L'établissement et la croissance de l'épinette noire en régénération après une coupe en forêts boréales sont fréquemment affectés par la prolifération de plantes éricacées telles le Kalmia angustifolia . La compétition éricacées-épinette noire est fréquente au point d'entraîner une baisse significative du potentiel forestier dans la forêt boréale de l'est du Canada. Il est toujours difficile de proposer des scénarios sylvicoles qui garantissent la résilience des peuplements propices à l'envahissement. Ceci découle du manque de connaissance des impacts de l'aménagement sur la dynamique des éricacées à l'echelle du paysage ; ainsi que du manque de compréhension des mécanismes écologiques qui font qu'une pessière coupée se transforme en pessière à éricacées et non en pessière dense.L'objectif général de cette étude est de cartographier la distribution spatiale des éricacées au niveau régional. Après l'acquisition des données et de leur prétraitement, une interprétation experte a permis de produire les polygones pour l'entraînement des algorithmes de classification pour les images IKONOS. Deux séries de polygones (couverture de surface et strate arborescente) découlent de ces opérations. Chaque serie est associée à l'une des deux stratifications et contient toutes les classes thématiques de cette stratification. Une première segmentation fut appliquée sur une mosaïque de sept images IKONOS pour créer des objets spatiaux. Ces objets ont ensuite étés assignés à une classe thématique en faisant appel à la logique floue disponible dans le logiciel eCognition. Deux types de cartes thématiques (strate arborescente et couverture du sol) sont créés à l'aide des sites d'entraînement issus de la photo-interprétation experte.Les résultats furent validés à l'aide des placettes de sondage terrain (précision globale de 80 % pour les deux thématiques). 70% de l'étendue des cartes produites sur la mosaïque IKONOS furent ensuite utilisée pour son application à la classification de l'image Landsat-TM qui couvre toute la zone d'étude. Le 30% non utilisé des cartes de la mosaïque IKONOS ont servi à valider les résultats cartographiques de la classification de l'image Landsat-TM (précision globale de 88.0% pour la carte arborescente et de 78.4% pour la carte de la couverture du sol).Les méthodes et cartes résultantes seront utiles pour la gestion de la ressource forestière, en particulier pour la productivité de l'épinette noire dans les régions nordiques.

Les schémas de subdivision sont largement utilisés pour la génération rapide de courbes ou de surfaces. Des développements récents ont produit des schémas variés, en particulier non-linéaires, non-interpolants ou non-homogènes.Pour pouvoir être utilisés en compression, analyse ou contrôle de données, ces schémas de subdivision doivent être incorporés dans une analyse multiresolution qui, imitant les analyses en ondelettes, fournit une décomposition multi-échelle d'un signal, d'une courbe ou d'une surface. Les ingrédients nécessaires à la définition d'une analyse multiresolution associée à un schéma de subdivision sont des schémas de décimation et de détails. Leur construction est facile quand le schéma de multiresolution est interpolant.Cette thèse est consacrée à la construction de schémas de décimation et de détails compatibles avec un schéma de subdivision le plus général possible. Nous commençons par une construction générique dans le cas d'opérateurs homogènes (mais pas interpolants) puis nous généralisons à des situations non-homogènes et non-linéaires. Nous construisons ainsi des analyses multiresolutions compatibles avec de nombreux schémas récemment développés. L'analyse des performances des analyses ainsi construitesest effectuée. Nous présentons des applications numériques en compression d'images. / Subdivision schemes are widely used for rapid curve or surface generation. Recent developments have produced various schemes, in particular non-linear, non-interpolatory or non-uniform.To be used in compression, analysis or control of data, subdivision schemes should be incorporated in a multiresolution analysis that, mimicking wavelet analyses, provides a multi-scale decomposition of a signal, a curve, or a surface. The ingredients needed to define a multiresolution analysis associated with a subdivision scheme are decimation scheme and detail operators. Their construction is straightforward when the multiresolution scheme is interpolatory.This thesis is devoted to the construction of decimation schemes and detail operators compatible with general subdivision schemes. We start with a generic construction in the uniform (but not interpolatory) case and then generalize to non-uniform and non-linear situations. Applying these results, we build multiresolution analyses that are compatible with many recently developed schemes. Analysis of the performances of the constructed analyses is carried out. We present numerical applications in image compression.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Ce mémoire porte sur la segmentation des fibres de la matière blanche et sur le développement d'outils visuels permettant d'interagir avec les résultats. Pour y parvenir, une métrique innovatrice permettant de quantifier la différence entre deux fibres de la matière blanche est créée. Cette mesure fait appel à des notions de multirésolution, de courbure, de torsion afin de caractériser la forme géométrique d'une fibre. Elle regroupe également des mesures plus simples telles la distance du cosinus, la distance euclidienne entre les centres de masse et la différence des longueurs d'arc pour capter respectivement l'orientation, la translation et la taille d'une fibre. Ensuite, une nouvelle technique de segmentation permettant de gérer des quantités importantes de données est développée. Finalement, ces nouvelles méthodes sont validées sur différents jeux de données.

