Avec la multiplication des systèmes électroniques analogiques et numériques embarqués dans les moyens de transports actuels, l’environnement électromagnétique (EM) devient de plus en plus riche en signaux de toutes sortes et, donc, il devient plus complexe à caractériser. Dans ces travaux de thèse, nous nous intéressons au GSM-R (Global System for Mobile communications - Railways). Il s’agit du nouveau système de communication radio numérique portant la signalisation actuellement en cours de déploiement sur le réseau ferroviaire européen afin d'assurer l'interopérabilité des TGV. Ainsi, tous les pays d’Europe utiliseront le même système, ce qui facilitera la circulation des trains transfrontaliers d’un pays à l’autre. En environnement ferroviaire, le GSM-R doit faire face à différentes sources de bruit EM, notamment aux perturbations EM transitoires provenant du contact glissant entre la caténaire et le pantographe. Ces perturbations couvrent de larges bandes de fréquences dont, potentiellement, celles du GSM-R. Nous proposons une méthode de classification qui permet de prédire l’effet des perturbations EM transitoires sur la qualité des transmissions GSM-R. Cette méthode de classification pourrait être mise en place à bord des trains où elle permettrait d’identifier et localiser les zones critiques pour la qualité des transmissions GSM-R. Du point de vue de la standardisation, ces travaux de recherche pourraient contribuer à l’évolution nécessaire des équipements et des méthodologies définies dans les normes CEM afin de s’adapter aux nouvelles problématiques émanant de la multiplicité des systèmes et protocoles de communication sans fils employés dans le monde des transports. / With the proliferation of analog and digital electronic systems in the current means of transport, the electromagnetic (EM) environment becomes richer and richer in all kinds of signals and, therefore, it becomes more difficult to characterize.In this thesis, we focus on a particular digital system: the GSM-R (Global System for Mobile communications - Railways). It is the new digital radio communication system under deployment on the European rail network in order to ensure the interoperability of high-speed trains in Europe. Then, all countries in Europe will use the same system, which will facilitate the movement of cross-border trains from a country to another one. In the railway environment, the GSM-R is subject to different EM noise sources, including transient EM interferences coming from the sliding contact between the pantograph and the catenary. These disturbances cover wide frequency bands including, potentially, those of the GSM-R system. We propose a classification method for predicting the effect of transient EM disturbances on the quality of GSM-R transmissions.This classification method could be implemented on trains where it could identify and locate critical areas for the quality of GSM-R transmissions along the journey. From the point of view of standardization, these research works could contribute to the necessary evolution of equipment and methods defined in EMC standards in order to cover the new problems arising from the multiplicity of wireless communication systems and protocols employed nowadays in the world of transports.

Le but des applications visées par l’interaction homme-système est de parvenir à une interaction naturelle qui simule l’interaction homme-homme.Comme dans la communication homme-homme,les gestes sont aussi très utilisés dans la communication homme-système. Cette thèse porte sur la reconnaissance de gestes pour l’interaction naturelle homme-système basée sur les gestes. L’objectif des travaux menés durant cette thèse est de proposer des approches de reconnaissance de différents types de geste dynamiques : gestes simples et gestes composés. Tous d'abord, nous avons proposé un nouveau descripteur 3D de gestes calculé par les angles des articulations du corps humain à partir d’un flux de profondeur fourni par le capteur Kinect. Ensuite, nous avons proposé deux approches pour la reconnaissance de gestes dynamiques : a)une approche de reconnaissance des gestes simples,b) une approche de reconnaissance des gestes composés.La première approche est basée sur les Modèles de Markov Cachés. Un modèle MMC pour chaque geste a été réalisé. La variation des angles entre les articulations est utilisée comme entrée des Modèles de Markov Cachés. Cette méthode a été combinée avec la méthode de la Déformation Temporelle Dynamique (Dynamic Time Warping) pour éliminer les mauvaises classifications. La deuxième approche traite le cas des gestes composés et successifs dans une même séquence. Cette approche combine la méthode de la Déformation Temporelle Dynamique avec une fenêtre glissante adaptative d’où le nom de l’approche: Adaptive Dynamic TimeWarping. Deux versions de cette approche ont été proposées : version Forward et version Backward pour la reconnaissance en ligne et hors ligne. / The goal of Human System Interaction(HSI) research is to increase the performance of human system interaction in order to make it similarto human-human interaction. As for communication between humans, gestural communication is also widely used in human system interaction. This thesis is about gesture recognition for natural human system interaction based on gestures. The objectif of works conducted in this thesis is to propose recognition approches for different kind of dynamic gesture: simple gesture and composed gesture. First of all, we proposed a novel 3D gesture descriptor computed by human body joints angles provided by Kinect sensor. Second, we proposed two dynamic gestures recognition approaches: a) simple gestures recognition approach, b) composed gestures recognition approach. The first approach is based on Hidden Markov Models (HMM). One HMM was created for each gesture. The joints angles variations have been used as input for HMMs. Then,this method has been combined with the Dynamic Time Warping algorithm in order to eliminate bad classification. The second approach treats the case of composed and successive gestures in the same sequence. This approach combines Dynamic Time Warping method with an adaptative window, hence the name: Adaptive Dynamic Time Warping. Two versions have been proposed: Forward and Backward version for online and offline recognition.

