Cette thèse (i) décrit une procédure automatique pour estimer la condition d'arrêt des méthodes de déconvolution itératives basées sur un critère d'orthogonalité du signal estimé et de son gradient à une itération donnée; (ii) présente une méthode qui décompose l'image en une partie géométrique (ou "cartoon") et une partie "texture" en utilisation une estimation de paramètre et une condition d'arrêt basées sur la diffusion anisotropique avec orthogonalité, en utilisant le fait que ces deux composantes. "cartoon" et "texture", doivent être indépendantes; (iii) décrit une méthode pour extraire d'une séquence vidéo obtenue à partir de caméra portable les objets de premier plan en mouvement. Cette méthode augmente la compensation de mouvement de la caméra par une nouvelle estimation basée noyau de la fonction de probabilité de densité des pixels d'arrière-plan. Les méthodes présentées ont été testées et comparées aux algorithmes de l'état de l'art. / This dissertation (i) describes an automatic procedure for estimating the stopping condition of non-regularized iterative deconvolution methods based on an orthogonality criterion of the estimated signal and its gradient at a given iteration; (ii) presents a decomposition method that splits the image into geometric (or cartoon) and texture parts using anisotropic diffusion with orthogonality based parameter estimation and stopping condition, utilizing the theory that the cartoon and the texture components of an image should be independent of each other; (iii) describes a method for moving foreground object extraction in sequences taken by wearable camera, with strong motion, where the camera motion compensated frame differencing is enhanced with a novel kernel-based estimation of the probability density function of the background pixels. The presented methods have been thoroughly tested and compared to other similar algorithms from the state-of-the-art.

Dans cette thèse, en collaboration avec l'entreprise AéroDRONES, le Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique et l'INRIA, nous abordons le problème de la perception de l'environnement à partir d'une caméra embarquée sur un drone léger. Nous avons conçu, développé et validé de nouvelles méthodes de traitement qui optimisent l'exploitation des données produites par des systèmes de prise de vue aéroportés bas coût. D'une part, nous présentons une méthode d'autocalibrage de la caméra et de la tourelle d'orientation, sans condition spécifique sur l'environnement observé. Ensuite nous proposons un nouvel algorithme pour extraire la rotation de la caméra calibrée entre deux images (gyroscope visuel) et l'appliquons à la stabilisation vidéo en temps réel. D'autre part, nous proposons une méthode de géoréférencement des images par fusion avec un fond cartographique existant. Cette méthode permet d'enrichir des bases de données de photos aériennes, en gérant les cas de non-planéité du terrain. / The last decade has seen the emergence of many Unmanned Aerial Vehicles (UAV) which are becoming increasingly cheap and miniaturized. A mounted video-camera is standard equipment and can be found on any such UAVs. In this context, we present robust techniques to enhance autonomy levels of airborne vision systems based on mini-UAV technologies. First, we present a camera autocalibration method based on central projection based image \dimension{2}-invariants analysis and we compare it to classical Dual Image of the Absolute Conic (DIAC) technique. We present also a method to detect and calibrate turret's effectors hierarchy. Then, we propose a new algorithm to extract a calibrated camera self-rotation (visual gyroscope) and we apply it to propose a real-time video stabilizer with full perspective correction.

