Les travaux de cette thèse se situent dans la cadre des approches structurelles pour la recon- naissance de formes. Plus précisément, nous avons porté notre choix sur les graphes. Le choix de la représentation structurelle est justifié par la grande capacité représentative des graphes par rapport à la représentation statistique (i.e. vecteurs). La première étape qui intervient dans l'étude de l'application des graphes dans le domaine des images est de définir une stratégie d'extraction de graphes représentatives d'images. Ensuite, il faut définir des fonctions néces- saires à la manipulation des bases de graphes. L'une des fonctions cruciales pour manipuler les graphes est la fonction de calcul des distances entre les graphes. En effet, le calcul de distances entre les graphes est un problème ouvert dans la littérature. De plus, il est considéré comme NP-complet. La plupart des solutions proposées dans la littérature présentent différentes limites d'utilisation telle que la taille des graphes, la prise en compte d'attributs, le temps de calcul. Outre la distance, le domaine des graphes souffre d'un manque d'algorithmes de classification (non-)supervisée appropriés. Dans ce sens, cette thèse présente un ensemble de contributions dont l'objectif est l'indexation de graphes. En premier lieu, nous montrons expérimentalement que choix de la représentation sous forme de graphes a un impact sur les performances. Ensuite, nous proposons une nouvelle approximation de la distance d'édition de graphes basée sur la no- tion de signature de noeuds. Nous introduisons aussi un algorithme de plongement de graphes. Cet algorithme consiste à représenter chaque graphe par un vecteur dans un espace euclidien. Ceci nous permet d'appliquer les algorithmes de classification des vecteurs sur les graphes par le biais du plongement. Dans le domaine de la classification non-supervisée (clustering), nous proposons un nouvel algorithme basé sur la notion du graphe médian et la notion du mean-shift. Enfin, nous proposons, une nouvelle méthode d'indexation de graphes basée sur la structure d'hypergraphe. Cette méthode permet aussi bien l'indexation que la navigation dans une base d'images représentées sous forme de graphes.

Le projet EPAC est le point de départ de nos travaux de recherche. Nous présentons ce contexte de travail dans notre premier chapitre.Dans un deuxième temps, nous nous intéressons à la tâche de transcription de la parole. Nous en exposerons quelques jalons, ainsi qu'un inventaire des corpus oraux disponibles aujourd'hui. Enfin, nous comparons deux méthodes de transcription : manuelle et assistée. Par la suite, nous réalisons une étude comparative de huit logiciels d'aide à la transcription. Cela afin de démontrer que, suivant les situations, certains sont plus indiqués que d'autres. Le codage des données est l'objet de notre quatrième chapitre. Peut-on facilement échanger des transcriptions? Nous démontrerons que l'interopérabilité est un domaine où beaucoup de travail reste à faire. Enfin, nous terminons par une analyse détaillée de ce que nous appelons la parole spontanée. Par différents angles, définitions et expériences, nous tentons de circonscrire ce que cette appellation recouvre.

Les SVM (Support Vector Machines) sont de nouvelles techniques d'apprentissage statistique proposées par V.Vapnik en 1995. Elles permettent d'aborder des problèmes très divers comme le classement, la régression, la fusion, etc... Depuis leur introduction dans le domaine de la Reconnaissance de Formes (RdF), plusieurs travaux ont pu montrer l'efficacité de ces techniques principalement en traitement d'image. L'idée essentielle des SVM consiste à projeter les données de l'espace d'entrée (appartenant à deux classes différentes) non-linéairement séparables dans un espace de plus grande dimension appelé espace de caractéristiques de façon à ce que les données deviennent linéairement séparables. Dans cet espace, la technique de construction de l'hyperplan optimal est utilisée pour calculer la fonction de classement séparant les deux classes. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les SVM comme techniques de classement pour la Vérification Automatique du Locuteur (VAL) en mode dépendant et indépendant du texte. Nous avons également étudié les SVM pour des tâches de fusion en réalisant des expériences concernant deux types de fusion, la fusion de méthodes et la fusion de modes. Dans le cadre du projet PICASSO, nous avons proposé un système de VAL en mode dépendant du texte utilisant les SVM dans une application de mots de passe publics. Dans ce système, une nouvelle modélisation basée sur la transcription phonétique des mots de passe a été proposée pour construire les vecteurs d'entrée pour notre classifieur SVM. En ce qui concerne notre étude des SVM en VAL en mode indépendant du texte, nous avons proposé des systèmes hybrides GMM-SVM. Dans ces systèmes, trois nouvelles représentations de données ont été proposées permettant de réunir l'efficacité des GMM en modélisation et les performances des SVM en décision. Ce travail entre dans le cadre de nos participations aux évaluations internationales NIST. Dans le cadre du projet BIOMET sur l'authentification biométrique mené par le GET (Groupe des Écoles de Télécommunications), nous avons étudié les SVM pour deux tâches de fusion. La première concerne la fusion de méthodes où nous avons fusionné les scores obtenus par les participants à la tâche ``One Speaker Detection'' aux évaluations NIST'2001. La seconde concerne la fusion de modes menée sur les scores obtenus sur les quatre différentes modalités de la base de données M2VTS. Les études que nous avons réalisées représentent une des premières tentatives d'appliquer les SVM dans le domaine de la VAL. Les résultats obtenus montrent que les SVM sont des techniques très efficaces et surtout très prometteuses que ce soit pour le classement ou la fusion.

