Le champ du traitement des images et des vidéos attire l'attention depuis les deux dernières décennies. Ce champ couvre maintenant un spectre énorme d'applications comme la TV 3D, la télé-surveillance, la vision par ordinateur, l'imagerie médicale, la compression, la transmission, etc. En ce début de vingt et unième siècle nous sommes témoins d'une révolution importante. Les largeurs de bande des réseaux, les capacités de mémoire et les capacités de calcul ont été fortement augmentés durant cette période. Un client peut avoir un débit de plus de 100~mbps tandis qu'un autre peut utiliser une ligne à 56~kbps. Simultanément, un client peut avoir un poste de travail puissant, tandis que d'autres peuvent avoir juste un téléphone mobile. Au milieu de ces extrêmes, il y a des milliers de clients avec des capacités et des besoins très variables. De plus, les préférences d'un client doivent s'adapter à sa capacité, par exemple un client handicapé par sa largeur de bande peut être plus intéressé par une visualisation en temps réel sans interruption que d'avoir une haute résolution. Pour y faire face, des architectures hiérarchiques de codeurs vidéo ont été intoduites afin de comprimer une seule fois, et de décomprimer de différentes manières. Comme la DCT n'a pas la fonctionnalité de multi-résolution, une architecture vidéo hiérarchique est conçue pour faire face aux défis des largeurs de bande et des puissances de traitement hétérogènes. Avec l'inondation des contenus numériques, qui peuvent être facilement copiés et modifiés, le besoin de la protection des contenus vidéo a pris plus d'importance. La protection de vidéos peut être réalisée avec l'aide de trois technologies : le tatouage de méta-données et l'insertion de droits d'auteur, le cryptage pour limiter l'accès aux personnes autorisées et la prise des empreintes digitales active pour le traçage de traître. L'idée principale dans notre travail est de développer des technologies de protection transparentes à l'utilisateur. Cela doit aboutir ainsi à un codeur vidéo modifié qui sera capable de coder et d'avoir un flux de données protégé. Puisque le contenu multimédia hiérarchique a déjà commencé à voir le jour, algorithmes pour la protection indépendante de couches d'amélioration sont également proposées.

Dans cette thèse, nous étudions dans une première partie l'impact de la contrainte de sécurité en tatouage. Dans le contexte WOA (Watermarked contents Only Attack), un adversaire possède plusieurs contenus tatoués et cherche à estimer la clé secrète d'insertion afin d'accéder aux messages cachés. Une nouvelle manière de tatouer en étalement de spectre est présentée ici. Celle-ci est basée sur la construction de distributions circulaires dans le sous-espace secret de tatouage. Cette technique permet de minimiser la distorsion en moyenne provoquée par l'ajout de la marque dans le contexte WOA en utilisant l'algorithme d'optimisation des Hongrois et la théorie du transport. Nous vérifions ensuite qu'un tatouage sûr est utilisable en pratique en prenant comme exemple le tatouage d'images naturelles. Dans une seconde partie, nous nous intéressons au cadre de l'estampillage d'oe uvres numériques permettant de tracer les redistributeurs de copies illégales. Les codes traçants utilisés sont ceux proposés par Gabor Tardos et sont résistants aux attaques de coalition, c'est-à-dire au groupement d'adversaires mettant en commun leurs contenus numériques afin de forger une version pirate. Puisque les techniques de tatouage permettent l'insertion de codes traçants dans un contenu numérique, nous avons conçu une attaque "au pire cas" qui dépend du niveau de sécurité et qui permet, pour les adversaires, de baisser leur accusation. Nous montrons que pour le cas particulier de l'estampillage un tatouage sûr sera plus efficace qu'un tatouage non-sûr (à robustesse équivalente). Finalement, une implantation des codes traçants dans un contenu vidéo utilisant des méthodes sûres par étalement de spectre est proposée. Nous montrons alors l'efficacité de l'accusation des adversaires dans ce cadre pratique. / In this thesis, we first study the constraint of security in watermarking. In the WOA (Watermarked contents Only Attack) framework, an adversary owns several marked contents and try to estimate the secret key used for embedding in order to have access to the hidden messages. We present a new mean for spread-spectrum watermarking based on circular distributions in the private watermarking subspace. Thanks to this technique, we are able to minimise the distortion (on expectation) caused by the watermark in the WOA framework using the Hungarian optimisation method and the transportation theory. Then, we show that secure watermarking can be used in practical works with the example of still image watermarking. In the second part, we are interested about the problem of active fingerprinting which allows to trace re-distributors of illegal copies of a numerical content. The codes we use here are the ones proposed by Gabor Tardos. These codes are resistant against collusion attacks e.g. a group of malicious users who forges a new content by mixing their copies. Since watermarking techniques allow the embedding of these codes in numerical contents, a new worst case attack taking into account the security level of the watermarking system is proposed to reduce the accusation rate of the coalition. We show that secure watermarking is more efficient that insecure one (with similar robustness) for fingerprinting application. Finally, traitor tracing codes are implemented on video sequences by using spread-spectrum techniques in order to demonstrate that the accusation of adversaries is practically possible.