Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’ANR ReVeRIES dont l’objectif est d’utiliser les technologies mobiles pour aider l’homme à mieux connaître son environnement et notamment les végétaux qui l’entourent. Plus précisément, le projet ReVeRIES s’appuie sur une application mobile, nommée Folia développée dans le cadre du projet ANR ReVeS, capable de reconnaître les espèces d’arbres et arbustes à partir de photos de leurs feuilles. Ce prototype se différencie des autres outils car il est capable de simuler le comportement du botaniste. Dans le contexte du projet ReVeRIES, nous nous proposons d’aller beaucoup plus loin en développant de nouveaux aspects : la reconnaissance multimodale d’espèces, l’apprentissage par le jeu et les sciences citoyennes. L’objet de cette thèse porte sur le premier de ces trois aspects, à savoir l’analyse d’images d’organes de végétaux en vue de l’identification.Plus précisément, nous considérons les principaux arbres et arbustes, endémiques ou exotiques, que l’on trouve en France métropolitaine. L’objectif de cette thèse est d’étendre l’algorithme de reconnaissance en prenant en compte d’autres organes que la feuille. Cette multi-modalité est en effet essentielle si nous souhaitons que l’utilisateur apprenne et s’entraîne aux différentes méthodes de reconnaissance, pour lesquelles les botanistes utilisent la variété des organes (i.e. les feuilles, les fleurs, les fruits et les écorces). La méthode utilisée par Folia pour la reconnaissance des feuilles étant dédiée, car simulant le botaniste, ne peut s’appliquer directement aux autres organes. Ainsi, de nouveaux verrous se posent, tant au niveau dutraitement des images qu’au niveau de la fusion de données.Une première partie de la thèse a été consacrée à la mise en place de méthodes de traitement d’images pour l’identification des espèces végétales. C’est l’identification des espèces d’arbres à partir d’images d’écorces qui a été étudiée en premier. Les descripteurs développés prennent en compte la structure de l’écorce en s’inspirant des critères utilisés par les botanistes. Les fruits et les fleurs ont nécessité une étape de segmentation avant leur description. Une nouvelle méthode de segmentation réalisable sur smartphone a été développée pour fonctionner sur la grande variabilité des fleurs et des fruits. Enfin, des descripteurs ont été extraits sur les fruits et les fleurs après l’étape de segmentation. Nous avons décidé de ne pas faire de séparation entre les fleurs et les fruits car nous avons montré qu’un utilisateur novice en botanique ne sait pas toujours faire la différence entre ces deux organes sur des arbres dits «d’ornement» (non fruitiers). Pour les fruits et les fleurs, la prédiction n’est pas seulement faite sur les espèces mais aussi sur les genres et les familles, groupes botaniques traduisant d’une similarité entre ces organes.Une deuxième partie de la thèse traite de la combinaison des descripteurs des différents organes que sont les feuilles, les écorces, les fruits et les fleurs. En plus des méthodes de combinaison basiques, nous proposons de prendre en compte la confusion entre les espèces, ainsi que les prédictions d’appartenance aux taxons botaniques supérieurs à l’espèce.Enfin, un chapitre d’ouverture est consacré au traitement de ces images par des réseaux de neurones à convolutions. En effet, le Deep-Learning est de plus en plus utilisé en traitement d’images, notamment appliqué aux organes végétaux. Nous proposons dans ce contexte de visualiser les filtres de convolution extrayant de l’information, afin de faire le lien entre lesinformations extraites par ces réseaux et les éléments botaniques. / This thesis is part of the ANR ReVeRIES, which aims to use mobile technologies to help people better understand their environment and in particular the plants that surround them. More precisely, the ReVeRIES project is based on a mobile application called Folia developed as part of the ANR ReVeS project and capable of recognising tree and shrub species based on photos of their leaves. This prototype differs from other tools in that it is able to simulate the behaviour of the botanist. In the context of the ReVeRIES project, we propose to go much further by developing new aspects: multimodal species recognition, learning through play and citizen science. The purpose of this thesis is to focus on the first of these three aspects, namelythe analysis of images of plant organs for identification.More precisely, we consider the main trees and shrubs, endemic or exotic, found in metropolitan France. The objective of this thesis is to extend the recognition algorithm by taking into account other organs in addition to the leaf. This multi-modality is indeed essential if we want the user to learn and practice the different methods of recognition for which botanists use the variety of organs (i.e. leaves, flowers, fruits and bark). The method used by