Les nouvelles technologies de la vidéo numérique tendent vers la production, la transmission et la diffusion de contenus de très haute qualité, qu'ils soient monoscopiques ou stéréoscopiques. Ces technologies ont énormément évolué ces dernières années pour faire vivre à l'observateur l'expérience la plus réaliste possible. Pour des raisons artistiques ou techniques liées à l'acquisition et à la transmission du contenu, il est parfois nécessaire de combiner la vidéo acquise à des informations de synthèse tout en veillant à maintenir un rendu photo-réaliste accru. Pour faciliter la tâche des opérateurs de production et post-production, le traitement combiné de contenus capturés et de contenus de synthèse exige de disposer de fonctionnalités automatiques sophistiquées. Parmi celles-ci, nos travaux de recherche ont porté sur l'évaluation de qualité de la synthèse de vues et l'élaboration de stratégies d'estimation de mouvement dense et long-terme. L'obtention d'images synthétisées de bonne qualité est essentielle pour les écrans 3D auto-stéréoscopiques. En raison d'une mauvaise estimation de disparité ou interpolation, les vues synthétisées générées par DIBR font cependant parfois l'objet d'artéfacts. C'est pourquoi nous avons proposé et validé une nouvelle métrique d'évaluation objective de la qualité visuelle des images obtenues par synthèse de vues. Tout comme les techniques de segmentation ou d'analyse de scènes dynamiques, l'édition vidéo requiert une estimation dense et long-terme du mouvement pour propager des informations synthétiques à l'ensemble de la séquence. L'état de l'art dans le domaine se limitant quasi-exclusivement à des paires d'images consécutives, nous proposons plusieurs contributions visant à estimer le mouvement dense et long-terme. Ces contributions se fondent sur une manipulation robuste de vecteurs de flot optique de pas variables (multi-steps). Dans ce cadre, une méthode de fusion séquentielle ainsi qu'un filtrage multilatéral spatio-temporel basé trajectoires ont été proposés pour générer des champs de déplacement long-termes robustes aux occultations temporaires. Une méthode alternative basée intégration combinatoire et sélection statistique a également été mise en œuvre. Enfin, des stratégies à images de référence multiples ont été étudiées afin de combiner des trajectoires provenant d'images de référence sélectionnées selon des critères de qualité du mouvement. Ces différentes contributions ouvrent de larges perspectives, notamment dans le contexte de la coopération stéréo-mouvement pour lequel nous avons abordé les aspects correction de disparité à l'aide de champs de déplacement denses long-termes.

La cinématographie-attraction a longtemps été considérée comme les débuts du cinéma, jusqu’à ce qu’une controverse, en 1978, marque une rupture historiographique et la considère comme un objet d’études à part entière, distinct du cinéma institutionnel. Nous l’analysons ici dans le contexte de Montréal, entre la présentation du Cinématographe Lumière en 1896 et l’entrée en fonction du Bureau de censure des vues animées de la province du Québec en 1913. Plus précisément, nous interrogeons son institutionnalisation à la lumière de la législation ; les représentants du gouvernement canadien donnent un statut juridique aux vues animées en modifiant et en votant des textes légaux. Cette étude définit le contexte cinématographique, historique et géographique. Elle aborde ensuite trois domaines de la cinématographie-attraction qui ne sont pas les mêmes que ceux du cinéma : la fabrication (le financement, le tournage et la modification des œuvres cinématographiques), l’exhibition (les séances de projections payantes d’images animées) et la réception (les jugements portés sur les vues animées). Nous montrons comment la cinématographie-attraction est d’abord contrôlée par de nombreuses personnes (celles qui financent, celles qui tournent les vues animées, les propriétaires de lieux d’amusements, le policier ou le pompier présent au cours des projections), puis par des institutions reconnues et les représentants du gouvernement. En nous appuyant sur la presse montréalaise, les discours officiels, les discours diocésains, les textes légaux, les catalogues publiés par les compagnies de fabrication et sur les vues animées, nous montrons quels sont les enjeux de l’institutionnalisation pour les différents groupes sociaux. / Cinématographie-attraction / kine-attractography has for a long time been associated with the origins of cinema. But in 1978, an academic controversy created a rift in cinematic historiography and these works were subsequently deemed to be a separate object of