Dissertations / Theses: 'Détection de changements topologiques'

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Gaide, Maxime. "Modélisation et rejeu basés sur des règles." Electronic Thesis or Diss., Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2024. http://www.theses.fr/2024ESMA0026.

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Abstract:

La construction d’un objet complexe est un processus fastidieux, impliquant des cycles successifs d’essais et de corrections. Pour alléger la difficulté de la conception, les systèmes de modélisation paramétrique actuels proposent une fonctionnalité de rejeu permettant de regénérer un objet grâce à l’édition de ses paramètres. Cependant, ce processus nécessite soit une détection des changements topologiques basée sur une analyse complète de l’objet modifié, ce qui est coûteux ; soit ces changements sont codés explicitement dans les opérations, ce qui peut être source d’erreurs. Pour répondre à ces limites, nos travaux se concentrent sur le développement d’un système de modélisation basé sur des règles, permettant de rejouer un processus constructif, notamment avec l’ajout, la suppression et le déplacement d’opérations. Nous considérons des opérations formalisées par des règles de transformation de graphe Jerboa. Notre première contribution est une analyse syntaxique des opérations permettant de détecter les changements topologiques (création, scission, fusion, etc.). Cette analyse des règles est statique et indépendante des objets auxquels celles-ci sont appliquées. Ainsi, les changements topologiques peuvent être détectés et suivis automatiquement. Dans certains cas définis, une analyse localisée au sein de l’objet permet de confirmer ou non les changements détectés. La seconde contribution s’appuie sur notre approche de détection des changements topologiques pour proposer un mécanisme de rejeu. Un processus constructif est une suite d’opérations appliquées sur des entités topologiques spécifiques. Rejouer un processus constructif nécessite de résoudre le problème classique de la nomination persistante des entités topologiques dans un modèle géométrique. Pour répondre à ce problème, nous proposons une reconstitution de l’historique des entités topologiques référencées dans le processus constructif. Chaque entité possède une histoire unique qui l’identifie. Grâce à ce mécanisme, nous proposons un référencement robuste des entités topologiques lors du rejeu. Notre troisième contribution vise à étendre notre mécanisme de rejeu aux scripts de règles qui permettent de construire des opérations complexes à l’aide de structures de contrôles. Nous proposons pour cela d’utiliser les scripts Jerboa avec des structures de contrôles classiques telles que les itérations et les alternatives. Nous proposons une extension de notre mécanisme de rejeu pour inclure ces structures de contrôle, offrant ainsi une plus grande flexibilité dans la modélisation et la gestion des opérations complexes
Designing a complex object is a tedious process involving repeated cycles of trial and error. In order to alleviate such a difficulty in the designing process, current parametric modelling systems offer some reevaluation mechanism sallowing a user to rebuild an object based on the editing of its parameters. However, such a process requires either processing an entire mesh in order to detect topological changes, which is computationally expensive, or hard-coding the changes in the modelling operations, which is computationally efficient but increases the risks to introduce detection errors. To address these limitations, our works focus on the development of a rule-based modelling system dedicated to the reevaluation of modelling processes. In particular, this system allows the addition, deletion and reordering of the operations defining those processes. We consider operations formalised with Jerboa’s graph transformation rules. Our first contribution is the syntactic analysis of the operations allowing for the detection of topological changes (creation, split, merge, and so on). These analyses are statically performed on rules, independently of the object onto which they are being applied. Thus, topological changes can be automatically detected and tracked. In some defined cases, a localised analysis performed within the object can assert whether the event has occurred or not. Our second contribution makes use of our topological changes detection approach in order to offer a reevaluation mechanism. Considering that a modelling process is a record of operations sequentially applied on specific topological entities, reevaluating a modelling process first requires solving the long-standing problem of persistently naming topological entities in a geometric model. To achieve this goal, we offer to reconstitute the histories of topological entities referenced within a modelling process. Each entity can be identified through its history, which is unique. With this mechanism, we reference topological entities in a robust way throughout reevaluation. Our third contribution aims to extend our reevaluation mechanism to include scripts of rules which can be used to create more complex operations. The Jerboa script language makes it possible to create such scripts with usual control structures such as alternatives and iterations. We extend our reevaluation mechanism by including these control structures, hence, enabling the user with greater versatility in modelling and managing complex operations

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Alboody, Ahed. "Réception des données spatiales et leurs traitements : analyse d'images satellites pour la mise à jour des SIG par enrichissement du système de raisonnement spatial RCC8." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1316/.

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Abstract:

De nos jours, la résolution des images satellites et le volume des bases de données géographiques disponibles sont en constante augmentation. Les images de télédétection à haute résolution représentent des sources de données hétérogènes de plus en plus nécessaires et difficiles à exploiter. Ces images sont considérées comme des sources très riches et utiles pour la mise à jour des Systèmes d'Information Géographique (SIG). Afin de mettre à jour ces bases de données, une étape de détection de changements est nécessaire. Cette thèse s'attache à l'étude de l'analyse d'images satellites par enrichissement du système de raisonnement spatial RCC8 (Region Connection Calculus) pour la détection des changements topologiques dans le but de mettre à jour des SIG. L'objectif à terme de cette étude est d'exploiter, de détailler et d'enrichir les relations topologiques du système RCC8. L'intérêt de l'enrichissement, l'exploitation et la description détaillée des relations du système RCC8 réside dans le fait qu'elles permettent de détecter automatiquement les différents niveaux de détails topologiques et les changements topologiques entre des régions géographiques représentées sur des cartes numériques (CN) et dans des images satellitaires. Dans cette thèse, nous proposons et développons une extension du modèle topologique d'Intersection et Différence (ID) par des invariants topologiques qui sont : le nombre de séparations, le voisinage et le type des éléments spatiaux. Cette extension vient enrichir et détailler les relations du système RCC8 à deux niveaux de détail. Au premier niveau, l'enrichissement du système RCC8 est fait par l'invariant topologique du nombre de séparations, et le nouveau système est appelé "système RCC-16 au niveau-1". Pour éviter des problèmes de confusion entre les relations de ce nouveau système, au deuxième niveau, l'enrichissement du "RCC-16 au niveau-1" est fait par l'invariant topologique du type d'éléments spatiaux et le nouveau système est appelé "système RCC-16 au niveau-2". Ces deux systèmes RCC-16 (au niveau-1 et au niveau-2) seront appliqués pour l'analyse d'images satellites, la détection de changements et l'analyse spatiale dans des SIG. Nous proposons à partir de celà une nouvelle méthode de détection de changements entre une nouvelle image satellite et une ancienne carte numérique des SIG qui intègre l'analyse topologique par le système RCC-16 afin de détecter et d'identifier les changements entre deux images satellites, ou entre deux cartes vectorielles produites à différentes dates. Dans cette étude de l'enrichissement du système RCC8, les régions spatiales ont de simples représentations spatiales. Cependant, la représentation spatiale et les relations topologiques entre régions dans des images satellites et des données des SIG sont plus complexes, floues et incertaines. Dans l'objectif d'étudier les relations topologiques entre régions floues, un modèle appelé le modèle topologique Flou d'Intersection et Différence (FID) pour la description des relations topologiques entre régions floues sera proposé et développé. 152 relations topologiques peuvent être extraites à l'aide de ce modèle FID. Ces 152 relations sont regroupées dans huit clusters qualitatifs du système RCC8 : Disjoint (Déconnexion), Meets (Connexion Extérieure), Overlaps (Chevauchement), CoveredBy (Inclusion Tangentielle), Inside (Inclusion Non-Tangentielle), Covers (Inclusion Tangentielle Inverse), Contains (Inclusion Non-Tangentielle Inverse), et Equal (Égalité). Ces relations seront évaluées et extraites à partir des images satellites pour donner des exemples de leur intérêt dans le domaine de l'analyse d'image et dans des SIG. La contribution de cette thèse est marquée par l'enrichissement du système RCC8 donnant lieu à un nouveau système, RCC-16, mettant en ouvre une nouvelle méthode de détection de changements, le modèle FID, et regroupant les 152 relations topologiques floues dans les huit clusters qualitatifs du système RCC8
Nowadays, the resolution of satellite images and the volume of available geographic databases are constantly growing. Images of high resolution remote sensing represent sources of heterogeneous data increasingly necessary and difficult to exploit. These images are considered very rich and useful sources for updating Geographic Information Systems (GIS). To update these databases, a step of change detection is necessary and required. This thesis focuses on the study of satellite image analysis by enriching the spatial reasoning system RCC8 (Region Connection Calculus) for the detection of topological changes in order to update GIS databases. The ultimate goal of this study is to exploit and enrich the topological relations of the system RCC8. The interest of the enrichment and detailed description of RCC8 system relations lies in the fact that they can automatically detect the different levels of topological details and topological changes between geographical regions represented on GIS digital maps and satellite images. In this thesis, we propose and develop an extension of the Intersection and Difference (ID) topological model by using topological invariants which are : the separation number, the neighborhood and the spatial element type. This extension enriches and details the relations of the system RCC8 at two levels of detail. At the first level, the enrichment of the system RCC8 is made by using the topological invariant of the separation number and the new system is called "system RCC-16 at level-1". To avoid confusion problems between the topological relations of this new system, the second level by enriching the "system RCC-16 at level-1" is done by using the topological invariant of the spatial element type and the new system is called "system RCC-16 at level-2". These two systems RCC-16 (at two levels : level-1 and level-2) will be applied to satellite image analysis, change detection and spatial analysis in GIS. We propose a new method for detecting changes between a new satellite image and a GIS old digital map. This method integrates the topological analysis of the system RCC-16 to detect and identify changes between two satellite images, or between two vector maps produced at different dates. In this study of the enrichment of the system RCC8, spatial regions have simple spatial representations. However, the spatial and topological relations between regions in satellite images and GIS data are more complex, vague and uncertain. With the aim of studying the topological relations between fuzzy regions, a model called the Fuzzy topological model of Intersection and Difference (FID) for the description of topological relations between fuzzy regions is proposed and developed. 152 topological relations can be extracted using this model FID. These 152 relations are grouped into eight clusters of the qualitative relations of the system RCC8 : Disjoint (Disconnected), Meets (Externally Connected), Overlaps (Partially Overlapping), CoveredBy (Tangential Proper Part), Inside (Non-Tangential Proper Part), Covers (Tangential Proper Part Inverse), Contains (Non-Tangential Proper Part Inverse), and Equal. These relations will be evaluated and extracted from satellite images to give examples of their interest in the image analysis field and GIS. The contribution of this thesis is marked by enriching the qualitative spatial reasoning system RCC8 giving rise to a new system, RCC-16, implementing a new method of change detection, the model FID, and clustering the 152 fuzzy topological relations in eight qualitative clusters of the system RCC8

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Ribes, Aurélien. "Détection statistique des changements climatiques." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00439861.

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Abstract:

Selon le Groupe Intergouvernemental d'experts sur l'Evolution du Climat (GIEC), la détection est la démonstration statistique de ce qu'un changement observé ne peut pas être expliqué par la seule variabilité interne naturelle du climat. Cette thèse s'intéresse à la détection des changements climatiques à l'échelle régionale, et en particulier aux méthodes statistiques adaptées à ce type de problématique. Plusieurs procédures de tests statistiques sont ainsi présentées et étudiées. La première méthode développée consiste à rechercher, dans les observations, la présence d'un signal de changements climatiques dont la distribution spatiale est connue. Dans ce cas, une nouvelle adaptation de la méthode des empreintes digitales optimales a été proposée, basée sur l'utilisation d'un estimateur bien conditionné de la matrice de covariance de la variabilité interne du climat. Une seconde approche propose de rechercher un signal ayant une forme d'évolution temporelle particulière. La forme recherchée peut alors être évaluée à partir de scénarios climatiques en utilisant des fonctions de lissage "splines". Une troisième stratégie consiste à étudier la présence d'un changement non spécifié à l'avance, mais qui vérifie une propriété de séparabilité espace-temps, et qui présente une certaine régularité en temps. On utilise dans ce cas un formalisme de statistique fonctionnelle, pour construire un test de significativité de la première composante principale lisse, basé sur le rapport des vraisemblances pénalisées. L'application de ces différentes méthodes sur des données observées sur la France et le bassin Méditerranéen a permis de mettre en évidence de nouveaux résultats concernant les changements climatiques en cours sur ces deux domaines. Des changements significatifs sont notamment mis en évidence sur les températures annuelles et saisonnières, ainsi que sur les précipitations annuelles, dans le cas de la France. Ces changements ne sont pas uniformes en espace et modifient la distribution régionale de la variable étudiée. La comparaison des différentes méthodes de détection proposées a également permis de discuter de la capacité des modèles de climat à simuler correctement les caractéristiques spatiales et temporelles des changements climatiques.

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Wang, Yan. "Détection des changements à partir de photographies." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30069/document.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse concernent la détection des changements dans des séries chronologiques de photographies de paysages prises depuis le sol. Ce contexte de comparaison d'images successives est celui que rencontrent les géographes de l'environnement qui ont recours aux observatoires photographiques du paysage. Ces outils d'analyse et d'aide à la décision sont des bases de données de photographies constituées selon une méthodologie stricte de rephotographie de la même scène, à des pas de temps réguliers. Le nombre de clichés est parfois très important, et l'analyse humaine fastidieuse et relativement imprécise, aussi un outil automatisant la comparaison de photos de paysage deux à deux pour mettre en évidence les changements serait une aide considérable dans l'exploitation des observatoires photographiques du paysage. Bien entendu, les variations dans l'éclairement, la saisonnalité, l'heure du jour, produisent fatalement des clichés entièrement différents à l'échelle du pixel. Notre objectif était donc de concevoir un système robuste face à ces changements mineurs, mais capable de détecter les changements pertinents de l'environnement. De nombreux travaux autour de la détection des changements ont été effectués pour des images provenant de satellites. Mais l'utilisation d'appareils photographiques numériques classiques depuis le sol pose des problèmes spécifiques comme la limitation du nombre de bandes spectrales et la forte variation de profondeur dans une même image qui induit des apparences différentes des mêmes catégories d'objets en fonction de leurs positions dans la scène. Dans un premier temps, nous avons exploré la voie de la détection automatique des changements. Nous avons proposé une méthode reposant sur le recalage et la sur-segmentation des images en superpixels. Ces derniers sont ensuite décrits par leur niveau de gris moyen ainsi que par leur texture au travers d'une représentation sous la forme d'histogrammes de textons. La distance de Mahalanobis entre ces descripteurs permet de comparer les superpixels correspondants entre deux images prises à des dates différentes. Nous avons évalué les performances de cette approche sur des images de l'observatoire photographique du paysage constitué lors de la construction de l'autoroute A89. Parmi les méthodes de segmentation utilisées pour produire les superpixels, les expérimentations que nous avons menées ont mis en évidence le bon comportement de la méthode de segmentation d'Achanta. La pertinence d'un changement étant fortement liée à l'application visée, nous avons exploré dans un second temps une piste faisant intervenir l'utilisateur. Nous avons proposé une méthode interactive de détection des changements reposant sur une phase d'apprentissage. Afin de détecter les changements entre deux images, l'utilisateur désigne, grâce à un outil de sélection, des échantillons constitués d'ensembles de pixels correspondant à des zones de changement et à des zones d'absence de changement. Chaque couple de pixels correspondants, c'est-à-dire situés au même endroit dans les deux images, est décrit par un vecteur de 16 valeurs principalement calculées à partir de l'image des dissemblances. Cette dernière est obtenue en mesurant, pour chaque couple de pixels correspondants, la dissemblance des niveaux de gris de leurs voisinages. Les échantillons désignés par l'utilisateur permettent de constituer des données d'apprentissage qui sont utilisées pour entraîner un classifieur. Parmi les méthodes de classification évaluées, les résultats expérimentaux montrent que les forêts d'arbres décisionnels donnent les meilleurs résultats sur les séries photographiques que nous avons utilisées
This work deals with change detection from chronological series of photographs acquired from the ground. This context of consecutive images comparison is the one encountered in the field of integrated geography where photographic landscape observatories are widely used. These tools for analysis and decision-making consist of databases of photographic images obtained by strictly rephotographing the same scene at regular time intervals. With a large number of images, the human analysis is tedious and inaccurate. So a tool for automatically comparing pairs of landscape photographs in order to highlight changes would be a great help for exploiting photographic landscape observatories. Obviously, lighting variations, seasonality, time of day induce completely different images at the pixel level. Our goal is to design a system which would be robust to these insignificant changes and able to detect relevant changes of the scene. Numerous studies have been conducted on change detection from satellite images. But the utilization of classic digital cameras from the ground raise some specific problems like the limitation of the spectral band number and the strong variation of the depth in a same image which induces various appearance of the same object categories depending on their position in the scene. In the first part of our work, we investigate the track of automatic change detection. We propose a method lying on the registration and the over-segmentation of the images into superpixels. Then we describe each superpixel by its texture using texton histogram and its gray-level mean. A distance measure, such as Mahalanobis distance, allows to compare corresponding superpixels between two images acquired at different dates. We evaluate the performance of the proposed approach on images taken from the photographic landscape observatory produced during the construction of the French A89 highway. Among the image segmentation methods we have tested for superpixel extraction, our experiments show the relatively good behavior of Achanta segmentation method. The relevance of a change is strongly related to the intended application, we thus investigate a second track involving a user intervention. We propose an interactive change detection method based on a learning step. In order to detect changes between two images, the user designates with a selection tool some samples consisting of pixel sets in "changed" and "unchanged" areas. Each corresponding pixel pair, i.e., located at the same coordinates in the two images, is described by a 16-dimensional feature vector mainly calculated from the dissimilarity image. The latter is computed by measuring, for each corresponding pixel pair, the dissimilarity of the gray-levels of the neighbors of the two pixels. Samples selected by the user are used as learning data to train a classifier. Among the classification methods we have tried, experimental results indicate that random forests give the better results for the tested image series

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Fléchon, Elsa. "Définition d'un modèle unifié pour la simulation physique adaptative avec changements topologiques." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10284/document.

