deux classes d’intérêt « ciel » (signaux LOS) et « non ciel » (signaux NLOS). Afin de satisfaire la contrainte temps réel exigée par le projet CAPLOC, nous avons proposé une deuxième approche basée sur une simplification de l’image couplée à une classification pixellaire adaptée. Le principe d’exclusion des satellites NLOS permet d’améliorer la précision de la position estimée, mais uniquement lorsque les satellites LOS (dont les signaux sont reçus de manière direct) sont géométriquement bien distribués dans l’espace. Dans le but de prendre en compte cette connaissance relative à la distribution des satellites, et par conséquent, améliorer la précision de localisation, nous avons proposé une nouvelle stratégie pour l’estimation de position, basée sur l’exclusion des satellites NLOS (identifiés par le traitement d’images), conditionnée par l’information DOP, contenue dans les trames GPS. / Color and texture are two main information used in image segmentation. The first contribution of this thesis focuses on the joint use of color and texture information by developing a robust and non parametric method combining color and texture gradients. The proposed color/texture combination allows defining a structural gradient that is used as potential image in watershed algorithm. The originality of the proposed method consists in studying a 3D points cloud generated by color and texture descriptors, followed by an eigenvalue analysis. The color/texture combination method is firstly tested and compared with well known methods in the literature, using two databases (generic BERKELEY database of color images and the VISTEX database of texture images). The applied part of the thesis is within ViLoc project (funded by RFC regional council) and CAPLOC project (funded by PREDIT). In this framework, the second contribution of the thesis concerns the characterization of the environment of GNSS signals reception. In this part, we aim to improve estimated position of a mobile in urban environment by excluding NLOS satellites (for which the signal is masked or received after reflections on obstacles surrounding the antenna environment). For that, we propose two approaches to characterize the environment of GNSS signals reception using image processing. The first one consists in applying the proposed color/texture combination on images acquired in mobility with a fisheye camera located on the roof of a vehicle and oriented toward the sky. The segmentation step is followed by a binary classification to extract two classes « sky » (LOS signals) and « not sky » (NLOS signals). The second approach is proposed in order to satisfy the real-time constraint required by the application. This approach is based on image simplification and adaptive pixel classification. The NLOS satellites exclusion principle is interesting, in terms of improving precision of position, when the LOS satellites (for which the signals are received directly) are well geometrically distributed in space. To take into account the knowledge of satellite distribution and then increase the precision of position, we propose a new strategy of position estimation, based on the exclusion of NLOS satellites (identified by the image processing step), conditioned by DOP information, which is provided by GPS data.

Cette thèse porte principalement sur le traitement des images numériques dans lesquelles chaque pixel encode une valeur angulaire (une valeur qui peut être visualisée comme un point sur le cercle unité). Les deux applications spécifiques considérées sont le traitement des champs de directions qui décrivent une texture orientée, et le traitement de la composante de teinte dans les représentations des espaces couleur en coordonnées cylindriques.<br />Nous développons, dans la première partie, des opérateurs morphologiques adaptés au traitement de valeurs angulaires, opérateurs qui prennent en compte la périodicité de ces valeurs. Le niveau d'invariance par rotation de chaque opérateur introduit est également discuté. La première application de ces opérateurs est dans le cadre des texture orientées, textures qui sont caractérisées par un certain niveau de spécificité d'orientation à chaque point pouvant être décrit par un champ de directions.<br />Le sujet principal traité est la détection de défauts associés à une anomalie dans ce champ de directions.<br />Nous considérons ensuite les espaces couleur qui sont représentées par un système de coordonnées cylindriques (coordonnées de teinte, clarté et saturation). Pour l'espace RVB, la multitude de représentations cylindriques disponibles est d'abord discutée. Nous proposons ensuite une telle représentation bien adaptée au traitement d'image, l'avantage principal étant le fait que la coordonnée de saturation est indépendante de la fonction utilisée pour calculer la clarté. Nous discutons également<br />la représentation en coordonnées cylindriques de l'espace L*a*b*. Nous terminons la première partie en discutant des ordres vectoriels ainsi que de l'application des opérateurs morphologiques aux espaces<br />couleur qui contiennent une valeur angulaire de la teinte. Une méthode pour améliorer un ordre de vecteurs couleur selon leurs teintes par une pondération qui prend en compte la saturation est présentée, ainsi<br />qu'une méthode pour ordonner les vecteurs dans l'espace L*a*b* en utilisant la notion d'un potentiel électrostatique.<br />Dans la deuxième partie, nous présentons les résultats de l'étude d'un problème industriel concret: l'appariement automatique de planches de bois pour faire des panneaux qui sont visuellement esthétiques.<br />Nous traitons d'abord deux aspects distincts de ce problème: l'appariement selon la couleur et l'appariement selon la texture. Enfin, un algorithme<br />d'appariement qui prend ces deux aspects en compte simultanément est présenté. Quelques idées développées dans la première partie sont également appliquées à la solution de ce problème.

