Outre ses effets sur le système visuel classique permettant la formation des images, la lumière agit sur plusieurs fonctions « non-visuelles ». Celles-ci incluent la constriction pupillaire, la température corporelle, la sécrétion hormonale, le cycle veille-sommeil, la vigilance et les performances cognitives. Les fonctions non-visuelles sont préférentiellement sensibles aux lumières à longueurs d’ondes courtes (lumière bleue) en comparaison aux longueurs d’ondes plus longues (lumière verte). Il est proposé que le vieillissement s’accompagne d’une diminution de la sensibilité des fonctions non-visuelles à la lumière. Cette recherche vise à évaluer les effets de l’âge sur la constriction pupillaire et la sensibilité cérébrale à la lumière lors de l’exécution de tâche cognitive. Deux groupes de sujets, 16 jeunes (18-30 ans) et 14 âgés (55-70 ans), ont suivis un protocole de pupillométrie visant à mesurer la dynamique pupillaire lors d’exposition à des lumières bleues et vertes monochromatiques de trois intensités différentes. Les résultats ont montré davantage de constriction en bleu qu’en vert et des effets plus importants suivant l’augmentation de l’intensité lumineuse. Nos résultats ne montrent cependant pas de différence d’âge sur la constriction pupillaire à la lumière suggérant la préservation de cette réponse non-visuelle. Dans un deuxième temps, les mêmes sujets ont exécuté une tâche cognitive en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) tandis qu’ils étaient maintenus dans la noirceur, ou exposés à des lumières bleues. Les résultats ont montré une diminution des effets de la lumière avec l’âge dans le thalamus, l’amygdale, l’insula et l’aire ventrale tegmentale, régions engagées dans la vigilance, l’attention et les processus émotionnels. Les modifications qui s’opèrent sur les différentes fonctions non-visuelles avec l’âge ne semblent pas homogènes. Ces résultats corroborent les évidences animales qui montrent différents seuils de sensibilités à la lumière et la présence de réseaux neuronaux partiellement indépendants pour les diverses réponses non-visuelles. De plus, ils sont les premiers à démontrer que les effets neuronaux stimulants de la lumière bleue sur la cognition sont diminués avec l’âge. Les recherches devront évaluer si cette diminution de sensibilité influence les performances cognitives au cours du vieillissement. Enfin, un raffinement de nos connaissances permettra de mieux adapter l’environnement lumineux avec l’âge. / Notwithstanding its effects on the classic visual system allowing image formation, light acts upon several «non-visual» functions including body temperature, hormonal secretions, sleep-wake cycle, alertness and cognitive performances. Results have shown that non-visual functions are maximally sensitive to blue wavelength (460-480nm), in comparison the longer light wavelengths (i.e. green: 550nm). Changes as to the sensitivity of these responses during the aging process were reported. In our research project, two groups of subjects, 16 young (18-30) and 14 older (55-70), followed a pupillometry protocol in order to measure the pupillary dynamic while being exposed to three different intensities of blue and green monochromatic lights. Results revealed more constrictions in blue than in green lights, and significant effects following the increase of light intensity. Our results also demonstrated a similar pupillary constriction between the two age groups, suggesting that this non-visual response remains intact with age. In the second phase, the same subjects executed cognitive tasks involving functional magnetic resonance imaging while maintained in darkness, or exposed to blue monochromatic lights. Results indicate a decrease of the impact of light with age namely, at the level of the thalamus, amygdala, insula and in the tegmental ventral area. These brain regions are involved in alertness, awakeness, attention and emotional processes. Consequently, the modifications which occur in the different non-visual responses during the aging process do not appear to be homogeneous. Our results are coherent with animal evidences which demonstrate different sensitivity thresholds to light and the presence of neuronal networks partially independent for various non-visual responses. In addition, they are the first indications of a decrease of the stimulating neuronal effects of light during the aging process. Future studies will help to verify whether the brain sensitivity reduction is linked to age-related behavioral differences. A better understanding of light effects on non-visual functions will permit an adapted light exposure in healthy aging and will also contribute to optimal lighting environment.

