Dans le contexte de la restauration d'archives, nous abordons dans cette thèse la suppression des défauts impulsifs (taches, "dropouts" vidéo). Les méthodes de détection et correction existantes sont limitées par les défaillances de l'estimation de mouvement dues à la présence de phénomènes naturels complexes. Nous cherchons à prendre en compte ces phénomènes que nous qualifions de mouvement pathologique. Pour les deux étapes de détection et de correction, une approche probabiliste est privilégiée et nos algorithmes sont exprimés à l'aide de champs de Markov paramétriques ou non-paramétriques. La méthode de détection que nous proposons s'inscrit dans le cadre de la théorie bayesienne de l'estimation. Nous considérons une fenêtre temporelle plus large que les trois images utilisées habituellement afin de mieux distinguer les défauts des mouvements pathologiques et éviter ainsi les fausses alarmes. Nous proposons également une méthode de correction dans les zones d'information manquante inspirée de travaux sur la synthèse de texture. Après généralisation aux images naturelles, nous intégrons ces approches dans un contexte spatio-temporel qui permet un repli implicite sur une correction spatiale lorsque le mouvement est trop complexe. Les méthodes proposées sont validées séparément puis intégrées dans un prototype complet de suppression des défauts impulsifs.

The main objective of this thesis is to offer a practical solution to the problems encountered in color-critical industrial applications, caused by individual variability among observers with normal color vision, commonly referred to as observer metamerism. This work starts by conducting a comprehensive theoretical analysis on various aspects of the physiologically-based observer model proposed in 2006. In the context of color perception on modern narrow-band displays, the performance of this model in predicting average observer data was evaluated, and based on a nonlinear optimization, an improvement of the model was proposed. Next, several color-matching experiments were performed on two displays, confirming the effect of observer metamerism in display color matches. Then, based on a statistical analysis of a comprehensive visual dataset, eight colorimetric observer categories were identified. An experimental observer classification method was developed, and was implemented by means of a compact prototype, the Observer Calibrator. Visual experiments performed on the prototype proved that a small number of categories can be assigned to color-normal observers based on their color vision. Finally, an implementation of colorimetric observer categories in relevant industrial applications has been proposed, and nonlinear transformations that result in accurate color transformations between categories have been derived. It is hoped that the observer classification method, together with the compact and economical prototype, will be valuable contributions not only for industrial applications, but also for scientific research in the domains of color science and vision.

Ces travaux de thèse se situent au croisement de plusieurs domaines que sont la Réalité Augmentée, la Réalité Virtuelle, les systèmes d'information géographique, le génie logiciel, le traitement d'image et les sciences humaines et sociales. Le premier axe de ce mémoire concerne les apports relatifs à l'amélioration des connaissances du domaine de la réalité augmentée par une approche centrée utilisateur. Nous proposons, basés sur nos définitions et sur les travaux en réalité virtuelle, notre modèle d'interaction et d'immersion en réalité augmentée nommé 3i2RA. L'axe suivant permet de préciser la problématique liée à l'utilisation d'un système d'aide à la navigation par un état de l'art spécifique aux systèmes d'information géographique. Nous présentons dans ce chapitre les systèmes d'information géographique particulièrement destinés à l'aide à la navigation. Le troisième axe présente nos apports méthodologiques concernant la conception d'un outil d'aide à la navigation. L'objectif est de proposer une démarche permettant d'interfacer la modélisation des activités des navigateurs et une méthode agile de développement d'un logiciel. Enfin, le dernier axe présente nos apports technologiques mis en œuvre afin de réaliser les fonctionnalités demandées.