study, one distinct from institutional cinema. This thesis will focus on kine-attractography in the setting of Montreal from the use of the Lumière Cinematograph projector in 1896 to the founding of the Quebec Board of Censorship in 1913. The legislative context surrounding these new forms of ‘amusement’ will be discussed (bills were modified or created to address legal questions). This thesis will investigate these events within the relevant historical, geographical and cinematographic contexts. It will then consider three aspects of kine-attractography that differ from those in cinema: manufacturing (which includes the way cinematic works were financed, shot and later modified), exhibition (the matter of where and how these works were shown) and reception (the ways these works were evaluated or judged). We will discuss how kine-attractography was initially overseen by diverse groups of people (from those who financed or shot the moving pictures, to the owners of ‘amusement’ theatres, to the policeman or fireman who was present at each projection), and then subsequently overseen by recognized institutions, government representatives included. We will explore the issues which accompanied its institutionalisation relative to these various groups by studying articles and ads in Montreal’s newspapers, legal texts, official pronouncements, diocese speeches, catalogues published by manufacturing companies, and the moving pictures themselves.

La protection des documents fiduciaires et identitaires contre la fraude exige le développement d’outils de contrôle fondés sur des effets visuels sans cesse renouvelés, difficiles à contrefaire (même pour un expert ... de la contrefaçon !). Ce projet de recherche s’inscrit dans cette problématique et vise à apporter des solutions originales via l’impression de supports diffusants d’une part, et le développement de modèles de rendu visuel d’autre part. Les effets visuels recherchés sont des ajustements de couleurs entre les deux faces d’un imprimé lorsque celui-ci est observé par transparence devant une source lumineuse. Pour obtenir facilement des ajustements de couleurs quelles que soient les couleurs visées, il est capital d’avoir un modèle à disposition, permettant de calculer les quantités d’encre à déposer. Un modèle doit être capable de prédire les facteurs spectraux de réflexion et de transmission du support imprimé en décrivant les phénomènes de diffusion optique présents en pratique dans les couches d’encre et le support. Nous nous intéressons plus particulièrement aux imprimés translucides contenant des couleurs en demi-ton des deux côtés de la surface avec pour objectif de prédire le rendu visuel pour diverses configurations d’observation. Pour cela, nous proposons une nouvelle approche basée sur l’utilisation de matrices de transfert de flux pour prédire les facteurs spectraux de réflexion et de transmission des imprimés lorsqu’ils sont éclairés simultanément des deux côtés. En représentant le comportement optique des différents composants d’un imprimé par des matrices de transfert, la description des transferts de flux entre ces composantes s’en trouve simplifiée. Ce cadre mathématique mène à la construction de modèles de prédiction de couleurs imprimées en demi-ton sur des supports diffusants. Nous montrons par ailleurs que certains modèles existants, comme le modèle de Kubelka-Munk ou encore le modèle de Clapper-Yule, peuvent également être formulés en termes de matrices de transfert. Les résultats obtenus avec les modèles proposés dans ce travail mettent en évidence des qualités de prédiction équivalentes, voire supérieures, à celles qu’on retrouve dans l’état de l’art, tout en proposant une simplification de la formulation mathématique et de la description physique des échanges de flux. Cette simplification fait de ces modèles des outils de calcul qui s’utilisent très facilement, notamment pour la détermination des quantités d’encre à déposer sur les deux faces de l’imprimé afin d’obtenir des ajustements de couleurs / The protection of banknotes or identity documents against counterfeiting demands the development of control tools based on visual effects that are continuously renewed. These visual effects become thus difficult to counterfeit even by an expert forger ! This research tries to deal with that issue. Its objective is to bring new solutions using on the one side, the printing of diffusing materials, and on the other side the development of visual rendering models that can be observed. The visual effects that are sought-after are the color matching on both sides of a printed document when observed against thelight. To easily obtain