Depuis quelques années, avec l'émergence de larges bases d'images comme Google Street View, la capacité à traiter massivement et automatiquement des données, souvent très contaminées par les faux positifs et massivement ambiguës, devient un enjeu stratégique notamment pour la gestion de patrimoine et le diagnostic de l'état de façades de bâtiment. Sur le plan scientifique, ce souci est propre à faire avancer l'état de l'art dans des problèmes fondamentaux de vision par ordinateur. Notamment, nous traitons dans cette thèse les problèmes suivants: la mise en correspondance robuste, algorithmiquement efficace de caractéristiques visuelles et l'analyse d'images de façades par grammaire. L'enjeu est de développer des méthodes qui doivent également être adaptées à des problèmes de grande échelle. Tout d'abord, nous proposons une formalisation mathématique de la cohérence géométrique qui joue un rôle essentiel pour une mise en correspondance robuste de caractéristiques visuelles. A partir de cette formalisation, nous en dérivons un algorithme de mise en correspondance qui est algorithmiquement efficace, précise et robuste aux données fortement contaminées et massivement ambiguës. Expérimentalement, l'algorithme proposé se révèle bien adapté à des problèmes de mise en correspondance d'objets déformés, et à des problèmes de mise en correspondance précise à grande échelle pour la calibration de caméras. En s'appuyant sur notre algorithme de mise en correspondance, nous en dérivons ensuite une méthode de recherche d'éléments répétés, comme les fenêtres. Celle-ci s'avère expérimentalement très efficace et robuste face à des conditions difficiles comme la grande variabilité photométrique des éléments répétés et les occlusions. De plus, elle fait également peu d'hallucinations. Enfin, nous proposons des contributions méthodologiques qui exploitent efficacement les résultats de détections d'éléments répétés pour l'analyse de façades par grammaire, qui devient substantiellement plus précise et robuste / For a few years, with the emergence of large image database such as Google Street View, designing efficient, scalable, robust and accurate strategies have now become a critical issue to process very large data, which are also massively contaminated by false positives and massively ambiguous. Indeed, this is of particular interest for property management and diagnosing the health of building fac{c}ades. Scientifically speaking, this issue puts into question the current state-of-the-art methods in fundamental computer vision problems. More particularly, we address the following problems: (1) robust and scalable feature correspondence and (2) façade image parsing. First, we propose a mathematical formalization of the geometry consistency which plays a key role for a robust feature correspondence. From such a formalization, we derive a novel match propagation method. Our method is experimentally shown to be robust, efficient, scalable and accurate for highly contaminated and massively ambiguous sets of correspondences. Our experiments show that our method performs well in deformable object matching and large-scale and accurate matching problem instances arising in camera calibration. We build a novel repetitive pattern search upon our feature correspondence method. Our pattern search method is shown to be effective for accurate window localization and robust to the potentially great appearance variability of repeated patterns and occlusions. Furthermore, our pattern search method makes very few hallucinations. Finally, we propose methodological contributions that exploit our repeated pattern detection results, which results in a substantially more robust and more accurate façade image parsing

Le travail effectué lors de cette thèse concerne le développement d'un système cognitif artificiel autonome. La solution proposée repose sur l'hypothèse que la curiosité est une source de motivation d'un système cognitif dans le processus d'acquisition des nouvelles connaissances. En outre, deux types distincts de curiosité ont été identifiés conformément au système cognitif humain. Sur ce principe, une architecture cognitive à deux niveaux a été proposée. Le bas-niveau repose sur le principe de la saillance perceptive, tandis que le haut-niveau réalise l'acquisition des connaissances par l'observation et l'interaction avec l'environnement. Cette thèse apporte les contributions suivantes : A) Un état de l'art sur l'acquisition autonome de connaissance. B) L'étude, la conception et la réalisation d'un système cognitif bas-niveau basé sur le principe de la curiosité perceptive. L'approche proposée repose sur la saillance visuelle réalisée grâce au développement d'un algorithme rapide et robuste permettant la détection et l'apprentissage d'objets saillants. C) La conception d'un système cognitif haut-niveau, basé sur une approche générique, permettant l'acquisition de connaissance à partir de l'observation et de l'interaction avec son environnent (y compris avec les êtres humains). Basé sur la curiosité épistémique, le système cognitif haut-niveau développé permet à une machine (par exemple un robot) de devenir l'acteur de son propre apprentissage. Une conséquence substantielle d'un