Il est attendu que les radios flexibles constituent un tournant technologique majeur dans le domaine des communications sans fil. Le point de vue adopté en radios flexibles est de considérer les canaux de communication comme un ensemble de ressources qui peuvent être accédées sur demande par un réseau primaire sous licence ou de manière opportuniste par un réseau secondaire à plus faible priorité. Pour la couche physique, le réseau primaire n'a idéalement aucune information sur l'existence d'un ou plusieurs réseaux secondaires, de sorte que ces derniers doivent explorer l'environnement aérien de manière autonome à la recherche d'opportunités d'accès au canal et exploiter ces ressources de manière optimale au sein du réseau secondaire. Les phases d'exploration et d'exploitation, qui impliquent la gestion de nombreux agents, doivent être très fiables, rapides et efficaces. L'objectif du présent rapport est de modéliser, d'analyser et de proposer des solutions efficaces et quasi optimales pour ces dernières opérations. En particulier, en ce qui concerne la phase d'exploration, nous nous appuierons sur le principe d'entropie maximale pour modéliser des canaux de communication, pour lesquels nous calculerons le test optimal de Neyman-Pearson de détection de plusieurs sources via un réseau de capteurs. Cette procédure permet à un réseau secondaire d'établir la présence de ressources spectrales disponibles. La complexité calculatoire de l'approche optimale appelle cependant la mise en place de méthodes moins onéreuses, que nous rappellerons et discuterons. Nous étendrons alors le test de détection en l'estimation aveugle de la position de sources multiples, qui permet l'acquisition d'informations détaillées sur les ressources spectrales disponibles. Le dernier chapitre d'importance sera consacré à la phase d'exploitation optimale des ressources au niveau du réseau secondaire. Pour ce faire, nous obtiendrons une approximation fine du débit ergodique d'un canal multi-antennes à accès multiples et proposerons des solutions peu coûteuses en termes de feedback afin que les réseaux secondaires s'adaptent rapidement aux évolutions rapides du réseau primaire. Les outils mathématiques et algorithmes proposés dans ce rapport proviennent essentiellement de récents progrès en théorie des matrices aléatoires, et plus spécifiquement de l'étude de matrices aléatoires à grandes dimensions et à entrées statistiquement indépendantes. Une introduction précise des concepts principaux ainsi que des résultats récents requis à la compréhension complète du présent document sont également proposés.

L'utilisation d'ondelettes et d'outils d'analyse fractale est appropriée à l'analyse des signaux irreguliers. On pense que la caractérisation de la régularité locale est importante dans la description de ces signaux. Pour étudier la régularité, on utilise l'exposant de Hölder autour duquel plusieurs outils sont développés. Premièrement, on décrit et on compare des techniques permettant d'estimer cet exposant. Puis nous présentons une méthode d'interpolation de points basée sur la conservation de la régularité Hölderienne. Pour conclure la partie sur l'analyse Hölderienne, de nouvelles méthodes de débruitage avec contrôle de la régularité sont exposées. Ces méthodes, à base d'ondelettes, présentent des taux de convergence asymptotique similaires aux méthodes les plus performantes. Les divers outils développés peuvent être appliqués aux signaux 1D ainsi qu'aux images. Plus particulièrement, dans la deuxième partie de la thèse, on s'intéresse à des profils routiers afin de mieux modéliser le frottement pneumatique-chaussée. Ce travail entre dans le cadre de l'O.R. Adhérence du LCPC, qui a pour but de quantifier le rôle des aspérités de dimensions micrométrique à centimétrique, formant la texture des surfaces de chaussée, dans la génération du frottement. Dans cette partie, nous présentons les travaux menés aux LCPC sur la technique d'indenteur et sa combinaison au modèle de frottement de Stefani. Ensuite on démontre la fractalité des profils routiers puis l'apport des techniques d'interpolation Hölderienne et de débruitage multifractal sur le calcul du frottement. Enfin un modèle multi-echelle de frottement, provenant d'un raffinement du modèle de Stefani, est explicité.

Les graphes sont des modèles de représentation qui permettent de modéliser un grand nombre de type de documents. Dans cette thèse, nous nous intéressons à leur utilisation pour la recherche dans des bases de données multimédia. Nous commençons par présenter la théorie autour des graphes ainsi qu'un aperçu des méthodes qui ont été proposées pour leur mise en correspondance. Puis, nous nous intéressons plus particulièrement à leur utilisation pour la reconnaissance des formes et l'indexation multimédia. Dans le but de répondre de la manière la plus générique possible aux différents problèmes de recherche, nous proposons de travailler dans le cadre des fonctions noyaux. Ce cadre permet de séparer les problèmes liées à la nature des documents de ceux apportés par les différents types de recherche. Ainsi, toute notre énergie est consacrée à la conception de fonctions de mise en correspondance, mais en gardant à l'esprit qu'elles doivent respecter un certain nombre de propriétés mathématiques. Dans ce cadre, nous proposons de nouvelles solutions qui permettent de mieux répondre aux caractéristiques particulières des graphes issus de primitives et descripteurs visuels. Nous présentons aussi les algorithmes qui permettent d'évaluer rapidement ces fonctions. Enfin, nous présentons des expériences qui mettent en lumière ces différentes caractéristiques, ainsi que des expériences qui montrent les avantages qu'offrent nos modèles vis à vis de la littérature.