Mon travail de thèse consiste en la mise en place d'une méthode de reconstruction 3D. Les objets à reconstruire sont des petits corps du système solaire qui ont été observée dans le domaine visible par des sondes lors de missions spatiales. La méthode proposée (appelée photoclinométrie par déformation) consiste à déformer un maillage jusqu'à ce que les images synthétiques de ce maillage correspondent aux images observées, ceci s'effectue au sein d'une boucle d'optimisation. Cette méthode nécessitant un maillage de départ proche de la solution souhaitée, nous avons implémenter cette méthode au sein d'un schéma multirésolution (multirésolution photoclinométrie par déformation) permettant d'obtenir une reconstruction sans apriori de forme. Cependant cette méthode ne permet pas d'obtenir de modèles contenant des millions de facettes. Une troisième méthode a donc été développé pour pallier ce problème, elle consiste à découper le maillage en différents morceaux et à appliquer la méthode multirésolution photoclinométrie par déformation à chacun de ces morceaux. Par fusion de ces morceaux, on arrive ainsi à obtenir des maillages de plusieurs millions de facettes (modèle haute résolution). Ces méthodes ont été testées avec la reconstruction des deux astéroïdes (Steins and lutetia) survolé par la sonde Rosetta de l'Agence Spatiale Européenne (ESA). / My PhD work consists in the establishment of a method of 3D reconstruction. Studied objects are small solar system bodies that have been observed in the visible range by sensors during space missions. The proposed method (called photoclinometry by deformation ) consists in deforming a mesh until the synthetic images of the mesh correspond to the observed ones, this is done in an optimization loop . This method requires an initial mesh close to the desired solution. We implement this method in a multiresolution scheme (multiresolution photoclinometry by deformation) to obtain a reconstruction without an apriori shape . However, this method does not allow models containing millions of facets . A third method has been developed to overcome this problem, it consists in cutting the mesh into different pieces and apply the multiresolution method photoclinometry by deforming to each of these pieces . By merging these pieces , we obtain meshes of several millions facets (high resolution model). These methods have been tested by reconstructing the two asteroids (Steins and lutetia) flown-by the Rosetta spacecraft of the European Space Agency (ESA).

Les modèles déformables ou les contours actifs sont utilisés pour extraire les caractéristiques visuelles dans une image, en particulier les contours d'objets.<br /><br />Notre propos dans cette thèse est d'étudier ces modèles dans un environnement multirésolution.<br /><br />Commençant par une étude des contours actifs à haute résolution, nous démontrons un théorème d'existence pour les contours actifs fermés et les contours actifs à extrémités libres. Nous présentons ensuite un nouveau modèle appelé la bulle déformable, qui a l'avantage d'avoir une représentation discrète, d'être relativement robuste au bruit et à la texture et d'agir par faibles déformations.<br /><br />Ensuite nous étudions quelques techniques de multirésolution, en présentant les avantages et les inconvénients de chacune. A travers une proposition que nous avons montrée, nous établissons le lien entre la multirésolution et la notion de minimisation<br /><br />d'énergie.<br /><br />Enfin, nous terminons par une proposition originale qui consiste à faire coopérer les contours actifs et la multirésolution. Cette coopération s'aggrémente de plusieurs approches pour faire passer le contour du haut de la pyramide vers sa base. Elle<br /><br />associe entre autres une factorisation du modèle des contours actifs, d'une part selon une démarche de type membrane effectuée à basse résolution, et d'autre part selon<br /><br />une démarche de type plaque mince au travers des différentes résolutions supérieures permettant de réajuster le contour détecté jusqu'à la résolution initiale.