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Abstract:

Les travaux réalisés pendant mon doctorat répondent à la problématique de la simulation physique, en temps interactif, du comportement d'objets déformables soumis à des changements topologiques. Mes travaux ont abouti à la définition d'un nouveau modèle unifié couplant un modèle topologique complet et un modèle physique, pour la simulation physique d'objets déformables décomposés en éléments surfaciques comme volumiques, tout en réalisant pendant cette simulation des changements topologiques comme la découpe ou la subdivision locale d'un élément du maillage. Cette dernière opération a permis de proposer une méthode adaptative où les éléments du maillage sont raffinés selon un critère géométrique au cours de la simulation. Nous avons fait le choix des cartes combinatoires et plus particulièrement celui des complexes cellulaires linéaires, comme modèle topologique de notre modèle unifié. Ils ont l'avantage d'être génériques par rapport à la dimension de l'objet représenté mais également par rapport à la topologie des cellules en lesquelles l'objet est décomposé. Le système masses-ressort a, quant à lui, été choisi comme modèle physique de notre modèle unifié. L'avantage de ce dernier réside dans la simplicité de ses équations, son implémentation intuitive, son interactivité et sa facilité à gérer les changements topologiques. Enfin, la définition d'un modèle unifié nous a permis de proposer un modèle évitant la redondance d'informations et facilitant la mise à jour de ces dernières suite à des changements topologiques
The work made during my PhD, respond to the problematic of physical simulation of the behavior of deformable objects subject to topological changes in interactive time. My work resulted in the definition of a new unified model coupling a complete topological model and a physical model for physical simulation of deformable objects decomposed in surface as volume elements, while performing during this simulation topological changes such as cutting or subdivision local of a mesh element. This operation allowed us to propose an adaptive method where mesh elements are refined during the simulation according to a geometric criterion. For the topological model of our unified model, we made the choice of combinatorial maps and more particularly linear cellular complexes. Their main advantage of the latter is the simplicity of its equations, its intuitive implementation, its interactivity and its ease to handle topological changes. Finally, the definition of a unified model allowed us to propose a model avoiding duplication of information and facilitate the update after topological changes

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Jung, Franck. "Reconnaissance d'objets par focalisation et détection de changements." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2001. http://www.theses.fr/2001EPXX0036.

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Abstract:

Cette étude aborde le problème de la reconnaissance d'objets en utilisant une approche hiérarchique. Dans une première partie, une application réelle de détection de changements sera étudiée. Le but de cette application est de détecter les changements de la classe bâti d'une scène rurale à l'aide de couples d'images aériennes stéréoscopiques prises à plusieurs années d'intervalle. La première étape, appelée étape de focalisation devra éliminer une grande partie de la scène sans perdre de véritables changements. Cette étape est réalisée à l'aide d'une comparaison de Modèles Numérique d'Elévation calculés aux deux dates. Cette étape nous fournit des zones de focalisation pouvant être décrites un couple stéréoscopique à l'ancienne date et un couple stéréoscopique à la nouvelle date. La seconde étape consiste à décider si la zone de focalisation calculée contient un changement ou non. Cette décision est prise en classant chaque image dans la classe bâti ou non-bâti. Cette classification est réalisée à l'aide d'un vote d'un nombre important d'arbres de décision construits par apprentissage. Dans la seconde partie de cette étude, une approche plus formelle d'une méthode de reconnaissance hiérarchique sera étudiée. Le cadre théorique pose le probléme de la construction d'un détecteur "optimal" lorsque l'on dispose d'un ensemble de tests statistiques possédant chacun une puissance et un coût. L'ensemble de ces tests constituent des partitions emboîtées de la classe d'objets étudiée. Il sera supposé, dans ce cadre, que chaque test possède un taux de sous-détection nul ou proche de 0. Ainsi, le détecteur global aura pour tâche de minimiser l'erreur de sur-détection. Une classe de détecteur atteignant l'erreur minimale de sur-détection sera détaillée. La forme du détecteur minimisant le coût global au sein de cette classe sera explicitée.

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Garcin, Laurent. "Techniques de mise en correspondance et détection de changements." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00133078.

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Abstract:

On présentera des techniques de mise en correspondance de divers types d'objets. On s'intéressera dans un premier temps à la mise en correspondance géodésique d'objets qui consiste, par le biais de l'action d'un groupe de déformation sur un ensemble d'objets, à définir une distance géodésique sur la variété riemannienne formée par l'ensemble en question, qui soit invariante par l'action de groupe considérée. Dans un premier temps, on s'intéressera à la mise en correspondance d'images sur lesquelles agissent des difféomorphismes. On en déduira un algorithme que l'on perfectionnera par une stratégie multi échelle. On adaptera cette technique de mise en correspondance géodésique à des objets tels que des points ou des vecteurs grâce à une modélisation de la déformation à base de splines. Enfin, on présentera des techniques de mise en correspondance d'ensembles de primitives avec appariement des primitives une à une.

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Brisebarre, Godefroy. "Détection de changements en imagerie hyperspectrale : une approche directionnelle." Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014ECDM0010.

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Abstract:

L’imagerie hyperspectrale est un type d’imagerie émergent qui connaît un essor important depuis le début des années 2000. Grâce à une structure spectrale très fine qui produit un volume de donnée très important, elle apporte, par rapport à l’imagerie visible classique, un supplément d’information pouvant être mis à profit dans de nombreux domaines d’exploitation. Nous nous intéressons spécifiquement à la détection et l’analyse de changements entre deux images de la même scène, pour des applications orientées vers la défense.Au sein de ce manuscrit, nous commençons par présenter l’imagerie hyperspectrale et les contraintes associées à son utilisation pour des problématiques de défense. Nous présentons ensuite une méthode de détection et de classification de changements basée sur la recherche de directions spécifiques dans l’espace généré par le couple d’images, puis sur la fusion des directions proches. Nous cherchons ensuite à exploiter l’information obtenue sur les changements en nous intéressant aux possibilités de dé-mélange de séries temporelles d’images d’une même scène. Enfin, nous présentons un certain nombre d’extensions qui pourront être réalisées afin de généraliser ou améliorer les travaux présentés et nous concluons
Hyperspectral imagery is an emerging imagery technology which has known a growing interest since the 2000’s. This technology allows an impressive growth of the data registered from a specific scene compared to classical RGB imagery. Indeed, although the spatial resolution is significantly lower, the spectral resolution is very small and the covered spectral area is very wide. We focus on change detection between two images of a given scene for defense oriented purposes.In the following, we start by introducing hyperspectral imagery and the specificity of its exploitation for defence purposes. We then present a change detection and analysis method based on the search for specifical directions in the space generated by the image couple, followed by a merging of the nearby directions. We then exploit this information focusing on theunmixing capabilities of multitemporal hyperspectral data. Finally, we will present a range of further works that could be done in relation with our work and conclude about it

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Haouas, Fatma. "Raisonnement approximatif pour la détection et l'analyse de changements." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2019. http://www.theses.fr/2019IMTA0150/document.

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Abstract:

Cette thèse est le fruit de l’interaction de deux disciplines qui sont la détection de changements dans des images multitemporelles et le raisonnement évidentiel à l’aide de la théorie de Dempster-Shafer (DST). Aborder le problème de détection et d’analyse de changements par la DST nécessite la détermination d’un cadre de discernement exhaustif et exclusif. Ce problème s’avère complexe en l’absence des informations a priori sur les images. Nous proposons dans ce travail de recherche un nouvel algorithme de clustering basé sur l’algorithme Fuzzy-C-Means (FCM) afin de définir les classes sémantiques existantes. L’idée de cet algorithme est la représentation de chaque classe par un nombre varié de centroïdes afin de garantir une meilleure caractérisation de classes. Afin d’assurer l’exhaustivité du cadre de discernement, un nouvel indice de validité de clustering permettant de déterminer le nombre optimal de classes sémantiques est proposé. La troisième contribution consiste à exploiter la position du pixel par rapport aux centroïdes des classes et les degrés d’appartenance afin de définir la distribution de masse qui représente les informations. La particularité de la distribution proposée est la génération d’un nombre réduit des éléments focaux et le respect des axiomes mathématiques en effectuant la transformation flou-masse. Nous avons souligné la capacité du conflit évidentiel à indiquer les transformations multi-temporelles. Nous avons porté notre raisonnement sur la décomposition du conflit global et l’estimation des conflits partiels entre les couples des éléments focaux pour mesurer le conflit causé par le changement. Cette stratégie permet d’identifier le couple de classes qui participent dans le changement. Pour quantifier ce conflit, nous avons proposé une nouvelle mesure de changement notée CM. Finalement, nous avons proposé un algorithme permettant de déduire la carte binaire de changements à partir de la carte de conflits partiels
This thesis is the interaction result of two disciplines that are the change detection in multitemporal images and the evidential reasoning using the Dempster-Shafer theory (DST). Addressing the problem of change detection and analyzing by the DST, requires the determination of an exhaustive and exclusive frame of discernment. This issue is complex when images lake prior information. In this research work, we propose a new clustering algorithm based on the Fuzzy-C-Means (FCM) algorithm in order to define existing semantic classes. The idea of this algorithm is the representation of each class by a varied number of centroids in order to guarantee a better characterization of classes. To ensure the frame of discernment exhaustiveness, we proposed a new cluster validity index able to identify the optimal number of semantic classes. The third contribution is to exploit the position of the pixel in relation to class centroids and its membership distribution in order to define the mass distribution that represents information. The particularity of the proposed distribution, is the generation of a reduced set of focal elements and the respect of mathematical axioms when performing the fuzzy-mass transformation. We have emphasized the capacity of evidential conflict to indicate multi-temporal transformations. We reasoned on the decomposition of the global conflict and the estimation of the partial conflicts between the couples of focal elements to measure the conflict caused by the change. This strategy allows to identify the couple of classes that participate in the change. To quantify this conflict, we proposed a new measure of change noted CM. Finally, we proposed an algorithm to deduce the binary map of changes from the partial conflicts map

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Bourdis, Nicolas. "Détection de changements entre vidéos aériennes avec trajectoires arbitraires." Phd thesis, Telecom ParisTech, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00834717.

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Abstract:

Les activités basées sur l'exploitation de données vidéo se sont développées de manière fulgurante ces dernières années. En effet, non seulement avons-nous assisté à une démocratisation de certaines de ces activités, telles que la vidéo-surveillance, mais également à une diversification importante des applications opérationnelles (e.g. suivi de ressources naturelles, reconnaissance aérienne et bientôt satellite). Cependant, le volume de données vidéo généré est aujourd'hui astronomique et l'efficacité des activités correspondantes est limitée par le coût et la durée nécessaire à l'interprétation humaine de ces données vidéo. Par conséquent, l'analyse automatique de flux vidéos est devenue une problématique cruciale pour de nombreuses applications. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse s'inscrivent dans ce contexte, et se concentrent plus spécifiquement sur l'analyse automatique de vidéos aériennes. En effet, outre le problème du volume de données, ce type de vidéos est particulièrement difficile à exploiter pour un analyste image, du fait des variations de points de vue, de l'étroitesse des champs de vue, de la mauvaise qualité des images, etc. Pour aborder ces difficultés, nous avons choisi de nous orienter vers un système semi-automatique permettant d'assister l'analyste image dans sa tâche, en suggérant des zones d'intérêt potentiel par détection de changements. Plus précisément, l'approche développée dans le cadre de cette thèse cherche à exploiter les données disponibles au maximum de leur potentiel, afin de minimiser l'effort requis pour l'utilisateur et de maximiser les performances de détection. Pour cela, nous effectuons une modélisation tridimensionnelle des apparences observées dans les vidéos de référence. Cette modélisation permet ensuite d'effectuer une détection en ligne des changements significatifs dans une nouvelle vidéo, en identifiant les déviations d'apparence par rapport aux modèles de référence. Des techniques spécifiques ont également été proposées pour effectuer l'estimation des paramètres d'acquisition ainsi que l'atténuation des effets de l'illumination. De plus, nous avons développé plusieurs techniques de consolidation permettant d'exploiter la connaissance a priori relative aux changements à détecter. L'intérêt de notre approche de détection de changements est démontré dans ce manuscrit de thèse, par la présentation des résultats issus de son évaluation minutieuse et systématique. Cette évaluation a été effectuée à l'aide de données réelles et synthétiques permettant d'analyser, d'une part la robustesse de l'approche par rapport à des perturbations réalistes (e.g. bruit, artefacts de compression, apparences et effets complexes, etc), et d'autre part la précision des résultats en conditions contrôlées.

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Bourdis, Nicolas. "Détection de changements entre vidéos aériennes avec trajectoires arbitraires." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0028.

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Abstract:

Les activités basées sur l'exploitation de données vidéo se sont développées de manière fulgurante ces dernières années : nous assisté à une démocratisation de certaines de ces activités (vidéo-surveillance) mais également à une diversification importante des applications opérationnelles (suivi de ressources naturelles, reconnaissance etc). Cependant, le volume de données vidéo généré est aujourd'hui astronomique et l'efficacité de ces activités est limitée par le coût et la durée nécessaire à l'interprétation humaine des données vidéo. L'analyse automatique de flux vidéos est donc devenue une problématique cruciale pour de nombreuses applications. L'approche semi-automatique développée dans le cadre de cette thèse se concentre plus spécifiquement sur l'analyse de vidéos aériennes, et permet d'assister l'analyste image dans sa tâche en suggérant des zones d'intérêt potentiel par détection de changements. Pour cela, nous effectuons une modélisation tridimensionnelle des apparences observées dans les vidéos de référence. Cette modélisation permet ensuite d'effectuer une détection en ligne des changements significatifs dans une nouvelle vidéo, en identifiant les déviations d'apparence par rapport aux modèles de référence. Des techniques spécifiques ont également été proposées pour effectuer l'estimation des paramètres d'acquisition ainsi que l'atténuation des effets de l'illumination. De plus, nous avons développé plusieurs techniques de consolidation permettant d'exploiter la connaissance a priori relative aux changements à détecter. L'intérêt et les bonnes performances de notre approche a été minutieusement démontré à l'aide de données réelles et synthétiques
Business activities based on the use of video data have developed at a dazzling speed these last few years: not only has the market of some of these activities widely expanded (video-surveillance) but the operational applications have also greatly diversified (natural resources monitoring, intelligence etc). However, nowadays, the volume of generated data has become overwhelming and the efficiency of these activities is now limited by the cost and the time required by the human interpretation of this video data. Automatic analysis of video streams has hence become a critical problem for numerous applications. The semi-autmoatic approach developed in this thesis focuses more specifically on the automatic analysis of aerial videos and enables assisting the image analyst in his task by suggesting areas of potential interest identified using change detection. For that purpose, our approach proceeds to a tridimensional modeling of the appearances observed in the reference videos. Such a modeling then enables the online detection of significant changes in a new video, by identifying appearance deviations with respect to the reference models. Specific techniques have also been developed to estimate the acquisition parameters and to attenuate illumination effects. Moreover, we developed several consolidation techniques making use of a priori knowledge related to targeted changes, in order to improve detection accuracy. The interest and good performance of our change detection approach has been carefully demonstrated using both real and synthetical data

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Lee, Boram. "Teleconnections associated with climate variability in Europe and Asia." Paris, Muséum national d'histoire naturelle, 2009. http://www.theses.fr/2009MNHN0022.

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Abstract:

Cette étude a pour objectif de trouver des preuves de la corrélation entre les variabilités climatique en Corée de l’Asie et celles en Europe. Tout d'abord, l'homogénéisation a été faite pour une série chronologique mensuelle de la température de l'air sur la péninsule coréenne, qui sera une base pour l'analyse de la variabilité climatique régionale sur la Corée et à proximité de régions. La série établi a été vérifiée pour sa robustesse par comparaison avec d'autres série de température à long terme, ainsi que par l'analyse de ses signaux d’évolution et interannuelle. L'analyse de corrélation pour les signaux anormaux ont ensuite été menées, en utilisant la nouvelle série de température de surface de Corée (observations), les datasets de température de surface mondiale (modelé), les indices en téléconnexions géostationnaire, et le surface de neige mesure dans la région segmenté. Il a été révélé que la variabilité de la température de Corée / Asie de l'Est est étroitement liée à celle de l'Europe, en particulier dans les moyennes et hautes latitudes (au-dessus de 40 ° N) en hiver et au printemps. Ce lien s'est renforcé au cours des dernières décennies, notamment après le changement de régime climatique brutal en 1980. Un mécanisme principal qui explique cette téléconnexions s'avère être l'influence du gradient nord-sud dans l'hémisphère Nord: comme les centres de AO / NAO signatures déplacé vers l'est dans la période récente (après 1980), le lien entre ce système et de l'Asie de l'Est a été renforcée, donc la corrélation entre l'Europe et l'Asie de l'Est se renforcer. La surface de la couverture de neige intensifie ou réduit cette influence de l'Arctique vers le sud sur le continent eurasien, et donc amplifier ou réduire les corrélations entre l’Europe et l’Asie. Au même moment, l'Asie centrale se trouve à être sous forte influence de les latitudes tropique et le Pacifique Nord, ce qui explique le faible corrélation entre cette région et d'autres parties de l'Eurasie. Analyse sur la haute atmosphère solidifiée ces résultats de l'analyse de la corrélation entre les paramètres de surface. Le jetstream de l'Eurasie a légèrement renforcé après 1980, et l'intensité du côté aval (à l'est de la part des centres) a augmenté, ce qui soutient renforcé AO / NAO signaux sur l'hémisphère nord et le déplacement vers l'est de la corrélation entre les centres et samedi AO / NAO. La différence de la flux de wave activity entre les deux périodes (avant et après 1980) a confirmé que l’influence arctique a été renforcée après 1980 sur hautes latitudes de l'Eurasie, et l’influence de système de Pacifique Nord /tropique est devenu le renforce sur la Sibérie et l'Asie centrale
This study has the objective to find evidences of the correlation between climate variations in Korea and those in Europe. Firstly, a homogenised time series of monthly mean surface air temperature (SAT) of the Korean peninsula was established, which serves as a basis for analysis of regional climate variability, over Korea and nearby regions. This time series was verified for its robustness by comparing with other long-term temperature series, as well as by analyzing its trend and interannual signals. The correlation analysis for anomalous signals in the newly constructed Korea SAT series (observations), in global SAT datasets, in geostationary teleconnection indices, and in the regional surface snow extent revealed that the SAT variability of Korea and East Asia is closely related to that of Europe, particularly in mid- and high-latitudes (above 40°N) during winter and spring seasons. This link has strengthened during the recent decades particularly after the significant interdecadal change that occurred around 1980. A major mechanism that explains this teleconnection is found to be the influence of the north-south gradient in the Northern Hemisphere (represented by AO / NAO): as the centres of AO / NAO signatures moved eastward in the recent period (after 1980), the link between this pattern and East Asian SAT has been strengthened which results in enhanced correlation between Europe and East Asia. The surface snow condition intensifies or reduces the extent of Arctic influence southward to the Eurasian continent, and therefore amplifies or reduces the correlations between the two regions through the Arctic system. Also, Central Asia is found to be under stronger influence of the lower latitudes and the North Pacific, which results in weaker correlation between this region and other parts of Eurasia. Analysis on the upper atmosphere solidified these findings from the correlation analysis between the surface parameters. The jet stream over Eurasia has slightly strengthened after 1980, and the intensity on the downstream side (eastern part of the centres) has increased, which supports strengthened AO / NAO signals over the Northern Hemisphere and eastward displacement of the correlation centres between the SAT and AO / NAO. The difference of the wave activity flux between the two periods (before and after 1980) confirmed enhanced Arctic influence over higher latitudes of Eurasia, and the North Pacific / Asian influence on Siberia and Central Asia

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Fournier, Alexandre. "Détection et classification de changements sur des zones urbaines en télédétection." Toulouse, ISAE, 2008. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00463593.