tel système est la possibilité de conférer des capacités cognitives haut-niveau multimodales à des robots pour accroître leur autonomie dans un environnement réel (environnement humain). D) La mise en œuvre de la stratégie proposée dans le cadre de la robotique autonome. Les études et les validations expérimentales réalisées ont notamment confirmé que notre approche permet d'accroître l'autonomie des robots dans un environnement réel / The work accomplished in this thesis concerns development of an autonomous machine cognition system. The proposed solution reposes on the assumption that it is the curiosity which motivates a cognitive system to acquire new knowledge. Further, two distinct kinds of curiosity are identified in conformity to human cognitive system. On this I build a two level cognitive architecture. I identify its lower level with the perceptual saliency mechanism, while the higher level performs knowledge acquisition from observation and interaction with the environment. This thesis brings the following contribution: A) Investigation of the state of the art in autonomous knowledge acquisition. B) Realization of a lower cognitive level in the ensemble of the mentioned system, which is realizing the perceptual curiosity mechanism through a novel fast, real-world robust algorithm for salient object detection and learning. C) Realization of a higher cognitive level through a general framework for knowledge acquisition from observation and interaction with the environment including humans. Based on the epistemic curiosity, the high-level cognitive system enables a machine (e.g. a robot) to be itself the actor of its learning. An important consequence of this system is the possibility to confer high level multimodal cognitive capabilities to robots to increase their autonomy in real-world environment (human environment). D) Realization of the strategy proposed in the context of autonomous robotics. The studies and experimental validations done had confirmed notably that our approach allows increasing the autonomy of robots in real-world environment

La thèse met en lumière les conditions d’enseignement et d’apprentissage des mathématiques en langue seconde en étudiant avec précision l’articulation des savoirs mathématiques et des savoirs linguistiques. Elle traite le cas spécifique de l’enseignement des mathématiques en anglais dans un contexte CLIL et les séances expérimentales ont lieu en classes européennes de lycée. Le thème commun à ces séances est celui des preuves visuelles et multimodales. La Théorie des Situations Didactiques (TSD) offre un cadre théorique privilégié – notamment pour la construction des situations expérimentales - cadre qu’il a fallu compléter par des approches théoriques sémiotiques et linguistiques. Ainsi l’approche adoptée s’est révélée en adéquation avec la perspective actionnelle et la phraséodidactique a apporté de nombreux éléments permettant de mettre en relief le rôle de la phraséologie dans un enseignement intégré. Une focalisation particulière a dû être opérée sur les objets mathématiques et les processus d’abstraction mais aussi sur certains faits de langue. Les investigations ont permis d’affiner les descriptions des raisonnements produits tout en conservant une référence aux niveaux de milieux, au sens de la TSD. L’étude a nécessité de développer le concept de représentation et de décliner les représentations produites dans le contexte de la L2. Ce sont ces concepts et celui d’adidacticité, central dans la TSD, qui ont permis d’organiser les séances de manière optimale, en faisant apparaître le rôle essentiel joué par la perception active dans les processus de conceptualisation. / The purpose of this thesis is to investigate learning and teaching conditions of mathematics in English as a second language by closely examining how mathematical and language knowledge can fit together. This study deals with the specific case of CLIL teaching and the related experimental situations are performed in European classes in a French high school. The situations have a common topic, namely that of visual and multimodal proof. The theory of Didactical Situations is the central theoretical framework but our study has proven to be compatible with task-based pedagogy. Besides, phraseodidactics provided a useful and adequate auxiliary framework by shedding some light onto the essential role played by4phraseology. We particularly kept focused on mathematical objects and processes of abstraction but also on some specific language features. The concept of representation is central in our research works and thus had to be precisely defined. The success of our experimental situations owes a lot to the use of adidacticity, a central concept in TSD, and our focusing on the crucial part played by active perception during processes of conceptualisation. The purpose of one of the experimental situations (conducted in a second language) was to ensure that pupils divised, by themselves, a visual proof of an arithmetic property previously conjectured, carried out on the very level of schematisation an explicit generalisation and used real cubes to perform another type of proof, thus making the inductive step of the induction explicit.