Folia for leaf recognition being dedicated, because simulating the work of a botanist on the leaf, cannot be applied directly to other organs. Thus, new challenges are emerging, both in terms of image processing and data fusion.The first part of the thesis was devoted to the implementation of image processing methods for the identification of plant species. The identification of tree species from bark images was the first to be studied. The descriptors developed take into account the structure of the bark inspired from the criteria used by botanists. Fruits and flowers required a segmentation step before their description. A new segmentation method that can be used on smartphones has been developed to work in spite of the high variability of flowers and fruits. Finally, descriptors were extracted on fruits and flowers after the segmentation step. We decided not to separate flowers and fruits because we showed that a user new to botany does not always know the difference between these two organs on so-called "ornamental" trees (not fruit trees). For fruits and flowers, prediction is not only made on their species but also on their genus and family, botanical groups reflecting a similarity between these organs.The second part of the thesis deals with the combination of descriptors of the different organs: leaves, bark, fruits and flowers. In addition to basic combination methods, we propose to consider the confusion between species, as well as predictions of affiliations in botanical taxa higher than the species.Finally, an opening chapter is devoted to the processing of these images by convolutional neural networks. Indeed, Deep Learning is increasingly used in image processing, particularly for plant organs. In this context, we propose to visualize the learned convolution filters extracting information, in order to make the link between the information extracted by these networks and botanical elements.

Les travaux présentés dans ce manuscrit concernent le domaine de la localisation et la reconstruction 3D par vision artificielle. Dans ce contexte, la trajectoire d’une caméra et la structure3D de la scène filmée sont initialement estimées par des algorithmes linéaires puis optimisées par un algorithme non-linéaire, l’ajustement de faisceaux. Cette thèse présente tout d’abord une technique de recherche de l’amplitude de déplacement (recherche linéaire), ou line search pour les algorithmes de minimisation itérative. La technique proposée est non itérative et peut être rapidement implantée dans un ajustement de faisceaux traditionnel. Cette technique appelée recherche linéaire algébrique globale (G-ALS), ainsi que sa variante à deux dimensions (Two way-ALS), accélèrent la convergence de l’algorithme d’ajustement de faisceaux. L’approximation de l’erreur de reprojection par une distance algébrique rend possible le calcul analytique d’une amplitude de déplacement efficace (ou de deux pour la variante Two way-ALS), par la résolution d’un polynôme de degré 3 (G-ALS) ou 5 (Two way-ALS). Nos expérimentations sur des données simulées et réelles montrent que cette amplitude, optimale en distance algébrique, est performante en distance euclidienne, et permet de réduire le temps de convergence des minimisations. Une difficulté des algorithmes de localisation en temps réel par la vision (SLAM monoculaire) est que la trajectoire estimée est souvent affectée par des dérives : dérives d’orientation, de position et d’échelle. Puisque ces algorithmes sont incrémentaux, les erreurs et approximations sont cumulées tout au long de la trajectoire, et une dérive se forme sur la localisation globale. De plus, un système de localisation par vision peut toujours être ébloui ou utilisé dans des conditions qui ne permettent plus temporairement de calculer la localisation du système. Pour résoudre ces problèmes, nous proposons d’utiliser un capteur supplémentaire mesurant les déplacements de la caméra. Le type de capteur utilisé varie suivant l’application ciblée (un odomètre pour la localisation d’un véhicule, une centrale inertielle légère ou un système de navigation à guidage inertiel pour localiser une personne). Notre approche consiste à intégrer ces informations complémentaires directement dans l’ajustement de faisceaux, en ajoutant un terme de contrainte pondéré dans la fonction de coût. Nous évaluons trois méthodes permettant de sélectionner dynamiquement le coefficient de pondération et montrons que ces méthodes peuvent être employées dans un SLAM multi-capteur temps réel, avec différents types de contrainte, sur l’orientation ou sur la norme du déplacement de la caméra. La méthode est applicable pour tout autre terme de moindres carrés. Les expérimentations menées sur des séquences vidéo réelles montrent que cette technique d’ajustement de faisceaux contraint réduit les dérives observées avec les algorithmes de vision classiques. Ils améliorent ainsi la précision de la