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Cette thèse aborde le problème de la détection de changements sur des images de scènes urbaines en télédétection. Les expériences ont été menées sur des couples d'images satellitaires panchromatiques haute résolution (<1m). A travers ce thème général, plusieurs problématiques, correspondant aux divers niveaux d'une chaîne de traitement, sont abordés, depuis la création d'un masque de changements jusqu'au raisonnement à un niveau objet. Dans ce manuscrit, nous abordons premièrement le problème de la détermination d'un masque de changements. Après avoir étudié les limites d'un algorithme de détection de changements, fondé sur l'analyse en composantes principales, nous proposons un algorithme tirant parti de l'invariance des lignes de niveau, fondé sur un modèle d'illumination et des hypothèses sur la régularité de la scène. Par la suite, nous abordons la classification des zones détectées comme changées au cours de l'étape précédente. D'abord, nous nous fondons uniquement sur les radiométries des couples de pixels. Enfin, nous étudions l'intérêt d'une composante géométrique dans la classification. Plus précisément, nous appliquons un algorithme d'approximation polygonale sur les zones connexes issues de la classification précédente, puis nous classifions les formes obtenues compte tenu des orientations des côtés des polygones obtenus.

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Beisson, Rémi. "Détection de changements dans les séries temporelles d’images satellitaires multi-dimensionnelles." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0095.

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Abstract:

Cette thèse se concentre sur la détection de changements dans les séries temporelles d’images satellitaires multidimensionnelles. Plus précisément, nous nous penchons sur le test d’égalité des matrices de covariance dans le contexte des séries temporelles complexes gaussiennes multivariées. Les matrices de covariance de L séries temporelles, chacune de dimension M, sont modélisées comme des perturbations de rang K de la matrice identité, représentant un modèle signal plus bruit. Dans cette recherche, nous proposons une nouvelle statistique de test basée sur les estimations des valeurs propres des matrices de covariance. Cette statistique de test est consistante dans le régime asymptotique des grandes dimensions, où les tailles d’échantillon N1, . . . ,NL de chaque série temporelle et la dimension M tendent vers l’infini au même rythme, tout en maintenant K et L fixes. De plus, nous proposons un contrôle de l’erreur de type I de la statistique de test proposée dans le régime asymptotique des grandes dimensions. Des simulations sur données simulées puis sur des données réelles ont pu montrer des résultats plutôt satisfaisants comparativement à d’autres méthodes pertinentes, et ce même pour des valeurs de M et N1, . . . ,NL modérées
This thesis focuses on change detection in multidimensional time series of satellite images. Specifically, we address the equality test of covariance matrices in the context of multivariate complex Gaussian time series. The covariance matrices of L time series, each of dimension M, are modeled as rank-K perturbations of the identity matrix, representing a signal-plus-noise model. In this research, we propose a novel test statistic based on estimates of the eigenvalues of covariance matrices. This test statistic is consistent in the asymptotic regime of large dimensions, where the sample sizes N1, . . . ,NL for each time series and the dimension M approach infinity at the same rate, while keeping K and L fixed. Additionally, we provide a control of the Type I error of the proposed test statistic in the asymptotic regime of large dimensions. Simulations on simulated data and real-world data have demonstrated rather satisfactory results compared to other relevant methods, even for moderate values of M and N1, . . . ,NL

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Kalantari, Saman. "Introduction de fonctionnalités de changements d'états topologiques dans le formalisme de modélisation et de simulation CORDIS-ANIMA." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENS004.

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Abstract:

Dans cette recherche, nous étudions les problèmes de modélisation de discontinuités topologiques d'objets physiques déformables. Parmi toutes les discontinuités topologiques possibles, nous nous intéressons à celles que nous avons qualifiées de « discontinuités de 1 vers N » dans le contexte de la modélisation physique. Entrent dans cette catégorie les phénomènes de fractures, de cassures, de déchirures et de fissures. De nombreux travaux se sont intéressés à la modélisation et la simulation de ce type de phénomènes. Plusieurs méthodes ont été proposées, à partir de systèmes de modélisation différents parmi lesquels les plus courants sont : modélisation masses – ressorts sur maillages, méthodes d'éléments finis avec et sans maillage. Une question commune qui se pose dans toutes les méthodes discutées dans cette thèse est la question des endroits fonctionnels où apparaissent et se propagent les discontinuités topologiques. Nous étudions ce problème à travers plusieurs approches sur la modélisation physique de discontinuités topologiques. Nous proposons ensuite notre approche, qui se fonde sur le formalisme masses – interactions. Nous montrons en quoi ce type de modélisation offre certaines propriétés natives pour traiter cette question. En particulier, le fait qu'elles soient par principe affranchies de toute notion de contigüité spatiale et de continuité matérielle leur permet de poser de manière très générale la question des changements d'état physique à l'origine des discontinuités topologiques observées. Nous montrons qu'une très grande majorité de changements d'états physiques peuvent se modéliser par des variations des paramètres physiques d'interactions physiques non linéaires en lieu et place de changements structurels adoptés dans majorité des travaux menés par des méthodes courante et qui conduisent à des modifications très importantes et complexes du modèle physique. Néanmoins, cela induit, des effets d'enlèvements de matière aux endroits du changement d'état puisque celui –ci est porté par l'interaction, c'est à dire une contrainte physique qui est placée entre les points matériels. Pour s'affranchir de ces effets, nous proposons alors une nouvelle méthode, qui consiste à modéliser les discontinuités topologiques sur un élément de masse physique et non pas sur un élément de contrainte physique. Nous appelons ce dispositif « MAT éclatable ». Le processus de modélisation avec les MAT éclatables s'inscrit dans le processus de modélisation masses-interactions tel que défini dans le formalisme de modélisation et de simulation de CORDIS – ANIMA. La méthode proposée permet d'effectuer des changements topologiques par modèle physique par changements structurels, mais différemment de ceux plus couramment effectuées dans les méthodes usuelles (tels que par exemple, ajout ou suppression de ressorts ou de masses), la méthode des MAT éclatables permet de maîtriser le fonctionnement du modèle physique en termes d'optimalité des transformations, de stabilité du temps de calcul et de stabilité numérique. La méthode des MAT éclatables a été développée sous forme d'un dispositif de modélisation, destiné aux utilisateurs de notre outil de modélisation CORDIS-ANIMA. Pour illustrer et valider la méthode, nous proposons un ensemble de modèles physiques modélisation des fractures et déchirures multiples apparaissant et se propageant dans des objets très déformables, des effilochures, ou des fragmentations
L'auteur n'a pas fourni de résumé en anglais

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Santini, Sébastien. "Flexibilité et changements topologiques de la protéine prion et du peptide β-amyloi͏̈de d'Alzheimer par simulations numériques." Aix-Marseille 1, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX11029.

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Abstract:

Les amyloi͏̈doses sont des maladies neuro-dégénératives caractérisées par l'accumulation de fibres protéiques dans le système nerveux. Nous avons choisi d'étudier les mécanismes d'agrégation en fibre pour deux des protéines amyloi͏̈des les plus connues : la protéine prion (fragment PrP90-231) et le peptide Aß d'Alzheimer (fragment 16-22). Les études de la protéine prion ont été menées par dynamique moléculaire pour appréhender les changements topologiques impliqués lors de la conversion de PrP[C] en PrP[Sc]. Ainsi, nous avons mis en évidence que la dynamique du coeur structuré (124-226) de PrP est indépendante de la longueur de la queue amino-terminale (Nt). A pH neutre, les mutations G131V et M129V propagent un feuillet ß à trois brins successifs antiparallèles impliquant les résidus 112-130 et 115-130 respectivement. Ce feuillet pourrait constituer un point de départ pour le changement de conformation décrit expérimentalement. Les simulations de délétions des brins S1 et S2 de PrP confirment l'existence d'un intermédiaire de type globule fondu. L'hélice H1 est très stable sur l'ensemble des simulations et ne semble pas se déplier dans les étapes précoces du mécanisme de conversion de PrP. Pour comprendre le phénomène d'agrégation des fibres amyloi͏̈des, nous avons choisi d'utiliser la technique d'activation relaxation combinée au potentiel OPEP sur des dimères et trimères de Aß[16-22]. En accord avec la RMN du solide, nous montrons que le dimère et le trimère Aß[16-22] adoptent préférentiellement un arrangement antiparallèle et que l'agrégation se fait par de multiples chemins n'impliquant pas forcément un intermédiaire en hélice α. Nos simulations montrent que la conformation obtenue dans la fibre Aß[16-22] nécessite un plus grand nombre de chaînes et mettent en évidence, lors du repliement, des pièges cinétiques qui peuvent être surmontés par le mouvement de reptation des chaînes.

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Bosc, Marcel. "Contribution à la détection de changements dans des séquences IRM 3D multimodales." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005163.

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Abstract:

L'imagerie médicale a profondément influencé à la fois la recherche médicale et la pratique clinique. Elle est aujourd'hui incontournable aussi bien pour l'établissement du diagnostic que pour la mise en place et le suivi d'un traitement thérapeutique. Elle fournit un volume croissant de données tridimensionnelles provenant de modalités d'acquisition différentes (IRM, scanner-X, médecine nucléaire, échographie). Ce volume croissant de données rend délicate et laborieuse la tâche d'interprétation par un expert. Le traitement d'images est un outil permettant une automatisation des tâches et va assister l'expert aussi bien dans l'analyse qualitative que quantitative des images. Dans ce mémoire, nous proposons des techniques automatiques de détection de changements dans des séquences d'images IRM cérébrales. Nous nous intéressons plus particulièrement aux changements d'intensité localisés survenant lors d'évolutions pathologiques telles que les évolutions de lésions en sclérose en plaques (SEP). Les applications médicales des techniques développées ici sont nombreuses: aide au diagnostic, suivi à long terme de l'évolution d'une pathologie, évaluation de l'efficacité thérapeutique d'un médicament, aide à la prise de décision en vue d'une intervention chirurgicale. Ce travail de recherche a été mené en étroite collaboration entre le LSIIT (ULP/UMR CNRS 7005) et l'Institut de Physique Biologique (ULP-Hôpitaux Universitaires / UMR CNRS 7004), au sein de l'équipe-projet multi-laboratoires "Imagerie et Robotique Médicale et Chirurgicale" (EPML IRMC). Il a été soutenu par la Ligue Française Contre la Sclérose En Plaques (LFSEP), la société SERONO et la région Alsace. La détection automatique et fiable de changements interimages rencontre d'importantes difficultés rendant impossible la comparaison directe d'images acquises successivement. La position des patients dans l'imageur n'est jamais identique et les paramètres d'acquisition peuvent varier sensiblement entre chaque examen, entraînant, entre autres, des modifications de contraste. La définition même de ce qui doit être détecté est souvent subjective. Dans le cadre spécifique de la détection de changements d'intensité de lésions, des déformations globales de structures anatomiques, telle que l'atrophie cérébrale, peuvent également perturber la comparaison directe des images. Le travail présenté dans cette thèse est centré sur le développement d'outils de traitement d'images permettant de décider quels changements sont statistiquement significatifs ou non. Lorsque l'expert détermine visuellement des changements, il utilise des connaissances a priori, implicites, de haut niveau qui lui permettent de corriger certaines erreurs d'acquisition. Ainsi, il peut compenser visuellement des erreurs de repositionnement et utiliser ses connaissances anatomiques propres pour identifier et rejeter certains artefacts. Nous développons donc ici, des techniques automatiques d'identification et de correction des principaux artefacts (positionnement, déformations, variations d'intensité ...) et nous proposons une technique originale de segmentation du cortex, apportant les informations anatomiques permettant l'amélioration de la détection automatique. Les techniques de traitement d'images proposées ici ont été développées pour l'IRM cérébrale. Cependant, elles sont suffisamment générales pour s'appliquer à d'autres domaines. Notre système de détection de changements a été évalué dans le cadre de l'étude de l'évolution de lésions de sclérose en plaques. Ses performances ont été déterminées sur une grande base d'images multimodales (plus de 200 images FLAIR, RARE et GE3D) de taille $128^3$. L'évaluation a été faite à l'aide d'un protocole impliquant deux experts (neurologues) et utilisant une analyse statistique de type COR Le système automatique a été jugé plus performant que l'expert humain. Dans la première partie de ce manuscrit, nous présentons tout d'abord les éléments d'imagerie IRM et les aspects médicaux nécessaires à la compréhension de l'ensemble de ce travail. Nous décrivons les modalités d'acquisition IRM et les artefacts associés. Cette étape est importante pour la compréhension des imperfections pouvant apparaître et leur correction. Nous présentons ensuite des éléments sur l'anatomie cérébrale et nous décrivons l'apparence prise les différentes structures cérébrales dans les trois modalités IRM considérées. Puis, nous terminons par les pathologies cérébrales, leurs évolutions, et leur aspect en IRM. Les objectifs et les limites de notre approche sont situés par rapport à ce contexte applicatif. Dans une deuxième partie nous décrivons une approche nouvelle de segmentation sous-voxel. Pour décider de la pertinence d'un changement observé, l'expert utilise des connaissances anatomiques. Dans notre système de détection automatique, ces connaissances sont obtenues en segmentant l'image du cerveau. La méthode de segmentation proposée est basée sur l'évolution d'une image de labels de très haute résolution. L'évolution se fait sous l'influence de contraintes statistiques multiples, exprimées dans un cadre de minimisation d'énergie. L'évolution de l'image de labels n'ayant lieu qu'à la frontière entre régions, notre approche est comparable à un système d'évolution de surfaces. Afin de s'adapter aux spécificités de chaque région cérébrale, les contraintes sont paramétrées à l'aide d'un atlas. Celui-ci, composé d'une image de référence et d'images de paramètres, est plaqué sur l'image à segmenter à l'aide d'un recalage déformable multi-échelles. Les contraintes sont classées en deux catégories: les contraintes image (attache aux données) et le modèle a priori. Plusieurs contraintes image, opérant simultanément à des échelles différentes, sont employées. Elles utilisent une description rigoureuse du processus d'acquisition, permettant ainsi d'atteindre à la fois une précision sous-voxel et une convergence globale (à grande échelle). Le modèle a priori est également composé de plusieurs contraintes : une contrainte de distribution relative qui donne la probabilité d'observer un label à une distance donnée d'un autre label et une contrainte d'épaisseur. Notre approche permet d'obtenir une segmentation de haute résolution à partir d'images IRM pouvant être de résolution inférieure. La performance du système de segmentation a été évaluée sur des images simulées et testée sur des images réelles. La troisième partie présente l'ensemble de la chaîne de traitements conduisant à la détection de changements, ainsi que le protocole d'évaluation et les résultats. La chaîne de traitements est constituée d'une première étape de repositionnement et de correction des déformations. Toutes les images de la base sont alignées sur des références soigneusement choisies, d'abord à l'aide d'une méthode de recalage affine itératif robuste, puis à l'aide de recalage déformable. Au cours de la deuxième étape, les deux images à comparer subissent une correction d'intensité non-linéaire ainsi qu'une élimination d'erreurs résiduelles. La méthode de correction d'intensité que nous proposons permet d'établir une fonction de transfert d'intensité non-linéaire en optimisant un critère simple s'appuyant sur des informations de l'histogramme conjoint. Finalement, au cours de la dernière étape, une approche de détection statistique multimodale permet de décider quels changements sont significatifs. Les connaissances anatomiques fournies par la segmentation sont utilisées pour éliminer certaines détections aberrantes. L'ensemble de ces traitements est appliqué de manière entièrement automatique sur une base de plus de 200 images, de modalités différentes, démontrant ainsi la fiabilité des traitements. La validation du système a été menée à l'aide d'un protocole d'évaluation comprenant deux experts (neurologues). Le premier expert ainsi que le système automatique ont procédé indépendamment à un même travail de détection (l'expert opérant manuellement). Le second expert fait ensuite office d'arbitre pour comparer les résultats des deux procédés. L'analyse COR permet une vue synthétique de la performance du détecteur en donnant la probabilité de détection en fonction du nombre de fausses alarmes. Dans un cadre applicatif, les modifications détectées par le système automatique sont ordonnées par vraisemblance décroissante et présentées au neurologue dans un système de visualisation interactif. Ceci permet au médecin de conserver la décision finale, tout en parcourant efficacement et très rapidement les modifications détectées. En annexe nous proposons quelques réflexions sur l'importance du développement logiciel et de sa diffusion dans la recherche en traitement d'images. Nous présentons ensuite ImLib3D, une librairie C++ dédiée à la recherche en traitement d'images volumiques, que nous avons développée dans le cadre de cette recherche. ImLib3D propose à la fois un système de visualisation séparé et une librairie soigneusement conçue à l'aide d'une méthodologie orientée objet et utilisant des concepts modernes s'inspirant de la librairie standard du C++. L'objectif, dans la conception, a été de créer une librairie simple à utiliser par le chercheur, considéré comme le public cible. ImLib3D est distribuée librement (Open Source) et est placée dans un cadre de développement distribué coopératif (sourceforge.net). En conclusion, nous avons élaboré un système complet et opérationnel de détection de changements dans lequel nous avons systématiquement analysé et traité les principaux artefacts gênant la détection.