Es wird eine Reihe systemphysiologischer Untersuchungen zusammengefasst, die sich mit höheren visuellen Funktionen beim Menschen befassen. Mit Hilfe von Augenbewegungsmessungen, Kortexstimulation und funktioneller Kernspintomographie werden die kortikalen Strukturen und physiologischen Mechanismen untersucht, die sich mit der kortikalen Integration von visuellen, mnestischen, attentionalen und motorischen Verarbeitungsprozessen befassen. Im den folgenden Abschnitten werden die wichtigsten Ergebnisse zusammengefasst: 1. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass Augenbewegungen während der visuellen Vorstellung explorierenden Augenbewegungen bei der Wahrnehmung entsprechen. Dies entspricht der Voraussage, dass Augenbewegungen bei visueller Vorstellung Ausdruck eines konstruktiven Prozesses der aufmerksamkeitsgesteuerten sensomotorischen Integration von Teilbildern und deren Position im Raum sind. Es wurde vorgeschlagen, dass die visuelle Vorstellung als ein konstruktiver Prozess zu verstehen sei, der unter Beteiligung des Dorsolateralen Präfrontalen Kortex (DLPFC) (Arbeitsgedächtnis) und parietaler (Raumwahrnehmung) und temporaler visueller Areale (Objektwahrnehmung) einzelne Teilbilder zu einem Vorstellungsbild zusammensetzt. 2. In weiteren Studien wurden zeitliche, strukturelle und behaviorale Aspekte des visuellen Arbeitsgedächtnisses untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass das visuelle Arbeitsgedächtnis beim Menschen durch ein Netzwerk kortikaler Areale kontrolliert wird, das unter anderem den Posterior Parietalen Cortex (PPC) und den DLPFC umfasst. Erstmals wurde die selektive Störbarkeit dieser Areale durch transkranielle Kortexstimulation demonstriert und gezeigt, dass die Areale verschiedene kognitive Partialfunktionen wahrnehmen, die zu bestimmten Zeitpunkten des Gesamtprozesses wichtig sind. In weiteren Verhaltensexperimente wurde festgestellt, dass das visuelle Arbeitsgedächtnis selektiv die Wahrnehmungsinhalte repräsentiert, die für aktuelle Entscheidungen relevant sind. 3. Funktionell-kernspintomographische Untersuchungen hatten zum Ziel, die anatomischen Strukturen zu identifizieren, die bei bestimmten Formen der selektiven visuellen Aufmerksamkeit relevant sind. Es wurde die Rolle des Frontalen Augenfeldes (FEF) und des PPC in Paradigmen untersucht, in denen Augenbewegungen durch Fixation unterdrückt waren. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass das FEF bei der visuellen Selektion im Rahmen einer Suchaufgabe mit Merkmalsverknüpfung aktiviert wird und nicht nur für die Kontrolle von Augenbewegungen, sondern auch für Prozesse der Aufmerksamkeitssteuerung verantwortlich ist. Im PPC konnten auf Grund differentieller Aktivierungsniveaus funktionelle Subregionen identifiziert werden und gezeigt werden das der PPC entgegen gängiger kognitionspsychologischen Modellvorstellungen eine aktive Rolle bei der visuellen Suche mit Merkmalsverknüpfung spielt. 4. Im letzten Teil der Arbeit wird der Versuch geschildert, visuelle Kortexareale als Teil eines okzipito-parieto-frontalen Netzwerkverbundes bildgebend darzustellen. Mit artifizieller Reizung des visuellen Kortex durch transkranielle Kortexstimulation und gleichzeitiger fMRT, gelang es neben einer lokalen BOLD-Antwort auch Ferneffekte in visuellen und visuo-motorischen Arealen zu induzieren. Die beteiligten anatomischen Strukturen entsprechen jenen, für die auf Grund von tierexperimentellen Untersuchungen funktionell relevante Verbindungen unterstellt werden. Dies ist ein weitere Schritt, um beim Menschen mit nicht-invasiven Methoden zerebrale Konnektivität untersuchen zu können. Die Erforschung von Struktur- und Funktionsbeziehungen höherer Leistungen des Sehsystems haben eine klinische Relevanz für die topische Diagnostik und Rehabilitation umschriebener Hirnläsionen. Dabei