Le cerveau présente une structure complexe. La segmentation et la reconnaissance automatique de ses sous-structures dans des IRM cérébrales est délicate et nécessite donc l'utilisation d'un modèle de l'anatomie. L'utilisation d'atlas iconiques est efficace pour traiter les données de sujets sains mais son adaptation au traitement de cas pathologiques reste problématique. Dans cette thèse nous utilisons un modèle symbolique de l'anatomie proche des descriptions linguistiques qui comprend les principales structures cérébrales. L'agencement spatial de ces structures y est représenté sous forme de relations spatiales et leur apparence est caractérisée par des relations sur leur contraste. Réaliser la reconnaissance grâce à ce modèle structurel consiste à obtenir pour chaque structure une région de l'image vérifiant les relations et caractéristiques portées par le modèle. Nous formulons ce problème comme un réseau de contraintes dont les variables sont les régions recherchées représentées sous forme d'ensembles flous. Les contraintes sont déduites du modèle en tirant parti de modélisations floues. Une contribution nouvelle porte sur la contrainte de connexité et la proposition de définitions et algorithmes adaptés au cas flou présentant de bonnes propriétés. Nous mettons alors en œuvre un algorithme de propagation de contraintes qui itérativement réduit l'espace de solutions. Enfin nous obtenons un résultat pour certaines structures d'intérêt par l'extraction d'une surface minimale relativement aux résultats de l'algorithme de propagation. Nous appliquons cette approche aux structures internes du cerveau chez des sujets sains. Finalement nous étendons ce processus au traitement de données de patients présentant une tumeur. Le modèle générique ne correspondant plus aux données à reconnaître, nous proposons un algorithme de propagation recherchant à la fois le modèle spécifique au patient et les structures anatomiques.

Nous présentons dans cette thèse une méthode complète de reconnaissance de partitions musicales imprimées, dans le cas monodique. Le système procède en deux phases distinctes : - La segmentation et l'analyse des symboles (essentiellement par corrélation), conçues pour surmonter les difficultés liées aux interconnexions et aux défauts d'impression, aboutissant à des hypothèses de reconnaissance. - L'interprétation de haut niveau, fondée sur une modélisation floue des informations extraites de l'image et des règles de notation, menant à la décision. Dans cette approche, la décision est reportée tant que le contexte n'est pas entièrement connu. Toutes les configurations d'hypothèses sont successivement évaluées, et la plus cohérente est retenue, par optimisation de tous les critères. Le formalisme utilisé, fondé sur la théorie des ensembles flous et des possibilités, permet de prendre en compte les différentes sources d'imprécision et d'incertitude, ainsi que la souplesse et la flexibilité de l'écriture musicale. Afin de gagner en fiabilité, nous proposons également des méthodes d'indication automatique des erreurs potentielles de reconnaissance, ainsi qu'une procédure d'apprentissage, optimisant les paramètres du système pour le traitement d'une partition particulière. Les performances obtenues sur une large base de données ont permis de montrer l'intérêt de la méthode proposée.

Le travail présenté dans cette thèse s'inscrit dans le cadre de la RAP non native. Les recherches que nous avons entreprises ont pour but d'aténuer l'impact des accents non natifs sur les performances des systèmes de RAP. Nous avons proposé une nouvelle approche pour la modélisation des prononciations non natives permettant de prendre en compte plusieurs accents étrangers. Cette approche automatique utilise un corpus de parole non native et deus ensembles de modèles acoustiques: le premier ensemble représente l'accent canonique de la langue cible et le deuxième représente l'accent étranger. Les modèles acoustiques du premier ensemble sont modifiés par l'ajout de nouveaux chemins d'états HMM. Cette approche nécessite la connaissance a priori de la langue d'origine des locuteurs. A cet égard, nous avons proposé une nouvelle approche pour la détection de la langue maternelle basée sur la détection des séquences discriminantes de phonèmes.

L'objet de cette thèse est la modélisation de l'hétérogénéité souterraine. Pour ce faire, nous avons adapté l'approche de simulation multipoints (MP) qui reproduit et conditionne des formes géométriques complexes fournies par des modèles génétiques non conditionnels. Initialement, l'approche MP n'était applicable que moyennant l'hypothèse d'une certaine stationnarité spatiale de l'hétérogénéité. Pour étendre l'approche MP au cas non stationnaire, deux algorithmes ont paru dans la littérature : le modèle Tau et l'algorithme de classement. Les deux révèlent des artefacts géométriques sans pour autant restituer les contraintes non stationnaires. Dans ce travail, nous avons proposé un nouvel algorithme de simulation MP non stationnaire. Il évite des inconvénients des algorithmes existants et intègre des contraintes spatiales continues. Les résultats expérimentaux montrent aussi que notre algorithme a un domaine d'applicabilité bien plus vaste que ceux existants.

