Les méthodes pour évaluer les systèmes de vision nocturne présentent un certain manque de techniques permettant d’évaluer ces dispositifs avec l’humain dans la boucle. Pour mettre en place ce type de méthodologies, les performances des sujets ont été évaluées dans différentes méthodologies, afin de comparer différents types de systèmes de vision nocturne. L’objectif final est d’améliorer la prédictabilité des évaluations de laboratoire réalisées pour mieux préparer les essais en vol. Une première série d’expérimentation traite de la mise en place de méthodologies sensorielles par l’amélioration de deux méthodes classiques : la mesure de l’acuité visuelle et l’évaluation de la sensibilité au contraste. Les résultats ont permis de discuter du rôle du conflit accommodation/convergence dans les systèmes de type 2, avec les tubes IL déplacés sur le coté. Une différence de sensibilité au contraste entre les systèmes de type 1 et 2 semble se confirmer. Une seconde série d’expérimentation propose une nouvelle approche méthodologique cognitive avec le développement de deux nouvelles méthodes appelées « simulation » et « stimulation ». Dans la première étude, la détection est influencée par l’expérience des sujets, le niveau de nuit et la fonction de sensibilité au contraste tandis que la prise de décision ne semble être dépendante que de l’expérience et du contraste. Avec des systèmes de vision nocturne fonctionnels, la détection et la prise de décision sont dépendantes du niveau de nuit. La dernière partie discute des modifications apportées aux méthodes sensorielles existantes ainsi que des nouvelles méthodes cognitives développées. Les apports méthodologiques sont également présentés, ainsi que d’autres approches expérimentales à mettre en place. En conclusion, les expérimentations menées « avec l’homme dans la boucle » ont permis d’apporter de nouvelles méthodes pour évaluer les dispositifs de vision nocturne. Il apparait aussi que, selon le type d’expérimentation à mener, il est essentiel de bien choisir la population sélectionnée, en termes de critère de performances visuelles, mais aussi d’expérience opérationnelle. / Methods to evaluate night-vision devices present an evident lack of technique preventing the testing of these devices with the operators themselves. To set up these methodology types and establish a link between evaluations in laboratory and flight tests, subjects’ performances were measured thanks to various methodologies in order to compare different night-vision systems. The final aim is to improve the predictability of laboratory evaluation to better prepare flight tests. A first series of experiment deals with the implementation of sensory methodologies thanks to the improvement of two classic methods: visual acuity measure and contrast sensitivity evaluation. The results enabled us to discuss the role of accommodation/convergence conflict in the type 2 systems, with tubes IT moved at each side of the head. A difference in contrast sensitivity between type 1 and type 2 systems seems to be confirmed. A second series of experiment proposes a new cognitive methodological approach with the development of two new methods called "simulation" and "stimulation". In the first study, the detection is influenced by the subject’s experience, night level and contrast sensitivity function, whereas decision-making seems only to be dependent on experience and contrast. With functional night-vision systems, detection and decision-making are dependent on night level. The last part discusses the modifications made to existing sensory methods and to the new developed cognitive methods. The methodological contributions are also presented, as well as other experimental approaches to set up. In conclusion, the experiments led including humans “in the buckle” brought new methods to evaluate night-vision devices. It appears as well that according to the type of experiment led, it is essential/very important to properly select the chosen population, as regards to the visual performance criteria, but also as regards to the subject’s operational experiment.