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Hopuare, Marania. "Changement climatique en Polynésie française détection des changements observés, évaluation des projections." Thesis, Polynésie française, 2014. http://www.theses.fr/2014POLF0007/document.

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Abstract:

Les effets du changement climatique sur les îles du Pacifique constituent un enjeu majeur pour les populations insulaires. En particulier, les précipitations constituent un des paramètres sensibles car elles conditionnent la ressource en eau. Le but de cette thèse est mettre d'apporter les premiers éléments de réponse relatifs à l'évolution des précipitations au cours du 21ème siècle sur Tahiti. Dans un premier temps, les précipitations à Tahiti ont été caractérisées à partir des mesures issues du réseau d'observation de Météo France. La saison des pluies, de novembre à avril, constitue la saison d'intérêt, car c'est à cette période de l'année que les cumuls de pluie sont les plus élevés. En effet, la zone de convergence du Pacifique sud (SPCZ), siège de la convection profonde, est la principale source de précipitations à Tahiti en été austral (Décembre-Janvier-Février). A l'échelle interannuelle et interdécennale, les phénomènes El Niño Southern Oscillation (ENSO) et Interdecadal Pacific Oscillation (IPO) induisent des migrations nord/sud et est/ouest de cette zone de convergence qui l'éloignent ou l'approchent de Tahiti. L'IPO, implique un déplacement de la SPCZ vers le nord-est en phase positive, ce qui induit des cumuls plus élevés observés à Tahiti. Elle est déplacée vers le sud-ouest en phase négative de l'IPO, d'où une diminution des pluies à Tahiti. L'étude montre qu'en IPO positif, l'occurrence d'événements El Niño intenses est favorisée. Pour ces cas de figure, la SPCZ migre brutalement vers le nord-est et adopte une orientation zonale au-dessous de l'équateur. Cette configuration l'éloigne de Tahiti et perturbe le flux d'alizés de sud-est, il en résulte alors des pluies orographiques très abondantes sur les côtes sud-est de l'île. Suite à cet état des lieux des précipitations observées, une méthodologie originale, en l'absence de toute autre expérience internationale sur la région, a été mise en œuvre pour obtenir un modèle capable de distinguer l'île et capturer au mieux les effets orographiques. Deux descentes d'échelle successives ont été nécessaires pour passer du modèle couplé global CNRM-CM, à 150 km de résolution, au modèle à aire limitée ALADIN-Climat, de résolution 12 km, centré sur Tahiti. Les sorties du modèle régional obtenues ont été confrontées aux observations sur la partie historique. Un lien a été établi entre les précipitations observées et modélisées sur la période passée. Ce lien est construit entre stations d'observations et points de grille du modèle exhibant un comportement similaire relatif aux phases de l'ENSO. Il a été supposé encore pertinent au 21ième siècle pour déduire les précipitations futures les plus réalistes à Tahiti, à partir des précipitations simulées par le modèle à 12 km, suivant deux scénarios du GIEC (RCP4.5 et RCP8.5). La structure spatiale du réchauffement climatique de type El niño conforte la pertinence du lien établi. Les résultats obtenus concernent les côtes sud de Tahiti. Les précipitations vont augmenter progressivement tout au long du 21ème siècle, en réponse au réchauffement global. A Papara, il est tombé en moyenne sur la période 1961-2011 pendant l'été austral 695 mm de pluie. Il tombera en moyenne sur la période 2070-2100, 825 mm selon le scénario RCP4.5, 814 mm selon le scénario RCP8.5, soit une augmentation d'un peu moins de 20 %. Ajoutés à cet accroissement à long terme, les événements El Niño induiront un excédent de précipitations. Mais cet effet sera réduit en fin de période dans le RCP8.5. A l'inverse, les événements La Niña s'accompagneront toujours d'un déficit de précipitations mais sans arriver à contrecarrer l’accroissement à long terme
The effects of climate change on Pacific islands is a major concern for the local populations. The rainfall parameter, specifically, appears as one of the sensitive parameters, as it determines water resources. The goal of this thesis is to bring a first insight into the 21st century evolution of precipitation in Tahiti.The first step was to characterize rainfall in Tahiti using data records from the observation network of Meteo France. The “rainfall season”, lasting from November to April, is the season of interest, as rainfall amounts are the highest at this time of the year. Indeed, the South Pacific Convergence Zone (SPCZ), host of deep convection, remains the principal source of rainfall in Tahiti in austral summer (December-January-February). On interannual and interdecadal timescales, the El niño Southern Oscillation (ENSO) and the Interdecadal Pacific Oscillation (IPO) imply north/south and east/west migrations of the SPCZ, drawing it away, or closer to Tahiti. The positive phase of the IPO involves a north-eastward displacement of the SPCZ, which causes higher rainfall amounts in Tahiti. The SPCZ is displaced towards the south- west during negative IPO phase, leading to a decrease of rainfall in Tahiti. The study reveals that the IPO positive phase favor the occurrence of intense El niño events. In those cases, the SPCZ is critically displaced to the north-east and lies zonally just south of the equator. Accordingly, the SPCZ is drawn away from Tahiti and alters the south-east flow of trade winds. As a result, substantial orographic precipitation affect the south-east coasts of Tahiti.Following the assessment of observed precipitation for the period 1961-2011, an original method has been set up to obtain a model able to resolve the island and capture the orographic effects at best. Two successive downscaling steps have been necessary to get the limited area model ALADIN-Climat over Tahiti (at the resolution of 12 km), starting from the global coupled model CNRM-CM with a resolution of 150 km. The regional model outputs have been compared to the observed records over the historical period. A linkage between observed and modeled precipitation has been defined. This linkage has been built between meteorological stations and model grid cells exhibiting similar behaviour regarding the phases of ENSO. It has been assumed that this linkage is still relevant in the 21st century. In this way, future precipitation in Tahiti, as realistic as possible, are deduced from modeled precipitation (at 12 km of resolution), following two IPCC scenarios (RCP4.5 and RCP8.5). The El niño-like spatial structure of global warming further confirms the relevance of the linkage built previously. The results obtained concern the southern coasts of Tahiti. Rainfall would gradually increase along the 21st century, as a consequence of global warming. In Papara, the austral summer mean rainfall height is 695 mm over the period 1961-2011. The mean value, for the period 2070-2100, would be 825 mm for the scenario RCP4.5 and 814 mm for the scenario RCP8.5, let say an increase of a little less than 20%. Superimposed to this long-range raise, El niño events would induce an excess of rainfall. This effect would be reduced at the end of the 21st century in RCP8.5. Conversely, La niña events would always involve a decline of rainfall, but would not succeed in counteracting the long-range increase

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Hamze, Alaa. "Détection et localisation de changements dans une structure : application numérique et expérimentale." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934435.

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Abstract:

La détection d'endommagements et de changements des propriétés élastiques dans des structures, utilisant les variations des paramètres dynamiques, fait l'objet d'une attention particulière depuis plusieurs années dans les domaines du génie mécanique et du génie civil. Le principe général repose sur le fait que la variation des propriétés physiques (e.g. rigidité, masse, module d'Young, conditions aux limites) entraîne une variation des caractéristiques dynamiques de la structure (e.g. fréquences de résonance, amortissements modaux et déformées modales). La présence d'endommagement provoque ainsi une diminution de la rigidité de la structure, c'est-à-dire une augmentation de sa flexibilité et de son amortissement que l'on retrouve dans la forme des modes et les valeurs des fréquences. Utilisant le changement de ces informations entre un état sain et un état endommagé, plusieurs méthodes non-destructives ont été proposées dans la littérature afin d'identifier et de localiser ces endommagements. Ces pratiques et ces activités sont d'une importance considérable puisqu'elles permettent en premier lieu d'anticiper et donc d'éviter des ruptures dans les structures, toujours catastrophiques, et plus généralement de mettre en place des plans de maintenance prédictives, en lien avec le suivi sur le long terme de leur intégrité (Structural Health Monitoring). Ces méthodes de surveillance se popularisent également du fait de la réduction des coûts des instrumentations, liés à l'apparition de nouveaux équipements à bas coût, ayant des performances satisfaisantes. L'objectif de ce travail est de tester les différentes solutions permettant la détection, la localisation et la quantification des changements dans des structures simples. Plusieurs méthodes ont été testées et une approche nouvelle a été proposée basée sur l'utilisation de la méthode des perturbations. Trois approches ont été suivies: une modélisation par éléments finis (analyse modale), une simulation numériques par éléments finis (analyse temporelle) et enfin des analyses expérimentales sur des poutres en Plexiglas au laboratoire, les trois volets de ce travail ayant permis de tester la sensibilité des méthodes non-destructives (NDE) globales et locales pour la détection et la localisation. Les changements ont été associés à une variation locale du module de Young (E), numériquement pour les solutions numériques et par chauffage local sur des sections de la poutre dans le volet expérimental. Dans tous les cas, nous sommes en situations réelles afin de proposer l'identification des caractéristiques modales par des méthodes opérationnelles (Operative Modal Analysis) telles que la méthode du décrément aléatoire et la méthode de décomposition dans le domaine fréquentiel (Frequency Domain Decomposition). Les résultats d'identification ont montré une très bonne corrélation entre les valeurs numériques et les valeurs expérimentales obtenues : fréquences de résonance et déformés modale. Pour identifier l'endommagement, les méthodes de localisation basées sur la courbure des déformées propres, la matrice de flexibilité, la courbure de flexibilité et enfin sur la méthode d'inversion des modes ont été employées. D'après les résultats obtenus, la méthode d'inversion se montre efficace dans le cas de variations modales faibles et transitoires, alors que la méthode de la courbure de flexibilité donne généralement de bons résultats et apparait robuste lorsque les variations sont plus prononcées.

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Xiao, Wen. "Détection de changements à partir de nuages de points de cartographie mobile." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1125/document.

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Abstract:

Les systèmes de cartographie mobile sont de plus en plus utilisés pour la cartographie des scènes urbaines. La technologie de scan laser mobile (où le scanner est embarqué sur un véhicule) en particulier permet une cartographie précise de la voirie, la compréhension de la scène, la modélisation de façade, etc. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la détection de changement entre des nuages de points laser de cartographie mobile. Tout d'abord, nous étudions la détection des changements a partir de données RIEGL (scanner laser plan) pour la mise à jour de bases de données géographiques et l'identification d'objet temporaire. Nous présentons une méthode basée sur l'occupation de l'espace qui permet de surmonter les difficultés rencontrées par les méthodes classiques fondées sur la distance et qui ne sont pas robustes aux occultations et à l'échantillonnage anisotrope. Les zones occultées sont identifiées par la modélisation de l'état d'occupation de l'espace balayé par des faisceaux laser. Les écarts entre les points et les lignes de balayage sont interpolées en exploitant la géométrie du capteur dans laquelle la densité d'échantillonnage est isotrope. Malgré quelques limites dans le cas d'objets pénétrables comme des arbres ou des grilles, la méthode basée sur l'occupation est en mesure d'améliorer la méthode basée sur la distance point à triangle de façon significative. La méthode de détection de changement est ensuite appliquée à des données acquises par différents scanners laser et à différentes échelles temporelles afin de démontrer son large champs d'application. La géométrie d'acquisition est adaptée pour un scanner dynamique de type Velodyne. La méthode basée sur l'occupation permet alors la détection des objets en mouvement. Puisque la méthode détecte le changement en chaque point, les objets en mouvement sont détectés au niveau des points. Comme le scanner Velodyne scanne l'environnement de façon continue, les trajectoires des objets en mouvement peut être extraite. Un algorithme de détection et le suivi simultané est proposé afin de retrouver les trajectoires de piétons. Cela permet d'estimer avec précision la circulation des piétons des circulations douces dans les lieux publics. Les changements peuvent non seulement être détectés au niveau du point, mais aussi au niveau de l'objet. Ainsi nous avons pu étudier les changements entre des voitures stationnées dans les rues à différents moments de la journée afin d'en tirer des statistiques utiles aux gestionnaires du stationnement urbain. Dans ce cas, les voitures sont détectés en premier lieu, puis les voitures correspondantes sont comparées entre des passages à différents moments de la journée. Outre les changements de voitures, l'offre de stationnement et les types de voitures l'utilisant sont également des informations importantes pour la gestion du stationnement. Toutes ces informations sont extraites dans le cadre d'un apprentissage supervisé. En outre, une méthode de reconstruction de voiture sur la base d'un modèle déformable générique ajusté aux données est proposée afin de localiser précisément les voitures. Les paramètres du modèle sont également considérés comme caractéristiques de la voiture pour prendre de meilleures décisions. De plus, ces modèles géométriquement précis peuvent être utilisées à des fins de visualisation. Dans cette thèse, certains sujets liés à la détection des changements comme par exemple, suivi, la classification, et la modélisation sont étudiés et illustrés par des applications pratiques. Plus important encore, les méthodes de détection des changements sont appliquées à différentes géométries d'acquisition de données et à de multiples échelles temporelles et au travers de deux stratégies: “bottom-up” (en partant des points) et “top-down” (en partant des objets)
Mobile mapping systems are increasingly used for street environment mapping, especially mobile laser scanning technology enables precise street mapping, scene understanding, facade modelling, etc. In this research, the change detection from laser scanning point clouds is investigated. First of all, street environment change detection using RIEGL data is studied for the purpose of database updating and temporary object identification. An occupancy-based method is presented to overcome the challenges encountered by the conventional distance-based method, such as occlusion, anisotropic sampling. Occluded areas are identified by modelling the occupancy states within the laser scanning range. The gaps between points and scan lines are interpolated under the sensor reference framework, where the sampling density is isotropic. Even there are some conflicts on penetrable objects, e.g. trees, fences, the occupancy-based method is able to enhance the point-to-triangle distance-based method. The change detection method is also applied to data acquired by different laser scanners at different temporal-scales with the intention to have wider range of applications. The local sensor reference framework is adapted to Velodyne laser scanning geometry. The occupancy-based method is implemented to detection moving objects. Since the method detects the change of each point, moving objects are detect at point level. As the Velodyne scanner constantly scans the surroundings, the trajectories of moving objects can be detected. A simultaneous detection and tracking algorithm is proposed to recover the pedestrian trajectories in order to accurately estimate the traffic flow of pedestrian in public places. Changes can be detected not only at point level, but also at object level. The changes of cars parking on street sides at different times are detected to help regulate on-street car parking since the parking duration is limited. In this case, cars are detected in the first place, then they are compared with corresponding ones. Apart from car changes, parking positions and car types are also important information for parking management. All the processes are solved in a supervised learning framework. Furthermore, a model-based car reconstruction method is proposed to precisely locate cars. The model parameters are also treated as car features for better decision making. Moreover, the geometrically accurate models can be used for visualization purposes. Under the theme of change detection, related topics, e.g. tracking, classification, modelling, are also studied for the reason of practical applications. More importantly, the change detection methods are applied to different data acquisition geometries at multiple temporal-scales. Both bottom-up (point-based) and top-down (object-based) change detection strategies are investigated

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Germain, Simon. "Conception d'une mesure automatisée de détection des changements alimentaires chez le porc." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/7925.

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Abstract:

Le mandat consiste à développer un outil afin de détecter les désordres alimentaires chez le porc, dans le but de prévenir des problèmes de croissance ou de maladie potentiels. L'outil proposé analyse les données récoltées sur 5 jours consécutifs (période mémoire) pour prédire la consommation de la journée suivante. Il utilise une régression polynomiale généralisée avec contraintes et lissage. L'outil calcule ensuite la différence entre la prédiction et les observations.

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Colot, Olivier. "Apprentissage et détection automatique de changements de modèles : application aux signaux électroencéphalographiques." Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUES012.

