L'objectif de cette thèse est de proposer une approche générale pour l'indexation et la recherche de vidéos pour la vidéosurveillance. En se basant sur l'hypothèse que les vidéos sont prétraitées par un module d'analyse vidéo, l'approche proposée comprend deux phases : la phase d'indexation et celle de recherche. Afin d'utiliser les résultats de différents modules d'analyse vidéo, un modèle de données comprenant deux concepts, objets et événements, est proposé. La phase d'indexation visant à préparer des données déterminées dans ce modèle de données effectue trois tâches. Premièrement, deux nouvelles méthodes de détection des blobs représentatifs de la tâche représentation d'objets déterminent un ensemble de blobs associés à leurs poids pour chaque objet. Deuxièmement, la tâche extraction de descripteurs consiste à analyser des descripteurs d'apparence et aussi temporels sur les objets indexés. Finalement, la tâche indexation calcule les attributs des deux concepts et les stocke dans une base de données. La phase de recherche commence avec une requête de l'utilisateur et comprend quatre tâches. Dans la tâche formulation de requêtes, afin de permettre à l'utilisateur d'exprimer ses requêtes, un nouveau langage est proposé. La requête est traitée par la tâche analyse syntaxique. Une nouvelle méthode dans la tâche mise en correspondance permet de retrouver efficacement les résultats pertinents. Deux méthodes dans la tâche retour de pertinence permettent d'interagir avec l'utilisateur afin d'améliorer les résultats de recherche. Dans le but d'évaluer la performance de l'approche proposée, nous utilisons deux bases de vidéos dont l'une provenant du projet CARETAKER et l'autre provenant du projet CAVIAR. Les vidéos du projet CARETAKER sont analysées en utilisant la plate-forme VSIP de l'équipe PULSAR alors que les vidéos du projet CAVIAR sont manuellement annotées. La méthode de détection des blobs représentatifs améliore la performance d'une méthode dans l'état de l'art. L'utilisation du langage de requêtes montre qu'il permet d'exprimer de nombreuses requêtes à différents niveaux. La méthode de mise en correspondance obtient de meilleurs résultats en comparaison avec deux méthodes de l'état de l'art. Les résultats expérimentaux montrent que l'approche proposée retrouve efficacement les objets d'intérêt et les événements complexes.

Cette thèse porte sur la problématique de reconnaissance automatique de systèmes dynamiques. Une méthodologie basée sur des modèles de séquences d'états est employée : les états permettent de décrire le système à un instant particulier tandis que des transitions permettent au système d'évoluer au cours du temps. Dans le cadre de la thèse, deux nouvelles méthodes de représentation et de reconnaissance de séquences d'états basées sur le Modèle des Croyances Transférables, modèle non probabiliste de raisonnement incertain basé sur les fonctions de croyance, sont proposées. La première méthode est déterministe et inspirée des travaux en Intelligence Artificielle, la seconde est stochastique et basée sur une généralisation aux fonctions de croyance des modèles de Markov cachés initialement développés dans la théorie des probabilités. Ces algorithmes, dont le cadre formel est générique, ont été intégrés dans un système de reconnaissance de mouvements humains dans les vidéos d'athlétisme que nous avons mis en place en collaboration avec l'Université de Crète dans le cadre du Réseau d'Excellence Européen SIMILAR. Les méthodes de reconnaissance de séquences ont été évaluées sur une base de 74 vidéos et comparées aux modèles de Markov cachés probabilistes.

