Cette these concerne la modelisation automatique d'objets polyedriques en vue d'une reconnaissance ulterieure de ces objets a partir d'une seule image. Lorsqu'on dispose de plusieurs images d'un objet a modeliser, le probleme consiste a determiner quelle information est necessaire pour une reconnaissance future de cet objet et comment cette information peut e^tre extraite des images. Nous envisageons deux types d'information. Tout d'abord, en se placant dans le cadre de la geometrie projective et de la theorie des invariants, nous montrons comment on peut extraire une information 3D numerique (coplanarite de points, birapports) caracteristique d'un objet, a partir de deux images appariees de celui-ci. Ensuite, nous proposons une methode d'extraction d'information visuelle a partir d'un ensemble d'images. Apres avoir apparie les images, on compare leur contenu, ce qui permet de les regrouper selon l'aspect de l'objet qu'elles representent. Chacun de ces aspects donne alors lieu a l'etablissement d'un modele qui regroupe l'information disponible a son propos. Les differents algorithmes proposes sont illustres sur des exemples d'images reelles ou synthetiques.

Les phénomènes du monde réel sont actuellement représentés dans les Bases de Données Géographiques (BDG) sous différentes formes (suivant les modèles géographiques, suivant les points de vue utilisateur et/ou suivant les systèmes). La réutilisation de telles BDG nécessite dès lors un processus d'intégration pour éliminer les parties redondantes et regrouper les parties complémentaires. Ce processus d'intégration est nécessaire étant donné le coût d'acquisition des données géographiques (de cette manière des saisies d'information sont évitées) et permet de fédérer l'information provenant de différentes sources. L'intégration est donc au cœur du problème d'interopérabilité entre BDG.<br />A l'issue de celle-ci, plusieurs représentations de phénomènes du monde réel sont disponibles selon des points de vue différents et des échelles distinctes. Ces représentations multiples sont nécessaires pour des applications très diverses : cartographie électronique multi-échelle, propagation des mises à jour, aide à la navigation.<br />L'objectif de cette thèse consiste donc à définir un processus d'intégration de BDG sur un seul site, le processus étant limité aux données en mode vecteur à deux dimensions. Il propose l'extension d'un processus d'intégration classique à trois phases [Spaccapietra et al. 92] (pré-intégration, déclaration des correspondances, intégration). L'extension est fondée sur une taxonomie des conflits d'intégration entre BDG et sur l'ajout d'un processus d'appariement géométrique et topologique. Ce processus a été mis en œuvre sur les trois principales bases de données de l'IGN (BD TOPO®, BD CARTO® et GEOROUTE®) pour le thème routier dans la région de Lagny (environ 900 km de tronçons routiers).<br />Etant donnée la complexité des phénomènes géographiques, plusieurs interprétations et donc plusieurs modélisations des phénomènes peuvent être définies. La taxonomie des conflits d'intégration de BDG effectue une structuration de ces différences : conflits de définition de classe (conflits de classification, conflits de fragmentation, conflits de spécification), conflits d'hétérogénéité, conflit de description,...Six catégories de conflits ont été traitées dans le processus d'intégration.<br />Certains conflits sont pris en compte dans la phase de pré-intégration. D'autres font l'objet d'un traitement spécifique : extension du langage de déclaration des correspondances, ajout d'opérations de résolution de ce conflit. De plus, la phase d'intégration doit suivre une stratégie. Cette stratégie détermine le choix des opérations et fixe l'objectif de l'intégration. Au vu de nos bases d'expérimentations, deux stratégies d'intégration (et leurs opérations d'intégration associées) sont présentées.<br />Le processus d'appariement consiste à identifier les données représentant le même phénomène du monde réel et permet le regroupement d'informations. Cette étape est précieuse car elle enrichit les BDG d'opérations inter-représentations, opérations nécessaires aux applications multi-représentations.<br />Un processus d'appariement a été développé pour les données de types routières à différentes échelles. Les résultats obtenus font apparaître un taux de correspondance de l'ordre de 90 %. Un processus générique en a été déduit afin de guider la conception des processus d'appariement concernant d'autres types de données.<br />Cette thèse apporte donc un cadre général et détaillé pour les intégrations de BDG et contribue ainsi à l'essor d'applications multi-représentations et de l'interopérabilité entre les BDG en adaptant ces processus à des BDG réparties sur un réseau.

