Cette thèse de doctorat porte sur l'extension du modèle LIP (Logarithmic Image Processing) aux images en couleurs. Le modèle CoLIP (Color Logarithmic Image Processing) est défini, étudié et appliqué au traitement d'image dans ce manuscrit.Le modèle LIP est un cadre mathématique original complet, développé pour le traitement d'images à niveaux de gris, rigoureusement établi mathématiquement, compatible avec les lois physiques de formation d'image, et mieux adapté que l'approche classique pour modéliser la perception visuelle humaine de l'intensité de la lumière. Après une étude de la vision des couleurs et de la science des couleurs, le modèle CoLIP est construit en suivant les étapes de la perception humaine des couleurs, tout en intégrant le cadre mathématique du modèle LIP. Dans un premier temps, le CoLIP est construit en suivant les étapes de la photoréception, de la compression lumineuse et du codage antagoniste. Il est donc développé comme un espace couleur représentant une image couleur par un ensemble de trois fonctions de tons antagonistes, sur lesquelles sont définies les opérations CoLIP d'addition et de multiplication par un scalaire, qui confèrent à cet espace couleur la structure d'espace vectoriel couleur. Ensuite, l'espace couleur CoLIP étant un espace de type luminance-chrominance uniforme, les attributs relatifs et absolus de la perception humaine des couleurs (teinte, chroma, coloration, luminosité, clarté, et saturation) peuvent être définis. Cette construction fait du CoLIP à la fois un espace vectoriel couleur bien structuré mathématiquement, et un modèle d'apparence couleur. Dans un deuxième temps, un grand nombre de justifications physiques, mathématiques, et psychophysiques du modèle CoLIP sont proposées, notamment la comparaison des formes des ellipses de MacAdam dans l'espace de couleur uniforme CoLIP et dans d'autres modèles uniformes, sur des critères d'aire et d'excentricité des ellipses. Enfin, diverses applications utilisant la structure d'espace vectoriel couleur du modèle CoLIP sont proposées, telles que le rehaussement de contraste, le rehaussement d'image et la détection de contour. Des applications utilisant la structure de modèle d'apparence couleur, qui permet de travailler sur les notions de teinte, de luminosité et de saturation, sont également développées. Une application spécifique permettant de mesurer la viabilité des cellules sur des images de lames obtenues par cytocentrifugation et marquage couleur est également proposée. / This doctoral thesis introduces the extension of the LIP (Logarithmic Image Processing) model to color images. The CoLIP (Color Logarithmic Image Processing) model is defined, studied and applied to image processing in this manuscript. The Logarithmic Image Processing (LIP) approach is a mathematical framework developed for the representation and processing of images valued in a bounded intensity range. The LIP theory is physically and psychophysically well justified since it is consistent with several laws of human brightness perception and with the multiplicative image formation model. Following a study of color vision and color science, the CoLIP model is constructed according to the human color perception stages, while integrating the mathematical framework of the LIP.Initially, the CoLIP is constructed by following the photoreception, non-linear cone compression, and opponent processing human color perception steps. It is developed as a color space representing a color image by a set of three antagonists tones functions, that can be combined by means of specific CoLIP operations: addition, scalar multiplication, and subtraction, which provide to the CoLIP framework a vector space structure. Then, as the CoLIP color space is a luminance-chrominance uniform color space, relative and absolute perception attributes (hue, chroma, colorfulness, brightness, lightness, and saturation) can be defined. Thus, the CoLIP framework combines advantages of a mathematically well structured vector space, and advantages of a color appearance model. In a second step, physical, mathematical, physiological and psychophysical justifications are proposed including a comparison of MacAdam ellipses shapes in the CoLIP uniform model, and in other uniform models, based on ellipses area and eccentricity criterions. Finally, various applications using the CoLIP vector space structure are proposed, such as contrast enhancement, image enhancement and edge detection. Applications using the CoLIP color appearance model structure, defined on hue, brightness and saturation criterions are also proposed. A specific application dedicated to the quantification of viable cells from samples obtained after cytocentrifugation process and coloration is also presented.