a color matching, whatever the colors that are aimed for, it is essential to have a model that helps in calculating the quantity of ink to be left on the document. A model must be used to predict the spectral reflectance and the transmittance factors of the printed document by describing the phenomena of optical diffusion really present in the ink layers and in the document. We shall focus our interest especially on translucent printed documents that have halftone colors on both sides. Our goal here is to predict the visual rendering in different configurations of observation. To that end, we are offering a new approach based on the use of flux transfer matrices to predict the spectral reflectance and transmittance factors of prints when they are simultaneously lit up on both sides. By representing with transfer matrices the optical behavior of the different components present in a printed document, we see that the description of flux transfer between these elements is thus simplified. This mathematical framework leads to the construction of prediction models of halftone printed colors on diffusing materials. We also show that some existing models, such as the Kubelka-Munk or the Clapper-Yule models, can also be formulated in transfer matrices terms. The results that we get with the models used in this work make apparent identical prediction quality and in some cases even better ones to the ones found in the state of the art, while offering a simplification of the mathematical formulation and the physical description of the flux transfer. This simplification thus transforms these models into calculation tools that can easily be used especially for the choice of quantities of ink that must be left on both sides of the document in order to obtain color matching

Le sujet principal de notre travail d'habilitation concerne l'extension de l'approche systémique, initialement implantée dans le Système de Recherche d'Information NOMAD, qui a fait l'objet de notre travail de thèse, pour mettre en place un nouveau paradigme général d'analyse de données basé sur les points de vue multiples, paradigme que nous avons baptisé MVDA (Multi-View Data Analysis). Ce paradigme couvre à la fois le domaine de l'analyse de données et celui de la fouille de données. Selon celui-ci, chaque analyse de données est considérée comme une vue différente sur les données. Le croisement entre les vues s'opère par l'intermédiaire d'un réseau bayésien construit, de manière non supervisée, à partir des données ou des propriétés partagées entre ces dernières. Le paradigme MDVA repose également sur l'exploitation de méthodes spécifiques de visualisation, comme la visualisation topographique ou la visualisation hyperbolique. La mise en place de nouveaux estimateurs de qualité de type Rappel/Précision non supervisés basés sur l'analyse de la distribution des propriétés associées aux classes, et qui à la fois sont indépendants des méthodes de classification et des changements relatifs à leur mode opératoire (initialisation, distances utilisées ...), nous a permis de démontrer objectivement la supériorité de ce paradigme par rapport à l'approche globale, classique en analyse de données. Elle nous a également permis de comparer et d'intégrer dans le paradigme MVDA des méthodes de classification non supervisées (clustering) neuronales qui sont plus particulièrement adaptées à la gestion des données ultra-éparses et fortement multidimensionnelles, à l'image des données documentaires, ainsi que d'optimiser le mode opératoire de telles méthodes. Notre démarche a par ailleurs impliqué de développer la cohabitation entre le raisonnement neuronal et le raisonnement symbolique, ou entre des modèles de nature différente, de manière à couvrir l'ensemble des fonctions de la recherche et de l'analyse de l'information et à éliminer, sinon à réduire, les défauts inhérents à chacun des types d'approche. A travers de nombreuses applications, notamment dans le domaine de l'évaluation des sciences, nous montrons comment l'exploitation d'un tel paradigme peut permettre de résoudre des problèmes complexes d'analyse de données, comme ceux liés l'analyse diachronique à grande échelle des données textuelles polythématiques. Nous montrons également comment l'ensemble des outils développés dans le cadre de ce paradigme nous ont permis mettre en place de nouvelles méthodes très robustes et très performantes pour la classification supervisée et pour le clustering incrémental. Nous montrons finalement comment nous envisageons d'étendre leur application à d'autres domaines très porteurs, comme ceux du traitement automatique des langues ou de la bioinformatique.