Dans la première partie de la thèse, nous présentons un nouveau système permettant de produire des mouvements de caméra réalistes pour l’animation stopmotion. Le système permettra d’enrichir les logiciels d’animation 3D classiques (comme par exemple Maya et 3D Studio Max) afin de leur faire contrôler des mouvements de caméra pour la stop motion, grâce à l’utilisation d’une interface haptique. Nous décrivons le fonctionnement global du système. La première étapeconsiste à récupérer et enregistrer les données envoyées par le périphérique haptique de motion capture. Dans la seconde étape, nous réélaborons ces données par un procédé mathématique, puis les exportons vers un logiciel de 3D pour prévisualiser les mouvements de la caméra. Finalement la séquence est exécutée avec un robot de contrôle de mouvement et un appareil photo. Le système est évalué par un groupe d’étudiants du Master "Art plastiques et Création numérique" de l’Université de Valenciennes. Dans la deuxième partie, nous définissons une nouvelle classe de courbes à partir des courbes polynomiales paramétriques à hodographe pythagorien (PH) construite sur un espace algébrique-trigonométrique. Nous montrons leurs propriétés fondamentaleset leurs avantages importants par rapport à leur équivalent polynomial, grâce à l’utilisation d’un paramètre de forme. Nous introduisons une formulation complexe et nous résolvons le problème d’interpolation de Hermite. / In the first part, we present a new system that allows to create realistic cameramovements for a stop motion animation. The system improves traditional 3D software animation programs (for example Maya and 3D Studio Max) for creatingstop motion camera movements by using an haptic interface. After describing thewhole system, we explain in detail the mathematical processing to obtain differentcamera movements by using an haptic interface for motion capture. The recordedhaptic positions, once elaborated, are exported, frame by frame, to the motioncontrol software, which allows to calibrate the motion control robot, to control thecamera settings and, finally, to execute the sequences. A class of students of the"Art plastiques et Création numérique" Master of the University of Valenciennesevaluated the system. In the second part, we define a new class of Pythagorean Hodograph curves built upon a five dimensional mixed algebraic trigonometric space, and show their fundamental properties and important advantages over their well known polynomial counterpart. A complex representation for these curves is introduced and constructive approaches are provided to solve the first order Hermite interpolation problem.

Les écosystèmes aquatiques contiennent environ 25% de la biodiversité globale et sont parmi les plus affectés par l’activité humaine. Cela est entre autres causé par la position de « receveur » des rivières, lacs et océans dans leur bassin versant. Les espèces aquatiques, en eau douce particulièrement, sont ainsi hautement à risque d’être affectées par l’activité humaine. La protection de ces espèces peut inclure la protection et la restauration de leurs habitats. Les modèles de qualité d’habitats (MQH) peuvent être utilisés afin de déterminer quels habitats protéger et restaurer. Les MQH définissent la relation entre un indice de qualité d’habitats (IQH, e.g. densité) et des conditions environnementales. Toutefois, la performance des MQH dépend de l’IQH sélectionné. Ici, notre objectif est de comparer des MQH basés sur deux IQH estimés pour des poissons en rivière : 1) la densité instantanée, échantillonnée en transect par plongée en apnée et 2) la densité cumulative, échantillonnée en point fixe par caméra-vidéo en stéréo. Au total, douze modèles ont été construits et nos analyses indiquent que les MQH basés sur la densité instantanée ont des capacités explicatives significativement supérieures. Les variables environnementales retenues pour expliquer la distribution de chaque espèce sont toutefois différentes. Cela semble être causé en partie par des différences inhérentes à l’échantillonnage (e.g. échelle spatiale). Ces résultats démontrent que la densité instantanée en tant qu’IQH produit des MQH aux capacités explicatives supérieures et que les deux IQH semblent donner des informations complémentaires sur les caractéristiques des habitats à protéger et à restaurer. / Aquatic ecosystems contain approximately 25% of the global biodiversity and are among the most affected by human activity. This may be caused by the position of “receivers” rivers, lakes and oceans have in their watershed. Aquatic species, specially in freshwater, are thus at high risk of being affected by human activity. Assuring the survival of these species may include protecting and restoring their habitats. Habitat quality models (HQM) can be used to determine which habitats to protect and how to restore damaged habitats. HQM are relationships between habitat quality indices (HQI, e.g., density) and environmental conditions prevailing in those habitats. However, how well an HQM performs depends on the chosen HQI it is computed with. For this research, we compared HQM based on two HQI estimated for fish in a river : 1) instantaneous density, sampled by transect snorkeling survey and 2) cumulative density, sampled by fixed stereo-video recording. Analyses of twelve HQM show that, contrary to our hypothesis, HQM based on instantaneous density had higher explanatory capacities. However, environmental conditions selected by both types of HQM to explain a species’ distribution were different. This may in part be explained by inherent differences of the sampling methods (e.g., spatial scale). We conclude that instantaneous density as HQI produces HQM of higher explanatory capacities, yet both HQI may provide complementary information on the characteristics of habitats to protect and restore.