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Abstract:

La thèse présentée traite du problème de la détection de changements de modèles dans des signaux vectoriels lentement variables. L'étude s'articule autour de deux thèmes: modélisation vectorielle, détection de changements de modèles. Le premier thème est traité sous l'angle d'une technique récursive de modélisation linéaire, tirant profit des propriétés de stationnarité locale des signaux étudiés dans un contexte vectoriel. Dans une seconde partie, le problème de la détection de changements de modèles est étudié. Deux approches sont proposées et testées: la première s'appuie sur un critère d'énergie d'erreurs issues de la modélisation, la seconde est fondée sur la comparaison d'histogrammes approchant des lois de probabilité, les histogrammes étant construits à l'aide d'un critère de type Akaike. La détection de changements de modèles, synonymes de changements de lois, est effectuée à l'aide de mesure de dissemblance. La validation de ces méthodes est réalisée sur des signaux biomédicaux: les signaux électroencéphalographiques

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Carincotte, Cyril. "Segmentation markovienne floue d'images. Application en détection de changements entre images radar." Aix-Marseille 3, 2005. http://www.theses.fr/2005AIX30046.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à la segmentation non supervisée d'images de télédétection et la détection de changements entre images radar. Nous présentons tout d'abord un modèle de chaînes de Markov cachées d'ordre supérieur qui permet de modéliser des structures de bruit complexes comme des bruits corrélés. Afin de prendre en compte certaines caractéristiques floues des images de télédétection, nous proposons ensuite un modèle de chaînes de Markov cachées floues qui tient compte de façon conjointe des caractéristiques de bruit et de flou des observations. Cette modélisation autorise la coexistence de pixels durs et flous dans une même image, et permet de caractériser des dégradés bruités situés de part et d'autre de zones plus homogènes. Nous présentons finalement une méthodologie de détection de changements basée sur ce modèle, qui permet de caractériser l'imprécision associée aux changements survenus entre deux acquisitions radar
This thesis is devoted to unsupervised remote sensing image segmentation and change detection on SAR images. We first present a higher order hidden Markov chains model which allows to model complex noise structures, like correlated noises. In order to take into account several fuzzy characteristics of remote sensing images, we propose a fuzzy hidden Markov chains model, which jointly takes in account the fuzzy and noisy characteristics of the observations. This model authorizes the coexistence of hard and fuzzy pixels in the same image, and allows to characterize noisy gradation located on both sides of more homogeneous areas. We finally propose a methodology of change detection based on the fuzzy model, which allows to characterize the imprecision associated to the changes between two SAR images

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Bendraou, Youssef. "Détection des changements de plans et extraction d'images représentatives dans une séquence vidéo." Thesis, Littoral, 2017. http://www.theses.fr/2017DUNK0458/document.

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Abstract:

Les technologies multimédias ont récemment connues une grande évolution surtout avec la croissance rapide d'internet ainsi que la création quotidienne de grands volumes de données vidéos. Tout ceci nécessite de nouvelles méthodes performantes permettant d'indexer, de naviguer, de rechercher et de consulter les informations stockées dans de grandes bases de données multimédia. La récupération de données basée sur le contenu vidéo, qui est devenue un domaine de recherche très actif durant cette décennie, regroupe les différentes techniques conçues pour le traitement de la vidéo. Dans le cadre de cette thèse de doctorat, nous présentons des applications permettant la segmentation temporelle d'une vidéo ainsi que la récupération d'information pertinente dans une séquence vidéo. Une fois le processus de classification effectué, il devient possible de rechercher l'information utile en ajoutant de nouveaux critères, et aussi de visualiser l'information d'une manière appropriée permettant d'optimiser le temps et la mémoire. Dans une séquence vidéo, le plan est considéré comme l'unité élémentaire de la vidéo. Un plan est défini comme une suite d'image capturée par une même caméra représentant une action dans le temps. Pour composer une vidéo, plusieurs plans sont regroupés en utilisant des séquences de transitions. Ces transitions se catégorisent en transitions brusques et transitions progressives. Détecter les transitions présentes dans une séquence vidéo a fait l'objet de nos premières recherches. Plusieurs techniques, basées sur différents modèles mathématiques, ont été élaborées pour la détection des changements de plans. L'utilisation de la décomposition en valeur singulière (SVD) ains que la norme Frobenius ont permis d'obtenir des résultats précis en un temps de calcul réduit. Le résumé automatique des séquences vidéo est actuellement un sujet d'une très grande actualité. Comme son nom l'indique, il s'agit d'une version courte de la vidéo qui doit contenir l'essentiel de l'information, tout en étant le plus concis possible. Ils existent deux grandes familles de résumé : le résumé statique et le résumé dynamique. Sélectionner une image représentative de chaque plan permet de créer un scénarimage. Ceci est considéré comme étant un résumé statique et local. Dans notre travail, une méthode de résumé globale est proposée
With the recent advancement in multimedia technologies, in conjunction with the rapid increase of the volume of digital video data and the growth of internet ; it has becom mandatory to have the hability browse and search through information stored in large multimedia databases. For this purpose, content based video retrieval (CBVR) has become an active area of research durinf the last decade. The objective of this thesis is to present applications for temporal video segmentation and video retrieval based on different mathematical models. A shot is considered as the elementary unit of a video, and is defined as a continuous sequence of frames taken from a single camera, representing an action during time. The different types of transitions that may occur in a video sequence are categorized into : abrupt and gradual transition. In this work, through statistical analysis, we segment a video into its constituent units. This is achieved by identifying transitions between adjacent shots. The first proposed algorithm aims to detect abrupt shot transitions only by measuring the similarity between consecutive frames. Given the size of the vector containing distances, it can be modeled by a log normal distribution since all the values are positive. Gradual shot transition identification is a more difficult task when compared to cut detection. Generally, a gradual transition may share similar characteristics as a dynamic segment with camera or object motion. In this work, singular value decomposition (SVD) is performed to project features from the spatial domain to the singular space. Resulting features are reduced and more refined, which makes the remaining tasks easier. The proposed system, designed for detecting both abrupt and gradual transitions, has lead to reliable performances achieving high detection rates. In addition, the acceptable computational time allows to process in real time. Once a video is partitioned into its elementary units, high-level applications can be processed, such as the key-frame extraction. Selecting representative frames from each shot to form a storyboard is considered as a static and local video summarization. In our research, we opted for a global method based on local extraction. Using refined centrist features from the singular space, we select representative frames using modified k-means clustering based on important scenes. This leads to catch pertinent frames without redoudancy in the final storyboard

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Elmi, Mohamed Abdillahi. "Détection des changements de points multiples et inférence du modèle autorégressif à seuil." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD005/document.

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Abstract:

Cette thèse est composée de deux parties: une première partie traite le problème de changement de régime et une deuxième partie concerne le processusautorégressif à seuil dont les innovations ne sont pas indépendantes. Toutefois, ces deux domaines de la statistique et des probabilités se rejoignent dans la littérature et donc dans mon projet de recherche. Dans la première partie, nous étudions le problème de changements derégime. Il existe plusieurs méthodes pour la détection de ruptures mais les principales méthodes sont : la méthode de moindres carrés pénalisés (PLS)et la méthode de derivée filtrée (FD) introduit par Basseville et Nikirov. D’autres méthodes existent telles que la méthode Bayésienne de changementde points. Nous avons validé la nouvelle méthode de dérivée filtrée et taux de fausses découvertes (FDqV) sur des données réelles (des données du vent sur des éoliennes et des données du battement du coeur). Bien naturellement, nous avons donné une extension de la méthode FDqV sur le cas des variables aléatoires faiblement dépendantes.Dans la deuxième partie, nous étudions le modèle autorégressif à seuil (en anglais Threshold Autoregessive Model (TAR)). Le TAR est étudié dans la littérature par plusieurs auteurs tels que Tong(1983), Petrucelli(1984, 1986), Chan(1993). Les applications du modèle TAR sont nombreuses par exemple en économie, en biologie, l'environnement, etc. Jusqu'à présent, le modèle TAR étudié concerne le cas où les innovations sont indépendantes. Dans ce projet, nous avons étudié le cas où les innovations sont non corrélées. Nous avons établi les comportements asymptotiques des estimateurs du modèle. Ces résultats concernent la convergence presque sûre, la convergence en loi et la convergence uniforme des paramètres
This thesis has two parts: the first part deals the change points problem and the second concerns the weak threshold autoregressive model (TAR); the errors are not correlated.In the first part, we treat the change point analysis. In the litterature, it exists two popular methods: The Penalized Least Square (PLS) and the Filtered Derivative introduced by Basseville end Nikirov.We give a new method of filtered derivative and false discovery rate (FDqV) on real data (the wind turbines and heartbeats series). Also, we studied an extension of FDqV method on weakly dependent random variables.In the second part, we spotlight the weak threshold autoregressive (TAR) model. The TAR model is studied by many authors such that Tong(1983), Petrucelli(1984, 1986). there exist many applications, for example in economics, biological and many others. The weak TAR model treated is the case where the innovations are not correlated

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Habib, Tarek. "Mesures de similarités pour la détection de changements abrupts en imagerie satellitaire multicapteurs." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0122.

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Abstract:

Les images acquises par des satellites imageurs permettent l’étude et le suivi des évolutions de la surface terrestre et ce avec une couverture (spatiale et temporelle) impossible à atteindre par d’autres moyens. Malgrè cela, dans le cas d’évènements catastrophiques d’origine naturelle, industrielle ou autre, il est souvent difficile de proposer, dans un délai suffisamment court, des analyses d’impact à partir d’images satellites. Dans cette thèse, on propose des méthodes pour la détection de changements abrupts. Ces méthodes sont déstinais à résoudre les problèmes techniques ci-dessus mentionnés, ainsi ils pourront être utilisés dans le cadre d’évaluation des risques et des dégâts. Les algorithmes développés sont donc générique par rapport aux type, résolution, quantité et nature des données, et offrent des performances interessantes en terme de précision et de temps de calcul
Images acquired using satellites allows the study of the evolution of the earth's surface with a coverage (both spatial and temporal) that is impossible to match by any other technology. Despite this fact, in the case of a natural or industrial disaster, it is generally difficult to propose, in a reasonable delay, impact and da mage assessment using satellite images. Ln this thesis, we propose methods for the detection of abrupt changes. These methods are destined to solve the above mentioned technical problems, and thus satellite images could be fully exploited in the framework of risk and hazard assessment. The algorithms that we have developed are generic with respect to the type, resolution, quantity and the nature of the data, and they offer interesting results in terms of precision and computation time

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Boisgontier, Hervé. "Détection automatique de changements en IRM de diffusion : application à la sclérose en plaques." Strasbourg, 2010. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2010/BOISGONTIER_Herve_2010.pdf.

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Abstract:

L'imagerie médicale apporte des informations fondamentales aux médecins aussi bien pour l'aide au diagnostic, pour la prise de décisions thérapeutiques que pour le suivi des patients. Le traitement d'images médicales permet d'assister le médecin dans l'interprétation et l'analyse des images et plus particulièrement dans le suivi longitudinal d'un patient. L'IRM de diffusion est une nouvelle technique permettant de caractériser in vivo la diffusion de l'eau, notamment dans les tissus cérébraux. L'objectif de ces travaux de thèse est la détection automatique de changements observés en IRM de diffusion cérébrale chez des patients atteints de sclérose en plaques. Nous présentons dans ce manuscrit de thèse des outils statistiques de détection et d'analyse des changements intra-individu, adaptés aux spécificités de l'IRM de diffusion et au suivi de la sclérose en plaques. Plusieurs informations peuvent être extraites des images d'IRM de diffusion : les images de coefficient de diffusion apparente, le tenseur de diffusion, les images d'indice caractérisant la diffusion (diffusion moyenne, fraction d'anisotropie). La détection peut être effectuée sur ces différents types d'images. Nous présentons des méthodes adaptées pour chacun de ces ensembles d'images. Ces méthodes ont été validées sur des données simulées ainsi que sur une base de 21 patients atteints de sclérose en plaques
Medical imaging brings important information to help physicians in their diagnosis and therapeutical decision and for the follow-up of patients. Medical image processing enables to assist physicians with the interpretation and the analysis of images and particularly for the longitudinal follow-up of patients. Diffusion Tensor Imaging (DTI) is a new technique that characterizes in vivo the water diffusion, especially in brain tissue. This thesis deals with the automatic detection of changes that can be observed between DTI acquisitions of patients suffering from multiple sclerosis. In this dissertation, we present statistical tools for detecting and analyzing intra-individual changes, adapted to both specificities of DTI and the follow-up of multiple sclerosis. Several information can be extracted from DTI acquisitions: the apparent diffusion coefficients, the diffusion tensor model and some indices characterizing diverse diffusion properties (mean diffusion, fractional anisotropy). The detection can be performed on these different kinds of representations. We present appropriated methods for each of these sets of images. These methods have been validated on simulated data and on a database of 21 patients suffering from multiple sclerosis

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Wang, Xiuheng. "Approches conjointes de modélisation et d'apprentissage pour l'imagerie hyperspectrale et la détection de changements." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2024. http://www.theses.fr/2024COAZ5025.

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Abstract:

À l'ère de l'intelligence artificielle, on observe un consensus croissant sur le fait que des solutions à des problèmes complexes de science et d'ingénierie nécessitent de nouvelles méthodologies qui peuvent associer des méthodes de modélisation physique à des techniques d'apprentissage automatique, en recourant à l'optimisation stochastique et aux réseaux neuronaux profonds. Cette thèse vise à étudier des méthodes permettant de combiner les avantages de la modélisation basée sur la physique et de l'apprentissage automatique, en accordant une attention particulière à deux questions importantes de traitement du signal : la résolution de problèmes inverses en imagerie hyperspectrale et la détection de changements dans des séries temporelles. La première partie de la thèse traite de l'apprentissage d'informations a priori dans une démarche orientée modèles pour la résolution de problèmes inverses en imagerie hyperspectrale. Tout d'abord, nous introduisons un algorithme Plug-and-Play pour la déconvolution des images hyperspectrales (HID). Plus précisément, nous décomposons le problème d'optimisation correspondant en deux sous-problèmes résolus itérativement, et apprenons les informations a priori profondes pour résoudre le sous-problème de débruitage aveugle à l'aide de réseaux neuronaux, et estimons les hyperparamètres à l'aide d'une mesure de la blancheur résiduelle. Dans un second temps, nous introduisons une méthode originale de fusion d'images hyperspectrales et multispectrales (HMIF). Elle s'appuie sur des réseaux neuronaux pour apprendre des informations a priori sur les images, à partir de données, dans le but de résoudre le problème d'optimisation en tenant compte de la variabilité entre les images. Nous proposons également une stratégie "zero-shot" pour apprendre l'a priori spécifique à l'image de manière non supervisée. La deuxième partie de la thèse se concentre sur l'apprentissage de séries temporelles en vue de détection de changements. Tout d'abord, nous proposons une méthode de détection de changements (CPD) utilisant une approche en ligne reposant sur des réseaux neuronaux et leur apprentissage en continu pour estimer directement le rapport des fonctions de densité des observations entre deux fenêtres temporelles glissantes. Ensuite, nous introduisons un algorithme non paramétrique pour la CPD en ligne dans le cas de signaux multi-variés. Nous fournissons des limites théoriques sur les taux de détection et de fausse alarme à l'aide d'un nouveau résultat sur la convergence non asymptotique de l'algorithme de gradient stochastique sur des variétés riemanniennes. Enfin, nous étendons cet algorithme à la CPD distribuée en ligne sur des signaux multi-variés sur graphes, et proposons une implémentation parallèle sur graphe. Ceci améliore considérablement la détection de changements survenant dans des communautés fortement connectées, inconnues, des réseaux
In the era of artificial intelligence, there has been a growing consensus that solutions to complex science and engineering problems require novel methodologies that can integrate interpretable physics-based modeling approaches with machine learning techniques, from stochastic optimization to deep neural networks. This thesis aims to develop new methodological and applied frameworks for combining the advantages of physics-based modeling and machine learning, with special attention to two important signal processing tasks: solving inverse problems in hyperspectral imaging and detecting change points in time series. The first part of the thesis addresses learning priors in model-based optimization for solving inverse problems in hyperspectral imaging systems. First, we introduce a tuning-free Plug-and-Play algorithm for hyperspectral image deconvolution (HID). Specifically, we decompose the optimization problem into two iterative sub-problems, learn deep priors to solve the blind denoising sub-problem with neural networks, and estimate hyperparameters with a measure of the statistical whiteness of the residual. Second, we introduce an original hyperspectral and multispectral image fusion (HMIF) method. It leverages neural networks to learn image priors from data to solve the optimization problem accounting for inter-image variability. We also propose a zero-shot strategy to learn the image-specific priors in an unsupervised manner. The second part of the thesis focuses on modeling changes in data distribution and learning knowledge of time series signals to detect change points. First, we propose a change point detection (CPD) method using an online approach based on neural networks and continual learning to directly estimate the density ratio between current and reference windows of the data stream. Second, we introduce a non-parametric algorithm for online CPD in manifold-valued data and provide theoretical bounds on the detection and false alarm rate performances using a new result on the non-asymptotic convergence of the stochastic Riemannian gradient descent. Finally, we extend this algorithm to distributed CPD in streaming manifold-valued signals over graphs with a parallel implementation of a graph filter. This significantly improves the detection of change points in unknown communities of networks

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Quin, Guillaume. "Etude des séries temporelles en imagerie satellitaire SAR pour la détection automatique de changements." Thesis, Paris, ENST, 2014. http://www.theses.fr/2014ENST0003/document.