Le sujet de ce mémoire est l'étude et la réalisation d'un composant pour la reconnaissance structurelle des formules mathématiques typographiées et manuscrites. Ces travaux s'inscrivent dans une thématique plus large : l'analyse et la reconnaissance de documents. La problématique générale que nous avons considérée peut se résumer de la manière suivante ; il s'agit d'identifier la structure, ou arbre de syntaxe abstraite, d'une formule à partir des données graphiques et géométriques (les symboles composant la notation et leur position). L'architecture logicielle retenue permet d'adapter très facilement le composant, baptisé OFR (Reconnaissance Optique de Formules), aux logiciels fournissant les symboles, ainsi qu'aux diverses notations mathématiques identifiées. Pour effectuer cette reconnaissance structurelle, nous avons eu recours à une modélisation à base de graphes. Elle permet une abstraction des données receuillies et une transformation de ces informations par la définition d'une grammaire de graphes contextuelle attribuée, spécialement adaptée aux opérateurs mathématiques. En nous appuyant sur des protocoles de communication d'objets mathématiques, comme OpenMath, nous pouvons envisager l'utilisation de l'interface développée autour d'OFR comme une alternative à la saisie des formules mathématiques.

Durant cette thèse, je me suis intéressés à la reconnaissance de codes correcteurs d'erreurs à partir d'une observation bruitée. Parmi ces codes, nous avons choisi d'étudier plus particulièrement les codes convolutifs et les turbo-codes. Le canal de transmission considéré pour nos travaux est le canal binaire symétrique. En s'appuyant sur les travaux de E. Filiol et J. Barbier, j'ai mis au point un algorithme, imaginé conjointement avec N. Sendrier. Nous avons créé une nouvelle méthode générique de reconnaissance des codes convolutifs (n; k) (k entrées et n sorties). Cette méthode améliore l'état de l'art grâce à l'utilisation exclusive d'opérations binaires d'algèbre linéaire dans l'algorithme. L'implémentation fournit de bons résultats, autant du point de vue du temps d'exécution que de la tolérance au bruit, pour tout type de code convolutifs. La seconde partie consiste en la mise au point d'une méthode de reconnaissance des turbo-codes. Cette méthode repose sur les hypothèses que nous sommes capable de retrouver le premier code convolutif à l'aide de notre méthode de reconnaissance de code convolutif et que le second code convolutif (suivant l'entrelaceur) possède une matrice génératrice systématique définie par P(D)/Q(D) (où P(D) et Q(D) sont les polynômes du codeur convolutif) de terme constant non nul. Cette dernière hypothèse forte mais réaliste nous permet de construire une méthode et un algorithme capable de retrouver à la fois l'entrelaceur et les polynômes P(D) et Q(D) du code convolutif. Cet algorithme est très rapide mais trouve ses limites lorsque le taux d'erreur croit. De plus, notre hypothèse rend impossible la reconstruction de turbo-codes poinçonnés sans modifier l'algorithme.

L'objectif de cette thèse a été d'étudier la dynamique des traitements cognitifs permettant la reconnaissance rapide d'objets dans les scènes naturelles. Afin d'obtenir des réponses comportementales précoces, nous avons utilisé un protocole de choix saccadique, dans lequel les sujets devaient diriger leur regard le plus rapidement possible vers l'image contenant l'objet cible parmi deux images affichées à l'écran. Ce protocole a d'abord permis de mettre en évidence des différences de temps de traitement entre les catégories d'objets, avec un avantage particulier pour la détection des visages humains. En effet, lorsque ceux-ci sont utilisés comme cible, les premières saccades sélectives apparaissent dès 100 ms ! Nous nous sommes donc intéressés aux mécanismes permettant une détection aussi rapide et avons montré qu'un attribut bas-niveau pourrait être utilisé pour détecter et localiser les visages dans notre champ visuel en une fraction de seconde. Afin de mieux comprendre la nature des représentations précoces mises en jeu, nous avons mené deux nouvelles études qui nous ont permis de montrer que les saccades les plus rapides ne seraient pas influencées par les informations contextuelles, et seraient basées sur une information rudimentaire. Enfin, j'ai proposé un modèle simple de décision, basé sur des différences de temps de traitement neuronal entre catégories, qui permet de reproduire fidèlement nos résultats expérimentaux. L'ensemble de ces résultats, mis en perspective avec les connaissances actuelles sur les bases neuronales de la reconnaissance d'objet, démontre que le protocole de choix saccadique, en donnant accès à une fenêtre tempo- relle inaccessible jusqu'alors par les études comportementales, s'avère un outil de choix pour les recherches à venir sur la reconnaissance rapide d'objets.