localisation globale du système. / The works presented in this manuscript are in the field of computer vision, and tackle the problem of real-time vision based localization and 3D reconstruction. In this context, the trajectory of a camera and the 3D structure of the filmed scene are initially estimated by linear algorithms and then optimized by a nonlinear algorithm, bundle adjustment. The thesis first presents a new technique of line search, dedicated to the nonlinear minimization algorithms used in Structure-from-Motion. The proposed technique is not iterative and can be quickly installed in traditional bundle adjustment frameworks. This technique, called Global Algebraic Line Search (G-ALS), and its two-dimensional variant (Two way-ALS), accelerate the convergence of the bundle adjustment algorithm. The approximation of the reprojection error by an algebraic distance enables the analytical calculation of an effective displacement amplitude (or two amplitudes for the Two way-ALS variant) by solving a degree 3 (G-ALS) or 5 (Two way-ALS) polynomial. Our experiments, conducted on simulated and real data, show that this amplitude, which is optimal for the algebraic distance, is also efficient for the Euclidean distance and reduces the convergence time of minimizations. One difficulty of real-time tracking algorithms (monocular SLAM) is that the estimated trajectory is often affected by drifts : on the absolute orientation, position and scale. Since these algorithms are incremental, errors and approximations are accumulated throughout the trajectory and cause global drifts. In addition, a tracking vision system can always be dazzled or used under conditions which prevented temporarily to calculate the location of the system. To solve these problems, we propose to use an additional sensor measuring the displacement of the camera. The type of sensor used will vary depending on the targeted application (an odometer for a vehicle, a lightweight inertial navigation system for a person). We propose to integrate this additional information directly into an extended bundle adjustment, by adding a constraint term in the weighted cost function. We evaluate three methods (based on machine learning or regularization) that dynamically select the weight associated to the constraint and show that these methods can be used in a real time multi-sensor SLAM, and validate them with different types of constraint on the orientation or on the scale. Experiments conducted on real video sequences show that this technique of constrained bundle adjustment reduces the drifts observed with the classical vision algorithms and improves the global accuracy of the positioning system.

La navigation inertielle grâce aux capteurs intégrés dans les smartphones permet d’assurer une géolocalisation continue même en absence de signal GNSS. Ces capteurs bas coût délivrent néanmoins des mesures bruitées qui engendrent une dérive de la trajectoire. La technique PDR qui est une technique de navigation inertielle par détection de pas souffre de deux limites principales. La première est l’estimation de la longueur de pas car cette dernière dépend des caractéristiques physiques de chaque utilisateur, et la seconde est le résultat d’une dérive angulaire combinée avec un biais lié au portage du capteur à la main. Dans le contexte du projet HAPPYHAND, ce travail s’intéresse à l’exploitation de la carte pour corriger ces différentes erreurs. Un réseau de navigation topologique est exploité pour corriger à la fois les erreurs angulaires et calibrer le modèle de longueur de pas. Ce modèle est ensuite augmenté par un processus de mise à jour de position par détection de points d’intérêt. / Smartphone navigation using the low-cost embedded sensors in off the shelf smartphones can provide a continuous solution in GNSS-denied environments. The most widely adopted approach is Pedestrian Dead Reckoning (PDR) that uses acceleration and angular velocity to estimate the user’s position. Yet, consumer grade sensors deliver noisy measurements that may result into a drift in the estimated trajectory. One major challenge is to estimate accurately step length information since it depends on physiological features that are specific to each user. In addition, angular biases are more likely to be introduced in the orientation estimation process with handheld devices. This is mainly due to the high degree of freedom of hand motion. In the context of a national project called HAPPYHAND, the main goal of this work is to exploit map information as far as possible in order to mitigate the previous inherent limitations to the PDR approach. First, a topological network extracted from the map is proposed in order to correct the angular errors and calibrate the step length model. Second, context awareness is adopted in order to provide regular and frequent position updates thanks to a point of interest online detection scheme.