L'analyse de la posture d'un humain à partir d'images est un problème difficile en raison à la fois de la complexité de l'objet étudié (causée entre autres par le nombre de degrés de liberté et la forte variabilité d'apparences entre les personnes) et des ambiguïtés visuelles introduites par le système d'observation (liées aux phénomènes d'auto-occultation et à la perte d'information sur la profondeur). La diversité de ses applications potentielles - comme la réalité virtuelle, l'interface homme machine, l'analyse du geste sportif...- en fait toutefois un sujet de recherche très actif. Cette thèse présente un système d'estimation de la configuration d'un modèle articulé du corps à partir des images acquises par un système de caméras fixes et calibrées, observant une personne évoluant dans une pièce. La méthode proposée ne suppose pas de connaissance sur les estimations précédentes dans la vidéo, et s'affranchit donc des éventuels problèmes d'initialisation ou de perte de suivi. L'objectif de ce travail est d'ouvrir la voie vers une analyse robuste et temps-réel de la posture pour l'interprétation de scènes et la vidéo surveillance. L'analyse s'appuie tout d'abord sur une extraction de la silhouette pour chacune des caméras par une méthode de soustraction de fond. Une reconstruction en voxels de l'enveloppe visuelle du corps est ensuite obtenue grâce à un algorithme de Shape from Silhouettes. Cette enveloppe 3D fusionne les primitives extraites des images et les informations sur la géométrie du système d'acquisition, et représente un moyen de rendre l'estimation plus indépendante du placement des caméras. L'estimation est ensuite basée sur une régression : l'application permettant de passer de la forme 3D reconstruite à la configuration du corps correspondante est modélisée durant une phase d'apprentissage. Les informations a priori intégrées dans le modèle appris permettent une prédiction directe de la pose à partir des données images (représentées par l'enveloppe visuelle). Le temps de calcul associé à l'estimation est réduit car le travail de modélisation est reporté sur la phase d'entrainement effectuée hors-ligne. Des bases v tel-00725684, version 1 - 27 Aug 2012 vi d'apprentissage synthétiques ont été créées grâce à des logiciels d'animation d'avatars et de rendu 3D. Pour encoder de manière concise la géométrie de l'enveloppe visuelle, un nouveau descripteur 3D a été proposé. Différentes possibilités sur la paramétrisation du mouvement du corps, la complexité du descripteur, la méthode de régression, la configuration des caméras...ont été envisagées et testées. Toutes les méthodes proposées sont évaluées quantitativement sur des données synthétiques, qui permettent une comparaison à la vérité terrain. La robustesse du système est éprouvée qualitativement grâce à des tests sur des séquences réelles, portant sur l'analyse des mouvements de marche et de bras.