Les images naturelles sont des structures complexes. Leur modélisation est essentielle à de nombreuses tâches en traitement d'images, et des progrès restent encore à réaliser dans ce sens. Des propriétés d'autosimilarité en échelle ont été observées dans l'organisation spatiale des images naturelles. Au-delà de leur organisation spatiale, nous abordons ici leur organisation colorimétrique. Différents outils de caractérisation fractale sont identifiés et mis en oeuvre. L'application de ces outils sur les histogrammes tridimensionnels des images couleur nous permet de mettre en évidence, et de caractériser, des propriétés fractales dans leur organisation colorimétrique. Par ailleurs, nous abordons aussi, en synthèse d'images, de nouvelles applications des concepts fractals pour les images couleur, le contrôle de leurs propriétés et la génération automatique de motifs décoratifs. Des collaborations applicatives ont été développées durant la thèse en vue de valoriser ces travaux, notamment dans le cadre du dispositif de doctorant-conseil, et en direction de l'industrie du textile-habillement.

En segmentation d'images, les informations de couleur et de texture sont très utilisées. Le premier apport de cette thèse se situe au niveau de l'utilisation conjointe de ces deux sources d'informations. Nous proposons alors une méthode de combinaison couleur/texture, adaptative et non paramétrique, qui consiste à combiner un (ou plus) gradient couleur et un (ou plus) gradient texture pour ensuite générer un gradient structurel utilisé comme image de potentiel dans l'algorithme de croissance de régions par LPE. L'originalité de notre méthode réside dans l'étude de la dispersion d'un nuage de point 3D dans l'espace, en utilisant une étude comparative des valeurs propres obtenues par une analyse des composantes principales de la matrice de covariance de ce nuage de points. L'approche de combinaison couleur/texture proposée est d'abord testée sur deux bases d'images, à savoir la base générique d'images couleur de BERKELEY et la base d'images de texture VISTEX. Cette thèse s'inscrivant dans le cadre des projets ViLoc (RFC) et CAPLOC (PREDIT), le deuxième apport de celle-ci se situe au niveau de la caractérisation de l'environnement de réception des signaux GNSS pour améliorer le calcul de la position d'un mobile en milieu urbain. Dans ce cadre, nous proposons d'exclure certains satellites (NLOS dont les signaux sont reçus par réflexion voir totalement bloqués par les obstacles environnants) dans le calcul de la position d'un mobile. Deux approches de caractérisation, basées sur le traitement d'images, sont alors proposées. La première approche consiste à appliquer la méthode de combinaison couleur/texture proposée sur deux bases d'images réelles acquises en mobilité, à l'aide d'une caméra fisheye installée sur le toit du véhicule de laboratoire, suivie d'une classification binaire permettant d'obtenir les deux classes d'intérêt " ciel " (signaux LOS) et " non ciel " (signaux NLOS). Afin de satisfaire la contrainte temps réel exigée par le projet CAPLOC, nous avons proposé une deuxième approche basée sur une simplification de l'image couplée à une classification pixellaire adaptée. Le principe d'exclusion des satellites NLOS permet d'améliorer la précision de la position estimée, mais uniquement lorsque les satellites LOS (dont les signaux sont reçus de manière direct) sont géométriquement bien distribués dans l'espace. Dans le but de prendre en compte cette connaissance relative à la distribution des satellites, et par conséquent, améliorer la précision de localisation, nous avons proposé une nouvelle stratégie pour l'estimation de position, basée sur l'exclusion des satellites NLOS (identifiés par le traitement d'images), conditionnée par l'information DOP, contenue dans les trames GPS.