Les systèmes complexes intègrent aujourd’hui de nombreux capteurs physiques ou logiques qui facilitent la prise de décisions optimales en fonction de l’exosystème et de l’endosystème. Ces capteurs sont des sources de données, qui délivrent des informations partielles, imprécises et/ou incertaines, partiellement complémentaires et partiellement redondantes. La théorie des fonctions de croyances offre un cadre formel adapté à la représentation de l’imprécision et de l’incertitude des informations. Cependant, même en modélisant l’ignorance et l’imprécision des sources, l’absence de conflit entre les sources n’est toutefois pas garantie.Dans la théorie des fonctions de croyances, le désaccord entre sources est classiquement mesuré en termes de conflit ‘Dempsterien’, celui résultant de la combinaison conjonctive des sources, ou de dis-similarité ou distances entre fonctions de croyance. Toutes ces mesures sont globales, et ne donnent pas d’information directe sur la source du conflit.La contribution principale de cette thèse est de décomposer le conflit Dempsterien dans le but d'analyser celui-ci. Nous proposons une décomposition par rapport aux différentes hypothèses simples ou composées, issues de l'espace de discernement. Nous montrons l’unicité de cette décomposition et explicitons l’algorithme de calcul, à partir de la décomposition canonique de la fonction de croyance. Nous interprétons alors chacun des termes de la décomposition comme la contribution au conflit global, apportée par chaque hypothèse simple ou composée. Cette décomposition s’applique à l’analyse du confit intra-source (i.e. le conflit inhérent à la source) ou du conflit inter-sources (i.e. le conflit qui apparait lors de la fusion des sources). Nous illustrons sur des exemples jouets comment l’observation de la répartition du conflit par rapport aux différentes hypothèses peut permettre l’identification de l’origine de certains conflits. Trois applications de notre mesure sont ensuite développées, afin d’illustrer son utilité.La première application concerne la détection préventive de chute un véhicule type bicycle (moto). Les sources de données sont les accélérations mesurées sur les deux roues. Un conflit entre ces mesures, supposées hautement redondantes, voire corrélées, sera alors interprété comme un début de chute. Nous montrons que la décomposition du conflit fournit un indicateur de chute plus fin et précoce que la mesure du conflit Dempsterien.La deuxième application concerne la localisation de véhicule, problème essentiel pour l’autonomie des véhicules d'exploration comme des robots de service. Les sources sont des sorties d’algorithmes d’estimation de mouvement du véhicule. Nous montrons d’abord qu’estimer dynamiquement la fiabilité des sources permet d’améliorer la fusion. Nous montrons ensuite que la décomposition du conflit permet une mesure plus fine de la fiabilité de la fusion que la mesure du conflit Dempsterien. En cas de conflit détecté, l’estimation de la fiabilité de chaque source est ensuite fondée sur la vérification (ou non) d’une hypothèse de régularité temporelle, vérification elle-même basée sur une mesure de distance locale aux hypothèses simples ou composées. La troisième application propose une généralisation de la combinaison hybride de Dubois Prade au cas de la combinaison à N sources. Notre mesure calculant le conflit partiel associé à chaque sous-ensemble d’hypothèses, en nous inspirant du principe de la règle de combinaison hybride, nous redistribuons la masse de ce conflit partiel à la disjonction des hypothèses du sous-ensemble. La décomposition du conflit permet d’identifier de manière unique les différents sous-ensembles d’hypothèses contribuant au conflit.En conclusion, les travaux ont montré que l’information issue de la mesure du conflit, et de sa décomposition, pouvait (devait) être considérée comme une information à part entière, permettant notamment la gestion des sources et des croyances à fusionner. / Complex systems are now integrating many sensors, physical or logical, in order to be able to take the best decision knowing the exosystem and endosystem. These sensors are data sources, which deliver partial information, imprecise and/or uncertain, partially complementary and partially redundant. The theory of belief functions is now widely used in data fusion because it provides a formal framework for the representation of both imprecise and uncertainty information. However, even modeling the ignorance and the imprecision of the sources, the source combination usually lets appear some disagreement/conflict between sources.A disagreement between sources makes the system unstable and can impact the decision. Thus, for managing the disagreement, several authors have developed different combination rules where the “Dempster's conflict” is transferred to a set of elements. A few works have proposed to consider the conflict as a piece of information exploitable beyond the scope of the combination. In this work, we aim at decomposing the Dempster's conflict in order to better interpret it. We propose a decomposition with respect to different assumptions simple or compound of discernment space. We