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la vidéo surveillance et s'intéresse à la ré-identification de personnes dans un réseau de caméras à champs disjoints. La ré-identification consiste à déterminer si une personne quitte le champ d'une caméra et réapparait dans une autre. Elle est particulièrement difficile car l'apparence de la personne change de manière significative à cause de différents facteurs. Nous proposons d'exploiter la complémentarité de l'apparence de la personne et son style de mouvement pour la décrire d'une manière appropriée aux facteurs de complexité. C'est une nouvelle approche car la ré-identification a été traitée par des approches d'apparence. Les contributions majeures proposées concernent: la description de la personne et l'appariement des primitives. Nous étudions deux scénarios de ré-identification : simple et complexe. Dans le scénario simple, nous étudions la faisabilité de deux approches : approche biométrique basée sur la démarche et approche d'apparence fondée sur des points d'intérêt (PI) spatiaux et des primitives de couleur. Dans le scénario complexe, nous proposons de fusionner des primitives d'apparence et de mouvement. Nous décrivons le mouvement par des Pis spatio-temporels et l'apparence par des PIs spatiaux. Pour l'appariement, nous utilisons la représentation parcimonieuse comme méthode d'appariement local entre les PIs. Le schéma de fusion est fondé sur le calcul de la somme pondérée des votes des PIs et ensuite l'application de la règle de vote majoritaire. Nous proposons également une analyse d'erreurs permettant d'identifier les sources d'erreurs de notre système pour dégager les pistes d'amélioration les plus prometteuses / This thesis focuses on the problem of hu man re-identification through a network of cameras with non overlapping fields of view. Human re-identification is defined as the task of determining if a persan leaving the field of one camera reappears in another. It is particularly difficult because of persons' significant appearance change within different cameras vision fields due to various factors. In this work, we propose to exploit the complementarity of the person's appearance and style of movement that leads to a description that is more robust with respect to various complexity factors. This is a new approach for the re-identification problem that is usually treated by appearance methods only. The major contributions proposed in this work include: person's description and features matching. First we study the re-identification problem and classify it into two scenarios: simple and complex. In the simple scenario, we study the feasibility of two approaches: a biometric approach based on gait and an appearance approach based on spatial Interest Points (IPs) and color features. In the complex scenario, we propose to exploit a fusion strategy of two complementary features provided by appearance and motion descriptions. We describe motion using spatiotemporal IPs, and use the spatial IPs for describing the appearance. For feature matching, we use sparse representation as a local matching method between IPs. The fusion strategy is based on the weighted sum of matched IPs votes and then applying the rule of majority vote. Moreover, we have carried out an error analysis to identify the sources of errors in our proposed system to identify the most promising areas for improvement

Dans cette thèse, nous développons une approche supervisée de reconnaissance d’objets basée sur l’utilisation de nouveaux descripteurs d’images globaux inspirés du modèle du cortex visuel humain primaire V1 en tant que groupe de roto-translations semi-discrètes SE (2,N)=R² x ZN produit semi-direct entre R² et ZN. La méthode proposée est basée sur des descripteurs de Fourier généralisés et rotationnels définis sur le groupe SE (2,N), qui sont invariants aux transformations géométriques (translations, et rotations). De plus, nous montrons que ces descripteur de Fourier sont faiblement complets, dans le sens qu’ils permettent de discriminer sur un ensemble ouvert et dense L² (SE(2,N)) de fonctions à support compact, donc distinguer entre des images réelles. Ces descripteurs sont ensuite utilisés pour alimenter un classifieur de type SVM dans le cadre de la reconnaissance d’objets. Nous avons mené une séries d’expérimentations dans le but d’évaluer notre méthode sur les bases de visages RL, CVL et ORL et sur la base d’images d’objets variés COIL-100, et de comparer ses performances à celles des méthodes basées sur des descripteurs globaux et locaux. Les résultats obtenus ont montré que notre approche est en mesure de concurrencer de nombreuses techniques de reconnaissance d’objets existantes et de surpasser de nombreuse autres. Ces résultats ont également montré que notre méthode est robuste aux bruits. Enfin, nous avons employé la technique proposée pour reconnaître des navires dans un contexte de surveillance maritime. / In this thesis, we develop a supervised object recognition method using new global image descriptors inspired by the model of the human primary visual cortex V1. Mathematically speaking, the latter is modeled as the semi-discrete roto-translation group SE (2,N)=R² x ZN semi-direct product between R² and ZN. Therefore, our technique is based on generalized and rotational Fourier descriptors defined in SE (2,N) , and which are invariant to natural geometric transformations (translations, and rotations). Furthermore, we show that such Fourier descriptors are weakly complete, in the sense that they allow to distinguish over an open and dense set of compactly supported functions in L² (SE(2,N)) , hence between real-world images. These descriptors are later used in order to feed a Support Vector Machine (SVM) classifier for object recognition purposes. We have conducted a series of experiments aiming both at evaluating and comparing the performances of our method against existing both local - and global - descriptor based state of the art techniques, using the RL, the CVL, and the ORL face databases, and the COIL-100 image database (containing various types of objects). The obtained results have demonstrated that our approach was able to compete with many existing state of the art object recognition techniques, and to outperform many others. These results have also shown that our method is robust to noise. Finally, we have applied the proposed method on vessels recognition in the framework of maritime surveillance.