Cette thèse se veut d'abord une étude mathématique qui donne des bases théoriques au calcul numérique des dimensions fractales d'un attracteur. Des nombreuses expériences numériques relient la théorie aux exigences qui apparaissent dans les applications. L'algorithme de calcul des dimensions fractales propose par Paladin et Vulpiani, que nous appelons algorithme des points centraux, nous semble être le plus puissant parmi les algorithmes proposés. Nous donnons la description détaillée de cet algorithme, et espérons qu'elle est aussi compréhensible pour un non-spécialiste. Une méthode d'estimation d'erreur pour cet algorithme est proposée et justifiée par des résultats des expériences numériques. Le cout de l'algorithme est calcule. La thèse est complétée par l'étude d'un système dynamique, qui modélise une réaction biochimique chaotique, qui intervient dans le cycle de vie d'un genre d'amibes

Cette thèse se concentre sur la mise en œuvre d'implantations matérielles dédiées des filtres morphologiques fondamentaux, basés sur des itérations d'érosions/dilatations. L'objectif principal de cette thèse est de proposer une mise en oeuvre efficace et programmable de ces opérateurs en utilisant des algorithmes en flot de données et considérant les besoins applicatifs globaux. Dans la première partie, nous étudions les algorithmes existants pour les opérateurs morphologiques fondamentaux et leur réalisation sur des différentes plates-formes informatiques. Nous nous intéressons plus particulièrement à un algorithme basé sur la file d'attente pour la mise en œuvre de la dilatation car il permet de réaliser l'accès séquentiel aux données avec une latence minimale, ce qui est très favorable pour le matériel dédié. Nous proposons ensuite un autre algorithme réalisant l'ouverture morphologique, sous angle arbitraire, basé sur le même principe d'une file d'attente, permettant d'obtenir directement des mesures de granulométrie. La deuxième partie présente la mise en oeuvre matérielle des algorithmes efficaces au moyen d'unités de traitement à flot de données. Nous commençons par l'unité de dilatation 1-D, puis grâce à la séparabilité de la dilatation nous construisons des unités 2-D rectangulaire et polygonale. L'unité de traitement pour l'ouverture orientée et spectre modèle est ainsi décrit. Nous présentons également une méthode de parallélisation de calcul en dupliquant des unités de traitement. Toutes les unités de traitement proposés sont évalués expérimentalement par la réalisation des prototypes à base de circuits programmables (FPGA), et les résultats en termes d'occupation de surface et de vitesse de traitement sont discutées. Dans la troisième partie, les unités de calcul proposées sont utilisées dans deux applications différentes, illustrant ainsi leur capacité de répondre exigences des applications embarquées a basse consommation. Les principales contributions de cette thèse sont : i) proposition d'un nouvel algorithme d'ouverture sous angle arbitraire, ii) réalisation des architectures matérielles dédiées et programmables d'opérateurs morphologiques fondamentaux à l'élément structurant large et sous angle arbitraire ; iii) amélioration de la performance obtenue grâce à l'exploitation de plusieurs niveaux de parallélisme. Les résultats suggèrent que les performances de temps réel précédemment irréalisable de ces opérateurs traditionnellement coûteux peuvent être atteints même pour des longues concaténations d'opérateurs ou des images à haute résolution.