show the uniqueness of this decomposition and we specify the algorithm, based on the canonical decomposition of belief function. We then interpret each term of the decomposition as the contribution, to global conflict, brought by each hypothesis simple or compound. This decomposition is applied to the analysis of intra-conflict source (i.e. the conflict inherent in the source) or inter-conflict sources (i.e. the conflict appearing during the fusion of sources). We illustrate on toy examples how observing the distribution of conflict with respect to different assumptions may allow the identification of the origin of some conflicts.Three applications of our measurement have been developed to illustrate its usefulness.The first application deals with the preventive detection of fall for motorbike. Typical data sources are speed and accelerations measured on each of the two wheels. A conflict between these measures, supposed highly redundant or even correlated, should be interpreted as an early fall (sliding, shock). We show that the decomposition of conflict provides a finer and earlier indicator of fall than Dempster's conflict.The second application is the localization of the vehicle, the key issue being for autonomous exploration vehicles such as service robots. The sources are outputs of algorithms estimating the movement of the vehicle (such as odometers, visual odometry, FastSLAM). We first show that estimating the reliability of sources dynamically improves fusion. We then show that the decomposition of conflict allows a more refined measure of the fusion reliability than Dempster's conflict. Now, when conflict is detected, the estimation of the reliability of each source is based on the verification (or not) of an assumption of temporal regularity, verification itself based on a distance measure local to the discernment space hypotheses.The third application is the generalization of the hybrid combination [Dubois and Prade, 1988] to the case of N sources. Our measure calculates the partial conflicts associated with each subset of hypotheses. Following the hybrid combination [Dubois and Prade, 1988] principle, we redistribute the mass associated to a partial conflict on the disjunction of the hypotheses involving this partial conflict. In this redistribution, our decomposition of the conflict is essential since it allows identifying uniquely the various sub-sets of hypotheses involving partial conflicts.In conclusion, this work has shown that the information derived from the conflict measurement, and its decomposition could (should) be considered a full information, particularly for the management of sources and beliefs to combine.

Ce travail de recherche consiste en la proposition d’une nouvelle approche de caractérisation non destructive de l’endommagement des matériaux composites (carbone/époxy) sollicités en fatigue par des essais d’auto-échauffement (blocs de chargements croissants). Cette approche est basée sur l’utilisation de plusieurs techniques non destructives appliquées in-situ, en temps réel ou différé, dont l’analyse est, soit redondante soit complémentaire. Au total, six techniques ont été utilisées (émission acoustique, thermographie infrarouge, corrélation d’images numériques, acousto-ultrasons, ultrasons C-scan et ondes de Lamb) et leurs résultats post-traités puis fusionnés à l’aide d’algorithmes basés sur les réseaux de neurones. Les résultats obtenus ont permis d’évaluer et de localiser l’endommagement du matériau et d’estimer sa durée de vie résiduelle. Ce faisant, plusieurs avancés scientifiques ont été obtenus en réalisant, par exemple, une localisation 2D des évènements acoustiques à l’aide seulement de deux capteurs avec une précision millimétrique, ou encore le développement d’une nouvelle technique imagée d’acousto-ultrasons permettant un contrôle hors contraintes de l’état d’endommagement du matériau, …et enfin, le pronostic de la durée de vie résiduelle du matériau basé sur une fusion de données par réseaux de neurones. / This research work consists in a new approach for non-destructive characterisation of damage in composite materials (carbon/epoxy) subjected to fatigue during self-heating tests (increasing load blocks). This approach is based on the use of several non-destructive techniques applied in-situ, in real time or delayed, whose analysis is either redundant or complementary. Six techniques were used (acoustic emission, infrared thermography, digital image correlation, acousto-ultrasound, C-scan ultrasound and lamb waves) and their post-processed results were merged using algorithms based on neural networks. The results obtained made it possible to assess and locate the damage of the material and to estimate its residual life. In doing so, several scientific advances have been obtained by, for example, carrying out a 2D localization of acoustic events using only two sensors with millimetric precision, or the development of a new pictorial acousto-ultrasonic technique allowing an control of the state of material damage at free stress conditions, ... and finally, the prognosis of the residual lifetime of the material based on a data fusion by neural networks.