reicht es nicht einzelne Hirnfunktionen bestimmten Arealen zuzuordnen, sondern Hirnfunktionen als konzertierte Aktion verbundener Areale zu begreifen. / The general aim of this collection of published papers was to identify the neuroanatomical basis and functional mechanisms realizing the integration of sensory, attentional, mnestic and motor components during different visuo-motor response tasks (visual imagery, visual-working memory, attentive tracking, visual search) and to interpret the results in the context of cerebral connectivity. The main findings are: 1. Scanpaths, defined as repetitive sequences of fixations and saccades were found during visual imagery and viewing. Positions of fixations were distributed according to the spatial arrangement of subfeatures in the diagrams. For a particular imagined diagrammatic picture, eye movements were closely correlated with the eye movements recorded while viewing the same picture. Thus eye movements during imagery are not random but reflect the content of the visualized scene. 2. Investigating the role of the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) and the posterior parietal cortex (PPC) in memory-guided saccades in humans, it was found that repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) (20 Hz, 0.5 s) interferes temporarily with cortical activity in DLPFC and PPC during different intervals of the delay period. It was concluded that within this network the DLPFC is mainly concerned with the mnemonic representation and the PPC with the sensory representation of spatially defined perceptual information. 3. Comparison of functional magnetic resonance imaging data (fMRI) between attentive tracking and attention shifting revealed essentially identical activation patterns involving parietal, temporal and frontal cortical regions. This suggests that parietal cortex is involved not only in discrete shifts of attention between objects at different spatial locations, but also in continuous "attentional pursuit" of moving objects. Taken together, these data suggest that attentive tracking is mediated by a network of areas which includes (a) parietal and frontal regions responsible for attention shifts and eye movements and (b) the MT complex, thought to be responsible for motion perception. 4. Using fMRI in human subjects to investigate the functional neuroanatomy of attentional mechanisms employed during conjunction search it was found that the frontal eye field, the ventral precentral sulcus and several posterior parietal regions were consistently activated. Results suggested an involvement of the human frontal eye field in covert visual selection of potential targets during search and also provided evidence for a subdivision of posterior parietal cortex in multiple areas participating in covert visual selection, with a major contribution of the posterior intraparietal sulcus. 5. Using fMRI to investigate local and distant cerebral activation induced by transcranial electrical stimulation in order to non-invasively map functional connectivity in the human visual system distant coactivation in subcortical (lateral geniculate nucleus), cortical visual (striate and extrastriate) and visuomotor areas (frontal and supplementary eye fields) were found. This pattern of activation resembled a network of presumably interconnected visual and visuomotor areas. We conclude that combining transcranial electrical stimulation of neural tissue with simultaneous fMRI offers the possibility to study non-invasively cerebral connectivity in the human brain. In general the results support the concept of a highly integrated cortico-cortical network of multiple frontal and parietal areas controlling partially overlapping subtask involved in directed attention, visuo-spatial working memory, eye movements and visual feature detection.

