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International audience; Specular and mirror-like surfaces are difficult to reconstruct by the fact that light of the surrounding environment is reflected off the surface. Nowadays, it is still a challenge in many application fields to get a fast and accurate reconstruction of specular objects. 3D acquisition by deflectometry involves estimating the 3D profile of a specular surface by analyzing the image of a light source or a pattern captured by a camera after reflection on the surface. These techniques require the knowledge of the location and the orientation of the camera and the orientation of the light source. If camera calibration is a process widely known and controlled and guaranteeing good accuracy, estimating the orientation of the light source is still an issue. We propose to overcome it by using a light source whose the color changes according to the orientation. Indeed, we implement a vision system of light source's position recognition by the color in simulation with the 3D computer graphics software Blender, we define a calibration technique and we suggest some possible light sources to export our simulated vision system to reality. Plus, we explore the potential benefit of light field in order to model such a system.

The overarching goal of Mixed Reality (MR) is to provide the users with the illusion that virtual and real objects coexist indistinguishably in the same space. An effective illusion requires an accurate registration between both worlds. This registration must be geometrically and photometrically coherent. In this thesis, we propose novel photometric registration methods to estimate the illumination and reflectance of real scenes. Specifically, we propose new approaches which address three main challenges: (1) use of a single RGB-D camera. (2) estimation of both diffuse and specular reflectance properties. (3) estimation of the 3D position and color of multiple dynamic light sources. Within our first contribution, we consider indoor real scenes where both geometry and illumination are static. As the sensor browses the scene, specular reflections can be observed throughout a sequence of RGB-D images. These visual cues are very informative about the illumination and reflectance of scene surfaces. Hence, we model these cues to recover both diffuse and specular reflectance properties as well as the 3D position of multiple light sources. Our algorithm allows convincing MR results such as realistic virtual shadows and correct real specularity removal. Shadows are omnipresent and result from the occlusion of light by existing geometry. They therefore represent interesting cues to reconstruct the photometric properties of the scene. Presence of texture in this context is a critical scenario. In fact, separating texture from illumination effects is often handled via approaches which require user interaction or do not satisfy mixed reality processing time requirements. We address these limitations and propose a method which estimates the 3D position and intensity of light sources. The proposed approach handles dynamic light sources and runs at an interactive frame rate. The existence of a light source is more likely if it is supported by more than one cue. We therefore address the problem of estimating illumination and reflectance properties by jointly analysing specular reflections and cast shadows. The proposed approach takes advantage of information brought by both cues to handle a large variety of scenes. Our approach is capable of handling any textured surface and considers both static and dynamic light sources. Its effectiveness is demonstrated through a range of applications including real-time mixed reality and retexturing. Since the detection of cast shadows and specular reflections are at the heart of this thesis, we further propose a deep-learning framework to jointly detect both cues in indoor real scenes.; L'objectif principale de la Réalité Mixte (RM) est de donner aux utilisateurs l'illusion que les objets virtuels et réels coexistent indistinctement dans le même espace. Une illusion efficace nécessite un recalage précis entre les deux mondes. Ce recalage doit être cohérent du point de vue géométrique et photométrique. Dans cette thèse, nous proposons de nouvelles méthodes de recalage photométrique pour estimer l'illumination et la réflectance de scènes réelles. Plus précisément, nous proposons des approches en nous attaquant à trois grands défis : (1) utilisation d'une seule caméra RGB-D. (2) estimation des propriétés de réflectance diffuse et spéculaire. (3) estimation de la position 3D et de la couleur de sources lumineuses dynamiques multiples. Dans notre première contribution, nous considérons des scènes réelles d’intérieurs où la géométrie et l'éclairage sont statiques. En observant la scène à partir d’une caméra mobile, des réflexions spéculaires peuvent être détectées tout au long de la séquence d'images RGB-D. Ces indices visuels sont très instructifs sur l'éclairage et la réflectance des surfaces des scènes. Par conséquent, nous les modélisons pour estimer à la fois les propriétés de réflectance diffuse et spéculaire ainsi que la position 3D de sources lumineuses multiples. Notre algorithme permet d'obtenir des résultats de RM convaincants tels que des ombres virtuelles réalistes ainsi qu'une suppression correcte de la spécularité réelle. Les ombres sont omniprésentes et représentent l’occultation de la lumière par la géométrie existante. Elles représentent donc des indices intéressants pour reconstituer les propriétés photométriques de la scène. La présence de texture dans ce contexte est un scénario critique. En effet, la séparation de la texture et des effets d'éclairage est souvent gérée par des approches qui nécessitent l’intervention de l'utilisateur ou qui ne répondent pas aux exigences du temps de traitement de la réalité mixte. Nous abordons ces limitations et proposons une méthode d'estimation de la position et de l'intensité des sources lumineuses. L'approche proposée gère les lumières dynamiques et fonctionne en temps quasi-réel. L'existence d'une source lumineuse est plus probable si elle est soutenue par plus d'un indice visuel. Nous abordons donc le problème de l'estimation des propriétés d’éclairage et de réflectance en analysant conjointement les réflexions spéculaires et les ombres projetées. L'approche proposée tire parti de l'information apportée par les deux indices pour traiter une grande variété de scènes. Notre approche est capable de traiter n'importe quelle surface texturée et tient compte à la fois des sources lumineuses statiques et dynamiques. Son efficacité est démontrée par une gamme d'applications, incluant la réalité mixte et la re-texturation. La détection des ombres projetées et des réflexions spéculaires étant au cœur de cette thèse, nous proposons finalement une méthode d'apprentissage approfondi pour détecter conjointement les deux indices visuels dans des scènes réelles d’intérieurs.