No description available.

No description available.

Mémoire en jeu vidéo / Un survol des théories sur le point de vue et sur l’ocularisation au cinéma permet de constater que les recherches ont été bien menées dans ce champ d’étude. Or, le même bilan ne peut pas être fait en jeu vidéo. Le point de vue vidéoludique n’a pas été analysé et théorisé avec la même exhaustivité et le même approfondissement. Beaucoup de lacunes sont encore visibles et le but de ce mémoire est justement d’en cibler quelques-unes et de les combler. Cette recherche se penche ainsi sur les points de vue en jeu vidéo et plus précisément, sur ceux que l’on retrouve à l’intérieur des phases interactives (les cinématiques sont par exemple exclues) dans les oeuvres tridimensionnelles. Une typologie de l’ocularisation vidéoludique, c’est-à-dire une nouvelle catégorisation des différents types de visualisation, est présentée, décortiquée et exemplifiée tout au long de ce mémoire. Celle-ci est plus approfondie que celles déjà développées par le passé, car elle prend en compte une plus grande variété de caractéristiques : l’ancrage, le positionnement, la mobilité et le contrôle offert au joueur. Aussi, elle détaille l’impact des différents points de vue sur l’expérience de l’utilisateur en privilégiant deux axes : l’esthétique et la fonctionnalité. À terme, ce mémoire permet d’instaurer une théorie de l’ocularisation plus aboutie dans les études vidéoludiques. / An overview of the theories on the point of view and on the ocularization in cinema shows that the researches were well conducted in this field of study. However, the same report cannot be done in video game. The notion of point of view has not been analyzed and theorized with the same exhaustiveness and deepening. Many gaps are still visible and the purpose of this thesis is to target some of them and to fill them. This research thus examines the points of view in video games and more specifically, those that are found within the interactive phases (cutscenes are for example excluded) in three-dimensional games. A typology of ocularization, that is to say a new categorization of the different types of visualization, is presented, analyzed and exemplified throughout this thesis. This one goes into deeper details than those already developed in the past, because it takes into account a greater variety of characteristics: anchor, positioning, mobility and control available to the player. Also, it details the impact of the various points of view on the user’s experience by focusing on two axes: aesthetic and functionality. Ultimately, this thesis allows establishing a more elaborate theory on ocularization in video game studies.