Le propos de ce travail de thèse est d’examiner le développement de la formation de catégories de visages, par l’étude des préférences visuelles des nourrissons dans la première année de vie. Nous avons cherché à préciser les mécanismes de formation des préférences visuelles en les intégrant dans le cadre théorique développé par Valentine (1991), le face-space. Nous avons proposé de lier ces préférences à la manière dont l’expérience perceptive des nourrissons avec différentes catégories de visages va structurer l’espace de représentation des visages. De manière générale, nous avons postulé que les nourrissons présenteront des préférences pour les visages proches de la tendance centrale (i.e., prototype) du face-space. Nous avons mis en évidence une tendance des nourrissons de 0 à 6 mois à présenter un biais pour des visages d’adultes par rapport à des visages de nourrissons (Etudes 1 et 2), les premiers correspondant à une catégorie de visages prépondérante de l’environnement des nourrissons, là où les seconds correspondent à une catégorie de visages peu rencontrée. Ce biais pour la familiarité s’est avéré disparaitre à 9 et 12 mois (Etude 3). Ces préférences liées à la familiarité pourraient être liées à une forme de fausse reconnaissance du visage des proches des nourrissons, issue de la surreprésentation de ces visages dans le quotidien des nourrissons. Ce pattern de préférences n’a en revanche pas été retrouvé lorsque des nourrissons de 3 à 12 mois ont été confrontés à des visages d’enfants ou de nourrissons (Etudes 4 et 5), les résultats montrant plutôt une préférence pour les visages les moins familiers, relativement à l’expérience des nourrissons. Nous avons ensuite étudié les capacités de catégorisation de nourrissons de 9 et 12 mois pour des visages de différentes catégories d’âges, i.e., adulte, enfant, nourrisson (Etude 6). Les nourrissons de 12 mois ont formé des catégories discrètes des visages d’adulte et de nourrissons d’une part, et d’enfants et de nourrissons d’autre part. Les nourrissons de 9 mois en revanche ont montré un pattern plus asymétrique en ce qu’ils ont formé une représentation des visages d’enfants excluant un nouveau visage de nourrisson, et une représentation des visages de nourrissons incluant un nouveau visage d’enfant. Les nourrissons ayant tous une expérience de la crèche, donc des visages de nourrissons, cette asymétrie pourrait être liée à une influence de la connaissance de cette catégorie de visage. Dans une dernière étude (Etude 7) nous avons cherché à montrer plus directement le lien entre préférences visuelles et proximité par rapport au prototype, chez des nourrissons humains de 12 mois et des nourrissons macaques de 3 mois (Macaca mulatta). La mise en évidence de préférences liées à la distance par rapport au prototype chez ces deux populations suggère la présence d’un mécanisme commun aux deux espèces conduisant à la formation de préférences visuelles pour les visages. / The purpose of this work is to examine of the development of face category formation using infants’ visual preferences. We investigated the mechanisms leading to differential face preferences by integrating them in the theoretical framework developed by Valentine (1991), the face-space. We proposed that the way perceptual experience shape the structure of the face-space is a determinant of infants’ face preferences. We postulated that faces close to the central tendency of the face-space (i.e., prototype) will be preferred. We first reported a bias to look more toward adult faces than infant faces from birth to 6 month of age (Studies 1 and 2). Adult faces correspond to a frequently encountered category while infant faces represent a less frequently encountered category. We also showed a downturn of this familiarity bias as infants grow older (Study 3). The preferences showed by younger infants might be linked to a form of false recognition of the caregivers’ faces, due to the massive exposure to these faces. This pattern of preferences was not found in 3-to 12-month-olds presented with child and infant faces (Studies 4 and 5). Conversely, infants showed a tendency to prefer the less familiar faces, depending on their perceptual experience. We then studied 9- and 12-month-olds’ abilities to form categories of faces differing by age, i.e., adult, child, and infant faces, (Study 6). Twelve-month-olds formed discrete categories of adult and infant faces in one hand, and of child and infants faces on the other hand. Nine month-olds showed an asymmetric pattern of behavior, forming categories of child faces that exclude a new infant face, and categories of infant faces that include a new child face. All these infants being exposed to infant faces via nursery, the asymmetry might stem from the influence of the knowledge of this category of faces. In the last study (Study 7), we tried to provide more direct evidences of the link between face preferences and the distance from the prototype in two different populations: 12-month-old human infants, and 3-month-old macaque infants (Macaca mulatta). Preferences for faces close to the prototype in both species suggest a common mechanism leading to face preferences.