Ce travail porte sur la synthèse et la caractérisation de nouveaux pigments thermochromes irréversibles avec le cobalt divalent pour chromophore principal en vue de les intégrer à une peinture thermosensible commerciale.Le travail a été réalisé en suivant trois phases. La première phase a consisté en l'identification de matrices thermosensibles présentant des évolutions structurales irréversibles en température dues à des transitions de phase du premier ordre ou des dégradations chimiques. Puis la synthèse de ces matrices a été effectuée par des voies compatibles avec les méthodes d'élaboration industrielle et permettant un dopage au cobalt. Enfin la troisième et dernière étape est l'étude in-situ et ex-situ des propriétés thermosensibles des pigments synthétisés à l'aide de techniques comme la diffraction des rayons X et des neutrons en température, l'analyse thermogravimétrique et la réflexion diffuse en température.À l'issue de ce travail de recherche, les solutions les plus efficaces ont été synthétisées à l'échelle industrielle puis intégrées à une peinture commerciale en phase aqueuse.

La conservation des monuments implique fréquemment une étape de substitution des parties dégradées par des pierres de tailles neuves. Cependant, la pierre d'origine est souvent indisponible, ce qui soulève la question du choix d'une pierre de remplacement compatible. La question de la compatibilité de la pierre est abordée à travers une démarche transversale considérant à la fois des critères physicochimiques et des critères d'aspect visuels. Les objectifs principaux ont été d'une part l'identification les mécanismes d'altération les plus impactants en termes de changement de couleur et d'autre part, la prise en compte du contexte visuel sur la compatibilité esthétique des matériaux de remplacement. L'étude porte sur un calcaire oolitique échantillonnée en carrière et sur des monuments bâtis à différentes époques. Il résulte que les lichens endolithiques ont un effet déterminant sur la durabilité et l'aspect à long terme de la pierre via un mécanisme protecteur d'imperméabilisation de la surface. Concernant l'aspect visuel, une méthode est proposée pour mesurer la gamme de couleur acceptable dans un monument à l'aide d'un test psychovisuel. Pour cela, une chaine de traitement d'image depuis l'acquisition jusqu'à l'affichage a été mise au point pour simuler des remplacements virtuels à partir d'images colorimetriquement calibrées. A partir d'un panel d'observateurs, un protocole de test a été conçu pour identifier la gamme de couleur indiscernable au sein d'une façade de monument. La discussion s'appuie sur des résultats préliminaires concernant la muraille de la cité médiévale d'Aigues-Mortes.

Ce travail porte sur la synthèse et la caractérisation de nouveaux pigments thermochromes irréversibles avec le cobalt divalent pour chromophore principal en vue de les intégrer à une peinture thermosensible commerciale.Le travail a été réalisé en suivant trois phases. La première phase a consisté en l’identification de matrices thermosensibles présentant des évolutions structurales irréversibles en température dues à des transitions de phase du premier ordre ou des dégradations chimiques. Puis la synthèse de ces matrices a été effectuée par des voies compatibles avec les méthodes d’élaboration industrielle et permettant un dopage au cobalt. Enfin la troisième et dernière étape est l’étude in-situ et ex-situ des propriétés thermosensibles des pigments synthétisés à l’aide de techniques comme la diffraction des rayons X et des neutrons en température, l’analyse thermogravimétrique et la réflexion diffuse en température.À l’issue de ce travail de recherche, les solutions les plus efficaces ont été synthétisées à l’échelle industrielle puis intégrées à une peinture commerciale en phase aqueuse. / This work deals with the development of new thermochromic pigment which will be the active part of an irreversible thermochromic paint.The studies moved towards three steps. Firstly, an identification of crystalline matrix offering structural rearrangement in temperature because of first order phase transition or chemical degradation were performed. Then the identified matrix were synthesised thanks to synthesis routes compatible with industrial procedures. The third and last step consisted in the in-situ and ex-situ characterization of thermochromic properties of the synthesized compounds with technics like temperature coupled X-ray and neutrons diffraction, thermogravimetric analysis and temperature coupled diffuse reflectance analysis.The most efficient compounds were then industrially synthesized and integrated to a commercial aqueous paint.