Les travaux effectués durant cette thèse de doctorat ont pour but d'augmenter l'efficacité de codage dans 3D-HEVC. Nous proposons des approches conventionnelles orientées vers la normalisation vidéo, ainsi que des approches en rupture basées sur le flot optique. En approches conventionnelles, nous proposons une méthode qui prédit les modes Intra de profondeur avec ceux de texture. L'héritage est conditionné par un critère qui mesure le degré de similitude entre les deux modes. Ensuite, nous proposons deux méthodes pour améliorer la prédiction inter-vue du mouvement dans 3D-HEVC. La première ajoute un vecteur de disparité comme candidat inter-vue dans la liste des candidats du Merge, et la seconde modifie le processus de dérivation de ce vecteur. Finalement, un outil de codage intercomposantes est proposé, où le lien entre les arbres quaternaires de texture et de profondeur est exploité pour réduire le temps d'encodage et le débit, à travers un codage conjoint des deux arbres. Dans la catégorie des approches en rupture, nous proposons deux méthodes basées sur l'estimation de champs denses de vecteurs de mouvement en utilisant le flot optique. La première calcule un champ au niveau d'une vue de base reconstruite, puis l'extrapole au niveau d'une vue dépendante, où il est hérité par les unités de prédiction en tant que candidat dense du Merge. La deuxième méthode améliore la synthèse de vues : quatre champs sont calculés au niveau de deux vues de référence en utilisant deux références temporelles. Ils sont ensuite extrapolés au niveau d'une vue synthétisée et corrigés en utilisant une contrainte épipolaire. Les quatre prédictions correspondantes sont ensuite combinées. Les deux méthodes apportent des gains de codage significatifs, qui confirment le potentiel de ces solutions innovantes.

Le niveau d'exigence minimum pour tout système 3D (images stéréoscopiques) est de garantir le confort visuel des utilisateurs. Le confort visuel est un des trois axes perceptuels de la qualité d'expérience (QoE) 3D qui peut être directement lié aux paramètres techniques du système 3D. Par conséquent, le but de cette thèse est de caractériser objectivement l'impact de ces paramètres sur la perception humaine afin de contrôler la qualité stéréoscopique. La première partie de la thèse examine l'intérêt de prendre en compte l'attention visuelle des spectateurs dans la conception d'une mesure objective de qualité 3D. Premièrement, l'attention visuelle en 2D et 3D sont comparées en utilisant des stimuli simples. Les conclusions de cette première expérience sont validées en utilisant des scènes complexes avec des disparités croisées et décroisées. De plus, nous explorons l'impact de l'inconfort visuel causé par des disparités excessives sur l'attention visuelle. La seconde partie de la thèse est dédiée à la conception d'un modèle objectif de QoE pour des vidéos 3D, basé sur les seuils perceptuels humains et le niveau d'acceptabilité. De plus nous explorons la possibilité d'utiliser la modèle proposé comme une nouvelle échelle subjective. Pour la validation de ce modèle, des expériences subjectives sont conduites présentant aux sujets des images stéréoscopiques fixes et animées avec différents niveaux d'asymétrie. La performance est évaluée en comparant des prédictions objectives avec des notes subjectives pour différents niveaux d'asymétrie qui pourraient provoquer un inconfort visuel. / The minimum requirement for any 3D (stereoscopic images) system is to guarantee visual comfort of viewers. Visual comfort is one of the three primary perceptual attributes of 3D QoE, which can be linked directly with technical parameters of a 3D system. Therefore, the goal of this thesis is to characterize objectively the impact of these parameters on human perception for stereoscopic quality monitoring. The first part of the thesis investigates whether visual attention of the viewers should be considered when designing an objective 3D quality metrics. First, the visual attention in 2D and 3D is compared using simple test patterns. The conclusions of this first experiment are validated using complex stimuli with crossed and uncrossed disparities. In addition, we explore the impact of visual discomfort caused by excessive disparities on visual attention. The second part of the thesis is dedicated to the design of an objective model of 3D video QoE, which is based on human perceptual thresholds and acceptability level. Additionally we explore the possibility to use the proposed model as a new subjective scale. For the validation of proposed model, subjective experiments with fully controlled still and moving stereoscopic images with different types of view asymmetries are conducted. The performance is evaluated by comparing objective predictions with subjective scores for various levels of view discrepancies which might provoke visual discomfort.