Volume visualization is one important part of scientific visualization. It has developed basing on absorbing the relative knowledge of computer delineation, computer visualization and computer image disposal. The knowledge of this branch is of much importance in computer application. Since it deals with contents with deeper meaning and it is more theoretic, having more arithmetic means, it generally stands for the level of computer application. The study and application of volume visualization is like a raging fire. My country started comparatively later in this field. This thesis gives systematic representation and discuss in the field of tomography image 3D reconstruction. It mainly discusses after rotation, translation, filtering, interpolation and sharpening a series of 2D CT scanning images, get the boundary data of different object to form 3D volume data and actualize the 3D reconstruction of the object, and at the same time implement the function of display, translation, rotation, scaling and projection the volume data. Basing on the implementation of these functions according to software programming, this thesis gives a sum up to each algorithm of 3D volume visualization processing. The method to actualize the 3D reconstruction of the tomography image is mainly about the image processing, image transformation, the way to actualize 3D reconstruction and image compression, etc. In image processing, it talks about getting the anchor points in the tomography image, the geometrie transformation of the image, getting the boundary of the target, cross section display and the smoothing and sharpening of the image. In the transformation of the image, this thesis deals with the algorithm and implementation principle of the geometric transformation (transition, rotation, and scaling) of the 2D image, the three-dimensionalization of the planar data, construction of the stereo mode, geometric transformation of the 3D graph, curve-fitting, the processing of hidden line and hidden surface, color processing. It also introduces the thoughts of using OpenGL to develop and actualize tomography image 3D reconstruction system, including using OpenGL to transform the coordinate, solid model building, to actualize 3D rotation and projection. Recently, the methods of applying chemotherapy to deal with cancer in hospitals of our country are different. Hospital with great fund takes import software to design while most of the hospitals take domestic software. These kinds of software are designed by DAHENG Company in BeiJing, WEIDA Company in ShenZhen. The programs in the software these two hospitals' doctors use to treat are images fielding in the plane not making radiation design under the mode of omnibearing cubic display. Under this circumstance the judgment of the key part can not remain precise, and this part is the most important part that the doctors need. The above problem is the aim of this project. This thesis mainly deals with the subject that after calibrating and sharpening the series of 2D CT images, extract the boundary data of different bodies to form a 3D volume data and actualize 3D reconstruction and at the same time actualize the function of display, translation, rotation, scaling and projection. Mostly basing on the application of medical area, this thesis aims at making further research on computer graphies, computer vision and computer image processing through the study and application of volume visualization in this field. By the study and development of the volume visualization technology in this project, it can provide simulation and display functions to the observer before the operation and the radiotherapy as well as providing the chance to simulate the real teaching and practicing link to the medical school in the teaching process, and increase the clinic level and teaching level of medical area. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : volume visualization, volume data, tomography image, 3D reconstruction, anchor point, boundary data, periphery boundary, OpenGL.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Automatique et Informatique industrielle : Lille 1 : 2004. / N° d'ordre (Lille 1) : 3441. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. [164]-170. Liste des publications.

Reproduction de : Thèse doctorat : Médecine. Gynécologie-Obstétrique : Reims : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliographie f.139-164.

Thèse de doctorat : Automatique et Traitement du Signal : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse doctorat : Mathématiques Appliquées : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 6 p.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Traitement du signal et des images : Poitiers : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 108 réf. (p.145-153).

La thèse porte sur la cratérisation par télédétection de la température et de la concentration d’un nuage de gaz. La thermographie infrarouge est le moyen passif utilisé pour détecter dans un premier temps et quantifier dans un deuxième temps le gaz recherché. Après avoir analysé des paramètres intervenant dans l’équation de transfert radiatif de gaz, l’étude présente le résultat de simulation de plusieurs sources (moteurs, fuite de gaz,…).Différentes voies d’amélioration de l’imagerie donnée par une caméra sont proposées : filtrage optique à une ou deux longueurs d’onde, filtrage temporel par analyse des fréquences. Un appareillage hyperspectral a aussi été développé à partir de la conjugaison d’un spectromètre à transformée de Fourier ayant pour «détecteur» une caméra matricielle sensible dans l’infrarouge. L’ensemble des solutions proposées permet de gagner un facteur 10 à 50 sur la détection de sources. Un exemple quantitatif est en fin proposé : la détermination du volume de CO2 expiré par un sportif pendant un effort fourni. Ce volume augmente au cours de l’effort. Ce travail conduit donc à des applications de mesures sans contact en biométrie. / The thesis focuses on the cratering of the temperature and the concentration of a gas cloud. The Infrared thermography is the means used at first to detect passive and second step in quantifying the target gas. After analyzing the parameters involved in the equation of radiatif transfer of gas, the study presents the simulation result from several sources (engines, gas leak ...). Different ways of improvement of imaging data by a camera are available : optical filtering in one or two wavelengths, temporal filtering by frequency analysis. hyperspectral equipment was also developed from the combination of a Fourier transform spectrometer with the "detector" a matrix camera sensitive in the infrared. All solutions can save a factor of 10 to 50 on the detection of sources. A quantitative example is finally proposed : determining the volume of CO2 exhaled by an athlete during an effort. This volume increases during exercise. This work therefore leads to non-contact measurement applications in biometrics.