Les principales contributions de cette these, en analyse d'image, portent sur l’etude des caracteristiques de reperage et de reconnaissance des micro-expressions. les approches d’analyse d’expressions faciales dans le domaine de la vision par ordinateur consistent a les detecter et a les classer dans des videos. par rapport a la macro-expression, une micro-expression induit dans une partie du visage un changement rapide durant moins d'une demi-seconde. de plus, cette subtile apparition dans une partie du visage rend difficile sa detection et sa reconnaissance. ces dernieres annees ont connu un interet croissant pour des algorithmes d’extraction automatique de micro-expressions faciales. cela a ete motive par des applications dans des contextes a enjeux eleves tels les enquetes criminelles, les points de controle des aeroports et des transports en commun, le contre-terrorisme, … le choix de caracteristiques faciales efficaces joue un role crucial dans l’analyse des micro-expressions.ce travail se concentre sur la partie d’extraction de caracteristiques, en proposant diverses methodes pour les taches de detection et de reconnaissance de micro-expression.la detection constitue la premiere etape dans l'analyse des micro-expressions. les methodes de detection existantes basees sur des caracteristiques, tels les motifs binaires locaux (lbp), l’histogramme de gradients orientes (hog), le flux optique, souffrent de complexite de mise en œuvre entrainant un probleme d'implementation en temps reel. ainsi, dans cette these, une methode de detection basee sur la projection integrale est proposee pour resoudre ce probleme. cependant, toutes les caracteristiques ci-dessus sont extraites des visages recadres et rognees ; ce qui cause, generalement, un decalage residuel entre les images. pour resoudre ce probleme, est proposee une autre methode de detection basee sur des caracteristiques geometriques. cette derniere exploite les distances geometriques entre des points cles du visage sans necessite de recadrer l'image. ceci permet de capturer des deplacements geometriques subtils le long des sequences et s’avere approprie pour differentes taches d’analyse faciale qui requierent une grande vitesse de calcul.parmi les caracteristiques de reconnaissance de micro-expressions existantes, celles de mouvement basees sur le flux optique presentent des avantages dans la caracterisation de mouvements subtils sur le visage. toutefois, il reste difficile de determiner les emplacements precis de chaque mappage de traits du visage entre les differentes trames par flux optique, meme si les images ont ete alignees. un tel probleme peut donner lieu a une mauvaise estimation, a la fois, de l'orientation et de l’amplitude associees au flux optique. pour y pallier, nous proposons une nouvelle approche (dite fmbh) basee sur les histogrammes de frontiere de mouvement (mbh). elle permet de supprimer les mouvements inattendus causes par un mauvais recalage residuel apparaissant entre les images recadrees tout en capturant le mouvement relatif caracterisant la micro-expression. cette caracteristique est generee en combinant les composantes horizontales et verticales du differentiel de flux optique.les differents developpements de ce travail ont conduit a des etudes comparatives avec des approches de l'etat de l'art sur des bases de donnees bien connues et exploitees par la communaute du domaine. les resultats experimentaux, ainsi obtenues, montrent l'efficacite de nos contributions. / Recent years, there has been an increasing interest in the computer vision in automatic facial micro-expression algorithms. this has been driven by applications in high-stakes contexts such as criminal investigations, airport and mass transit checkpoints, counter terrorism, and so on. micro-expression approaches in computer vision area consist of detecting and classifying them from videos. compared to macro-expression, a micro-expression involves a rapid change which lasts less than a half of second, and moreover, its subtle appearance in part of the face makes detection and recognition difficult to achieve. effective facial features play a crucial role for micro-expression analysis. this thesis focuses on the feature extraction parts, by developing various feature extraction methods for types of micro-expression detection and recognition tasks.the detection of micro-expressions is the first step for its analysis. this thesis aims to spot micro-expressions from videos. existing detection methods based on features, such as the local binary patterns, the histogram of gradient, the optical flow suffer difficulties in computation consuming leading to real-time implementation problem. thus, in this thesis, the spotting method based on integral projection to address this problem. however, all the above features are extracted from cropped faces which usually cause residual mis-registration that appears between images. in order to deal with this issue, another detection method based on geometrical feature is proposed. it involves the geometrical distances between facial key-points without the need of cropping face. this captures subtle geometric displacements along sequences and is proved to be suitable for different facial analysis tasks that require high computational speed. for micro-expression recognition, motion features based on the optical flow have advantages in characterizing subtle movements on face among the existing recognition features. it is still a difficult problem for optical flow to determine the accurate locations of each facial feature mappings between different images even though the face images have been aligned. such an issue may give rise to wrong orientation and magnitude estimation associated to the optical flow field. in order to address this problem, the motion boundary histograms are considered. it can remove unexpected motions caused by residual mis-registration that appears between images cropped from different frames. nevertheless, the relative motion can be captured. based on the the motion boundary, a new descriptor the fusion motion boundary histograms is introduced. this feature is generated by combing both the horizontal and the vertical components of the differential of optical flow as inspired from the motion boundary histograms. the main contributions of this thesis lie at the study of features for micro-expressions spotting and recognition. experiments on the micro-expression databases show the effectiveness of the presented contributions.