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Abstract:

Cette thèse présente la méthode de détection de changements MIMOSA (Method for generalIzed Means Ordered Series Analysis). Cette nouvelle méthode permet de détecter automatiquement des changements entre couples ou séries temporelles d’images SAR. En effet, grâce aux moyennes temporelles, le nombre d’images en jeu n’importe plus puisque seulement deux moyennes différentes sont comparées de sorte à détecter les changements (par exemple moyenne géométrique et moyenne quadratique). De ce fait, les grand volumes de données disponibles de nos jours sont exploitables plus facilement puisque l’information utile est «résumée» dans les moyennes. Le seul paramètre de la détection est le taux de fausses alarmes obtenu dans le résultat, ce qui rend son analyse plus intuitive. Les cartes de changements fournies par MIMOSA sont de très bonne qualité en comparaison à celles fournies par d’autres méthodes. De nombreux tests ont été mis en place pour constater la robustesse de la méthode MIMOSA face aux problèmes les plus souvent rencontrés, comme une mauvaise calibration radiométrique, ou encore un mauvais recalage. Une interface graphique a de plus été développée autour de MIMOSA, incorporant de nombreux outils de préparation et traitement des données, ainsi que des outils d’analyse des résultats
This PhD thesis presents the MIMOSA (Method for generalIzed Means Ordered Series Analysis) change detection methood. This new technique can automatically detect changes between SAR image pairs or within time series. Indeed, thanks to the temporeal means, the number of involved images doesn’t matters because only two different means are compared to detect the changes (for example, the geometric and quadratic means). Thus, large data volumes can be processed easily, since the useful information is condensed within the temporal means. The only change detection parameter is the false alarm rate that will be MIMOSA method are very good compared to other methods. Several tests have been performed in order to quantify the robustness of the method facing the most common problems, like image misregistration or radiometric calibration errors. A graphical user interface has also been developed for MIMOSA, including many useful tools to prepare and process SAR data, but also several analyse tools

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Quin, Guillaume. "Etude des séries temporelles en imagerie satellitaire SAR pour la détection automatique de changements." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2014. http://www.theses.fr/2014ENST0003.

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Abstract:

Cette thèse présente la méthode de détection de changements MIMOSA (Method for generalIzed Means Ordered Series Analysis). Cette nouvelle méthode permet de détecter automatiquement des changements entre couples ou séries temporelles d’images SAR. En effet, grâce aux moyennes temporelles, le nombre d’images en jeu n’importe plus puisque seulement deux moyennes différentes sont comparées de sorte à détecter les changements (par exemple moyenne géométrique et moyenne quadratique). De ce fait, les grand volumes de données disponibles de nos jours sont exploitables plus facilement puisque l’information utile est «résumée» dans les moyennes. Le seul paramètre de la détection est le taux de fausses alarmes obtenu dans le résultat, ce qui rend son analyse plus intuitive. Les cartes de changements fournies par MIMOSA sont de très bonne qualité en comparaison à celles fournies par d’autres méthodes. De nombreux tests ont été mis en place pour constater la robustesse de la méthode MIMOSA face aux problèmes les plus souvent rencontrés, comme une mauvaise calibration radiométrique, ou encore un mauvais recalage. Une interface graphique a de plus été développée autour de MIMOSA, incorporant de nombreux outils de préparation et traitement des données, ainsi que des outils d’analyse des résultats
This PhD thesis presents the MIMOSA (Method for generalIzed Means Ordered Series Analysis) change detection methood. This new technique can automatically detect changes between SAR image pairs or within time series. Indeed, thanks to the temporeal means, the number of involved images doesn’t matters because only two different means are compared to detect the changes (for example, the geometric and quadratic means). Thus, large data volumes can be processed easily, since the useful information is condensed within the temporal means. The only change detection parameter is the false alarm rate that will be MIMOSA method are very good compared to other methods. Several tests have been performed in order to quantify the robustness of the method facing the most common problems, like image misregistration or radiometric calibration errors. A graphical user interface has also been developed for MIMOSA, including many useful tools to prepare and process SAR data, but also several analyse tools

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Jézéquel, Aglaé. "Approches statistique et épistémologique de l'attribution d'événements extrêmes." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV055.

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Abstract:

Les événements extrêmes sont l'expression de la variabilité climatique naturelle. Puisque les émissions anthropiques affectent le climat mondial, il est naturel de se demander si les événements extrêmes observés récemment sont une manifestation du changement climatique. Cette thèse se propose de contribuer à la compréhension de l'influence du changement climatique anthropique sur les événements extrêmes observés, tout en évaluant si et comment cette information scientifique - et plus généralement, l'attribution d'événements extrêmes (AEE) - pourrait être utile à la société. Je propose des outils statistiques et j'utilise un ensemble d'entretiens qualitatifs pour répondre à ces questions.La partie statistique s'applique aux vagues de chaleur européennes. Je quantifie le rôle joué par la circulation atmosphérique dans l'intensité de quatre vagues de chaleur récente. Cette analyse s'appuie sur des analogues de circulations, qui identifient des jours ayant une circulation similaire à celle de l'événement étudié. Ensuite, je dissocie l'influence du changement climatique sur les processus dynamiques et non dynamiques menant aux vagues de chaleur. Je calcule des tendances sur l'occurrence de circulations favorisant les fortes chaleurs et sur la température pour une circulation fixée, pour les vagues de chaleur de 2003 en Europe de l'Ouest et de 2010 en Russie. Je trouve que la significativité des résultats dépend de l'événement étudié, ce qui montre l'intérêt de calculer des tendances pour des types de circulation atmosphérique précis.La partie épistémologique analyse les utilisations sociales potentielles de l'AEE. Je mesure comment elle pourrait informer les négociations internationales sur le climat, en particulier les pertes et préjudices, en réponse à des arguments de scientifiques dans ce sens. Je trouve que le seul rôle que l'AEE puisse jouer pour renforcer les pertes et préjudices est un rôle de sensibilisation des politiques, en marge du processus de négociations. Je compare également les motivations avancées par les scientifiques dans les entretiens avec les résultats existants sur l'utilité sociale de ce type d'information scientifique. Je montre que la pertinence sociale des résultats d'AEE est ambiguë, et qu'il y a un manque de données empiriques pour mieux comprendre comment différents acteurs s'approprient et réagissent à cette information
Extreme events are an expression of natural climate variability. Since anthropogenic emissions affect global climate, it is natural to wonder whether recent observed extreme events are a manifestation of anthropogenic climate change. This thesis aims at contributing to the understanding of the influence of anthopogenic climate change on observed extreme events, while assessing whether and how this scientific information - and more generally, the science of extreme event attribution (EEA) - could be useful for society. I propose statistical tools to achieve the former, while relying on qualitative interviews for the latter.The statistical part focuses on European heatwaves. I quantify the role played by the atmospheric circulation in the intensity of four recent heatwaves. This analysis is based on flow analogues, which identify days with a similar circulation pattern than the event of interest. I then disentangle the influence of climate change on the dynamical and non-dynamical processes leading to heatwaves. I calculate trends in the occurrence of circulation patterns leading to high temperatures and trends in temperature for a fixed circulation pattern, applied to the 2003 Western Europe and 2010 Russia heatwaves. I find that the significance of the results depend on the event of interest, highlighting the value of calculating trends for very specific types of circulation.The epistemological part evaluates the potential social uses of extreme event attribution. I assess how it could inform international climate negotiations, more specifically loss and damage, in response to a number of claims from scientists going in this direction. I find that the only potential role EEA could play to boost the loss and damage agenda would be to raise awareness for policy makers, aside from the negotiation process itself. I also evaluate how the different motivations stated by EEA scientists in interviews fare compared to the existing evidence on social use of this type of scientific information. I show that the social relevance of EEA results is ambiguous, and that there is a lack of empirical data to better understand how different non-scientific stakeholders react and appropriate EEA information

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Weiss, Pierre. "Algorithmes rapides d'optimisation convexe. Applications à la reconstruction d'images et à la détection de changements." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00349452.

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Abstract:

Cette thèse contient des contributions en analyse numérique et en vision par ordinateur. Dans une première partie, nous nous intéressons à la résolution rapide, par des méthodes de premier ordre, de problèmes d'optimisation convexe. Ces problèmes apparaissent naturellement dans de nombreuses tâches telles que la reconstruction d'images, l'échantillonnage compressif ou la décomposition d'images en texture et en géométrie. Ils ont la particularité d'être non différentiables ou très mal conditionnés. On montre qu'en utilisant des propriétés fines des fonctions à minimiser on peut obtenir des algorithmes de minimisation extrêmement efficaces. On analyse systématiquement leurs taux de convergence en utilisant des résultats récents dûs à Y. Nesterov. Les méthodes proposées correspondent - à notre connaissance - à l'état de l'art des méthodes de premier ordre. Dans une deuxième partie, nous nous intéressons au problème de la détection de changements entre deux images satellitaires prises au même endroit à des instants différents. Une des difficultés principales à surmonter pour résoudre ce problème est de s'affranchir des conditions d'illuminations différentes entre les deux prises de vue. Ceci nous mène à l'étude de l'invariance aux changements d'illuminations des lignes de niveau d'une image. On caractérise complètement les scènes qui fournissent des lignes de niveau invariantes. Celles-ci correspondent assez bien à des milieux urbains. On propose alors un algorithme simple de détection de changements qui fournit des résultats très satisfaisants sur des images synthétiques et des images Quickbird réelles.

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JAMET, Olivier. "Comparaison Vecteurs-Images pour la détection des changements des bâtiments d'une base de données topographiques." Phd thesis, Télécom ParisTech, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005662.

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Abstract:

Cette thèse s'attache à l'étude de la détection des changements du thème bâti, par comparaison automatique d'une base de données à un couple de photographies aériennes, en vue d'éviter l'examen visuel par un opérateur d'une partie des scènes traitées. La démarche adoptée propose une comparaison géométrique de la base de données avec les extractions 3D issues de l'appariement d'un couple d'images récent, et tente d'en assurer la fiabilité par une modélisation de l'incertitude des données utilisées. L'extraction d'information 3D sur le couple d'images fait l'objet d'une approche formelle qui conduit à la proposition d'un algorithme original permettant la mise en concurrence de solutions contradictoires, et la qualification des points extraits en 3D par une probabilité qui reflète l'ambiguité de la décision. Cette probabilité est utilisée conjointement à une modélisation sommaire de l'incertitude des données topographiques pour construire des indicateurs de changement dans le cadre de la théorie des croyances de Dempster-Shafer. Les modèles proposés sont évalués par rapport à des données réelles, tant en ce qui concerne la modélisation de l'appariement elle-même, que l'ensemble de la modélisation de l'incertitude, dont l'apport à la détection des changements est étudié dans le cadre du contrôle de l'emprise planimétrique du bâti de la Base de Données Topographiques nationale française.

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Weiss, Pierre. "Algorithmes rapides d'optimisation convexe : applications à la restauration d'images et à la détection de changements." Nice, 2008. http://www.theses.fr/2008NICE4032.

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Abstract:

Algorithmes rapides d'optimisation convexe. Applications à la restauration d'images et à la détection de changements. Cette thèse contient des contributions en analyse numérique et en vision par ordinateur. Dans une première partie, nous nous intéressons à la résolution rapide, par des méthodes de premier ordre, de problèmes d'optimisation convexe. Ces problèmes apparaissent naturellement dans de nombreuses tâches telles que la reconstruction d'images, l'échantillonnage compressif ou la décomposition d'images en texture et en géométrie. Ils ont la particularité d'être non différentiables ou très mal conditionnés. On montre qu'en utilisant des propriétés fines des fonctions à minimiser on peut obtenir des algorithmes de minimisation extrêmement efficaces. On analyse systématiquement leurs taux de convergence en utilisant des résultats récents dus à Y. Nesterov. Les méthodes proposées correspondent - à notre connaissance - à l'état de l'art des méthodes de premier ordre. Dans une deuxième partie, nous nous intéressons au problème de la détection de changements entre deux images satellitaires prises au même endroit à des instants différents. Une des difficultés principales à surmonter pour résoudre ce problème est de s'affranchir des conditions d'illuminations différentes entre les deux prises de vue. Ceci nous mène à l'étude de l'invariance aux changements d'illuminations des lignes de niveau d'une image. On caractérise complètement les scènes qui fournissent des lignes de niveau invariantes. Celles-ci correspondent assez bien à des milieux urbains. On propose alors un algorithme simple de détection de changements qui fournit des résultats très satisfaisants sur des image synthétiques et des images Quickbird réelles
This PhD contains contributions in numerical analysis and in computer vision. The talk will be divided in two parts. In the first part, we will focus on the fast resolution, using first order methods, of convex optimization problems. Those problems appear naturally in many image processing tasks like image reconstruction, compressed sensing or texture+cartoon decompositions. They are generally non differentiable or ill-conditioned. We show that they can be solved very efficiently using fine properties of the functions to be minimized. We analyze in a systematic way their convergence rate using recent results due to Y. Nesterov. To our knowledge, the proposed methods correspond to the state of the art of the first order methods. In the second part, we will focus on the problem of change detection between two remotely sensed images taken from the same location at two different times. One of the main difficulty to solve this problem is the differences in the illumination conditions between the two shots. This leads us to study the level line illumination invariance. We completely characterize the 3D scenes which produce invariant level lines. We show that they correspond quite well to urban scenes. Then we propose a variational framework and a simple change detection algorithm which gives satisfying results both on synthetic OpenGL scenes and real Quickbird images

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Jamet, Olivier. "Comparaison vecteurs-images pour la détection des changements des bâtiments d'une base de données topographiques." Paris, ENST, 1998. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00005662.

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Abstract:

La mise à jour des données topographiques par voie photogrammetrique reste un processus couteux, même en présence d'évolutions faibles, en raison du temps nécessaire au contrôle des données existantes, qui porte sur l'intégralité de la zone traitée. Cette thèse s'attache à l'étude de la détection des changements du thème bati, par comparaison automatique d'une base de données à un couple de photographies aériennes, en vue d'éviter l'examen visuel par un opérateur d'une partie des scènes traitées. La démarche adoptée propose une comparaison géométrique de la base de données avec les extractions 3d issues de l'appariement d'un couple d'images récent, et tente d'en assurer la fiabilité par une modélisation de l'incertitude des données utilisées. Le contrôle de l'incertitude des extractions 3d est abordé par l'intermédiaire d'une étude formelle de processus d'appariement ligne à ligne. Ce cadre restreint permet de proposer une représentation de l'ensemble des possibles sous la forme d'un graphe oriente dont les nuds sont les extrema locaux d'une mesure de ressemblance locale. Les conditions de définition d'une loi de probabilité normalisée sur cette structure sont mises en évidence. Ces contraintes conduisent à la proposition d'un algorithme ad hoc original, qui permet, de manière automatique, de qualifier les nuds du graphe par une probabilité reflétant l'ambiguïté de la decision. Ces résultats sont associes à l'analyse de l'incertitude de la base de données pour donner une expression formelle a la comparaison des deux sources dans le cadre de la théorie des croyances de dempster-shafer. Les modelés proposes sont évalues par rapport à des données réelles, tant en ce qui concerne la modélisation de l'appariement elle-même, que l'ensemble de la modélisation de l'incertitude, dont l'apport à la détection des changements est étudié dans le cadre du contrôle de l'emprise planimétrique du bati de la base de données topographiques nationale française.

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Pillet, Valentin. "Détection et attribution des changements morphologiques côtiers récents en milieu insulaire tropical (Polynésie française, Caraïbe)." Thesis, La Rochelle, 2020. http://www.theses.fr/2020LAROS019.

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Abstract:

Les îles coralliennes d’atolls et les zones basses des îles hautes tropicales sont considérées comme comptant parmi les territoires les plus vulnérables aux impacts des événements météo-marins extrêmes et aux conséquences attendues du changement climatique. Néanmoins, alors que les littoraux métropolitains ont bénéficié d’un effort significatif d’évaluation de leurs évolutions passées de long terme, les espaces insulaires tropicaux ultramarins sont les moins documentés à l’échelle du territoire français. Partant de ce constat, cette thèse propose d’investiguer le rôle des facteurs météo-marins (cyclones, houles) et anthropiques (rigidification du trait de côte, remblaiement) dans les évolutions passées d’îles coralliennes d’atolls de Polynésie française et de plages d’îles hautes du nord des Petites Antilles.Ces travaux se basent sur un protocole méthodologique couplant l’apport de la géomatique et de la photo-interprétation assistée par ordinateur et des relevés réalisés sur les terrains étudiés. À partir d’une analyse multiscalaire (spatiale et temporelle), ils détectent et attribuent les évolutions planimétriques qu’ont connues les systèmes sédimentaires côtiers des îles étudiées. Les résultats obtenus sur les îles coralliennes abondent dans le sens des études antérieures qui établissaient que la majorité des îles a été stable ou en extension à l’échelle des dernières décennies. Ils permettent de proposer des modèles conceptuels de trajectoires d’évolutions pluridécennales et interrogent les contributions respectives des différents facteurs d’évolution considérés. Sur les plages des îles hautes, ces travaux mettent en évidence que les caractéristiques locales des sites étudiés expliquent la très forte variabilité longitudinale des évolutions détectées dans différents contextes météo-marins. Au-delà, ces travaux contribuent à alimenter l’échantillon mondial d’îles étudiées à ce jour et participent à enrichir la connaissance sur les évolutions passées des outremers insulaires français
Low-lying reef islands and coastal areas of tropical mountainous islands are highly vulnerable to the impacts of tropical cyclones and the expected effects of climate change. However, while the French metropolitan coasts have benefited from a significant effort to assess their long-term changes, French overseas islands are the least documented areas in French Territory. Based on this observation, this thesis examines the respective contribution of natural and anthropogenic drivers in the past evolution of reef islands (French Polynesia) and mountainous island beaches (Northern Lesser Antilles). This study relies on a combined approach between geomatic and fieldwork. From a multi-scalar (spatial and temporal) analysis, we detect and attribute the planimetric changes experienced by the sedimentary systems of the studied islands. Results on reef islands are comparable to those of previous studies which established that most of the islands have been stable or in expansion over the last decades. They allow to suggest conceptual models of long-term trajectories and examine the respective contribution of the drivers considered in this study. On mountainous island beaches, this study shows that local settings explain the high longitudinal variability detected in various climatic situations. In addition, this study contributes to the global samples of studied islands and to move forward on the understanding of past coastal changes in French overseas islands

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Demattei, Christophe. "Détection d'agrégats temporels et spatiaux." Phd thesis, Université Montpellier I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00134491.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de proposer des solutions nouvelles dans le domaine de la détection de clusters d'évènements de santé. Ce type d'analyse est traditionnellement utilisé dans la surveillance de maladies dont l'étiologie est incertaine afin de localiser et mettre en évidence des agrégats ayant une densité anormalement élevée dans le temps et/ou dans l'espace. La détermination de ces clusters constitue généralement une étape préliminaire à la recherche de facteurs de risque.
Nous proposons une revue des méthodes existantes ainsi que notre contribution dans différentes directions. Deux approches sont proposées dans le cadre temporel permettant pour l'une d'éviter l'utilisation de simulations et pour l'autre de prendre en compte les données dont l'information temporelle est incomplète. Nous avons également mis au point une méthode de détection de clusters spatiaux de forme arbitraire permettant d'analyser des données dont on connaît la localisation géographique exacte. Cette approche a été appliquée sur des données particulières, celles obtenues par Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle. Les perspectives d'analyse spatio-temporelle sont finalement évoquées.