International audience; Photometric registration consists in blending real and virtual scenes in a visually coherent way. To achieve this goal, both reflectance and illumination properties must be estimated. These estimates are then used, within a rendering pipeline, to virtually simulate the real lighting's interaction with the scene. In this paper, we are interested in indoor scenes where light bounces off of objects with different reflective properties (diffuse and/or specular). In these scenarios, existing solutions often assume distant lighting or limit the analysis to a single specular object. We address scenes with various objects captured by a moving RGB-D camera and estimate the 3D position of light sources. Furthermore, using spatio-temporal data, our algorithm recovers dense diffuse and specular reflectance maps. Finally, using our estimates, we demonstrate photo-realistic augmentations of real scenes (virtual shadows, specular occlusions) as well as virtual spec-ular reflections on real world surfaces.

International audience; For the first time, a personal exposimeter (PE) for 60 GHz radiation measurements is presented. The PE is designed based on numerical simulations, on-phantom and on-body calibration measurements under specular and diffuse exposure to determine the antenna aperture and measurement uncertainty of the PE. A 95% prediction interval of 6.6 dB is obtained for the PE's response using a combination of three nodes with different polarizations. The response of the PE is in the range of 0.7 to 1.2 for specular and diffuse fields. © 2017 EAI.

International audience; This study focuses on the directionality of wheat leaf reflectance as a function of leaf surface characteristics. Wheat leaf BRF measurements were completed under 45° zenith illumination angle in three visible broad spectral bands with a conoscope that provides very high angular resolution data over a large portion of the whole hemisphere, including around the illumination direction. The measurements show a clear anisotropy with a specular lobe in the forward scattering direction and a small but significant hotspot feature in the backward scattering direction. The BRF directional features further depend on the illumination orientation because of the leaf roughness created by longitudinal veins: the specular lobe was more pronounced when the illumination was perpendicular to the veins, while specular reflection was more spread over azimuths for longitudinal illumination. Moreover, a sharp hotspot feature was observed for transversal illumination where the apparent roughness is the largest. The scattering was tentatively decomposed into specular, hotspot and isotropic components. Results showed that the hotspot contribution to the directional hemispherical reflectance factor (DHRF) was marginal conversely to that of the specular component that ranges between 0.036 and 0.050 (absolute DHRF value). The specular component was almost the same in the three visible bands considered. The isotropic component originating from volume scattering was contributing the most to the DHRF and was depending on wavelength, ranging between 0.055 and 0.097 in absolute DHRF value. A simple model was proposed to estimate the volume scattering from the isotropic and the surface components. Consequences of these findings were drawn on the ability to estimate leaf biochemical composition independently from leaf surface scattering, as well as on the interpretation of remote sensing at the canopy level.

