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Informations
Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 31 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 26 Mo |
Extrait
´UNIVERSITE DE LA ROCHELLE
´ECOLE DOCTORALE SCIENCES ET
´INGENIERIE POUR L’INFORMATION
Laboratoire Informatique, Image et Interaction
Laboratoire Math´ematiques, Image et Applications
`THESE pr´esent´ee par :
Sloven DUBOIS
19 novembre 2010
pour obtenir le grade de : Docteur de l’universit´e de La Rochelle
Mention : Automatique, Image et Signal
D´ecompositions spatio-temporelles
pour l’´etude des textures dynamiques
Contribution a` l’indexation vid´eo
JURY :
´Laure BLANC-FERAUD Directrice de recherche au CNRS, Universit´e de Sophia
Antipolis, Rapporteur
Christian GERMAIN Professeur, ENITA de Bordeaux, Rapporteur
Denis PELLERIN Universit´e de Grenoble, Examinateur
Michel BERTHIER Professeur, Universit´e de La Rochelle, Examinateur
´Michel MENARD Universit´e de La Rochelle, Directeur de th`ese
´Renaud PETERI Maˆıtre de conf´erences, Universit´e de La Rochelle, Co-
directeur de th`ese
tel-00605667, version 1 - 3 Jul 2011tel-00605667, version 1 - 3 Jul 2011Note au lecteur
Ledomained’applicationdecemanuscrit´etantl’analysedevid´eos,denombreuxr´esultats
se pr´esentent sous la forme de s´equences d’images. Pour que le lecteur puisse les visionner,
celles-ci sont pr´esentes sur mon site internet : http://sloven.dubois.free.fr. Ces figures
annot´ees par le symbole ♠. Le nom de la vid´eo correspond a` la r´ef´erence de la figure.
tel-00605667, version 1 - 3 Jul 2011tel-00605667, version 1 - 3 Jul 2011Remerciements
Je souhaite tout d’abord exprimer ma profonde gratitude `a Michel M´enard, Professeur au
seindel’´equipeIm´edocdulaboratoireL3idel’Universit´edeLaRochelle,pourm’avoirt´emoign´e
autant de confiance au d´ebut de ces travaux. Je le remercie donc pour m’avoir permis de r´ealiser
ce travail de th`ese et pour en avoir assur´e la direction avec enthousiasme, disponibilit´e et ri-
gueur scientifique. Je tiens a` souligner ´egalement l’aide pr´ecieuse et les conseils avis´es qu’il m’a
prodigu´e au travers de nos nombreuses discussions pendant ces derni`eres ann´ees et ce, malgr´e
son emploi du temps bien rempli.
Jetiensa`remercierRenaudP´eteri,MaˆıtredeConf´erencesauseindel’´equipeMath´ematiques
et Image du laboratoire MIA de l’Universit´e de La Rochelle, qui a co-dirig´e cette th`ese avec pa-
tience tout au long de ces trois ann´ees. Il a su m’apporter le soutien tant m´ethodologique que
scientifique n´ecessaire `a l’accomplissement de ce travail. Je le remercie ´egalement pour les nom-
breuses connaissances qu’il a su me transmettre sur les domaines de l’analyse multi-r´esolution
et des textures dynamiques.
Je tiens a` exprimer ma sinc`ere reconnaissance a` Laure Blanc-F´eraud, Directrice de recherche
au pˆole SIS du laboratoire i3S de l’Universit´e Sophia Antipolis et `a Christian Germain, Profes-
seur au sein de l’´equipe Signal et Image du laboratoire IMS de l’Universit´e de Bordeaux, pour
avoiraccept´elalourdetˆachederapporteur.Qu’ilssoientgrandementremerci´espourleurlecture
approfondie du manuscrit, leurs conseils qui ont contribu´e a` en am´eliorer le contenu ainsi qu’`a
leur participation au jury.
Mes remerciements sont ´egalement adress´es `a Denis Pellerin, Professeur au sein de l’´equipe
Architecture, G´eom´etrie, Perception, Images, Gestes du laboratoire Gipsa-lab de l’Universit´e
de Grenoble et a` Michel Berthier, Professeur au sein de l’´equipe Math´ematiques et Images du
laboratoire MIA de l’Universit´e de La Rochelle, pour avoir accept´e de faire partie de ce jury en
tant qu’examinateurs.
Je remercie Michel Berthier, Directeur du laboratoire MIA, et Remy Mullot, Directeur du
laboratoire L3i, pour leurs accueils au sein de leurs laboratoires ainsi que pour leurs conseils.