Cette dernière décennie, la modélisation des villes 3D est devenue l'un des enjeux de la recherche multimédia et un axe important en reconnaissance d'objets. Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à localiser différentes primitives, plus particulièrement les fenêtres, dans les façades de Paris. Dans un premier temps, nous présentons une analyse des façades et des différentes propriétés des fenêtres. Nous en déduisons et proposons ensuite un algorithme capable d'extraire automatiquement des hypothèses de fenêtres. Dans une deuxième partie, nous abordons l'extraction et la reconnaissance des primitives à l'aide d'appariement de graphes de contours. En effet une image de contours est lisible par l'oeil humain qui effectue un groupement perceptuel et distingue les entités présentes dans la scène. C'est ce mécanisme que nous avons cherché à reproduire. L'image est représentée sous la forme d'un graphe d'adjacence de segments de contours, valué par des informations d'orientation et de proximité des segments de contours. Pour la mise en correspondance inexacte des graphes, nous proposons plusieurs variantes d'une nouvelle similarité basée sur des ensembles de chemins tracés sur les graphes, capables d'effectuer les groupements des contours et robustes aux changements d'échelle. La similarité entre chemins prend en compte la similarité des ensembles de segments de contours et la similarité des régions définies par ces chemins. La sélection des images d'une base contenant un objet particulier s'effectue à l'aide d'un classifieur SVM ou kppv. La localisation des objets dans l'image utilise un système de vote à partir des chemins sélectionnés par l'algorithme d'appariement.

Cette thèse est consacrée au problème d'appariement visuel. Les problèmes de la robustesse et la précision sont considérés. Le problème des occultations partielles est traité à l'aide de la statistique robuste. Deux méthodes sont décrites. Une basée sur la régression robuste, et une autre basée sur la localisation robuste. Des expérimentations valident ces deux méthodes. Le problème de l'appariement précise est aussi considéré. Basé sur l'hypothèse de régularité locale, le décalage local peut être estimé à l'aide d'un masque de convolution entre deux fenêtres d'images sous une translation. Pour le cas non translationnel, une estimation de déformation des fenêtres d'images est faite de manière robuste, suivi d'une estimation de décalage local. Des expérimentations valident cette méthode d'appariement précis. Appariement visuel, étant un problème majeur en vision, est loin d'être résolu. Nous espérons que ce mémoire apporte des contributions à ce problème difficile.

La synthèse d'images a pour but de calculer des vues aussi réalistes que possible d'une scène tridimensionnelle définie par un modèle géométrique. Cette modélisation est effectuée manuellement, et pour synthétiser de façon réaliste une scène complexe, telle qu'un paysage, cette étape fastidieuse peut demander plusieurs hommes-mois. Nous proposons d'automatiser cette tâche. En effet, quelques photographies du paysage suffisent à modéliser entièrement ses informations géométriques et photométriques : structure 3D, couleurs et textures. Aussi, en appliquant des techniques d'analyse d'images et de vision par ordinateur, nous pouvons générer automatiquement une représentation tridimensionnelle de la scène, et la visualiser sous d'autres points de vue. Les algorithmes appropriés sont évalués et spécialement adaptés à notre problème. Des tests quantitatifs détaillés sont menés sur des données synthétiques et réelles, et la qualité finale des images produites est évaluée numériquement.

Nous présentons dans ce document l'ensemble de nos travaux concernant l'appariement, la modélisation et l'indexation des images. Cet ensemble de techniques concourt au développement d'un système de reconnaissance automatique d'images. Dans un premier temps, nous présentons diverses méthodes d'appariement d'images adaptées spécifiquement aux images structurées, texturées en niveaux de gris ou en couleur. Nous montrons comment faire coopérer ces méthodes dans le cas d'images difficiles. La deuxième partie est consacrée à la modélisation d'images et de concepts visuels, modélisation qui repose sur une technique de regroupement hiérarchique. La taille des groupes formés est calculée par une méthode basée sur l'entropie. L'indexation des images occupe la fin du mémoire. Deux cas sont étudiés : celui du stockage des données en mémoire vive, cas pour lequel nous fournissons des résultats de complexité, et celui du stockage en mémoire auxiliaire, qui reste encore largement à explorer. Le tout est largement illustré de cas concrets et ouvre de nombreuses pistes de travail.