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京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(薬科学) / 甲第22394号 / 薬科博第116号 / 新制||薬科||13(附属図書館) / 京都大学大学院薬学研究科薬科学専攻 / (主査)教授 川端 猛夫, 教授 高須 清誠, 教授 竹本 佳司 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Pharmaceutical Sciences / Kyoto University / DFAM

Die GABA-ergen Neurone als Teil des GnRH-Netzwerkes spielen eine Rolle bei den Veränderungen der altersabhängigen Prozesse der Reproduktionsfunktion. Um die Regulation der gonadalen Steroide auf die Expression von GAD in reproduktionsabhängigen Regionen zu untersuchen, wurde im ersten Teil der vorliegenden Arbeit das männliche Rattenmodell gewählt. Nach der Untersuchung des endokrinen Zustands der Tiere anhand der Radioimmunoassay-Methode (RIA) wurden die zellulären Gentranskripte der beiden Isoformen von GAD, GAD65 und GAD67, mittels der Methode der in situ Hybridisierung in der POA, im Nukleus suprachiasmaticus (SCN), im mediobasalen Hypothalamus (MBH) und im Gyrus dentatus bestimmt. In allen untersuchten Regionen konnte nach der Kastration und einer anschließenden dreiwöchigen Erholungszeit kein Effekt beobachtet werden. Die Administration von Estradiol bewirkt in der POA eine signifikante Erhöhung der Expression von GAD65 und GAD67 um nahezu 40%. In den restlichen Regionen konnte dagegen kein Effekt gemessen werden. Die Testosteronbehandlung zeigte eine negative Wirkung auf die Regulation nur von GAD67: Eine 30%-ige Abnahme in der POA und eine 15%-ige im SCN. Im Gegensatz dazu trat im MBH und im Gyrus dentatus eine Verminderung der Expression nur bei GAD65 auf. Aus den hier vorgestellten Ergebnissen kann folgendes abgeleitet werden: Testosteron und Estradiol regulieren in unterschiedlicher Weise die Expression von GAD und so wiederum die inhibitorische Funktion von GABA. Da in der SCN, im MBH und im Gyrus dentatus im Gegensatz zu Estradiol eine Testosteron-Wirkung gemessen wurde, existiert eine eigene androgene Regulation von GAD. Weil die Estradiol-Zugabe eine Zunahme der Expression von GAD bewirkte und dieser Effekt von einer Abnahme der LH-Konzentration im Serum der betroffenen Tiergruppe begleitet wurde, ist die These bestätigt, dass GABA mit ihren inhibitorischen Funktionen zur Übermittlung der positiven Rückkopplung von Estradiol auf die LH-Freisetzung auf der Ebene der POA und nicht auf der Ebene der Axone agiert. Im Gegensatz zu Estradiol kann eine Progesteronbehandlung bei persistent östrischen Ratten einen LH-Peak auslösen und somit den Östrus-Zyklus wieder in Gang bringen. Aufgrund dieser Tatsache wurde im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit ein Tiermodell zur Untersuchung der molekularbiologischen altersabhängigen Veränderungen entwickelt. Dabei wurden drei Monate alte proöstrische Ratten (Y) und 12 Monate alte persistent östrische Ratten (MA) benutzt. Die MA-Ratten wurden mit Progesteron behandelt. Sowohl die MA-Ratten als auch die Y-Ratten wurden um 13 Uhr und um 17 Uhr getötet. Eine unbehandelte MA-Gruppe, deren Tiere um 10 Uhr getötet wurden, diente hier als Kontrollgruppe. Anhand der LH-Messung der untersuchten Gruppen wurde ein Kontrollwert (5 ng/ml LH) für die positive Reaktion der Tiere auf Progesteron (responding animals) festgestellt. Es konnte bei 44% der persistent östrischen Ratten ein erhöhter LH-Spiegel erfolgreich wieder erreicht werden. In den Gruppen dieses Modells entstand eine Analogie zwischen den Gruppen der behandelten MA-13-Uhr und Y-13-Uhr Tiere sowie zwischen den responding animals und den Y-17 Uhr-Tieren. Um aussagekräftige statistische Veränderungen entlang der hypothalamo-hypophysio-ovariellen Achse in individuellen Tieren zu erhalten, wurde die Taqman®-PCR und die quantitative, kompetitive RT-PCR eingesetzt. Dabei wurden die folgenden Gene untersucht: ER α und ER β, GnRH, GnRH-R, GAD65 und GAD67, sowie FSH-β. In der POA, Hypophyse und im Ovar wurde altersabhängigen Genexpression beobachtet: Eine signifikante Abnahme der Expression von ER β sowohl in der Gruppe responding animals als auch in deren analoger Gruppe wurde in der POA (34 %), Hypophyse (44 %) und im Ovar (um die 30 %) gemessen. In der Hypophyse verzeichneten die mRNA-Transkripte von ER α bei der Gruppe der behandelten mittelalten Ratten der 13 Uhr-Gruppe eine Zunahme von 55% und bei der 13-Uhr-Gruppe der jungen Ratten einen Anstieg von 153 %. Ebenso nehmen die mRNA-Konzentrationen von FSH-β sowohl bei den responding animals als auch bei deren analoger Gruppe in gleichem Masse (ungefähr 300 %) zu. Da die Veränderungen der Expression von ER β, ER α und FSH-β bei den zwei analogen Gruppen auftritt, ist zu vermuten, dass diese Gene altersabhängig expremiert und an der Zyklusregulation ursächlich beteiligt sind. Die restlichen Gene zeigten entlang der Achse keine altersrelevanten Veränderungen. Da ER β-Expressionsveränderungen in der POA, in der Hypophyse und im Ovar gemessen wurden, konnte der wichtigste Schluss der hier vorgestellten Untersuchungen gezogen werden, dass nämlich ER β für den Erhalt des Zyklus essentiell sein kann. In diesem Teil der vorliegenden Arbeit wurde ein Tiermodell zur molekular biologischen Untersuchung der altersabhängigen Veränderungen mit sehr zufriedenstellender Ausbeute zur Wiederherstellung des Östrus-Zyklus (44%) erfolgreich entwickelt. Dieses Modell ermöglichte darüber hinaus die Untersuchung einer relativ hohen Anzahl an Genen entlang der hypothalamo-hypophysio-ovariellen Achse.