Les chutes chez les personnes âgées représentent un problème important de santé publique. Des études montrent qu’environ 30 % des personnes âgées de 65 ans et plus chutent chaque année au Canada, entraînant des conséquences néfastes sur les plans individuel, familiale et sociale. Face à une telle situation la vidéosurveillance est une solution efficace assurant la sécurité de ces personnes. À ce jour de nombreux systèmes d’assistance de services à la personne existent. Ces dispositifs permettent à la personne âgée de vivre chez elle tout en assurant sa sécurité par le port d'un capteur. Cependant le port du capteur en permanence par le sujet est peu confortable et contraignant. C'est pourquoi la recherche s’est récemment intéressée à l’utilisation de caméras au lieu de capteurs portables. Le but de ce projet est de démontrer que l'utilisation d'un dispositif de vidéosurveillance peut contribuer à la réduction de ce fléau. Dans ce document nous présentons une approche de détection automatique de chute, basée sur une méthode de suivi 3D du sujet en utilisant une caméra de profondeur (Kinect de Microsoft) positionnée à la verticale du sol. Ce suivi est réalisé en utilisant la silhouette extraite en temps réel avec une approche robuste d’extraction de fond 3D basée sur la variation de profondeur des pixels dans la scène. Cette méthode se fondera sur une initialisation par une capture de la scène sans aucun sujet. Une fois la silhouette extraite, les 10% de la silhouette correspondant à la zone la plus haute de la silhouette (la plus proche de l'objectif de la Kinect) sera analysée en temps réel selon la vitesse et la position de son centre de gravité. Ces critères permettront donc après analyse de détecter la chute, puis d'émettre un signal (courrier ou texto) vers l'individu ou à l’autorité en charge de la personne âgée. Cette méthode a été validée à l’aide de plusieurs vidéos de chutes simulées par un cascadeur. La position de la caméra et son information de profondeur réduisent de façon considérable les risques de fausses alarmes de chute. Positionnée verticalement au sol, la caméra permet donc d'analyser la scène et surtout de procéder au suivi de la silhouette sans occultation majeure, qui conduisent dans certains cas à des fausses alertes. En outre les différents critères de détection de chute, sont des caractéristiques fiables pour différencier la chute d'une personne, d'un accroupissement ou d'une position assise. Néanmoins l'angle de vue de la caméra demeure un problème car il n'est pas assez grand pour couvrir une surface conséquente. Une solution à ce dilemme serait de fixer une lentille sur l'objectif de la Kinect permettant l’élargissement de la zone surveillée. / Elderly falls are a major public health problem. Studies show that about 30% of people aged 65 and older fall each year in Canada, with negative consequences on individuals, their families and our society. Faced with such a situation a video surveillance system is an effective solution to ensure the safety of these people. To this day many systems support services to the elderly. These devices allow the elderly to live at home while ensuring their safety by wearing a sensor. However the sensor must be worn at all times by the subject which is uncomfortable and restrictive. This is why research has recently been interested in the use of cameras instead of wearable sensors. The goal of this project is to demonstrate that the use of a video surveillance system can help to reduce this problem. In this thesis we present an approach for automatic detection of falls based on a method for tracking 3D subject using a depth camera (Kinect from Microsoft) positioned vertically to the ground. This monitoring is done using the silhouette extracted in real time with a robust approach for extracting 3D depth based on the depth variation of the pixels in the scene. This method is based on an initial capture the scene without any body. Once extracted, 10% of the silhouette corresponding to the uppermost region (nearest to the Kinect) will be analyzed in real time depending on the speed and the position of its center of gravity . These criteria will be analysed to detect the fall, then a signal (email or SMS) will be transmitted to an individual or to the authority in charge of the elderly. This method was validated using several videos of a stunt simulating falls. The camera position and depth information reduce so considerably the risk of false alarms. Positioned vertically above the ground, the camera makes it possible to analyze the scene especially for tracking the silhouette without major occlusion, which in some cases lead to false alarms. In addition, the various criteria for fall detection, are reliable characteristics for distinguishing the fall of a person, from squatting or sitting. Nevertheless, the angle of the camera remains a problem because it is not large enough to cover a large surface. A solution to this dilemma would be to fix a lens on the objective of the Kinect for the enlargement of the field of view and monitored area.

