Cette thèse se concentre sur l'étude de l'extraction et de la caractérisation des structures locales, dans le contexte de l'analyse d'images et des textures. S'appuyant sur les lignes de niveau des images ou sur la notion duale et moins structuré e d'orientation du gradient, les contributions de cette thèse se concentrent sur trois thèmes suivants: La première partie présente une nouvelle méthode pour l'analyse de texture qui dans l'esprit est similaire a la granulométrie morphologique, tout en permettant un haut degré d'invariance géométrique et radiométrique. Avec l'aide de la représentation par carte topographique, la deuxième partie de cette thèse développe une approche générale pour l'abstraction d'images, dont le but est de générer automatiquement des images abstraites à partir de photographies réalistes. Le sujet de la dernière partie de cette thèse est la détection des jonctions dans les images naturelles. L'approche s'appuie sur les directions locales de lignes de niveau à travers l'orientation du gradient de l'image. Nous introduisons un système générique d'analyse de jonction. Le premier avantage de la procédure proposée est un critère pour la détection automatique de jonctions. Celui-ci permet de traiter des parties texturées de l'image dans lesquelles aucune détection n'est attendue. Deuxièmement, la méthode donne une caractérisation des jonction en L-, Y et en X, y compris un calcul précis de leur type, de leur localisation et de leur échelle. Contrairement aux approches classiques, la caractérisation de l'échelle ne repose pas sur un espace-échelle linéaire, et permet donc d'obtenir une bonne précision géométrique.

En médecine, le rôle de l'image est primordial. Depuis la renaissance, l'image a été un des vecteurs principaux de la transmission du savoir. Plus récemment, l'essor des techniques d'imageries tridimensionnelles n'a fait qu'étendre l'importance de l'image à la plupart des disciplines et des procédures médicales. Tout naturellement donc, la médecine a représenté un des domaines d'application privilégiés de la visualisation scientifique. Mes travaux de recherche s'inscrivent directement dans cette discipline de la visualisation scientifique et se présentent sous la forme de solutions de représentations originales apportées et associées à certaines problématiques médicales.<br />Pour cela, une réflexion sur l'outil de visualisation a été menée afin de proposer un cadre bien défini qui puisse guider l'élaboration d'un outil de représentation répondant à une discipline et à une problématique particulière. Le point le plus original de cette réflexion concerne un essai de formalisation de l'évaluation de la performance des outils de visualisation.<br />Deux grands domaines d'application ont justement permis de démontrer la pertinence de ce cadre général de la visualisation :<br />- La visualisation générale de l'anatomie avec, dans un premier temps, la conception d'un outil générique de visualisation de données médicale, le lancer de rayons multifonctions. Cet outil a été ensuite étendu selon deux axes de recherche, d'une part l'intégration de modèles de connaissances dans la procédure de synthèse d'images et d'autre part, l'imagerie interventionnelle et plus particulièrement des applications en urologie.<br />- Les apports de la visualisation pour l'interprétation des données recueillies sur le patient épileptique et plus particulièrement l'élaboration d'outils complémentaires permettant une analyse progressive des mécanismes et structures impliqués dans la crise.