Les bases de données multimédia, aussi bien personnelles que professionnelles, se développent considérablement et les outils automatiques pour leur gestion efficace deviennent indispensables. L'effort des chercheurs pour développer des outils d'indexation basés sur le contenu sont très importants, mais le fossé sémantique est difficile à franchir : les descripteurs de bas niveau généralement utilisés montrent leurs limites dans des cadres applicatifs de plus en plus ouverts. Le texte présent dans les images est souvent relié au contexte sémantique et constitue un descripteur pertinent. Dans cette thèse nous proposons un système de localisation de texte dans des bases d'images génériques, qui tend à être robuste au changement d'échelle et aux déformations usuelles du texte enfoui. Notre système est basé sur un opérateur résiduel numérique, l'ouvert ultime. Dans une première partie nous étudions le comportement de cet opérateur sur des images réelles, et proposons des solutions pour pallier certaines limitations. Dans une seconde partie l'opérateur est inclus dans une chaîne de traitement et complété par différents outils de caractérisation du texte. Les performances de notre approche sont évaluées sur deux bases d'images. Premièrement, nous avons pris part à la campagne d'évaluation ImagEval, remportant la première place dans la catégorie "localisation de texte". Deuxièmement pour situer notre approche par rapport à l'état de l'art, nous avons effectué des tests avec la base d'évaluation I.C.D.A.R. Enfin, un démonstrateur a été réalisé pour EADS. Pour des raisons de confidentialité, ces travaux n'ont pas pu être intégrés à ce manuscrit.

La prédiction de la réactivité et de la sélectivité d'un processus chimique est cruciale. La théorie de la fonctionnelle de la densité électronique conceptuelle est le cadre théorique dans lequel tous les indices locaux et globaux qui décrivent la réactivité chimique ont été rationalisés. La description d'un processus chimique en terme de dérivées de l'énergie électronique par rapport au nombre d'électrons, ou au potentiel externe fournit une définition à chaque descripteur. Dans ce travail, un nouveau descripteur dual qui caractérise les variations de la dureté lorsque le potentiel externe est modifié, est défini. Il a été étudié à travers trois différentes théories : ses relations avec les fonctions de Fukui, ses relations avec la contribution covalente à l'énergie d'interaction et sa relation avec le principe de dureté maximum. Il apparaît dans les trois cas que le signe du descripteur permet de caractériser le comportement électrophile ou nucléophile d'un site moléculaire. Ce descripteur a finalement été testé à l'aide de différentes réactions classiques en chimie organique. Toutes ses prédictions sont en accord avec les résultats expérimentaux.

Dans le contexte de recherche et développement d'un nouveau traitement thérapeutique, le chercheur veut surveiller ses thématiques de recherche pour actualiser ses connaissances. Il a besoin d'accéder à l'information qui lui est utile directement sur son ordinateur. La prise en compte de la complexité d'un système biologique, révèle la très grande difficulté à traduire de façon linguistique toute une réflexion hypothétique. Nous proposons dans ce travail, un procédé détaché du système de langue. Pour ce faire, nous présentons une méthodologie basée sur une indexation qualitative en utilisant un filtrage personnalisé. L'index n'est plus d'ordre linguistique mais de type " liaisons de connaissances ". Cette méthode d'indexation qualitative appliquée à " l'information retrieval " contraste avec l'indexation documentaire et l'utilisation d'un thésaurus tel que le MeSH lorsqu'il s'agit d'exprimer une requête complexe. Le choix du sujet d'expérimentation sur la base de données Medline via PubMed constitue une démonstration de la complexité d'expression d'une problématique de recherche. Le thème principal est un traitement possible de la maladie d'Alzheimer. Cette expérience permet de mettre en avant des documents contenus dans Medline qui ne répondent pas ou peu à une indexation en mots-clés. Les résultats obtenus suggèrent qu'une " indexation en connaissances " améliore significativement la recherche d'information dans Medline par rapport à une simple recherche sur Google pratiquée habituellement par le chercheur. Assimilable à une veille scientifique, cette méthodologie ouvre une nouvelle collaboration entre professionnels de l'information et chercheurs

Dans le contexte Méditerranéen pluri-complexe aux niveaux écologique que sociopolitique, la mise en place de zones protégées mobilise une grande diversité d’outils basés sur des réalités règlementaires, foncières, financières, scientifiques et techniques. Cette thèse est fondée sur le principe de priorisation des enjeux socio-écologiques de conservation pour une orientation pertinente des options de protection dans les régions du pourtour méditerranéen. Elle s’appuie sur l’exemple précis du Liban, où les initiatives de protection semblent toujours guidées par une réponse à des enjeux socio-politique locaux qui priment sur les enjeux écologiques. Le but est de proposer une démarche objective, basée sur une combinaison de descripteurs écologiques et socio-économiques, qui permettrait une orientation réfléchie et adaptée pour la future désignation des aires protégées. Ainsi, sur base d’une revue bibliographique, des descripteurs adaptés au contexte méditerranéen, ont été identifiés. A partir de ceux-ci nous avons élaboré un outil de support à la décision qui permet de structurer les priorités de