Nas últimas décadas, as texturas dinâmicas ou texturas temporais, que são texturas com movimento, tornaram-se objetos de intenso interesse por parte de pesquisadores das áreas de processamento digital de imagens e visão computacional. Várias técnicas vêm sendo desenvolvidas, ou aperfeiçoadas, para a extração de características baseada em texturas dinâmicas. Essas técnicas, em vários casos, são a combinação de duas ou mais metodologias pré-existentes que visam apenas a extração de características e não a melhora da qualidade das características extraídas. Além disso, para os casos em que as características são \"pobres\" em qualidade, o resultado final do processamento poderá apresentar queda de desempenho. Assim, este trabalho propõe descritores que extraiam características dinâmicas de sequências de vídeos e realize a fusão de informações buscando aumentar o desempenho geral na segmentação e/ou reconhecimento de texturas ou cenas em movimento. Os resultados obtidos utilizando-se duas bases de vídeos demonstram que os descritores propostos chamados de D-LMP e D-SLMP foram superiores ao descritor da literatura comparado e denominado de LBP-TOP. Além de apresentarem taxas globais de acurácia, precisão e sensibilidade superiores, os descritores propostos extraem características em um tempo inferior ao descritor LBP-TOP, o que os tornam mais práticos para a maioria das aplicações. A fusão de dados oriundos de regiões com diferentes características dinâmicas aumentou o desempenho dos descritores, demonstrando assim, que a técnica pode ser aplicada não somente para a classificação de texturas dinâmicas em sí, mas também para a classificação de cenas gerais em vídeos. / In the last decades, the dynamic textures or temporal textures, which are textures with movement, have become objects of intense interest on the part of researchers of the areas of digital image processing and computer vision. Several techniques have been developed, or perfected, for feature extraction based on dynamic textures. These techniques, in several cases, are the combination of two or more pre-existing methodologies that aim only the feature extraction and not the improvement of the quality of the extracted features. Moreover, in cases that the features are \"poor\" in quality, the final result of processing may present low performance. Thus, this work proposes descriptors that extract dynamic features of video sequences and perform the fusion of information seeking to increase the overall performance in the segmentation and/or recognition of textures or moving scenes. The results obtained using two video bases show that the proposed descriptors called D-LMP and D-SLMP were superior to the descriptor of the literature compared and denominated of LBP-TOP. In addition to presenting higher overall accuracy, precision and sensitivity rates, the proposed descriptors extract features at a shorter time than the LBP-TOP descriptor, which makes them more practical for most applications. The fusion of data from regions with different dynamic characteristics increased the performance of the descriptors, thus demonstrating that the technique can be applied not only to the classification of dynamic textures, but also to the classification of general scenes in videos.

Submitted by Geyciane Santos (geyciane_thamires@hotmail.com) on 2015-06-18T14:37:14Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Felipe Gomes de Oliveira.pdf: 8063130 bytes, checksum: c3a3271d66779ae934aca4f3e28b999b (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-19T21:07:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Felipe Gomes de Oliveira.pdf: 8063130 bytes, checksum: c3a3271d66779ae934aca4f3e28b999b (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-19T21:10:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Felipe Gomes de Oliveira.pdf: 8063130 bytes, checksum: c3a3271d66779ae934aca4f3e28b999b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-19T21:10:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Felipe Gomes de Oliveira.pdf: 8063130 bytes, checksum: c3a3271d66779ae934aca4f3e28b999b (MD5) Previous issue date: 2011-07-25 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research presents a visual data fusion approach to recover dense depth map from sequences of images. The conventional methods to estimate depth map have many drawbacks with respect to environment illumination changes and camera positioning. We propose a Global optimization data fusion strategy to improve the measurements from stereo and focus depth maps. Di erent from typical stereo and focus fusion techniques, we use a single pair of stereo cameras to acquire series of images scenes without occlusion and illumination constraints. Then, we use Energy Functional fusion to associate the geometric coherence with multiple frames. In order to evaluate the results we de ned a metric using similarity measurements between traditional stereo and the proposed approach. The experiments are performed in real scene images, and the estimated mapping was superior than those found using traditional stereo methods, which demonstrates the good performance and robustness of our approach. / Este trabalho propõe uma abordagem de Fusão de Dados Visuais para estimar a estrutura tridimensional de uma cena a partir de sequências de imagens obtidas por meio de duas ou mais câmeras. Os métodos convencionais para estimar mapas de profundidade apresentam desvantagens relacionadas a mudanças na iluminação do ambiente e posicionamento de câmeras. Por essa razão, foi proposta uma estrategia de Fusão de Dados baseada em minimiza c~ao de energia para aprimorar as medições proporcionadas pela disparidade entre pixels de uma imagem e pela variação de foco. A abordagem proposta faz uso de uma rede distribuída de sensores visuais utilizando um par de câmeras estéreo sem restrições de oclusão ou iluminação no processo de captura de imagens. A função de energia foi usada para integrar múltiplos frames e inferir a coerência geométrica contida na cena. Para avaliar os resultados obtidos foram utilizadas métricas da literatura através de medições de similaridade entre técnicas de estéreo tradicionais e a estrategia desenvolvida. Os experimentos foram conduzidos a partir de imagens de cenas reais, e as informações de profundidade estimadas foram qualitativamente superior que os resultados obtidos pelos métodos tradicionais. Tais informações demonstram a qualidade dos resultados alcançados pela técnica proposta.