Détecter et suivre les objets principaux d’une vidéo est une étape nécessaire en vue d’en décrire le contenu pour, par exemple, permettre une indexation judicieuse des données multimédia par les moteurs de recherche. Les techniques de suivi d’objets actuelles souffrent de défauts majeurs. En effet, soit elles nécessitent que l’utilisateur désigne la cible a suivre, soit il est nécessaire d’utiliser un classifieur pré-entraîné à reconnaitre une classe spécifique d’objets, comme des humains ou des voitures. Puisque ces méthodes requièrent l’intervention de l’utilisateur ou une connaissance a priori du contenu traité, elles ne sont pas suffisamment génériques pour être appliquées aux vidéos amateurs telles qu’on peut en trouver sur YouTube. Pour résoudre ce problème, nous partons de l’hypothèse que, dans le cas de vidéos dont l’arrière-plan n’est pas fixe, celui-ci apparait moins souvent que les objets intéressants. De plus, dans une vidéo, la topologie des différents éléments visuels composant un objet est supposée consistante d’une image a l’autre. Nous représentons chaque image par un graphe plan modélisant sa topologie. Ensuite, nous recherchons des motifs apparaissant fréquemment dans la base de données de graphes plans ainsi créée pour représenter chaque vidéo. Cette approche nous permet de détecter et suivre les objets principaux d’une vidéo de manière non supervisée en nous basant uniquement sur la fréquence des motifs. Nos contributions sont donc réparties entre les domaines de la fouille de graphes et du suivi d’objets. Dans le premier domaine, notre première contribution est de présenter un algorithme de fouille de graphes plans efficace, appelé PLAGRAM. Cet algorithme exploite la planarité des graphes et une nouvelle stratégie d’extension des motifs. Nous introduisons ensuite des contraintes spatio-temporelles au processus de fouille afin d’exploiter le fait que, dans une vidéo, les objets se déplacent peu d’une image a l’autre. Ainsi, nous contraignons les occurrences d’un même motif a être proches dans l’espace et dans le temps en limitant le nombre d’images et la distance spatiale les séparant. Nous présentons deux nouveaux algorithmes, DYPLAGRAM qui utilise la contrainte temporelle pour limiter le nombre de motifs extraits, et DYPLAGRAM_ST qui extrait efficacement des motifs spatio-temporels fréquents depuis les bases de données représentant les vidéos. Dans le domaine du suivi d’objets, nos contributions consistent en deux approches utilisant les motifs spatio-temporels pour suivre les objets principaux dans les vidéos. La première est basée sur une recherche du chemin de poids minimum dans un graphe connectant les motifs spatio-temporels tandis que l’autre est basée sur une méthode de clustering permettant de regrouper les motifs pour suivre les objets plus longtemps. Nous présentons aussi deux applications industrielles de notre méthode / Detecting and following the main objects of a video is necessary to describe its content in order to, for example, allow for a relevant indexation of the multimedia content by the search engines. Current object tracking approaches either require the user to select the targets to follow, or rely on pre-trained classifiers to detect particular classes of objects such as pedestrians or car for example. Since those methods rely on user intervention or prior knowledge of the content to process, they cannot be applied automatically on amateur videos such as the ones found on YouTube. To solve this problem, we build upon the hypothesis that, in videos with a moving background, the main objects should appear more frequently than the background. Moreover, in a video, the topology of the visual elements composing an object is supposed consistent from one frame to another. We represent each image of the videos with plane graphs modeling their topology. Then, we search for substructures appearing frequently in the database of plane graphs thus created to represent each video. Our contributions cover both fields of graph mining and object tracking. In the first field, our first contribution is to present an efficient plane graph mining algorithm, named PLAGRAM. This algorithm exploits the planarity of the graphs and a new strategy to extend the patterns. The next contributions consist in the introduction of spatio-temporal constraints into the mining process to exploit the fact that, in a video, the motion of objects is small from on frame to another. Thus, we constrain the occurrences of a same pattern to be close in space and time by limiting the number of frames and the spatial distance separating them. We present two new algorithms, DYPLAGRAM which makes use of the temporal constraint to limit the number of extracted patterns, and DYPLAGRAM_ST which efficiently mines frequent spatio-temporal patterns from the datasets representing the videos. In the field of object tracking, our contributions consist in two approaches using the spatio-temporal patterns to track the main objects in videos. The first one is based on a search of the shortest path in a graph connecting the spatio-temporal patterns, while the second one uses a clustering approach to regroup them in order to follow the objects for a longer period of time. We also present two industrial applications of our method