conservation de la biodiversité en utilisant les meilleures connaissances disponibles. Cet outil, testé sur plusieurs sites au Liban, propose différentes alternatives de protection priorisées, parmi lesquelles l’utilisateur (ministère, municipalité, région…) serait en mesure de choisir la plus appropriée en fonction du contexte sociopolitique prévalent. Ceci met l’accent sur la forte dimension politique dans la conservation. Si l’objectif est de fournir un outil pour la désignation des aires protégées, les véritables défis se situeront ensuite au niveau des choix d’ordre politique. / In the multi-complex ecological and socio-political Mediterranean context, protected areas establishment is strongly conditioned by a wide range of regulatory, land estate, financial, scientific and technical realities. The support of decision makers in the design and implementation of protected areas networks is thus needed. This thesis is founded the concept of prioritization, where socio-ecological conservation issues are prioritized for an appropriate orientation of protection options in Mediterranean countries. It is based on the specific example of Lebanon, where protection initiatives remain so far poorly adapted to ecological conservation needs. The goal is to provide an objective approach, based on a combination of ecological and socio-economic descriptors that would allow a pertinent and adapted guidance of future protected areas designation. Thus, based on a peer and grey literature review, a set of adapted-to-the-Mediterranean-context descriptors, were identified. Arising from these descriptors, we developed a decision support tool (MedConserve) which structures biodiversity conservation priorities based on the best available knowledge. Tested on different sites in Lebanon, this tool suggests several prioritized protection alternatives, from which the user (ministry, municipality, region, etc.) would be able to select the most appropriate option according to the prevailing socio-political context. This study emphasizes the strong political dimension of conservation. Even if the objective is to provide a tool for protected areas designation, the real challenges will always be related to political choices and decisions.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la recherche d'images par le contenu et plus spécifiquement dans celui de l'analyse de documents. Nous abordons le problème complexe de la localisation de symboles dans les documents où les symboles ne sont pas isolés de leur contexte. Bien qu'il existe beaucoup de travaux visant à la définition de bons descripteurs pour la représentation d'un symbole, ces derniers ne peuvent généralement pas être utilisés directement pour localiser des symboles dans les documents car on se heurte au paradoxe suivant : pour reconnaître les symboles il faudrait au préalable segmenter le document et réciproquement pour bien segmenter il faudrait au préalable reconnaître le contenu du document. Dans ce contexte, nous présentons nos contributions pour la localisation de symboles dans les documents graphiques où le problème de la localisation est abordé d'un point de vue différent de la plupart des méthodes existantes dans la littérature. Dans le contexte de l'analyse de documents graphiques, pour le problème de la localisation de symboles, presque toutes les études se focalisent sur l'aspect structurel du document, ce qui nécessite de résoudre plusieurs autres problèmes difficiles qui se situent soit en amont de la chaîne de traitements telle la vectorisation soit en aval telle la détection d'isomorphisme de (sous-) graphes. Cette thèse tente de voir ce problème de localisation sous l'aspect pixelaires qui est très rarement abordé dans les travaux précédents. Ainsi, dans nos travaux, nous avons abordé deux points essentiels pour résoudre ce problème. Le premier concerne le choix d'une représentation des informations des images de documents et le second est lié au processus de localisation de ces symboles. Afin de d´ecrire les symboles, nous proposons un descripteur de formes qui s'adapte bien aux symboles graphiques et qui peut être étendu pour d´ecrire le contenu des documents entiers ayant des symboles non-segmentés. Ce descripteur est basé sur le contexte de formes et prend en compte des informations associées aux seuls points d'intérêt associés à une forme. Le descripteur proposé assure l'invariance à la rotation et au changement d'échelle. Il est également tolérant à la déformation et à l'occultation partielle de l'objet. La localisation de symboles dans les documents graphiques s'appuie sur les techniques de traitement des documents textuels grâce à la notion de mots visuels. Un vocabulaire visuel est construit à partir d'un classifieur non-supervisé sur la base d'informations issues du descripteur de formes proposé et étendu aux documents entiers. Les documents graphiques sont ainsi “textualisés” grâce au vocabulaire visuel avec une technique d'appariements multiples. Lors de la localisation, les régions candidates sont identifiées dans les documents en fonction de l'appariement local entre la requête et les documents. La détermination des régions, parmi les régions candidates, contenant les occurrences du symbole requête est opérée à l'aide d'un système de vote adaptant le modèle vectoriel usuellement utilisé en recherche d'informations. Bien que la méthode ne soit pas encore validée sur les documents réels, les expérimentations sur des documents synthétiques et la comparaison avec une autre méthode montrent la performance de la méthode proposée en termes de précision, rappel.