La nation s’est affirmée à partir de la fin du 18e siècle comme l’un des grands paramètres de la modernité. Sa remise en cause, tout spécialement dans les dernières décennies du siècle dernier, est à la fois partie prenante et symptomatique de l’actuel phénomène d’effritement des identités collectives. Le Québec n’échappe pas à ce courant de fond, comme en témoigne l’œuvre du vidéaste et cinéaste Robert Morin, qui propose une galerie de personnages en manque d’attaches et souvent réduits à leur propre subjectivité. Dans un contexte de questionnement généralisé des concepts de nation et de collectivité, ces individualités se sentent isolées et tentent désespérément de réactualiser les liens qui les unissent à leurs semblables, mais sans grand succès. La communauté revêt ainsi une dimension nostalgique, parcourant l’œuvre de Morin dans son entièreté et se manifestant de différentes manières, tant à l’écran qu’à travers son approche du médium qui reste grandement tributaire des pratiques filmiques et vidéographiques des années ’60 et ’70. Écartelé entre la prise de conscience de son isolement et son désir d’appartenir à une entité collective, qu’elle soit nationale ou autre, le sujet délié que l’on retrouve chez Morin, comme cette thèse tente de le démontrer, subit ce phénomène de déliaison et lutte simultanément pour l’enrayer. / Since the end of the 18th century, the nation has asserted itself as one of the cornerstone institution of modernity. Its questioning, especially in the later decades of the last century, is at the same time symptomatic and partly responsible for the present erosion of the sense of collective identity. In Quebec, this phenomenon is also discernable, as the works of the filmmaker Robert Morin seem to suggest, with their cast of solitary characters frequently reduced to their own subjectivity. In this context, isolated individuals are trying with great urgency to revive the ties that bind them with their fellow men and women, but without much success. Thereby, in different ways, the concept of community appears in a nostalgic light, on the screen as much as in Morin’s ways of dealing with the medium, his practice being very influenced by those of the sixties and the seventies. As this thesis tries to suggest, the unbind subject which is represented in Morin’s works, torn between his awareness of aloneness and his desire to be part of a social community (whether national or not), experience this ongoing process of social erosion, while simultaneously trying to stop it.

Cette thèse aborde le problème de la calibration d’un ensemble de capteurscomposé d’une centrale inertielle, d’un magnétomètre et d’une caméra, avecpour objectif leur intégration sur un système très compact : un mini-drone.Cette étude expose tout d’abord les contraintes imposées par l’application surle choix des capteurs et les solutions envisagées notamment pour résoudre leproblème de la synchronisation des mesures. Après avoir étudié les techniquesde calibration existantes, une méthode permettant la calibration de l’ensembledes capteurs (accéléromètre, gyromètre, magnétomètre et caméra) est présentée.La solution proposée permet également d’estimer les changements de repèresentre les différents capteurs. Elle a la particularité de ne nécessiter l’emploid’aucun matériel particulier. D’autre part, l’intégration de ces capteurs dans unsystème aussi compact soulève de nouvelles difficultés. Dans ces conditions, leschamps magnétiques créés par les actionneurs du drone perturbent les mesuresdu magnétomètre se trouvant à proximité. Une nouvelle méthode est proposéeafin d’estimer et de compenser dynamiquement ces perturbations magnétiquesen fonction de l’état des actionneurs du drone. Enfin, deux applications dusystème comprenant une centrale inertielle et une caméra sont présentées :la construction de mosaïques d’images géo-référencées et la stabilisation devidéos. Ces deux applications exploitent les mesures des capteurs inertiels afind’effectuer un traitement en temps réel pour un coût calculatoire très faible. / This thesis deal with the issue of the calibration of a group of sensor composedof an inertial unit, a magnetometer and a camera. It aims at integratingthem into a very compact system : a mini-drone. First of all, this study outlinesthe constraints imposed by the application on the choice of the sensors andthe solutions considered to solve the measures synchronization issue. Afterstudying existing calibration techniques, a method for the calibration of allthe sensors (accelerometer, gyroscope, magnetometer and camera) is presented.The proposed solution allows to estimate the frame transformation between thedifferent sensors. It has the advantage of not requiring the use of any specialequipment. Furthermore, the integration of these sensors into a compact systemraises new difficulties. Under these conditions, the magnetic fields created bythe drone actuators disrupt magnetometer measurements. A new method isproposed to estimate and compensate for these magnetic disturbances. Thecompensation is dynamically adapted based on the state of the drone actuators.Finally, two applications of the system including an inertial unit and a cameraare presented : the construction of geo-referenced images mosaic and videostabilization. Both applications use measurements of inertial sensors and precisecalibration to perform a real-time processing for a very low computational cost.