Ces travaux de recherche se sont déroulés dans le cadre du développement d’une application de télévigilance médicale ayant pour but de détecter des situations de détresse à travers l’utilisation de plusieurs types de capteurs. La fusion multi-capteurs peut fournir des informations plus précises et fiables par rapport aux informations provenant de chaque capteur prises séparément. Par ailleurs les données issues de ces capteurs hétérogènes possèdent différents degrés d’imperfection et de confiance. Parmi les techniques de fusion multi-capteurs, les méthodes crédibilistes fondées sur la théorie de Dempster-Shafer sont actuellement considérées comme les plus adaptées à la représentation et au traitement des informations imparfaites, de ce fait permettant une modélisation plus réaliste du problème. En nous appuyant sur une représentation graphique de la théorie de Dempster-Shafer appelée Réseaux Évidentiels, nous proposons une structure de fusion de données hétérogènes issues de plusieurs capteurs pour la détection de chutes afin de maximiser les performances de détection chutes et ainsi de rendre le système plus fiable. La non-stationnarité des signaux recueillis sur les capteurs du système considéré peut conduire à une dégradation des conditions expérimentales, pouvant rendre les Réseaux Évidentiels incohérents dans leurs décisions. Afin de compenser les effets résultant de la non-stationnarité des signaux provenant des capteurs, les Réseaux Évidentiels sont rendus évolutifs dans le temps, ce qui nous a conduit à introduire les Réseaux Evidentiels Dynamiques dans nos traitements et à les évaluer sur des scénarios de chute simulés correspondant à des cas d’usage variés / This work took place in the development of a remote home healthcare monitoring application designed to detect distress situations through several types of sensors. The multi-sensor fusion can provide more accurate and reliable information compared to information provided by each sensor separately. Furthermore, data from multiple heterogeneous sensors present in the remote home healthcare monitoring systems have different degrees of imperfection and trust. Among the multi-sensor fusion techniques, belief methods based on Dempster-Shafer Theory are currently considered as the most appropriate for the representation and processing of imperfect information, thus allowing a more realistic modeling of the problem. Based on a graphical representation of the Dempster-Shafer called Evidential Networks, a structure of heterogeneous data fusion from multiple sensors for fall detection has been proposed in order to maximize the performance of automatic fall detection and thus make the system more reliable. Sensors’ non-stationary signals of the considered system may lead to degradation of the experimental conditions and make Evidential Networks inconsistent in their decisions. In order to compensate the sensors signals non-stationarity effects, the time evolution is taken into account by introducing the Dynamic Evidential Networks which was evaluated by the simulated fall scenarios corresponding to various use cases

Dans la vie de tous les jours, nous assistons à des chorégraphies surprenantes dans les déplacements de foules de piétons. Les mécanismes qui sont à la base de la dynamique des foules humaines restent peu connus. Un des modes d’observation des piétons consiste à réaliser des mesures en conditions réelles (exemple : aéroport, gare, etc.). La trajectoire empruntée, la vitesse et l’accélération sont les données de base pour une telle analyse. C’est dans ce contexte que se placent nos travaux qui combinent étroitement observations en milieu naturel et expérimentations contrôlées. Nous avons proposé un système pour le suivi de plusieurs piétons dans un environnement fermé, à l’aide d’un réseau de télémètres lasers à balayage. Nous avons fait avancer l’état de l’art sur quatre plans.Premièrement, nous avons introduit une méthode de fusion automatique des données, permettant de discriminer les objets statiques (murs, poteaux, etc.) et aussi d’augmenter le taux de détection.Deuxièmement, nous avons proposé une méthode de détection non paramétrique basée sur la modélisation de la marche. L’algorithme estime la position du piéton, que celui-ci soit immobile ou en mouvement.Finalement, notre suivi repose sur la méthode Rao-Blackwell Monte Carlo Association de Données, avec la particularité de suivre un nombre variable de piétons.L’algorithme a été évalué quantitativement par des expériences de comportement social à différents niveaux de densité. Ces expériences ont eu lieu dans une école, près de 300 piétons ont été suivis dont une trentaine simultanément. / In everyday life, we witness surprising