La perception visuelle est un élément déterminant pour interagir avec notre environnement. Lors des activités physiques et sportives, la prise d'informations visuelles permet notamment à un athlète d'extraire et de sélectionner les indices visuels nécessaires pour anticiper le mouvement adverse. L'analyse de cette prise d'informations visuelles a fait l'objet de nombreuses recherches dans le domaine sportif, cependant toutes les méthodes employées semblent limitées sur le plan fonctionnel ou matériel. Ce travail a pour objectif l'évaluation et la mise en oeuvre d'une nouvelle méthodologie d'analyse de la prise d'informations visuelles fondée sur l'utilisation des environnements virtuels. Cette méthodologie est appliquée à l'activité du gardien de but de handball en situation de duel. Dans un premier temps, nous comparons les performances des gardiens de but face à notre méthodologie avec ceux obtenus face à une séquence filmée afin de démontrer l'intérêt des environnements virtuels dans ce domaine. Puis, nous abordons la mise en place de notre méthodologie en nous focalisant sur l'influence du niveau de détail et de la représentation graphique de l'action de tir sur la performance du gardien de but de handball. Enfin, nous utilisons notre méthodologie pour étudier la prise d'informations visuelles du gardien de but de handball. Plus précisément, nous estimons l'importance relative des informations visuelles issues de la trajectoire du ballon et du mouvement de tir.

Cette these traite de la modelisation statistique de formes en imagerie<br />cerebrale.<br /><br />Dans une premiere partie, nous proposons un modele statistique de la forme des sillons corticaux. Le modele est bati par apprentissage a partir de sillons extraits d'images IRM et dotes d'une representation parametrique. La definition d'un repere intrinseque a la forme sillon permet d'aligner l'ensemble des formes extraites et de construire une population d'apprentissage coherente sur laquelle appliquer une analyse en composantes principales afin de deriver le modele. Ce modele statistique est ensuite etendu a un graphe de sillons afin de decrire non plus seulement les caracteristiques morphologiques d'un sillon, mais aussi les relations de position et d'orientation entre sillons principaux.<br />L'analyse presentee ici porte sur un sous-graphe defini par un couple de sillons. <br /><br />Dans une seconde partie, trois applications de la modelisation proposee sont envisagees. D'une part, nous l'utilisons dans un cadre d'evaluation de methodes de recalage global inter-sujets. Pratiquee sur des amers locaux, l'analyse statistique fournit un indicateur de la similarite des formes au sein des populations recalees, et produit un critere de comparaison entre les methodes. D'autre part, nous exploitons la connaissance statistique apportee par le modele sur les sillons dans le contexte de la construction d'atlas anatomiques et fonctionnels. Nous proposons une methode locale et non-lineaire de recalage inter-sujets de donnees fonctionnelles, exprimees sous forme de dipoles MEG (localisations d'activations fonctionnelles), base sur la modelisation des amers anatomiques que sont les sillons corticaux. Exprimentee sur une population de 18 sujets, cette methode s'est averee apte a reduire la variabilite fonctionnelle inter-individuelle observee. Enfin, nous appliquons la methodologie proposee dans le cas des sillons a la modelisation statistique de la forme de frontieres fonctionnelles delimitant des aires visuelles de bas-niveau.

