L'objectif de ce travail est l'analyse et la classification d'expressions faciales.<br />Des expériences en psychologie ont permis de mettre en évidence le fait que l'être humain est capable de reconnaître les émotions sur un visage à partir de la visualisation de l'évolution temporelle de certains points caractéristiques de celui-ci.<br />Nous avons donc tout d'abord proposé un système d'extraction automatique des contours des traits permanents du visage (yeux, sourcils et lèvres).<br /><br /> Dans ce travail nous nous intéressons au problème de la segmentation des yeux et des sourcils.<br />La segmentation des contours des lèvres est basée sur un travail précédent développé au sein du laboratoire.<br />L'algorithme proposé pour l'extraction des contours des yeux et des sourcils est constitué de trois étapes : d'abord la définition de modèles paramétriques pour modéliser au mieux le contour de chaque trait ; ensuite, les modèles choisis sont initialisés sur les images à segmenter grâce à l'extraction d'un ensemble de points caractéristiques ; enfin, les modèles initiaux sont ajustés finement en tenant compte d'information de gradient de luminance.<br />La segmentation des contours des yeux, des sourcils et des lèvres conduit a ce que nous appelons des squelettes d'expressions.<br /><br /> Pour mesurer la déformation des traits caractéristiques, cinq distances caractéristiques sont définies sur ces squelettes.<br />Basé sur l'état de ces distances un ensemble de règles logiques est défini pour chacune des expressions considérées : Sourire, Surprise, Dégout, Colère, Peur, Tristesse, Neutre.<br />Ces règles sont compatibles avec la norme MPEG-4 qui fournit une description des transformations subies par chacun des traits du visage lors de la production des six expressions faciales universelles.<br />Cependant le comportement humain n'étant pas binaire, une expression pure est rarement produite.<br />Pour pouvoir modéliser le doute entre plusieurs expressions et le cas des expressions inconnues, les Modèles de Croyance Transférables sont utilisés comme pro cessus de fusion pour la classification des expressions faciales.<br />Le système de reconnaissance développé tient compte de l'évolution au cours du temps des déformations des traits du visage.<br /><br /> Dans la perspective d'un système audio-visuel de reconnaissance d'expressions émotionelles, une étude préliminaire sur des expressionse vocales a aussi été menée.

Le traitement des émotions joue un rôle essentiel dans les relations interpersonnelles. Des déficits dans la reconnaissance des émotions évoquées par les expressions faciales et vocales ont été démontrés à la suite d’un traumatisme craniocérébral (TCC). Toutefois, la majorité des études n’ont pas différencié les participants selon le niveau de gravité du TCC et n’ont pas évalué certains préalables essentiels au traitement émotionnel, tels que la capacité à percevoir les caractéristiques faciales et vocales, et par le fait même, la capacité à y porter attention. Aucune étude ne s’est intéressée au traitement des émotions évoquées par les expressions musicales, alors que la musique est utilisée comme méthode d’intervention afin de répondre à des besoins de prise en charge comportementale, cognitive ou affective chez des personnes présentant des atteintes neurologiques. Ainsi, on ignore si les effets positifs de l’intervention musicale sont basés sur la préservation de la reconnaissance de certaines catégories d’émotions évoquées par les expressions musicales à la suite d’un TCC. La première étude de cette thèse a évalué la reconnaissance des émotions de base (joie, tristesse, peur) évoquées par les expressions faciales, vocales et musicales chez quarante et un adultes (10 TCC modéré-sévère, 9 TCC léger complexe, 11 TCC léger simple et 11 témoins), à partir de tâches expérimentales et de tâches perceptuelles contrôles. Les résultats suggèrent un déficit de la reconnaissance de la peur évoquée par les expressions faciales à la suite d’un TCC modéré-sévère et d’un TCC léger complexe, comparativement aux personnes avec un TCC léger simple et sans TCC. Le déficit n’est pas expliqué par un trouble perceptuel sous-jacent. Les résultats montrent de plus une préservation de la reconnaissance des émotions évoquées par les expressions vocales et musicales à la suite d’un TCC, indépendamment du niveau de gravité. Enfin, malgré une dissociation observée entre les performances aux tâches de reconnaissance des émotions évoquées par les modalités visuelle et auditive, aucune corrélation n’a été trouvée entre les expressions vocales et musicales. La deuxième étude a mesuré les ondes cérébrales précoces (N1, N170) et plus tardives (N2) de vingt-cinq adultes (10 TCC léger simple, 1 TCC léger complexe, 3 TCC modéré-sévère et 11 témoins), pendant la présentation d’expressions faciales évoquant la peur, la neutralité et la joie. Les résultats suggèrent des altérations dans le traitement attentionnel précoce à la suite d’un TCC, qui amenuisent le traitement ultérieur de la peur évoquée par les expressions faciales. En somme, les conclusions de cette thèse affinent notre compréhension du traitement des émotions évoquées par les expressions faciales, vocales et musicales à la suite d’un TCC selon le niveau de gravité. Les résultats permettent également de mieux saisir les origines des déficits du traitement des émotions évoquées par les expressions faciales à la suite d’un TCC, lesquels semblent secondaires à des altérations attentionnelles précoces. Cette thèse pourrait contribuer au développement éventuel d’interventions axées sur les émotions à la suite d’un TCC. / Emotional processing plays a crucial role in social interactions. Deficits in recognizing emotions from facial and vocal expressions have been established following a traumatic brain injury (TBI). However, most studies did not look at the effect of TBI severity and did not evaluate essential prerequisites to efficiently recognize emotions, such as the ability to perceive facial and vocal features, and thereby, the ability to pay attention to them. No study has looked at emotional recognition from musical expressions following TBI, whereas musical intervention can be used to address behavioral, cognitive and affective issues in neurological populations. Thus, it is unknown whether therapeutic effects could be based on the preservation of emotional recognition from musical expressions following TBI. The first study assessed recognition of basic emotions (happiness, sadness, fear) from dynamic facial, vocal and musical expressions in forty-one adults (10 moderate-severe TBI 9 complicated mild TBI, 11 uncomplicated mild TBI and 11 healthy controls), who were administered experimental and perceptual control tasks. Findings indicate impairment in fearful facial expressions recognition following moderate-severe TBI and complicated mild TBI, as compared to adults having sustained an uncomplicated mild TBI and healthy controls. Impairment is not explained by a perceptual disorder. Results also show that emotional recognition from vocal and musical expressions is preserved following TBI, irrespective of severity. Despite a dissociation observed between performance of emotional recognition tasks from visual and auditory modalities, no relationship was found between vocal and musical expressions. The second study measured early (N1, N170) and later (N2) neural information processing underlying emotional recognition from facial expressions in twenty-five adults (10 uncomplicated mild TBI, 1 complicated mild TBI, 3 moderate-severe TBI and 11 healthy controls) during presentation of fearful, neutral and happy facial expressions. Findings indicate reduced early attentional processing following TBI, which impede higher-level cognitive stage enabling discrimination of fearful facial expressions. In sum, this thesis contributes to further improve our comprehension of emotional recognition from facial, vocal and musical expressions following TBI, according to injury severity. It also contributes to understand mechanisms underlying affected emotional recognition from facial expressions, which seem to arise as a consequence of reduced early attentional processing following TBI. This thesis could help to eventually refine interventions for emotional processing following a TBI.