Cette thèse porte sur les bases neuronales des indices monoculaires statiques de la perception tridimensionnelle tels que la texture naturelle et les ombrages. <br />A l'aide d'enregistrements extra-cellulaires réalisés chez le singe vigile, nous montrons dans le premier chapitre que la texture naturelle d'un objet est encodée au sein de l'aire visuelle V4 sur la base de caractéristiques tels que sa luminance ou son hétérogénéité. <br />Dans le second chapitre, nous montrons que les neurones de V4 sont sensibles aux ombrages, indice puissant de la 3D. <br />Dans le troisième chapitre, nous nous intéressons aux latences de réponses des neurones de V4. Les temps de latence que nous relevons sont particulièrement courts en comparaison avec ceux rapportés dans la littérature. <br />Nos résultats indiquent que l'aire V4 participe au traitement de la forme 3D de l'objet en encodant les ombrages et la texture naturelle comme indices tridimensionnels.

Le travail est consacré à l'extraction de primitives dans des images tridimensionnelles obtenues par une caméra laser à triangulation. Les zones artéfactées de l'image, où l'information fournie est fausse, sont détectées. La recherche des arêtes des objets est abordée. Enfin, les méthodes d'extraction des faces planes sont analysées. En particulier la transformation de Hough a été mise en oeuvre et étudiée par les outils du traitement du signal: son support fréquentiel a été recherché afin d'optimiser son échantillonnage

La quasi-totalité des phénomènes constituant l'activité solaire trouvent leur origine dans la présence d'intenses champs magnétiques coronaux. Les tubes de flux magnétique, générés et intensifiés au sein de l'intérieur solaire, doivent être transportés vers l'atmosphère solaire. Mon travail de thèse s'est principalement concentré sur les mécanismes d'émergence lors de la traversée de la photosphère, étape critique pour l'émergence du champ magnétique, et sur l'étude de l'hélicité magnétique, une des rares quantités invariante en magnétohydrodynamique (MHD).<br /> Après avoir introduit cette problématique, à partir d'observations multi-longueurs d'onde (FGE, TRACE, SoHO, THEMIS), je montre pourquoi les tubes de flux magnétiques adoptent une forme ondulée au niveau de la photosphère et que des reconnexions magnétiques sont nécessaires à la progression des tubes de flux dans l'atmosphère solaire. Je présente ensuite les résultats d'une simulation numérique MHD 3D portant sur l'étude des conditions topologiques du déclenchement de la reconnexion magnétique. Enfin j'expose mes travaux analytiques sur la densité de flux d'hélicité magnétique, et leurs applications aux observations solaires. <br /> Cette étude permet de faire le lien entre la génération de l'hélicité magnétique dans l'intérieur solaire, son injection et sa redistribution dans la couronne solaire et son éjection dans le milieu interplanétaire.

Un navire à coque ferromagnétique, sous l'influence du champ magnétique terrestre et de contraintes mécaniques, s'aimante, créant ainsi une anomalie locale du champ. L'immunisation en boucle fermée est un système permettant au bâtiment d'auto-évaluer cette anomalie et de la compenser en temps réel. La mise au point de ce système nécessite le développement d'un outil capable de prédire l'aimantation de la coque à chaque instant. Cette aimantation se décompose en deux parties: d'une part l'aimantation induite et d'autre part l'aimantation permanente. La première partie de ce travail s'attache à présenter les méthodes numériques permettant de calculer l'aimantation induite, c'est-à-dire la réaction du matériau plongé dans un champ inducteur. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à des méthodes intégrales conduisant à des répartitions de charges et de dipôles tangentiels localisées sur la coque. La deuxième partie propose une méthode pour déterminer l'aimantation permanente. Cette aimantation dépendant de l'histoire magnétique du bâtiment (hystérésis, magnétostriction...), un calcul déterministe n'est pas envisageable. Il est alors nécessaire de faire intervenir des mesures de champ magnétique effectuées à l'intérieur de la coque pour l'évaluer. Le présent travail propose une approche originale pour résoudre ce problème inverse. Celui-ci étant mal posé, nous proposons un critère de choix de la solution basé, non pas sur une approche mathématique, mais sur la connaissance physique des phénomènes mis en jeu. Une fois un modèle d'aimantation obtenu, il est alors possible de calculer le champ à l'extérieur du bâtiment. Tous nos résultats ont été validés sur une maquette représentative d'un navire réel.