En quelques années, le trafic vidéo a augmenté de manière spectaculaire sur de nombreux médias. D'ici 2014, on estime que la quasi-intégralité du trafic IP sera composée de données vidéo. De même, l'usage de la vidéo sur les téléphones mobiles aura subi une augmentation sans précédent. Or, on estime que les infrastructures réseau, malgré les progrès constants en matière de transmission, ne pourront pas supporter une telle charge. A ce titre, il est plus que jamais capital d'améliorer nos capacités à compresser les vidéos. Depuis 30 ans, la recherche travaille à l'élaboration de techniques de décorrélation, notamment afin de réduire les redondances spatiales et temporelles des séquences d'images et les compresser. A ce jour, l'approche classique est basée sur le concept de macroblocs : le contenu spatial est divisé en un ensemble de blocs. Le long de l'axe temporel, les images sont traitées une à une, sans faire apparaître de continuité évidente. Bien que cette approche soit déjà très efficace (cf. standards AVC et futur HEVC), l'emploi d'approches en rupture reste toujours envisageable. Celles-ci offrent, entre autre, la possibilité de décrire l'évolution temporelle du contenu de manière continue. Cependant, elles mettent souvent en oeuvre des outils dont l'utilisation, en pratique, est délicate. Ce travail de thèse propose une nouvelle représentation, qui combine les avantages de l'approche classique et ceux de certaines approches en rupture, puis en étudie la viabilité. On cherche à exhiber la persistance temporelle des textures, à travers une description continue le long de l'axe temporel. A l'instar de l'approche classique, la représentation proposée est basée sur des blocs. Au lieu de réinitialiser la description à chaque image, notre représentation suit l'évolution de blocs initialement repérés à un instant de référence. Ces blocs, ainsi que leur trajectoire spatio-temporelle, sont appelés tubes de mouvement. Trois problématiques sont soulevées. Tout d'abord, les tubes doivent être capable de représenter continuités et discontinuités du mouvement, ainsi que de suivre les déplacements et les déformations de patchs de texture. Des mécanismes de régularisation sont également mis en place, et s'assurent que l'évolution des tubes se fait de manière cohérente. Ensuite, la représentation doit gérer les recouvrements et les découvrements de tubes, et donc la manière dont la texture doit être synthétisée. Enfin, la problématique de vie et de mort des tubes}est probablement la plus délicate: comment détecter la disparition ou l'impossibilité de suivre un patch de texture ? Le cas échéant, le tube correspondant devra être arrêté, ceci afin de garantir une représentation aussi compacte que possible. Les résultats montreront que notre représentation est viable, et ses performances seront comparées à celles du standard AVC.

Les méthodes traditionnelles de formation d'images ISAR supposent que la cible est rigide et ne tiennent pas compte de ses déformations géométriques. Ces mouvements, qui s'ajoutent au déplacement global de la cible, créent une modulation en fréquence sur le signal réfléchi. Ce phénomène, aussi appelé effet micro-Doppler, se traduit d'un point de vue spectral par un étalement des fréquences autour de la fréquence Doppler centrale. Comme les caractéristiques de ces modulations sont directement reliées aux propriétés géométriques et dynamiques de la cible, l'analyse de l'effet micro-Doppler peut apporter des informations complémentaires aux méthodes existantes de reconnaissance de cibles mobiles. Les travaux précédents ont principalement été consacrés à l'analyse temporelle de l'effet micro-Doppler sans tenir compte de la dimension spatiale. En outre, mis à part les cas d'étude théoriques, il existe très peu de modélisations et de données réelles de cibles déformables. A travers les exemples de la roue et du piéton, cette thèse consiste à caractériser finement les effets des déformations géométriques en imagerie radar, en combinant l'analyse en distance et en Doppler. En outre, un accent est mis sur l'influence de la géométrie relative entre le radar et la cible.\\ Ces travaux s'appuient sur un large volet expérimental où sont exploitées les données issues du radar HYCAM, un système d'acquisition large bande développé par l'ONERA. En complément des mesures, le développement d'un outil de simulation permet de faire le lien entre les données réelles et le modèle de l'objet afin d'extraire des grandeurs physiques du phénomène étudié.