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Rioublanc, Stéphanie. "Modèles à changements de régimes markoviens : détection des régimes, mémoire courte ou mémoire longue et prévision." Cachan, Ecole normale supérieure, 2005. http://www.theses.fr/2005DENS0013.

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Abstract:

Dans ce travail, nous nous intéressons à l'étude des modèles à changements de régimes markoviens. Nous étudions la possible détection de plusieurs régimes au sein de données simulées à partir de modèles à changements de régimes markoviens au moyen de différents estimateurs empiriques. Nous étudions d'autre part le comportement de mémoire longue ou de mémoire courte de ces modèles et comparons leurs performances de prévision avec celles de modèles à mémoire longue
This thesis deals with Markov switching models. We investigate the possible detection of several states inside data issued from simulated Markov switching models aid of various empiricals estimators. We also study the long or short memory behavior of those models and compare their forecast performance with that of long memory models

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Deroche, Madeleine-Sophie. "Détection à court-terme et long-terme des tempêtes hivernales à fort potentiel d'impact." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2014PA066578.pdf.

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Abstract:

Le travail de recherche appliquée réalisé au cours du doctorat s’intéresse aux tempêtes hivernales à fort potentiel d’impact économique en Europe et comprend deux parties. La première partie vise à quantifier l’impact du changement climatique sur les tempêtes de vent hivernales extrêmes en Europe et s’appuie sur des données couvrant des périodes supérieures à 30 ans. La seconde partie du travail est plus opérationnelle et a pour objectif l’élaboration et la mise en place d’un outil de détection des tempêtes de vent hivernales en Europe à partir de prévisions météorologiques actualisées toutes les six heures. L’objectif général de la première partie du travail de recherche est d’apporter une vision moyen-terme de ce que pourraient être les tempêtes de vent hivernales en Europe au cours du XXIe siècle. Ce travail vient compléter la vision pour l’instant principalement court-terme du risque proposée par les modèles CatNat, utilisés par les (ré)assureurs pour connaître le coût du risque sur leur portefeuille. Au cours du travail de recherche, une nouvelle méthode a été proposée pour définir le potentiel de dommages associés à une tempête de vent en Europe. L’idée originale développée au cours du projet est l’utilisation de plusieurs variables capturant différentes échelles spatio-temporelles et prenant en compte la relation entre plusieurs variables caractéristiques d’un même cyclone extratropical. La recherche d’événements partageant une signature similaire et intense, simultanément dans la vorticité relative à 850 hPa, la pression au niveau de la mer et le vent de surface, conduit à la détection d’un nombre réduit d’événements. La comparaison du nombre d’événements qui constituent ce groupe et de leur intensité entre des données issues de réanalyses et celles issues de différentes simulations du climat futur peut apporter des réponses suffisantes aux compagnies d’assurance sur l’évolution de ce risque dans un climat dont les conditions climatiques sont différentes de celui d’aujourd’hui. Un premier article sur la méthode a été accepté dans le journal Natural Hazard and Earth Science System. La méthode a été appliquée aux données issues des modèles participant au projet CMIP5. Il s’agit d’évaluer la capacité des modèles de climat à reproduire les événements type « tempête de vent hivernales en Europe » et d’estimer l’impact du changement climatique sur la fréquence et l’intensité des tempêtes de vent hivernales en Europe. Un second article reprenant les résultats de cette étude est en préparation. La seconde partie de la thèse est focalisée sur le projet opérationnel Severe WIndstorms Forecasting Tool (SWIFT) dont le but est de développer un outil permettant, à partir de prévisions météorologiques issues toutes les six heures, de détecter un événement type tempête de vent pouvant causer des dégâts majeurs en Europe et de proposer aux entités du groupe AXA concernées une estimation du montant des pertes et du nombre de sinistres associés à l’événement à venir ainsi que leurs localisations
The research carried out during the PhD deals with winter windstorms with high economic damage potential in Europe and can be divided in two parts. The first part aims at quantifying the impact of climate change on European winter windstorms and relies on datasets covering long periods of time (>30 years) either in the past or in the future. The objective of the second part is to forecast potential losses and claims associated with an upcoming extreme windstorm by using forecast data updated every six hours. The overall objective of the first part is to provide a medium-term view of what could be the winter windstorms in Europe during the 21st century. It thus completes the short-term vision of the risk given by the Catastrophe Models used by the (re)insurers to assess the cost of the risk on their portfolio. A new methodology has been developed to define the damage potential associated with European winter windstorms. The novelty of the methodology relies in the use of several variables capturing different spatiotemporal scales and the coupling that exists between variables during the cyclogenesis. Seeking for events sharing a similar intense signature simultaneously in the relative vorticity at 850 hPa, the mean sea level pressure and the surface wind speed lead to the detection of a small group of events. Comparing the number of events that belong to this group and their intensity in reanalysis datasets and different simulations of the future climate can provide enough information to insurance companies on the potential evolution of this hazard in a future climate. A first paper on the methodology has been accepted in the journal of Natural Hazard and Earth Science System.The methodology has been applied to the datasets provided by Global Climate Models (GCM) participating to the CMIP5 project. The goal is to assess the ability of GCMs to reproduce winter windstorms in Europe and the potential impact of climate change on the frequency and intensity of such events. A second paper presenting the results obtained from this second study will be submitted.The second part of the PhD focuses on the project Severe WIndstorms Forecasting Tool (SWIFT). The objective is to develop an early warning tool that detects an upcoming winter windstorms in meteorological forecasts updated every six hours and provides interested AXA entities with an alert on the upcoming windstorm as well as an estimate of the potential losses and claims.The tool has been developed in parallel of the research project and consists in two modules. In the first module, particularly intense systems are detected in meteorological forecasts and the associated gust footprint is extracted. In the second module, wind speeds are translated into a loss and a number of claims thanks to vulnerability curves. When a system is detected, an alert is sent with the appropriate information on the event propagation and the associated loss. The tool has been running automatically for the 2013 – 2014 winter season and detected most of the events that passed over Europe

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Robin, Amandine. "Détection de changements et classification sous-pixelliques en imagerie satellitaire. Application au suivi temporel des surfaces continentales." Phd thesis, Université René Descartes - Paris V, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00163361.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'analyse et au suivi temporel des surfaces continentales à partir de séquences d'images satellitaires. L'exploitation de données de différentes résolutions est alors cruciale pour bénéficier à la fois d'une bonne discrimination et d'une bonne localisation des objets d'intérêt. Dans ce contexte, nous proposons deux approches probabilistes pour la classification et la détection de changements capables d'accéder à une information sous-pixelique, avec très peu d'information a priori. La premire repose sur la définition d'une fonction d'énergie dans un cadre bayésien. Etant donné un nombre de classes, elle permet d'estimer la classification de manière non-supervisée en tant que minimum de cette fonction d'énergie, à travers un algorithme de recuit simulé. La seconde repose sur un modèle de détection a-contrario couplé à un algorithme stochastique d'échantillonnage aléatoire. Elle permet de détecter automatiquement les pixels de l'image qui représentent le plus vraisemblablement des changements. Une analyse théorique et expérimentale des méthodes proposées a permis d'en cerner les limites et, en particulier, de montrer leur capacité à traîter de forts rapports de résolution. Des cas réels d'applications sont présentés sur une scène agricole de la Plaine du Danube (base de donnes ADAM).

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Robin, Amandine. "Détection de changements et classification sous-pixeliques en imagerie satellitaire : Application au suivi temporel des surfaces continentales." Paris 5, 2007. http://www.theses.fr/2007PA05S019.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'analyse et au suivi temporel des surfaces continentales à partir de séquences d'images satellitaires. L'exploitation de données de différentes résolutions est alors cruciale pour bénéficier à la fois d'une bonne discrimination et d'une bonne localisation des objets d'intérêt. Dans ce contexte, nous proposons deux approches probabilistes pour la classification et la détection de changements capables d'accéder à une information sous-pixelique, avec très peu d'information a priori. La première repose sur la définition d'une fonction d'énergie dans un cadre bayésien. Etant donné un nombre de classes, elle permet d'estimer la classification de manière non-supervisée en tant que minimum de cette fonction d'énergie, à travers un algorithme de recuit simulé. La seconde repose sur un modèle de détection a-contrario couplé à un algorithme stochastique d'échantillonnage aléatoire. Elle permet de détecter automatiquement les pixels de l'image qui représentent le plus vraisemblablement des changements. Une analyse théorique et expérimentale des méthodes proposées a permis d'en cerner les limites et, en particulier, de montrer leur capacité à traiter de forts rapports de résolution. Des cas réels d'applications sont présentés sur une scène agricole de la Plaine du Danube (base de données ADAM)
This thesis focuses on the land cover analysis and monitoring from remote sensing time series. The use of data with different resolution is critical for both a good discrimination and a good localization of the objects of interest. In this context, we propose two approaches for sub-pixelic classification and change detection, using very few {\it a priori} information. The first one is based on the definition of an energy function in a Bayesian framework. Given a number of classes, it enables an unsupervised estimation of the classification as a minimum of this energy function, through a simulated annealing algorithm. The second one is based on an a-contrario detection model with a stochastic algorithm that automatically selects the image subdomain representing the most likely changes. A theoretical and experimental analysis of the proposed approaches enabled to estimate their limitations and, in particular, to show their capability to deal with high resolution ratios. Actual applications are presented in the case of an agricultural scene of the Danubian plain (ADAM database)

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Pfister, Laurent. "Analyse spatio-temporelle du fonctionnement hydro-climatologique du bassin versant de l'Alzette (Grand-duché de Luxembourg) : Détection des facteurs climatiques, anthropiques et physiogéographiques générateurs de crues et d'inondations." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2000. http://www.theses.fr/2000STR1GE05.

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L'influence des variations et changements climatiques, combinee a l'evolution continue de l'occupation du sol, rend la detection des veritables causes des variations de la relation pluie-debit extremement difficile. D'une maniere generale, deux approches sont preconisees pour aborder ce type de recherche. D'un cote, il y a moyen d'utiliser des modeles hydrologiques, permettant notamment de simuler le fonctionnement hydrologique des bassins versants en fonction de divers sceanarios climatiques et d'occupation du sol, tandis que de l'autre cote il y a la possibilite de d'analyser des observations de terrain, rendant compte des changements reels apparus au niveau de la relation pluie-debit. Notre choix s'est porte sur cette deuxieme voie, notamment a cause du manque de donnees suffisammentprecises pour calibrer de maniere satisfaisante les modeles hydrologiques au debut de ce travail. Notre approche est divisee en deux parties complementaires, visant d'une part l'analyse de longues series hydro-climatologiques dans le bassin de l'alzette pour detecter d'eventuels effets d'un changement climatique et/ou d'occupation du sol, et d'autre part l'analyse de series d'observations a haute densite spatio- temporelle pour isoler avec precision les facteurs climatiques et physiogeographiques qui controlent les crues et inondations dans le bassin de l'alzette. A cet effet, un reseau tres dense de pres de 20 postes limnigraphiques a ete mis en place des 1995, couvrant des sous-bassins de tailles variant entre 7. 3 et 1175. 9 km2. L'analyse des longues series hydro-climatologiques a permis de mettre en relation une augmentation importante des debits maximums journaliers au cours des dernieres decennies, avec une augmentation tout aussi sensible des apports pluviometriques par flux d'ouest au semestre hivernal. L'etude a echelle spatio-temporelle fine a permis d'isoler l'allure des champs pluviometriques, la repartition des substrats impermeables, tout comme les interactions nappe-riviere, comme facteurs generateurs des crues et inondations dans le bassin de l'alzette. Des cartes d'aleas pluviometrique et hydrologique ont ete realisees et permettent de voir que la genese du risque hydrologique est spatialement tres eloignee des zones exposees au risque. Les effets de l'anthropisation grandissante du bassin sur le fonctionnement hydrologique de l'alzette se sont reveles et

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Wilcox, Catherine. "Evaluation de changements hydrologiques en Afrique de l'Ouest : Détection de tendances et cadre de modélisation pour projections futures." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAU016/document.

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Abstract:

Malgré des conditions sèches qui prédominent depuis les années 1970, l’Afrique de l’Ouest a subi au cours des deux dernières décennies des épisodes d’inondations sévères qui ont provoqué de nombreux décès et dommages socio-économiques. L’émergence de ce nouveau problème montre une nouvelle facette de la sensibilité de cette région aux changements hydro-climatiques, appelant à une meilleure caractérisation de l’aléa inondation, des processus qui le génèrent, ainsi que la mise en place de méthodes permettant de projeter les évolutions futures de cet aléa pour mieux s’en prémunir.Dans ce contexte, la thèse cherche à répondre à trois questions principales :1) L’augmentation des dommages liés aux inondations s’est-elle accompagnée d’une intensification des crues extrêmes en Afrique de l’Ouest?2) Comment modéliser les orages de mousson, premier facteur de génération du ruissellement, afin d’explorer l’impact de leurs caractéristiques sur les crues?3) Compte tenu des changements climatiques à l’œuvre dans la région, à quelles tendances hydro-climatiques peut-on s’attendre dans le futur ?Dans un premier temps, on évalue l’évolution des crues en Afrique de l’Ouest au cours des soixante dernières années en utilisant de méthodes basées sur la théorie de valeurs extrêmes. Les résultats montrent une augmentation forte des événements hydrologiques extrêmes depuis les années 1970s dans les sous-bassins Sahéliens du fleuve Niger et depuis les années 1980s dans les sous-bassins soudano-guinéens du fleuve Sénégal. Les niveaux de retour calculés à partir des modèles non-stationnaires dépassent ceux qui ont été calculés avec un modèle stationnaire avec plus de 95% de certitude pour les périodes de retour les plus courtes (<10 ans).On présente ensuite des développements récents apportés à un simulateur stochastique d’orages de mousson à meso-échelle (StochaStorm). Ils incluent: une modélisation de l’occurrence de ces orages, la représentation explicite des valeurs de pluie extrêmes et une amélioration du schéma temporel d’intensité infra-événementielle. Implémenté et évalué à partir des donnés haute-résolution de l’observatoire AMMA-CATCH, le générateur montrent de très bonnes capacités à reproduire les propriétés des orages, confirmant son potentiel pour des études d’impact hydrologique.Enfin, une chaîne de modélisation est élaborée afin de proposer des projections hydrologiques pour le futur sur un bassin sahélien de meso-échelle (Dargol, 7000 km²). L’originalité de cette chaîne provient de la prise en compte du continuum d’échelles entre climat global et impact local à travers la représentation du régime des pluies à l’échelle des orages de mousson, dont les propriétés d’occurrence et d’intensité ont des impacts majeurs sur la réponse hydrologique. La chaîne de modélisation inclut le modèle climatique CP4-Africa, unique modèle à convection explicite fournissant des simulations de long terme en Afrique ; une méthode de débiaisage statistique; le simulateur Stochastorm ; et un modèle pluie-débit spécifiquement adapté aux processus hydrologique sahéliens. La chaine est évaluée sur une période de contrôle 1997-2006 puis utilisée pour des projections futures montrant une hausse par un facteur 1,5 des débits maximum annuels et un doublement des volumes moyens annuels à l’horizon 2100.Les résultats ont des implications majeures notamment pour l’ingénierie hydrologique. Les méthodes actuellement utilisées pour appréhender les risques hydrologiques dans la région ne prennent pas en compte la non-stationnarité hydro-climatique risquant de sous-évaluer l’aléa hydrologique et sous-dimensionner les ouvrages hydrauliques utilisés pour s’en protéger. La thèse suggère aussi quelques pistes afin mieux définir les trajectoires hydrologiques passées et futures en incluant, au-delà des précipitations, les changements sociétaux et environnementaux, leurs interactions et rétroactions dans les approches de modélisation
The semi-arid regions of West Africa are known for their dry conditions which have predominated since the 1970s. In recent years, however, West Africa has witnessed a series of severe flooding events which caused widespread fatalities and socioeconomic damages. The emergence of this new problem demonstrates the sensitivity of the region to changes in the hydroclimatic system and calls for an improved characterization of flood hazard and the mechanisms that generate it. It also signals the need to develop projections for how flood hazard may evolve in the future in order to inform appropriate adaptation measures.In this context, the following PhD thesis seeks to answer three main questions:1) Is there a significant trend in extreme streamflow in West Africa, or are the documented flooding events isolated incidences?2) How can one model mesoscale convective systems, the primary driver of runoff in the region, in order to explore the properties of precipitation that drive streamflow?3) Based on potential climate change in the region, what trends might be observed in streamflow in the future?First, changes in extreme hydrological events West Africa over the past 60 years are evaluated by applying non-stationary methods based on extreme value theory. Results show a strong increasing trend in extreme hydrological events since the 1970s in the Sahelian Niger River basin and since the 1980s in the Sudano-Guinean catchments in the Senegal River basin. Return levels calculated from non-stationary models are determined to exceed those calculated from a stationary model with over 95% certainty for shorter return periods (<10 years).Next, recent developments are presented for a stochastic precipitation simulator (Stochastorm) designed for modeling mesoscale convective storms, the main rainfall source in the Sahel. Developments include a model for storm occurrence, the explicit representation of extreme rainfall values, and an improvement in the modeling of sub-event intensities. Using high-resolution data from the AMMA-CATCH observatory, simulation outputs were confirmed to realistically represent key characteristics of MCSs, showing the simulator’s potential for use in impact studies.Finally, a modeling chain for producing future hydrological projections is developed and implemented in a Sahelian river basin (Dargol, 7000km2). The chain is original as it is the first attempt in West Africa to encompass the continuum of scales from global climate to convective storms, whose properties have major impacts on hydrological response and as a result local flood risk. The modeling chain components include the convection-permitting regional climate model (RCM) CP4-Africa, the only RCM (to date) explicitly resolving convection and providing long-term simulations in Africa; a bias correction approach; the stochastic precipitation generator Stochastorm; and a rainfall-runoff model specifically developed for Sahelian hydrological processes. The modeling chain is evaluated for a control period (1997-2006) then for future projections (ten years at the end of the 21st century). Hydrological projections show that peak annual flow may become 1.5-2 times greater and streamflow volumes may double or triple on average near the end of the 21st century compared to 1997-2006 in response to projected changes in precipitation.The results raise critical issues notably for hydrological engineering. Current methods used to evaluate flood risk in the region do not take non-stationarity into account, leading to a major risk of underestimating potential floods and undersizing the hydraulic infrastructure designed for protecting against them. It is also suggested to not only consider rainfall changes but also societal and environmental changes, interactions, and feedbacks in order to better attribute past hydrological hazards and their future trajectories to related causes

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Lefèvre, Sébastien. "Détection d'événements dans une séquence vidéo." Phd thesis, Université François Rabelais - Tours, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00278073.