Le passage continu d'une forme à une autre, ou métamorphose, est un procédé souvent utilisé pour les animations en infographie. Les techniques employées pour réaliser ces métamorphoses font généralement appel à des méthodes de mélange d'images plus qu'à de véritables transformations tridimensionnelles. De fait, de nombreux problèmes pratiques et théoriques subsistent dès lors que l'on cherche à métamorphoser deux objets tridimensionnels tels que des maillages polyédriques. Nous proposons une technique de métamorphose adaptée à des objets de forme tubulaire. Une courbe squelette est associée à chaque objet afin de le paramétrer. La transformation des courbes squelettes associées à deux objets, conjointement aux paramétrisations, permet de réaliser la métamorphose. Dans ce contexte, deux points sont plus particulièrement étudiés\,: Pour animer les courbes squelettes, nous introduisons un procédé d'interpolation de courbes polygonales fondé sur une homotopie régulière dans les groupes de Lie. Par ailleurs, l'association d'une courbe squelette à un objet peut être une étape délicate. Nous proposons donc un outil d'aide à la construction de courbe squelette dont la définition originale repose sur une analogie combinatoire avec la théorie des fonctions de Morse. Ces études nous conduisent finalement à l'élaboration d'un outil interactif pour réaliser des métamorphoses tridimensionnelles. Cet outil se caractérise par sa simplicité d'utilisation et l'aspect intuitif de ses paramètres.

Cette thèse est consacrée à la conception et au développement d'un système de reconstruction tridimensionnelle d'objets métalliques spéculaires par imagerie polarimétrique. Nous présentons tout d'abord une extension de la technique de “Shape from Polarization” aux surfaces métalliques. Après réflexion sur la surface, la lumière inci- dente non polarisée devient partiellement linéairement polarisée, en fonction de l'angle d'incidence et de l'indice de réfraction du matériau. Ainsi, les normales de la surface sont calculées à partir des paramètres de polarisation de la lumière réfléchie. L'ambiguïté concernant l'orientation des normales est ici levée grâce à un éclairage actif. Nous décrivons et comparons ensuite différentes méthodes de reconstruction tridimensionnelle de surfaces à partir d'un champ de normales. Pour finir, nous détaillons précisément le prototype développé, et nous en présentons une application pour la détection de défauts de forme.

Le rachis est constitué d'un ensemble de vertèbres entourées de tissus mous. Celui-ci est flexible, mais il est aussi rigide par morceau. Un modèle articulé permet de prendre en compte la nature particulière des déformations acceptables du rachis en vue de la création d'un modèle statistique. Cependant, les modèles articulés appartiennent naturellement à une variété Riemannienne et non à un espace vectoriel ce qui nous a amené à utiliser la moyenne de Fréchet et une mesure généralisée de la covariance lors de la création des modèles statistiques. Ceux-ci peuvent être visualisés de façon intuitive et comparés à l'aide de tests d'hypothèses. L'analyse d'un grand groupe de patients scoliotiques a révélé que la variabilité de la forme du rachis est inhomogène et anisotrope et qu'il est aussi possible de localiser les niveaux vertébraux significativement affectés par un traitement orthopédique. L'analyse par composantes principales dans le plan tangent de la moyenne de Fréchet permet quant à elle d'extraire des modes de déformations typiques qui facilitent l'analyse de grandes bases de données. Ces déformations typiques révélèrent des groupements cliniquement intéressants chez les patients scoliotiques. Finalement, une procédure d'estimation d'un maximum a posteriori permet la reconstruction 3D de modèles complets à partir de modèles 3D incomplets ou à partir de repères 2D identifiés sur des radiographies. Les résultats obtenus indiquent que notre méhode de reconstruction à partir de repères 2D est plus performante que la méthode la plus utilisée actuellement. De plus, une erreur inférieure à 2 mm a été obtenue lorsqu'au moins 25 % des vertèbres étaient disponibles pour la reconstruction d'un modèle complet du rachis. Les résultats obtenus indiquent donc qu'un modèle statistique de la géométrie du rachis complet basé sur une modélisation articulée mène à des statistiques descriptives interprétables cliniquement et à des algorithmes qui permettent d'obtenir des modèles 3D du rachis dans des circonstances où cela aurait été impossible par le passé.

