Un réseau de capteurs d'images sans fil (RCISF) est un réseau ad hoc formé d'un ensemble de noeuds autonomes dotés chacun d'une petite caméra, communiquant entre eux sans liaison filaire et sans l'utilisation d'une infrastructure établie, ni d'une gestion de réseau centralisée. Leur utilité semble majeure dans plusieurs domaines, notamment en médecine et en environnement. La conception d'une chaîne de compression et de transmission sans fil pour un RCISF pose de véritables défis. L'origine de ces derniers est liée principalement à la limitation des ressources des capteurs (batterie faible , capacité de traitement et mémoire limitées). L'objectif de cette thèse consiste à explorer des stratégies permettant d'améliorer l'efficacité énergétique des RCISF, notamment lors de la compression et de la transmission des images. Inéluctablement, l'application des normes usuelles telles que JPEG ou JPEG2000 est éner- givore, et limite ainsi la longévité des RCISF. Cela nécessite leur adaptation aux contraintes imposées par les RCISF. Pour cela, nous avons analysé en premier lieu, la faisabilité d'adapter JPEG au contexte où les ressources énergétiques sont très limitées. Les travaux menés sur cet aspect nous permettent de proposer trois solutions. La première solution est basée sur la propriété de compactage de l'énergie de la Transformée en Cosinus Discrète (TCD). Cette propriété permet d'éliminer la redondance dans une image sans trop altérer sa qualité, tout en gagnant en énergie. La réduction de l'énergie par l'utilisation des régions d'intérêts représente la deuxième solution explorée dans cette thèse. Finalement, nous avons proposé un schéma basé sur la compression et la transmission progressive, permettant ainsi d'avoir une idée générale sur l'image cible sans envoyer son contenu entier. En outre, pour une transmission non énergivore, nous avons opté pour la solution suivante. N'envoyer fiablement que les basses fréquences et les régions d'intérêt d'une image. Les hautes fréquences et les régions de moindre intérêt sont envoyées""infiablement"", car leur pertes n'altèrent que légèrement la qualité de l'image. Pour cela, des modèles de priorisation ont été comparés puis adaptés à nos besoins. En second lieu, nous avons étudié l'approche par ondelettes (wavelets ). Plus précisément, nous avons analysé plusieurs filtres d'ondelettes et déterminé les ondelettes les plus adéquates pour assurer une faible consommation en énergie, tout en gardant une bonne qualité de l'image reconstruite à la station de base. Pour estimer l'énergie consommée par un capteur durant chaque étape de la 'compression, un modèle mathématique est développé pour chaque transformée (TCD ou ondelette). Ces modèles, qui ne tiennent pas compte de la complexité de l'implémentation, sont basés sur le nombre d'opérations de base exécutées à chaque étape de la compression.

La sécurité est un problème important dans la transmission et le stockage de l'image, tandis que le cryptage est un moyen d'assurer la sécurité qui est requise dans de nombreuses applications (télévision par câble, la communication d'images militaires, systèmes d'imagerie confidentielle, etc.). Toutefois, à l'instar du message texte, les données images présentent des caractéristiques spéciales telles que la haute capacité, la redondance et la haute corrélation entre les pixels, et nécessite souvent une transmission et des traitements temps réel pour certaines applications. Construire un système rapide et efficace de cryptographie d'images suscite un intérêt considérable. C'est dans ce contexte qu’ont été menés ces travaux thèse qui portent sur l’élaboration d’un corrélateur optique en termes de cryptage/décryptage des données pour son implémentation dans un montage optique innovant. L’objectif de ces travaux est de réaliser un système optique de chiffrement sur la base d'exploitation de transformation optique et de générateurs chaotiques. L'idée originale des travaux consiste à exploiter la non-linéarité des systèmes chaotiques comme clés de chiffrement pour les systèmes optiques de chiffrement d'images multispectrales. Dans ces travaux de thèse, nous avons proposés et évalués plusieurs chiffrements d'images à base d’un système hyperchaotique et de transformées optiques (gyrator, Fourier, Baker , Arnold et Gerchberg- Saxton) à partir d’un processus de cryptage reposant sur une décomposition composants RVB et un encodage dans un flux dimensionnel d’images couleurs. L'originalité des solutions de chiffrement adoptée reposent sur l'exploitation de signaux réellement aléatoires à travers la mise en œuvre de générateurs hyperchaotiques pour la génération de données aléatoires sous forme images comme base de matrices de clés de chiffrement. En effet, ces générateurs présentent des propriétés et des caractéristiques fondamentales en termes de cryptage car il présente une non-linéarité, une imprédictibilité et une extrême sensibilité aux conditions initiales les rendant très intéressantes pour le développement de clés de chiffrement par flot. L’algorithme mis en œuvre permet d'extraire en temps réel les caractéristiques de texture dans les différentes bandes spectrales d'images en vue d’évaluer et de détecter les teneurs potentielles en information et dont les transmissions doivent être sécurisée via une transmission optique / Optical information security is one of the most important research directions in information science and technology, especially in the field of copyright protection, confidential information transmission/storage and military remote sensing. Since double random phase encoding technology (DRPE) was proposed, optical image encryption technology has become the main topic of optical information security and it has been developed and studied deeply. Optical encryption techniques offer the possibility of high-speed parallel processing of two dimension image data and hiding information in many different dimensions. In this context, much significant research and investigation on optical image encryption have been presented based on DRPE or further optical operation, such as digital holography, Fresnel transform, gyrator transform. Simultaneously, the encrypted image has been extended from single gray image to double image, color image and multi-image. However, the hyperspectral image, as a significant element in military and commercial remote sensing, has not been deeply researched in optical encryption area until now. This work extends the optical encryption technology from color image to hyperspectral image. For better comprehension of hyperspectral image encryption, this work begins with the introduction and analysis of the characteristics of hyperspectral cube. Subsequently, several kinds of encryption schemes for color image, including symmetric and asymmetric cryptosystem, are presented individually. Furthermore, the optical encryption algorithms for hyperspectral cube are designed for securing both the spatial and spectral information simultaneously. Some numerical simulations are given to validate the performance of the proposed encryption schemes. The corresponding attack experiment results demonstrate the capability and robustness of the approaches designed in this work. The research in this dissertation provides reference for the further practicality of hyperspectral image encryption