Cette étude s'intéresse au problème de l'inversion d'un modèle de production de la voix pour obtenir, à partir d'un enregistrement audio de parole, une représentation de le source sonore qui est générée au niveau de la glotte, la source glottique, ainsi qu'un représentation des résonances et anti-résonances créées par le conduit vocal. Cette séparation permet de manipuler les éléments composant la voix de façon indépendente. On trouve de nombreuses applications de ce sujet comme celles présentées dans cette étude (transformation de la voix et synthèse de la parole) et bien d'autres comme la conversion d'identité, la synthèse d'expressivité, la restauration de la voix qui peuvent être utilisées dans les technologies de divertissement, des installations sonores, les industries de la musique et du cinéma, les jeux vidéos et autres jouets sonores, la télécommunication, etc. Dans cette étude, nous supposons que les éléments perçus de la voix peuvent être manipulés en utilisant le modèle source-filtre. Dans le domaine spectral, la production de la voix est donc décrite comme une multiplication des spectres de ses éléments, la source glottique, le filtre du conduit vocal et la radiation. La seconde hypothèse utilisée dans cette étude concerne la composante déterministe de la source glottique. En effet, nous supposons qu'un modèle glottique peut schématiser une période de la source glottique. En utilisant une telle description analytique, les spectres d'amplitude et de phase de la source déterministe sont donc liés par les paramètres de forme du modèle glottique. Vis-à-vis de l'état de l'art des méthodes de transformation de la voix et de sa synthèse, le naturel et le contrôle de ces voix devraient donc être améliorés en utilisant un tel modèle. Par conséquent, nous essayons de répondre au trois questions suivantes dans cette étude: 1) Comment estimer un paramètre de forme d'un modèle glottique. 2) Comment estimer le filtre du conduit vocal en utilisant ce modèle glottique. 3) Comment transformer et synthétiser un signal vocal en utilisant toujours ce même modèle. Une attention toute particulière à été portée à la première question. Premièrement, nous supposons que la source glottique est un signal à phase mixte et que la réponse impulsionnelle du filtre du conduit vocal est un signal à minimum de phase. Puis, considérant ces propriétés, différentes méthodes sont proposées qui minimisent la phase carrée moyenne du résiduel convolutif d'un spectre de parole observé et de son modèle. Une dernière méthode est décrite où un unique paramètre de forme est solution d'une forme quasi fermée du spectre observé. De plus, cette étude discute les conditions qu'un modèle glottique et sa paramétrisation doivent satisfaire pour assurer que les paramètres sont estimés de façon fiable en utilisant les méthodes proposées. Ces méthodes sont également évaluées et comparées avec des méthodes de l'état de l'art en utilisant des signaux synthétiques et electro-glotto-graphiques. En utilisant une des méthodes proposées, l'estimation du paramètre de forme est indépendante de la position et de l'amplitude du modèle glottique. En plus, il est montré que cette même méthode surpasse toute les méthodes comparées en terme d'efficacité. Pour répondre à la deuxième et à la troisième question, nous proposons une procédure d'analyse/synthèse qui estime le filtre du conduit vocal en utilisant un spectre observé et sa source estimée. Des tests de préférences ont été menés et leurs résultats sont présentés dans cette étude pour comparer la procédure décrite et d'autres méthodes existantes. En terme de transposition de hauteur perçue, il est montré que la qualité globale des segments voisés d'un enregistrement peut être meilleure pour des facteurs de transposition importants en utilisant la méthode proposée. Il est aussi montré que le souffle perçu d'une voix peut être contrôlé efficacement.

L'utilisation croissante des réseaux à perte de paquets pour la transmission multimédia est placée sous le signe de la fiabilité des données sous contraintes de débit. L'objectif de cette thèse est de construire des représentations dites par "descriptions multiples", à faible redondance, pour compenser la perte d'information sur les canaux de transmission. Nous avons considéré des schémas basées sur des trames d'ondelettes, implantées en "lifting". Dans un premier temps, nous avons considéré la construction de deux descriptions selon l'axe temporel d'un codeur vidéo "t+2D". La redondance introduite par transformée a été ultérieurement réduite par un sous-échantillonnage supplémentaire appliqué aux sous-bandes de détail. Cela permet d'ajuster la redondance à la taille d'une sous-bande d'approximation en ondelettes classiques. Ceci rajoute en revanche un problème de reconstruction parfaite que nous avons étudié en détail. En outre, nous avons établi des critères de choix entre les plusieurs schémas possibles, basés sur la réduction du bruit de quantification. Ensuite, les méthodes ci-dessus ont été adaptées pour le signal bi-dimensionnel (images). Nous avons aussi proposé un post-traitement aux décodeurs, visant à améliorer la qualité de la reconstruction en situation de pertes. Enfin, nous avons abordé le sujet sous un nouvel angle, inspiré de la nouvelle théorie du "Compressed Sensing", en cherchant d'obtenir le débit optimal qui satisfait une contrainte de distorsion maximum autorisée et en exploitant le caractère creux du signal. Cette approche se distingue par le transfert de complexité à l'encodeur en gardant des décodeurs linéaires.