La thèse s'inscrit dans le domaine de la représentation des connaissances et la modélisation de l'incertitude dans un contexte de fusion d'informations. L'idée majeure est d'utiliser les outils sémantiques que sont les ontologies, non seulement pour représenter les connaissances générales du domaine et les observations, mais aussi pour représenter les incertitudes que les sources introduisent dans leurs observations. Nous proposons de représenter ces incertitudes au travers d'une méta-ontologie (DS-ontology) fondée sur la théorie des fonctions de croyance. La contribution de ce travail porte sur la définition d'opérateurs d'inclusion et d'intersection sémantique et sur lesquels s'appuie la mise en œuvre de la théorie des fonctions de croyance, et sur le développement d'un outil appelé FusionLab permettant la fusion d'informations sémantiques à partir du développement théorique précédent. Une application de ces travaux a été réalisée dans le cadre d'un projet de surveillance maritime. / This thesis is part of the knowledge representation domain and modeling of uncertainty in a context of information fusion. The main idea is to use semantic tools and more specifically ontologies, not only to represent the general domain knowledge and observations, but also to represent the uncertainty that sources may introduce in their own observations. We propose to represent these uncertainties and semantic imprecision trough a metaontology (called DS-Ontology) based on the theory of belief functions. The contribution of this work focuses first on the definition of semantic inclusion and intersection operators for ontologies and on which relies the implementation of the theory of belief functions, and secondly on the development of a tool called FusionLab for merging semantic information within ontologies from the previous theorical development. These works have been applied within a European maritime surveillance project.

Impliqué dans un processus décisionnel, l'opérateur humain est souvent confronté à un trop grand nombre d'informations, qu'il doit analyser, synthétiser et exploiter parfois dans un contexte de crise où le facteur temps est décisif. Il est alors nécessaire d'automatiser certaines tâches à haute valeur cognitive ajoutée pour optimiser ce processus décisionnel. Les ontologies de domaine peuvent être utilisées lors de différentes phases de celui-ci. Les travaux de recherche décrits dans ce mémoire concernent l'instrumentation de l'automatisation cognitive lors de différents traitements de l'information, en exploitant des ontologies. Ces recherches ont été menées au sein de l'équipe KID (Knowledge and Image analysis for Decision making) du centre de recherche LGI2P de l'école des mines d'Alès (EMA), de 2001 à 2013. Une première partie détaille mes différentes activités sous la forme d'un curriculum vitae étendu. La deuxième partie constitue le cœur de ce mémoire et détaille mes contributions en matière d'indexation, de recherche d'information conceptuelle et de visualisation de cartes de connaissances. Le premier chapitre pose les définitions des ontologies, leur application en particulier pour la recherche d'information et argumente notre positionnement. Le deuxième chapitre détaille notre vision de l'indexation, des qualités que l'on peut en attendre et de la pertinence des applications qui l'utilisent. Plusieurs stratégies d'indexation sont évoquées, dont une, l'indexation par propagation, constitue notre principale contribution et la piste privilégiés de nos perspectives à court terme. Le troisième chapitre présente nos contributions en recherche d'information (RI) conceptuelle. Disposant d'un ensemble de ressources indexées à l'aide de concepts issus d'une ontologie de domaine, des techniques de requêtage performantes en termes de rappel et de précision, peuvent être mises en place. Nos travaux s'intègrent dans un processus décisionnel : il faut non seulement fournir un résultat pertinent par rapport à une requête d'un utilisateur, mais également être à même de lui justifier ce résultat. Pour cela nous avons choisi d'utiliser des opérateurs d'agrégation issus du domaine de l'aide à la décision pour déterminer la pertinence d'un document. La reformulation de requête, quant à elle, est envisagée dans ces travaux comme l'optimisation d'une fonction objectif dans un processus de RI itératif. Nos perspectives dans ce domaine concernent la RI complémentaire, où les ressources sélectionnées doivent non seulement être pertinentes par rapport à la requête, mais encore se compléter les unes les autres vis-à-vis de cette requête. La RI nécessitant des méthodes de calcul de similarité sémantique, une partie de nos contributions concerne ces mesures. Un cadre abstrait unificateur a été proposé et une librairie dédiée développée. Pour favoriser l'automatisation cognitive, les techniques de visualisation et d'interaction jouent un rôle majeur. Le quatrième chapitre synthétise nos contributions dans le domaine, en particulier concernant les cartes de connaissances interactives, où les ontologies de domaine sont utilisées pour structurer la carte. Ainsi, la proximité physique des entités représentées tient compte de leur proximité sémantique. Différentes techniques peuvent être employées pour mettre en relief certaines caractéristiques de ces entités, différentes vues pouvant être proposées en fonction du contexte d'utilisation (indexation, navigation, recherche d'information, etc.) Un dernier chapitre conclut ce manuscrit en synthétisant nos contributions et en présentant nos perspectives concernant les différentes thématiques abordées dans ce manuscrit. Un positionnement de ce travail par rapport à l'EMA et plus globalement au sein de l'Institut Mines-Télécom est également proposé, ainsi que mes perspectives en matière d'enseignement.