Ces deux laboratoires sont des endroits vivants et agr´eables, dans lesquels j’ai pass´e trois in-
tenses ann´ees, charg´ees de travail et de stress mais aussi de joies et d’instants m´emorables. Mes
remerciements vont´egalement au personnel administratif que j’ai pu cˆotoyer tout au long de ces
ann´ees pour leur disponibilit´e, leur gentillesse et leur accueil.
Mesremerciementsvontaussia`tousceuxquiontcontribu´edepr`esoudeloin`alar´ealisation
decetravail.Jesouhaiteexprimermagratitude`amesdiff´erentscoll`eguesdebureauavecquij’ai
pass´e ces trois ann´ees. Plus particuli`erement `a Agathe Chollet, pour nos nombreuses discussions
qui ont su animer les diff´erentes heures pass´ees ensembles, pour ses remarques toujours tr`es
directes et oˆ combien efficaces, a` Jos´e Mennesson pour son soutien et sa gentillesse sans limite,
`a Charles Guyon pour son ing´eniosit´e et ses discussions extravagantes et a` Romain Qu´er´e pour
tel-00605667, version 1 - 3 Jul 20116
sa jovialit´e et son engouement. Merci `a vous, pour tous ces moments pass´es et a` venir, a` errer
dans les caf´es ou ailleurs. Enfin, je souhaite bon courage `a tous les doctorants actuels et leur
souhaite comme moi de sortir enfin de ce tunnel.
J’aimerais ´egalement remercier tous mes amis et mes proches pour m’avoir support´e du-
rant toute cette p´eriode n´ecessaire a` la r´ealisation d’une th`ese.
Enfin, je remercie ma compagne, Sophie, de partager sa vie, son temps, ses pens´ees, son
amour et ses conseils avec moi, mais aussi de m’avoir encourag´e durant tous les moments diffi-
ciles et pour son soutien absolument sans faille dans ce projet professionnel. Je lui d´edie cette
th`ese, ainsi qu’`a notre fille qui va bientˆot remplir notre vie de joie et de tendresse.
tel-00605667, version 1 - 3 Jul 2011Table des mati`eres
Remerciements 5
Introduction g´en´erale 11
1 Textures Dynamiques : un ´etat de l’art 19
1.1 Qu’est ce qu’une texture dynamique? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.1.1 Un domaine de recherche r´ecent et dynamique . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.1.2 Discussion sur les textures dynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.1.3 Bases de donn´ees existantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2 Caract´erisation de textures dynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.2.1 Approches fond´ees sur le mouvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.2.2ches s’appuyant sur un mod`ele math´ematique . . . . . . . . . . . . 40
1.2.3 Techniques utilisant la g´eom´etrie spatio-temporelle . . . . . . . . . . . . . 44
1.2.4 Approches fond´ees sur des transform´ees spatio-temporelles . . . . . . . . 48
2 D´ecompositions multi-´echelles de s´equences d’images 51
2.1 D´ecompositions multi-´echelles usuelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.1.1 Analyse multi-r´esolutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.1.1.1 Bases d’ondelettes et analyse multi-r´esolutions . . . . . . . . . . 56
2.1.1.2 Bancs de filtres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.1.2 Analyse de s´equences d’images par transform´ees en ondelettes . . . . . . . 59
2.1.2.1 D´ecomposition en ondelettes spatiales . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.1.2.2 D´osition en temporelles . . . . . . . . . . . . . 61
2.1.2.3 D´ecomposition en ondelettes 2D+T . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.1.2.4 D´osition en ondelettes par la m´ethode de J. R. Smith et al. 62
2.1.3 Ondelettes usuelles versus ondelettes g´eom´etriques . . . . . . . . . . . . . 64
2.2 Transform´ee en curvelets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.2.1 Curvelets 2D continues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.2.2 Curvelets 2D discr`etes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.2.2.1 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.2.2.2 Impl´ementations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.2.2.3 Exp´erimen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.2.3 Transform´ee en curvelets tri-dimensionelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.2.3.1 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.2.3.2 Passage au 2D+T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.2.3.3 Application aux s´equences d’images . . . . . . . . . . . . . . . . 78
´3 Etude des textures dynamiques 87
3.1 Un mod`ele de textures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.1.1 D´efinition du mod`ele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
´3.1.2 Evaluation du mod`ele de textures dynamiques propos´e . . . . . . . . . . . 93
tel-00605667, version 1 - 3 Jul 20118 Table des mati`eres
3.1.3 Perspectives du mod`ele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
´3.2 Etude de l’onde porteuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.2.1 Caract´eristiques de l’onde porteuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.2.2 Segmentation spatio-temporelle ut