Cette thèse présente une construction générale d'ondelettes de seconde génération dont l'originalité est de distinguer deux points vues complémentaires : le point de vue de subdivision, qui souligne le lien bien connu entre les schémas de subdivision et l'analyse multirésolution, et d'autre part le point de vue non emboîté, dans lequel les espaces d'approximation, qui remplacent les espaces d'échelle traditionnels, ne sont plus nécessairement imbriqués. Dans la première partie de la thèse, le cadre multirésolution est présenté puis divers aspects théoriques, essentiellement relatifs au point de vue non emboîté, sont étudiés. En particulier, plusieurs techniques de constructions des opérateurs d'analyse ou de synthèse sont présentées. La deuxième partie de la thèse est consacrée aux applications. Le point de vue non emboîté est utilisé pour développer un cadre multirésolution pour fonctions constantes ou linéaires par morceaux définies sur des triangulations irrégulières d'un domaine planaire ou sphérique, permettant notamment la visualisation progressive de grands volumes de données. Les algorithmes de décomposition et de reconstruction des données sont discutés en détails notamment du point de vue de leur implémentation effective, plus délicate que dans le cas des ondelettes classiques. Des applications traditionnelles telles que la compression ou l'édition à différents niveaux de détails sont également généralisées à ces fonctions. D'autre part, est également discutée l'utilisation du cadre non emboîté pour l'approximation et la reconstruction de fonctions définies sur des maillages surfaciques construits via des modèles multirésolution basés sur les techniques de décimation de maillages. Enfin, on montre à diverses reprises que le point de vue non emboîté permet un abord unifié des algorithmes basés sur les ondelettes et des techniques décimatoires, traditionnellement opposées.

L'animation de scènes virtuelles en synthèse d'images est une technique maîtrisée, largement utilisée pour les effets spéciaux cinématographiques et les jeux vidéos. Elle se limite toutefois la plupart du temps à l'animation manuelle d'objets rigides. Cette thèse se propose de chercher à générer automatiquement les déformations d'un objet mou, qui plus est en temps-réel. L'application visée est la création d'un simulateur chirurgical d'opérations minimalement invasives destiné à terme à la formation des chirurgiens. Les méthodes actuelles ne permettent pas d'obtenir à la fois un réalisme visuel satisfaisant et une animation en temps-réel. Pour y parvenir nous avons utilisé les lois de l'élasticité linéaire qui garantissent le réalisme de l'animation et assurent qu'un même comportement de l'objet sera approché, quelle que soit la finesse de la discrétisation. Nous proposons alors une méthode de simulation multirésolution, qui adapte automatiquement en fonction de la simulation, pour chaque zone de l'objet, la précision des calculs pour obtenir un compromis entre une simulation grossière et très rapide ou au contraire une animation plus précise utilisant davantage de points. La partie de l'organe proche de l'outil manipulé par l'utilisateur sera ainsi animée avec une grande précision, qui diminuera dans les régions lointaines, moins importantes visuellement. Ces travaux ont abouti à la réalisation d'un prototype de simulateur chirurgical offrant une animation en temps-réel grâce à l'utilisation de la multirésolution. Le réalisme est accru par l'utilisation d'un dispositif à retour d'effort simulant la résistance de l'organe à la déformation, calculée grâce au modèle physique interne.

La vision perceptive humaine combine différents niveaux de perception pour faciliter l'interprétation d'une scène. Les physiologistes la modélisent par le cycle perceptif, guidé par un facteur psychologique, l'attention visuelle. Ce fonctionnement est à la base de nos travaux sur une méthode générique pour l'analyse de documents structurés. Dans ce contexte, nous proposons le formalisme de calque perceptif ainsi que des outils de multirésolution, pour simuler le cycle perceptif et l'attention visuelle. Le formalisme du calque perceptif permet de fusionner des informations issues de différents niveaux de perception, en étant guidé par des connaissances. Nous aboutissons ainsi à une architecture complète de vision perceptive, DMOS-P, qui est un enrichissement de la méthode DMOS de reconnaissance de documents. Grâce à cette méthode, il devient possible de spécifier simplement des mécanismes complexes de coopération perceptive, adaptés à chaque type de problème, qui améliorent la reconnaissance de la structure de documents. Nous mettons en évidence un mécanisme de prédiction/vérification lié à la vision perceptive : la vision à basse résolution permet d'émettre des hypothèses sur la structure en utilisant le contexte global ; ces hypothèses sont ensuite vérifiées à plus haute résolution. Ce mécanisme simplifie et améliore la reconnaissance des documents : lorsque les indices visuels sont denses (documents bruités ou à structure complexe), la vision perceptive permet de mieux sélectionner les données structurelles pertinentes ; lorsque l'information structurelle est physiquement diuse (documents ayant une structure pauvre), la vision perceptive permet de mieux reconstituer la structure du document. Nous avons validé cette approche sur des documents à structure variée (courriers manuscrits, registres d'archives, presse. . .), à grande échelle (plus de 80 000 images), et de manière industrielle grâce au transfert technologique vers la société Evodia.