choreographies in the movements of crowds of pedestrians. The mechanisms that underlie the dynamics of human crowd dynamics remain poorly understood. One of the ways of observing pedestrians consists in taking measurements in real conditions (e. g. airport, station, etc.). The trajectory, speed and acceleration are the basic data for such an analysis. It is in this context that our work is placed, which closely combines observations in the natural environment with controlled experiments. We proposed a system for tracking multiple pedestrians in a closed environment using a network of scanning laser rangefinders. We have advanced the state of the art on four levels: first, we have introduced an automatic data fusion method to discriminate static objects (walls, poles, etc.) and also to increase the detection rate; second, we have proposed a non-parametric detection method based on walking modeling. The algorithm estimates the position of the pedestrian, whether stationary or moving, and finally, our monitoring is based on the Rao-Blackwell Monte Carlo Association Data Method, with the particularity of tracking a variable number of pedestrians, which was quantitatively evaluated by experiments in social behaviour at different levels of density. These experiments took place in a school, nearly 300 pedestrians were followed, about thirty of them simultaneously.

Ce travail porte sur l'analyse d'images numériques biologiques. Il vise à définir et mettre en œuvre des processus de mesures automatiques de données biologiques à partir d'images numériques dans un cadre de traitement de masse, et aborde notamment : l'incidence des choix méthodologiques sur la stabilité des résultats, l'étude de la validation des mesures produites et les limites de la généricité des méthodes et modèles appliquées à la biologie végétale.La réflexion est menée dans le cadre de l'étude de certaines organisations cellulaires, et plus particulièrement de l'identification et l'analyse automatique de files cellulaires dans des mosaïques d'images microscopiques de bois. En effet, l'étude des tendances biologiques le long de ces structures est nécessaire pour comprendre la mise en place des différentes organisations et maturations de cellule. Elle ne peut être conduite qu'à partir d'une grande zone d'observation du plan ligneux. Pour cela,- nous avons mis en place un nouveau protocole de préparation (rondelles de bois poncées) et de numérisation des échantillons permettant d'acquérir entièrement la zone d'observation sans biais- nous avons développé une chaîne de traitement permettant l'extraction automatique des files cellulaires dans des mosaïques images numériques.- nous avons proposé des indices de fiabilité pour chaque mesure effectuée afin de mieux cibler les études statistiques à venir.Les méthodes développées dans la thèse permettent l'acquisition et le traitement rapide d'un volume important de données. Ces données devraient servir de base à de nombreuses investigations : des analyses architecturales des arbres avec le suivi de file cellulaire et/ou la détection de perturbations biologiques, des analyses de variabilité intra et inter arbres permettant de mieux comprendre la croissance endogène des arbres. / This study focuses on biological numeric picture processes. It aims to define and implement new automated measurements at large scale analysis. Moreover, this thesis addresses: The incidence of the proposed methodology on the results reliability measurements accuracy definition and analysis proposed approaches reproducibility limits when applied to plant biology.This work is part of cells organization study, and aims to automatically identify and analyze the cell lines in microscopic mosaic wood slice pictures. Indeed, the study of biological tendencies among the cells lines is necessary to understand the cell migration and organization. Such a study can only be realized from a huge zone of observation of wood plane. To this end, this work proposes:- a new protocol of preparation (slices of sanded wood) and of digitizing of samples, in order to acquire the entire zone of observation without bias,- a novel processing chain that permit the automated cell lines extraction in numeric mosaic pictures,- reliability indexes for each measurement for further efficient statistical analysis.The methods developed during this thesis enable to acquire and treat rapidly an important volume of information. Those data define the basis of numerous investigations, such as tree architectural analysis cell lines following and/or detection of biological perturbations. And it finally helps the analysis of the variability intra- or inter- trees, in order to better understand the tree endogenous growth.