International audience; Cutting-edge medical techniques, of which medical imaging is a keystone, are intimately linked to social representations of the body. How today can we consider body image without taking into account the influence of medical advances in this field ? Our everyday vocabulary is steeped in medical language and clinical practice shows the far-reaching effects of this. The history of medicine bears witness to the successive constructions which have modified social representations of the body. Central to this process is our gaze. With medical imaging, medicine’s gaze has become inherently technological. Psychoanalysis can help shed light on the lifting of repression that the gaze triggers as it beholds a medical image, producing quite different effects in the patient and the doctor. What can the subject’s encounter with such images tell us ? In this virtual realm where our very existence is at stake, clinical practice can enlighten us to the psychic effects of images of the body, precisely because the medical context in which they are discovered deals the subject an extreme experience of them. Exploration of these questions invites us to use our eyes in a more meaningful way and reinstate the gap from whence the subject emerges.; La médecine technoscientifique, avec l’imagerie médicale, s’implique dans les représentations du corps qui circulent dans le social. Comment penser l’image du corps aujourd’hui, sans être à l’écoute de ce que produit cette influence ? Le vocabulaire contemporain du corps est imprégné de médecine, la clinique permet d’en révéler les effets. L’histoire de la médecine témoigne de constructions successives qui modifient la représentation du corps dans le social. Ce processus est centré sur l’importance accordée au regard. Avec l’imagerie, le regard médical devient technologique. L’enjeu d’une investigation psychanalytique de cette problématique consiste en la levée du refoulement que le regard posé sur l’image médicale induit de façon différente chez le patient et le médecin. Ainsi, que donne à entendre la rencontre d’un sujet avec ces images ? Dans ce virtuel du corps où se joue nos existences, la clinique nous renseigne sur les enjeux psychiques des images du corps, précisément car le contexte médical engage le sujet dans une expérience extrême avec ces images. Se pencher sur ces questions invite à faire l’expérience d’un véritable regard qui restitue l’écart d’où le sujet procède.

International audience; The fact of restoring medical imaging in a virtual dimension interrogate about ethics. Within those technical plans, the consequences of image are frequently obscured by the medical investigation as such. Therefore by enquiring about his power, what is at stake through the various observation on it, the ethical interrogation can be spread out as a meeting. Considering technical procedures that allow a reconstitution of the body through an image, correlatively, the patient’s body is bared through the tech- noscientific composition. Transparency fantasies and specular disorders are present in that field where look never meets. Technical medical progress should not be the time for a regression on another therapeutic point of view. The use of a certain technology implies that the question of sufficiency and its applications remains open. Thinking about the background while raising up the repression that it stired up would proba- bly open the way for other therapeutic way where the plurality of look will have enough time to spread out. Having the same look will be the occasion of a meeting with a true ethical character.; Resituer l’imagerie médicale dans la dimension virtuelle dont elle procède invite à déplacer le questionnement éthique sur celle-ci. Les effets de l’image, au centre de ces dispositifs techniques, sont bien souvent occultés par l’investigation médicale comme telle. C’est donc à interroger son pouvoir, mais aussi, à penser ce qui est en jeu dans la multitude des regards posés sur elle, que la question éthique peut se déployer comme rencontre. Aussi, prendre acte des procédés techniques qui rendent possibles l’image recomposant un corps, c’est corrélativement s’inquiéter du sujet du corps qui est mis à nu dans cette recomposition technoscientifique. Fantasmes de la transpa- rence et troubles spéculaires sont en jeu dans cette clinique où les regards ne se rencontrent pas. Les progrès de la médecine technicienne ne devraient pas être l’occasion d’une régression sur un autre plan du thérapeutique. L’utilisation d’une technologie laisse ouverte la question de l’exhaustivité de son application et en penser le contexte en levant le refoulement qu’elle occasionne pourrait bien ouvrir d’autres voies théra- peutiques où le multiple et la pluralité des regards auraient le temps de se déployer. Voir ensemble serait alors l’occasion d’une rencontre à l’enjeu véritablement éthique.