Aujourd'hui, les ordinateurs et l'Internet sont partout dans le monde : dans chaque maison, domaine et plateforme. Dans ce contexte, le standard XML s'est établi comme un moyen insigne pour la représentation et l'échange efficaces des données. Les communications et les échanges d'informations entre utilisateurs, applications et systèmes d'information hétérogènes sont désormais réalisés moyennant XML afin de garantir l'interopérabilité des données. Le codage simple et robuste de XML, à base de données textuelles semi-structurées, a fait que ce standard a rapidement envahi les communications medias. Ces communications sont devenues inter-domaines, partant de l'informatique et s'intégrant dans les domaines médical, commercial, et social, etc. Par conséquent, et au vu du niveau croissant des données XML flottantes entre des utilisateurs non-experts (employés, scientifiques, etc.), que ce soit sur les messageries instantanées, réseaux sociaux, stockage de données ou autres, il devient incontournable de permettre aux utilisateurs non-experts de manipuler et contrôler leurs données (e.g., des parents qui souhaitent appliquer du contrôle parental sur les messageries instantanées de leur maison, un journaliste qui désire regrouper et filtrer des informations provenant de différents flux RSS, etc.). L'objectif principal de cette thèse est l'étude des manipulations des données XML par des utilisateurs non-experts. Quatre principales catégories ont été identifiées dans la littérature : i) les langages visuels orientés XML, ii) les Mashups, iii) les techniques de manipulation des données XML, et iv) les DFVPL (langages de programmation visuel à base de Dataflow), couvrant différentes pistes. Cependant, aucune d'entre elles ne fournit une solution complète. Dans ce travail de recherche, nous avons formellement défini un Framework de manipulation XML, intitulé XA2C (XML-oriented mAnipulAtion Compositions). XA2C représente un environnement de programmation visuel (e.g., Visual-Studio) pour un DFVPL orienté XML, intitulé XCDL (XML-oriented Composition Definition Language) qui constitue la contribution majeure de cette thèse. XCDL, basé sur les réseaux de Pétri colorés, permet aux non-experts de définir, d'arranger et de composer des opérations de manipulation orientées XML. Ces opérations peuvent être des simples sélections/projections de données, ainsi que des opérations plus complexes de modifications de données (insertion, suppression, tatouage, etc.). Le langage proposé traite les données XML à base de documents ou de fragments. En plus de la définition formelle (syntaxique et sémantique) du langage XCDL, XA2C introduit une architecture complète à base d'un compilateur et un environnement d'exécution dédiés. Afin de tester et d'évaluer notre approche théorique, nous avons développé un prototype, intitulé X-Man, avec un Framework d'évaluation pour les langages et outils visuels de programmation orientés XML. Une série d'études de cas et d'expérimentations a été réalisée afin d'évaluer la qualité d'usage de notre langage, et de le comparer aux solutions existantes. Les résultats obtenus soulignent la supériorité de note approche, notamment en termes de qualité d'interaction, de visualisation, et d'utilisation. Plusieurs pistes sont en cours d'exploration, telles que l'intégration des opérations plus complexes (opérateurs de contrôle, boucles, etc.), les compositions automatiques, et l'extension du langage pour gérer la spécificité des formats dérivés du standard XML (flux RSS, RDF, SMIL, etc.)

Depuis quelques années, avec l'émergence de larges bases d'images comme Google Street View, la capacité à traiter massivement et automatiquement des données, souvent très contaminées par les faux positifs et massivement ambiguës, devient un enjeu stratégique notamment pour la gestion de patrimoine et le diagnostic de l'état de façades de bâtiment. Sur le plan scientifique, ce souci est propre à faire avancer l'état de l'art dans des problèmes fondamentaux de vision par ordinateur. Notamment, nous traitons dans cette thèse les problèmes suivants: la mise en correspondance robuste, algorithmiquement efficace de caractéristiques visuelles et l'analyse d'images de façades par grammaire. L'enjeu est de développer des méthodes qui doivent également être adaptées à des problèmes de grande échelle. Tout d'abord, nous proposons une formalisation mathématique de la cohérence géométrique qui joue un rôle essentiel pour une mise en correspondance robuste de caractéristiques visuelles. A partir de cette formalisation, nous en dérivons un algorithme de mise en correspondance qui est algorithmiquement efficace, précise et robuste aux données fortement contaminées et massivement ambiguës. Expérimentalement, l'algorithme proposé se révèle bien adapté à des problèmes de mise en correspondance d'objets déformés, et à des problèmes de mise en correspondance précise à grande échelle pour la calibration de caméras. En s'appuyant sur notre algorithme de mise en correspondance, nous en dérivons ensuite une méthode de recherche d'éléments répétés, comme les fenêtres. Celle-ci s'avère expérimentalement très efficace et robuste face à des conditions difficiles comme la grande variabilité photométrique des éléments répétés et les occlusions. De plus, elle fait également peu d'hallucinations. Enfin, nous proposons des contributions méthodologiques qui exploitent efficacement les résultats de détections d'éléments répétés pour l'analyse de façades par grammaire, qui devient substantiellement plus précise et robuste