Nos travaux s'inscrivent dans le cadre des recherches menées sur les EIAH (Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain) dans le projet Interaction et Connaissance du LIUM. Ce projet a suscité le développement de Diagram, un EIAH dédié à l'apprentissage des concepts de la modélisation orientée objet. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'analyse des réponses de l'apprenant lors de l'activité de modélisation de construction d'un diagramme de classes UML à partir de spécifications textuelles. En l'absence de résolveur pédagogique dans ce contexte, nous proposons une méthode d'analyse automatique des diagrammes de l'apprenant. Nous présentons un outil de diagnostic basé sur la comparaison et l'appariement des constituants de plusieurs diagrammes. Cette proposition s'inspire des concepts et des techniques d'appariement de modèles et se concentre principalement sur les aspects structurels des modèles à apparier. La méthode permet d'exprimer en sortie des appariements et des différences entre le diagramme de l'apprenant et un diagramme de référence construit par un expert. La méthode est instanciée sous forme d'un composant logiciel intégré à Diagram, nommé ACDC (Automatic Class Diagrams Comparator). Les résultats d'ACDC (les différences relevées) sont traités dans Diagram pour la production de rétroactions pédagogiques synchrones destinées à l'apprenant. La pertinence et la qualité des résultats produits par ACDC ont été évaluées en dehors de Diagram sur un corpus de diagrammes collectés dans des situations réelles d'apprentissage. Une expérimentation de Diagram (après l'intégration d'ACDC) a été menée fin 2008 avec des étudiants de l'Université du Maine.

Cette thèse traite de l'intégration de bases de données topographiques qui consiste à expliciter les relations de correspondance entre bases de données hétérogènes, de sorte à permettre leur utilisation conjointe. L'automatisation de ce processus d'intégration suppose celle de la détection des divers types d'hétérogénéité pouvant intervenir entre les bases de données topographiques à intégrer. Ceci suppose de disposer, pour chacune des bases à intégrer, de connaissances sur leurs contenus respectifs. Ainsi, l'objectif de cette thèse réside dans la formalisation, l'acquisition et l'exploitation des connaissances nécessaires pour la mise en œuvre d'un processus d'intégration virtuelle de bases de données géographiques vectorielles. Une première étape du processus d'intégration de bases de données topographiques consiste à apparier leurs schémas conceptuels. Pour ce faire, nous proposons de nous appuyer sur une source de connaissances particulière : les spécifications des bases de données topographiques. Celles-ci sont tout d'abord mises à profit pour la création d'une ontologie du domaine de la topographie. Cette ontologie est utilisée comme ontologie de support, dans le cadre d'une première approche d'appariement de schémas de bases de données topographiques, fondée sur des techniques d'appariement terminologiques et structurelles. Une seconde approche, inspirée des techniques d'appariement fondées sur la sémantique, met en œuvre cette ontologie pour la représentation des connaissances sur les règles de sélection et de représentation géométrique des entités géographiques issues des spécifications dans le langage OWL 2, et leur exploitation par un système de raisonnement