Un navire à coque ferromagnétique, sous l'influence du champ magnétique terrestre. et de contraintes mécaniques, s'aimante, créant ainsi une anomalie locale du champ. L'immunisation en boucle fennée est un système permettant aubâtiment d'auto-évaluer cette anomalie et de la compenser en temps réel. La mise au point de ce système nécessite le développement d'un outil capable de prédire l'aimantation de la coque à chaque instant. Cette aimantation se décompose en deux parties: d'une part l'aimantation induite et d'autre part l'aimantation permanente. La première partie de ce travail s'attache à présenter les méthodes numériques permettant de calculer l'aimantation induite, c'est-à-dire la réaction du matériau plongé dans un champ inducteur. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à des méthodes intégrales conduisant à des répartitions de charges et de dipôles tangentiels localisées sur la coque. La deuxième partie propose une méthode pour déterminer l'aimantation permanente. Cette aimantation dépendant de l'histoire magnétique du bâtiment (hystérésis, magnétostriction... ), un calcul déterministe n'est pas envisageable. Il est alors nécessaire de faire intervenir des mesures de champ magnétique effectuées à l'intérieur de la coque pour l'évaluer. Le présent travail propose une approche originale pour résoudre ce problème inverse. Celui-ci étant mal posé, nous proposons un critère de choix de la solution basé, non pas sur une approche mathématique, mais sur la connaissance physique des phénomènes mis en jeu. Une fois un modèle d'aimantation obtenu, il est alors possible de calculer le champ à l'extérieur du bâtiment. Tous nos résultats ont été validés sur une maquette représentative d'un navire réel.

Cette thèse concerne la reconstruction tridimensionnelle d'objets à partir d'images prises par des caméras. Le schéma classique s'appuie sur un calibrage hors ligne des caméras. Ce calibrage n'est pas toujours possible et des applications dynamiques requièrent en général fréquemment une mise à jour du calibrage au vol. Il est donc clairement souhaitable de pouvoir s'affranchir du besoin d'un calibrage hors ligne. Dans cette thèse, nous nous concentrons d'une part sur des méthodes de reconstruction non calibrée et d'autre part sur le concept de calibrage en ligne ou auto-calibrage. Nous tâchons d'obtenir des mesures tridimensionnelles même avec des images prises par des caméras non calibrées. Les informations obtenues ne sont pas de nature métrique, mais elles sont néanmoins exploitables pour des tâches de reconnaissance d'objets ou d'asservissement de robots. Nous avons développé plusieurs méthodes pratiques pour la reconstruction tridimensionnelle non calibrée. L'auto-calibrage ou calibrage en ligne consiste à calibrer une caméra uniquement à partir d'images d'objets inconnus. Les images prises au cours d'une application peuvent donc être utilisées simultanément pour l'application elle-même et pour le calibrage de la caméra. Notre contribution majeure dans ce domaine est une étude des conditions de dégénérescence qui s'avèrent apparaître fréquemment en pratique. Plus précisément, nous identifions tous les types de mouvements de caméra qui prohibent l'auto-calibrage.

Ce travail analyse la course de vitesse des enfants de l'école primaire et élabore, pour la formation des enseignants, un outil d'apprentissage de la lecture de cette course. La première partie a permis d'isoler des niveaux d'habileté en course de vitesse indépendamment de l'âge des enfants. Pour cela 270 enfants entre 2 et 11 ans ont été filmés et leur course analysée grâce au logiciel 3D vision de Gilles Dietrich. Chaque course a été identifiée par des indicateurs (temporels, spatio-temporels et angulaires) et par des mesures prises sur une représentation paramétrique de la trajectoire de la pointe du pied, le point fixe retenu étant l'oreille (la poulaine d'oreille). Un tri hiérarchique a permis de cerner 6, puis 5 niveaux d'habileté en course de vitesse chez les enfants. Chaque niveau a été décrit, les principales caractéristiques isolées par une analyse en composante principale. Une première modélisation des différents niveaux est proposée sous la forme d'une poulaine moyenne. D'une manière empirique, un cd-rom d'apprentissage de la lecture du mouvement a été conçu et testé auprès de stagiaires professeur d'école. Les résultats obtenus ont mis en évidence la difficulté de compréhension de la poulaine d'oreille. Ils ont conduit à une nouvelle modélisation, plus figurative, des niveaux de course par un "viseur". Cette modélisation prend en compte l'inclinaison du tronc, la position de la cheville et la position de la cuisse. Ils sont également à l'origine de transformations dans la conception de l'instrument pour apprendre. Le second cd-rom a été testé auprès d'enseignants stagiaires, il conduit à une meilleure analyse de la course des élèves