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Le problème abordé ici concerne l'indexation de données multimédia par la recherche d'extraits pertinents. Nos travaux se focalisent sur l'analyse de séquences vidéo afin d'y détecter des événements prédéfinis. La recherche de ces événements étant contextuelle, nous proposons une architecture et des outils génériques et rapides pour la mise en oeuvre de systèmes d'indexation spécifiques. Nous insistons notamment sur les problèmes suivants : la segmentation temporelle des données, la séparation du fond et des objets, la structuration du fond, le suivi des objets (rigides ou non, avec ou sans apprentissage) et l'analyse des données audio. Afin de résoudre ces différents problèmes, les outils génériques que nous proposons sont basés sur des analyses semi-locales, des approches multirésolution, des modèles de Markov cachées et la méthode des contours actifs. L'architecture et les outils introduits ici ont été validés au travers de plusieurs applications.

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Grigis, Antoine. "Approches statistiques pour la détection de changements en IRM de diffusion : application au suivi longitudinal de pathologies neuro-dégénératives." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00750933.

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L'IRM de diffusion (IRMd) est une modalité d'imagerie médicale qui suscite un intérêt croissant dans la recherche en neuro-imagerie. Elle permet d'apporter in vivo des informations nouvelles sur les micro-structures locales des tissus. En chaque point d'une acquisition d'IRMd, la distribution des directions de diffusion des molécules d'eau est modélisée par un tenseur de diffusion. La nature multivariée de ces images requiert la conception de nouvelles méthodes de traitement adaptées. Le contexte de cette thèse est l'analyse automatique de changements longitudinaux intra-patient avec pour application le suivi de pathologies neuro-dégénératives. Notre recherche a ainsi porté sur le développement de nouveaux modèles et tests statistiques permettant la détection automatique de changements sur des séquences temporelles d'images de diffusion. Cette thèse a ainsi permis une meilleure prise en compte de la nature tensorielle des modèles d'ordre 2 (tests statistiques sur des matrices définies positives), une extension vers des modèles d'ordre supérieur et une gestion plus fine des voisinages sur lesquels les tests sont menés, avec en particulier la conception de tests statistiques sur des faisceaux de fibres.

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Pham, Thi Thanh Hien. "Détection des changements de l'occupation des terres de la zone littorale cas du district de Tiên Hai (Viêt-nam)." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2005. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/2415.

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Le delta du fleuve Rouge est une des régions les plus peuplées du Viêt-nam et 75% de la population y habite en milieu rural. Après une quinzaine d'années de libéralisation économique et d'ouverture du pays aux marchés internationaux en 1986, les ressources naturelles de cet environnement côtier sont extrêmement menacées par une exploitation intensive. On trouve ici le besoin de gérer l'occupation des terres pour un développement économiquement et environnemental durable. Cependant, il y a un manque d'informations spatiales et quantitatives de ces changements d'occupation des terres lors de décisions et de la planifiation relatives à la zone côtière du delta. Notre étude a pour but de détecter les changements d'occupation des terres de la zone littorale. Les résultats finaux comprennent les cartes de l'occupation des terres de 1988, de 1994 et de 2001, ainsi que les statistiques de changement d'occupation des terres du district. L'exactitude de la détection des changements est de 61%."--Résumé abrégé par UMI.

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Guérin, Cyrielle. "Génération de modèles numériques de surface et détection de changements 3D à partir d'imagerie satellite stéréoscopique très haute résolution." Phd thesis, Université René Descartes - Paris V, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00953485.

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Abstract:

L'imagerie satellite permet aujourd'hui l'acquisition d'un nombre croissant de données dont l'augmentation des résolutions spatiale et temporelle permet de caractériser de plus en plus finement une scène et son évolution. Dans ce contexte, les méthodes de détection des changements apparus entre deux scènes sont particulièrement étudiées. Elles sont généralement basées sur les différences radiométriques entre les images. Cependant, ces méthodes s'avèrent souvent peu robustes à des changements radiométriques non pertinents tels que ceux induits par la variation des conditions d'acquisition des images. L'objectif de cette thèse est ainsi de développer une méthode alternative, basée sur la recherche des changements d'élévation de la scène. L'élévation représente en effet une information pertinente et adaptée, notamment dans un contexte de détection des changements de type urbain (construction, destruction ou modification d'infrastructures). Pour répondre à des besoins en analyse d'image qui nécessitent des résultats rapides et fiables, la méthode que nous proposons est une chaîne de traitements complète et automatique basée sur l'exploitation de couples d'image satellites stéréoscopiques très haute résolution permettant la génération et la comparaison de Modèles Numériques de Surface (MNS). Afin de limiter les fausses alarmes de changements dues aux erreurs liées à la génération des MNS, une étape clé de cette thèse a consisté à augmenter la précision des MNS, notamment à travers la prise en compte des zones d'occlusions et de mauvaise corrélation. La méthode de génération des MNS à ainsi été améliorée et une technique innovante de fusion des deux MNS provenant du même couple d'images a été développée. La comparaison des MNS générés avec un MNS LiDAR montre que notre approche permet une nette augmentation de la qualité des MNS, les erreurs de corrélation sont réduites tandis que les zones d'occlusion sont précisément localisées.La méthode de détection des changements d'élévation est, quant à elle, basée sur une labellisation par optimisation des pixels du MNS différentiel calculé à partir des MNS produits à chaque date. Cette étape permet de mettre en évidence les vrais changements de la scène parmi le bruit résiduel des MNS. Les résultats obtenus sur différents sites testés montrent que plus de 80% des changements de taille supérieure à 15 pixels x 15 pixels (ou 100 m² avec des images très haute résolution) sont détectés par notre méthode, avec moins de 20% d'erreurs. Nous montrons cependant que ces résultats dépendent principalement du paramètre de régularisation de la détection des changements, qui contrôle le taux de fausses alarmes par rapport au taux de bonnes détections du résultat.

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Guérin, Cyrielle. "Génération de modèles numériques de surface et détection de changements 3D à partir d'imagerie satellite stéréoscopique très haute résolution." Electronic Thesis or Diss., Paris 5, 2014. http://www.theses.fr/2014PA05S003.

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L'imagerie satellite permet aujourd'hui l'acquisition d'un nombre croissant de données dont l'augmentation des résolutions spatiale et temporelle permet de caractériser de plus en plus finement une scène et son évolution. Dans ce contexte, les méthodes de détection des changements apparus entre deux scènes sont particulièrement étudiées. Elles sont généralement basées sur les différences radiométriques entre les images. Cependant, ces méthodes s'avèrent souvent peu robustes à des changements radiométriques non pertinents tels que ceux induits par la variation des conditions d'acquisition des images. L'objectif de cette thèse est ainsi de développer une méthode alternative, basée sur la recherche des changements d'élévation de la scène. L'élévation représente en effet une information pertinente et adaptée, notamment dans un contexte de détection des changements de type urbain (construction, destruction ou modification d'infrastructures). Pour répondre à des besoins en analyse d'image qui nécessitent des résultats rapides et fiables, la méthode que nous proposons est une chaîne de traitements complète et automatique basée sur l'exploitation de couples d'image satellites stéréoscopiques très haute résolution permettant la génération et la comparaison de Modèles Numériques de Surface (MNS). Afin de limiter les fausses alarmes de changements dues aux erreurs liées à la génération des MNS, une étape clé de cette thèse a consisté à augmenter la précision des MNS, notamment à travers la prise en compte des zones d'occlusions et de mauvaise corrélation. La méthode de génération des MNS à ainsi été améliorée et une technique innovante de fusion des deux MNS provenant du même couple d'images a été développée. La comparaison des MNS générés avec un MNS LiDAR montre que notre approche permet une nette augmentation de la qualité des MNS, les erreurs de corrélation sont réduites tandis que les zones d'occlusion sont précisément localisées.La méthode de détection des changements d'élévation est, quant à elle, basée sur une labellisation par optimisation des pixels du MNS différentiel calculé à partir des MNS produits à chaque date. Cette étape permet de mettre en évidence les vrais changements de la scène parmi le bruit résiduel des MNS. Les résultats obtenus sur différents sites testés montrent que plus de 80% des changements de taille supérieure à 15 pixels x 15 pixels (ou 100 m² avec des images très haute résolution) sont détectés par notre méthode, avec moins de 20% d'erreurs. Nous montrons cependant que ces résultats dépendent principalement du paramètre de régularisation de la détection des changements, qui contrôle le taux de fausses alarmes par rapport au taux de bonnes détections du résultat
The growing amount of satellite data, increasingly resolved spatially and temporally, represents a high potential of information allowing the accurate characterization of the evolution of an area of interest. For this reason, automatic analysis techniques such as change detection methods are widely investigated. Most of them are based on radiometric changes between remote sensed optical images. These methods are however very sensitive to a significant number of irrelevant changes such as those due to the variation of the geometrical conditions between two different acquisitionsThe objective of this work is then to develop an alternative method based on the elevation change detection. The advantage of using the elevation is that this information is particularly relevant and well adapted in a context of urban monitoring where the elements of interest correspond to buildings that can be constructed, modified or destroyed between two dates.In order to satisfy new needs in image analysis which require quick and reliable results, our method is a complete and automatic processing flow based on the analysis of high resolution satellite stereoscopic couples and the generation of Digital Surface Models (DSM). Stereoscopic DSMs, however, generally suffer from a high number of correlation errors leading to false alarms in the final change detection map. One of the main contribution of this work consisted in increasing the DSM accuracy, especially through a better handling of the occlusion and miss-correlation areas. For this purpose, the image matching technique has been improved and all DSMs computed from the same stereoscopic couple are then fusioned through a new approach, based on an optimization method.The comparison between our DSM with a LiDAR-based DSM indicates that our method largely improves the DSM quality, the amount of correlation errors is decreased while the occlusion areas are accurately localized. The change detection method itself is based on the labelization of the pixels of the differential DSM computed from the DSMs generated at each date of interest. This step, performed through another optimization process, enables to bring forward the relevant changes among the residual noise of the DSMs. The results, obtained for several experimental areas, show that more than 80% of the changes larger than 15 pixels x 15 pixels (100 m² with high resolution images) are detected with our method, with less than 20% of false alarms. We also show that these results mainly depend on the regularization parameter which controls the balance between the amount of false alarms towards the amount of true detections in the final results

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Ferraris, Vinicius. "Détection de changement par fusion d'images de télédétection de résolutions et modalités différentes." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://oatao.univ-toulouse.fr/24107/1/Ferraris_Vinicius.pdf.

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Abstract:

La détection de changements dans une scène est l’un des problèmes les plus complexes en télédétection. Il s’agit de détecter des modifications survenues dans une zone géographique donnée par comparaison d’images de cette zone acquises à différents instants. La comparaison est facilitée lorsque les images sont issues du même type de capteur c’est-à-dire correspondent à la même modalité (le plus souvent optique multi-bandes) et possèdent des résolutions spatiales et spectrales identiques. Les techniques de détection de changements non supervisées sont, pour la plupart, conçues spécifiquement pour ce scénario. Il est, dans ce cas, possible de comparer directement les images en calculant la différence de pixels homologues, c’est-à-dire correspondant au même emplacement au sol. Cependant, dans certains cas spécifiques tels que les situations d’urgence, les missions ponctuelles, la défense et la sécurité, il peut s’avérer nécessaire d’exploiter des images de modalités et de résolutions différentes. Cette hétérogénéité dans les images traitées introduit des problèmes supplémentaires pour la mise en œuvre de la détection de changements. Ces problèmes ne sont pas traités par la plupart des méthodes de l’état de l’art. Lorsque la modalité est identique mais les résolutions différentes, il est possible de se ramener au scénario favorable en appliquant des prétraitements tels que des opérations de rééchantillonnage destinées à atteindre les mêmes résolutions spatiales et spectrales. Néanmoins, ces prétraitements peuvent conduire à une perte d’informations pertinentes pour la détection de changements. En particulier, ils sont appliqués indépendamment sur les deux images et donc ne tiennent pas compte des relations fortes existant entre les deux images. L’objectif de cette thèse est de développer des méthodes de détection de changements qui exploitent au mieux l’information contenue dans une paire d’images observées, sans condition sur leur modalité et leurs résolutions spatiale et spectrale. Les restrictions classiquement imposées dans l’état de l’art sont levées grâce à une approche utilisant la fusion des deux images observées. La première stratégie proposée s’applique au cas d’images de modalités identiques mais de résolutions différentes. Elle se décompose en trois étapes. La première étape consiste à fusionner les deux images observées ce qui conduit à une image de la scène à haute résolution portant l’information des changements éventuels. La deuxième étape réalise la prédiction de deux images non observées possédant des résolutions identiques à celles des images observées par dégradation spatiale et spectrale de l’image fusionnée. Enfin, la troisième étape consiste en une détection de changements classique entre images observées et prédites de mêmes résolutions. Une deuxième stratégie modélise les images observées comme des versions dégradées de deux images non observées caractérisées par des résolutions spectrales et spatiales identiques et élevées. Elle met en œuvre une étape de fusion robuste qui exploite un a priori de parcimonie des changements observés. Enfin, le principe de la fusion est étendu à des images de modalités différentes. Dans ce cas où les pixels ne sont pas directement comparables, car correspondant à des grandeurs physiques différentes, la comparaison est réalisée dans un domaine transformé. Les deux images sont représentées par des combinaisons linéaires parcimonieuses des éléments de deux dictionnaires couplés, appris à partir des données. La détection de changements est réalisée à partir de l’estimation d’un code couplé sous condition de parcimonie spatiale de la différence des codes estimés pour chaque image. L’expérimentation de ces différentes méthodes, conduite sur des changements simulés de manière réaliste ou sur des changements réels, démontre les avantages des méthodes développées et plus généralement de l’apport de la fusion pour la détection de changements

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Abou, Younes Fayez. "Détection des changements des propriétés mécaniques des tissus au contact d'un biomatériau : développement d'une nouvelle méthode basée sur les ultrasons." Compiègne, 2001. http://www.theses.fr/2001COMP1367.

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Abstract:

Dans cette étude, un système a été conçu pour réaliser des mesures, in vivo, des changements de propriétés des tissus mous en contact avec les biomatériaux. Le prototype développé est constitué de deux parties : une matérielle et une logicielle. La partie matérielle est constituée d'un système de génération et d'acquisition d'ondes ultrasonore en mode A. La technique de balayage de la zone à étudier, par déplacement de la tâche focale, permet l'obtention d'une précision adéquate à l'application visée. Le déplacement de la tâche focale est dû à la possibilité de contrôler, par ordinateur, la position du transducteur ultrasonore. Ainsi nous avons développé un circuit et un programme de gestion de ce déplacement. Au niveau de l'acquisition, l'oscilloscope chargé de l'affichage de l'écho est équipé par un circuit qui permet sa liaison avec un ordinateur. Le programme gère aussi cette liaison permettant de contrôler l'oscilloscope et d'importer les signaux acquis vers l'ordinateur où ils sont stockés et exploités. Une procédure de traitement du signal a été adaptée pour différencier les changements des propriétés mécaniques en se basant sur les changements de la phase instantanée de l'écho capté causé par l'atténuation. Pour vérifier l'efficacité et la précision du système développé, deux séries d'expériences in vitro et in vivo ont été réalisées. Une série in vitro a été réalisée et s'est orientée dans deux voies : la première sur des matériaux déjà étudiés dans la littérature, dont les propriétés mécaniques et acoustiques étaient bien connues. La deuxième dans laquelle nous avons étudié les échantillons de tissus mous, avant et après injection de sérum physiologique afin de simuler un dème qui est l'une des manifestations d'une réponse lors d'une implantation. D'un autre côté, nous avons procédé à des expériences in-vivo sur des lapins. Ils étaient injectés dans les flancs avec d'un côté un mélange de particules d'alumine, de glycérol et d'adjuvant de Freund et de l'autre du sérum physiologique afin de constituer un témoin. Ces animaux ont été suivis pendant 55 jours. Les résultats présentés indiquent l'efficacité du système à distinguer les changements des structures à partir d'une différence de 10,7% au niveau de la densité. Les résultats obtenus in vivo montrent la possibilité d'utiliser le système développé comme un outil pour suivre les réactions des tissus à court terme.

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Dissertations / Theses on the topic 'Détection de changements topologiques'

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