De nombreux domaines concernant le comportement mécanique des matériaux posent le problème de la mesure des déplacements ou des déformations. Pour ce type de mesure, les méthodes optiques se sont largement imposées en raison de leur caractère non intrusif, de leur grande résolution spatiale, de leur sensibilité élevée, de l'importance du champ examiné à tout instant et des progrès de l'informatique qui permet le traitement automatique d'un grand volume d'information.<br /><br />Dans ce contexte, nous avons développé un système de mesure de formes 3D ou de champs de déplacements 3D par stéréovision (en particulier par stéréo-corrélation).<br /><br />Cette technique permet : (1) la mesure de la forme 3D d'un objet à partir d'une simple paire d'images stéréoscopiques de l'objet, (2) la mesure de champs de déplacements 3D à partir d'au moins 2 paires d'images correspondant à différents instants de déformation de l'objet (en général analyse d'une séquence de paires d'images acquises en cours de déformation).<br /><br />Les points développés dans la thèse sont : le calibrage fort d'une caméra ou d'un capteur de vision stéréoscopique, la reconstruction 3D par stéréovision (en particulier par stéréo-corrélation), la mesure de champs de déplacements 3D à partir du couplage de la stéréo-corrélation et du suivi de pixels dans une séquence d'images par corrélation. Compte tenu de la finalité métrologique de ces travaux, nous accordons une attention toute particulière à la précision des méthodes mises en oeuvre (qualité du calibrage, qualité de la mise en correspondance des images, corrélation subpixel,...).<br /><br />Ces travaux ont été appliqués à l'emboutissage de tôles minces (mesure de formes 3D d'emboutis et mesure de champs de déformations à la surface d'emboutis 3D), à la mise en forme de polymères (mesure de champs de déplacements 3D sur des membranes en élastomère soufflées), et à l'étude du comportement mécanique de bétons réfractaires renforcés de fibres métalliques (mesure de champs de déplacements 3D lors d'essais de traction).

L'objectif de cette thèse est d'instrumentaliser des moyens, centrés utilisateur, de représentation, d'acquisition, d'enrichissement et d'exploitation des métadonnées décrivant des documents multimédias socio-personnels. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons proposé un modèle d'annotation, appelé SeMAT avec une nouvelle vision du contexte de prise de vue. Nous avons proposé d'utiliser des ressources sémantiques externes telles que GeoNames , et Wikipédia pour enrichir automatiquement les annotations partant des éléments de contexte capturés. Afin d'accentuer l'aspect sémantique des annotations, nous avons modélisé la notion de profil social avec des outils du web sémantique en focalisant plus particulièrement sur la notion de liens sociaux et un mécanisme de raisonnement permettant d'inférer de nouveaux liens sociaux non explicités. Le modèle proposé, appelé SocialSphere, construit un moyen de personnalisation des annotations suivant la personne qui consulte les documents (le consultateur). Des exemples d'annotations personnalisées peuvent être des objets utilisateurs (e.g. maison, travail) ou des dimensions sociales (e.g. ma mère, le cousin de mon mari). Dans ce cadre, nous avons proposé un algorithme, appelé SQO, permettant de suggérer au consultateur des dimensions sociales selon son profil pour décrire les acteurs d'un document multimédia. Dans la perspective de suggérer à l'utilisateur des évènements décrivant les documents multimédias, nous avons réutilisé son expérience et l'expérience de son réseau de connaissances en produisant des règles d'association. Dans une dernière partie, nous avons abordé le problème de correspondance (ou appariement) entre requête et graphe social. Nous avons proposé de ramener le problème de recherche de correspondance à un problème d'isomorphisme de sous-graphe partiel. Nous avons proposé un algorithme, appelé h-Pruning, permettant de faire une correspondance rapprochée entre les nœuds des deux graphes : motif (représentant la requête) et social. Pour la mise en œuvre, nous avons réalisé un prototype à deux composantes : web et mobile. La composante mobile a pour objectif de capturer les éléments de contexte lors de la création des documents multimédias socio-personnels. Quant à la composante web, elle est dédiée à l'assistance de l'utilisateur lors de son annotation ou consultation des documents multimédias socio-personnels. L'évaluation a été effectuée en se servant d'une collection de test construite à partir du service de médias sociaux Flickr. Les tests ont prouvé : (i) l'efficacité de notre approche de recherche dans le graphe social en termes de temps d'exécution ; (ii) l'efficacité de notre approche de suggestion des événements (en effet, nous avons prouvé notre hypothèse en démontrant l'existence d'une cooccurrence entre le contexte spatio-temporel et les événements) ; (iii) l'efficacité de notre approche de suggestion des dimensions sociales en termes de temps d'exécution.