Cette thèse forme une contribution au problème de la conservation de l'énergie dans le cas particulier des réseaux de capteurs d'images, où une partie voire tous les nœuds du réseau sont équipés d'une petite caméra à technologie CMOS. Les images engagent des volumes de données très largement supérieurs aux mesures scalaires classiques telles que la température, et donc des dépenses énergétiques plus élevées. L'émetteur radio étant l'un des composants les plus gourmands en énergie, il est évident que la compression de l'image à la source peut réduire significativement l'énergie dépensée pour la transmission de l'image, tant au niveau du nœud caméra que des nœuds formant le chemin jusqu'au point de collecte. Toutefois, les méthodes de compression bien connues (JPEG, JPEG2000, SPIHT) sont mal adaptées à la limitation des ressources de calcul et de mémoire caractéristiques des nœuds-capteurs. Sur certaines plateformes matérielles, ces algorithmes ont même un coût énergétique supérieur au gain qu'ils amènent sur la transmission. Autrement dit, le nœud caméra épuise plus vite sa batterie en envoyant des images compressées que des images non compressées. La complexité de l'algorithme de compression est donc un critère de performance aussi important que le rapport débit-distorsion. Les contributions contenues dans ce mémoire de thèses sont triples : - Tout d'abord, nous avons proposé un algorithme de compression basé sur la transformée en cosinus discrète (DCT 8 points) de complexité réduite, combinant la méthode de DCT rapide la plus efficace de la littérature (DCT de Cordic-Loeffler) à une exécution réduite aux coefficients délimités par une zone carrée de taille k<8, les plus importants dans la reconstruction visuelle. Avec cette approche zonale, le nombre de coefficients à calculer, mais aussi à quantifier et encoder par bloc de 8x8 pixels est réduit à k^2 au lieu de 64, ce qui diminue mécaniquement le coût de la compression. - Nous avons ensuite étudié l'impact de k, donc du nombre de coefficients sélectionnés, sur la qualité de l'image finale. L'étude a été réalisée avec un jeu d'une soixantaine d'images de référence et la qualité des images était évaluée en utilisant plusieurs métriques, le PSNR, le PSNR-HVS et le MMSIM. Les résultats ont servi à identifier, pour un débit donné, la valeur limite de k qu'on peut choisir (statistiquement) sans dégradation perceptible de la qualité, et par conséquent les limites posées sur la réduction de la consommation d'énergie à débit et qualité constants. - Enfin, nous donnons les résultats de performances obtenus par des expérimentations sur une plateforme réelle composée d'un nœud Mica2 et d'une caméra Cyclops afin de démontrer la validité de nos propositions. Dans un scénario considérant des images de 128x128 pixels encodées à 0,5 bpp par exemple, la dépense d'énergie du nœud caméra (incluant compression et transmission) est divisée par 6 comparée au cas sans compression, et par 2 comparée au cas de l'algorithme JPEG standard.

L'échange des images médicales est l'un des obstacle majeurs dans une application de télémédecine vu le grand volume de ces images et la limitation des la bande passante allouée à cette application. Pour contourner ce problème, nous adoptons un nouveau protocole de transmission des images médicales qui consiste à réduire l'image avant de l'emettre et à l'agrandir lors de la réception (protocole " REPro": Réduction Expansion Protocole / The exchang of medical exchange is one of the major obstacles in a telemedicine