Ce travail de thèse, effectué en collaboration avec la société PHOTONIS, un des leaders mondiaux dans la conception de tubes intensificateur de lumière, et l'Institut d'Électronique du Sud de l'Université de Montpellier, a pour but l'optimisation des photocathodes de 3e génération à base d'(In)GaAs pour lunettes de vision nocturne. Après avoir décrit le principe d'un tube intensificateur de lumière et présenté les performances atteintes par ces différentes générations de dispositifs, le cas plus spécifique de la photocathode est abordé. Par la simulation des performances, deux structures photocathodes sont proposées. L'une pour la détection des faibles niveaux de lumière résiduelle dans le visible, l'autre pour l'extension de la réponse spectrale vers le domaine du proche infrarouge (λ=1,06µm). Le processus technologique pour la fabrication de photocathodes de hautes performances est décrit étape par étape puis les caractérisations électro-optiques, associées aux composants réalisés, sont présentées. Les résultats obtenus montrent des performances en termes de réponse spectrale qui dépassent régulièrement les 1600µA/lm. / This thesis reports on the optimization of 3rd generation photocathode based on (In)GaAs materialfor night vision google. It is realized in collaboration between the PHOTONIS Company, one of the world leaders in conception of image intensifier and the Institut d'Électronique du Sud from Montpellier University. After a description of an image intensifier operation and a presentation of the state of the art of the image intensifier devices, the more specific case of the photocathode is described. Two photocathodes structures are deduced from simulation of performances, one for detection of low levels of visible residual light and the other for infrared extension of spectral response (λ=1.06µm). The different steps of the technological process for the manufacturing of high efficiencies photocathodes are described and the electro-optical characterizations made are presented. The results show performances as hight as 1600$µA/lm.

La vision de nuit des pilotes d’hélicoptère est artificiellement assistée par un dispositif de vision bas niveau de lumière constitué d’un intensificateur de lumière (IL) couplé à une caméra numérique d’une part, et d’une caméra infrarouge (IR) d’autre part. L’objectif de cette thèse est d’améliorer ce dispositif en ciblant les défauts afin de les corriger.Une première partie consiste à réduire le bruit dont souffrent les images IL. Cela nécessite d’évaluer la nature du bruit qui corrompt ces images. Pour cela, une méthode d’estimation automatique du bruit est mise en place. L’estimation repose sur la détection non paramétrique de zones homogènes de l’image. Les statistiques du bruit peuvent être alors être estimées à partir de ces régions homogènes à l’aide d’une méthode d’estimation robuste de la fonction de niveau de bruit par minimisation l1.Grâce à l’estimation du bruit, les images IL peuvent alors débruitées. Nous avons pour cela développé dans la seconde partie un algorithme de débruitage d’images qui associe les moyennes non locales aux méthodes variationnelles en effectuant une régularisation adaptative pondérée parune attache aux données non locale. Une adaptation au débruitage de séquences d’images permet ensuite de tenir compte de la redondance d’information apportée par le flux vidéo, en garantissant stabilité temporelle et préservation des structures fines.Enfin, dans la troisième partie les informations issues des capteurs optique et infrarouge sont recalées dans un même référentiel. Nous proposons pour cela un critère de recalage multimodal basé sur l’alignement des contours des images. Combiné à une résolution par montée de gradient et à un schéma temporel, l’approche proposée permet de recaler de façon robuste les deuxmodalités, en vue d’une ultérieure fusion. / Night vision for helicopter pilots is artificially enhanced by a night vision system. It consists in a light intensifier (LI) coupled with a numerical camera, and an infrared camera. The goal of this thesis is to improve this device by analyzing the defaults in order to correct them.The first part consists in reducing the noise level on the LI images. This requires to evaluate the nature of the noise corrupting these images, so an automatic noise estimation method has been developed. The estimation is based on a non parametric detection of homogeneous areas.Then the noise statistics are estimated using these homogeneous regions by performing a robust l`1 estimation of the noise level function.The LI images can then be denoised using the noise estimation. We have developed in the second part a denoising algorithm that combines the non local means with variational methods by applying an adaptive regularization weighted by a non local data fidelity term. Then this algorithm is adapted to video denoising using the redundancy provided by the sequences, hence guaranteeing temporel stability and preservation of the fine structures.Finally, in the third part data from the optical and infrared sensors are registered. We propose an edge based multimodal registration metric. Combined with a gradient ascent resolution and a temporel scheme, the proposed method allows robust registration of the two modalities for later fusion.