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International audience; This research paper describes a new method in which the discovery and construction of man-made structures, specifically medieval castles, in a three dimensional environment can be intelligently constructed given only a random terrain and simple user-defined ...

International audience; This paper deals with 3D visualization and interaction techniques used to analyze data necessary to manage energy consumption. Data comes from sensors located in a green data center in the IBM Montpellier (France) site. The main goal of this work is to visualize, in real-time, the large amount of data produced by different sensors in the data center. A visualization engine has been developed to understand the data extracted from sensors. This engine is based on a particle system which allows representation of the room's interior. Data centers are large warehouse servers, which represent a gap in building's energy consumption. In this paper we present a visual method developed to improve energy management of data center by supporting IT architects activities. Our system use sensors to monitor data center, and allows visualizing temperature air flow. We use 3D models and several multiresolution visualization methods to allow our system to be deployed in different devices.

International audience; In this article, we present an original DCT-based watermarking method on color images and integrating an errorcorrecting code (ECC) by generating polynom. This technique has been developed to be robust versus compression.

International audience; In this paper, we present a DCT-based data-hiding method robust to cropping. As it works in the DCT-domain, it is also robust to JPEG compression. A cropping operation on a JPEG image leads to the application of an additionnal compression. So, we achieve robustness to several JPEG compressions by an original datahiding process. The cropping robustness is then obtained by localizing the information in a particular region of interest (ROI): whereas no area of the ROI is removed, the integrity of the hidden data is preserved. As we choice the ROI centered on the main focus, removing the hidden-data leads to removing the interest of the image. The data-hiding process is _nally not dependant on the image coordinates but on the ROI. It is applied on other blocks than those used by the JPEG compression and leads to an asynchronous method instead of a whole integrated one: _rstly a data-hiding step and secondly a compression step.

We propose an efficient lossless compression scheme for still images based on arithmetic coding. The scheme presents a novel adaptive arithmetic coding that updates the probabilities of pixels only after detecting the last occurrence of each pixel and then removes the redundancy from the original image effectively. The proposed approach has interestingly low computational complexity. In addition, unlike other statistical coding techniques, arithmetic cod- ing in the proposed scheme is not solely dependent on the pixel probability distribution but also on the image block sorting. The pro- posed method is compared to both static and adaptive order-0 mod- els while taking into account compression ratios and processing time. Experimental results, based on a set of 100 gray-level images, demonstrate that the proposed scheme gives mean compression ratios that are 5.5% higher than those by the conventional arithmetic encoders as well as significantly faster than the order-0 adaptive arithmetic coding. © 2010 SPIE and IS&T. DOI: 10.1117/1.3435341

Le chiffrement homomorphe est une primitive cryptographique permettant d’exécuter des traitements sur données chiffrées. Bien que cette technique puisse paraître coûteuse, les progrès récemment réalisés permettent dès aujourd’hui des expérimentations au sein de l'industrie du multimédia. Ce chapitre décrit des retours d'expérience ainsi que les repères nécessaires à l'appréhension de leur développement.

International audience; Ce chapitre présente le problème du traçage de traîtres et la solution la plus efficace connue, les codes de Tardos. Les codes traçants constituent une surcouche applicative à la couche de transmission par tatouage : un identifiant est généré pour chaque utili- sateur, puis inséré par tatouage dans un document confidentiel à partager. Le chapitre met avant tout l’accent sur la modélisation de la collusion lorsque plusieurs traîtres mélangent leurs copies. Grâce à ce modèle, les mathématiques (statistiques, théorie de l’information) nous donnent les limites fondamentales de cet outil.

During the last decade, the security of multimedia data, such as images, videos and 3D data, has become a major issue. With the development of the Internet, more and more images are transmitted over networks and stored in the cloud. This visual data is usually personal or may have a market value. Thus, computer tools have been developed to ensure their security.The purpose of encryption is to guarantee the visual confidentiality of images by making their content random. Moreover, during the transmission or archiving of encrypted images, it is often necessary to analyse or process them without knowing their original content or the secret key used during the encryption phase. This PhD thesis proposes to address this issue. Indeed, many applications exist such as secret images sharing, data hiding in encrypted images, images indexing and retrieval in encrypted databases, recompression of crypto-compressed images, or correction of noisy encrypted images.In a first line of research, we present a new method of high-capacity data hiding in encrypted images. In most state-of-the-art approaches, the values of the least significant bits are replaced to achieve the embedding of a secret message. We take the opposing view of these approaches by proposing to predict the most significant bits. Thus, a significantly higher payload is obtained, while maintaining a high quality of the reconstructed image. Subsequently, we showed that it was possible to recursively process all bit planes of an image to achieve data hiding in the encrypted domain.In a second line of research, we explain how to exploit statistical measures (Shannon entropy and convolutional neural network) in small pixel blocks (i.e. with few samples) to discriminate a clear pixel block from an encrypted pixel block in an image. We then use this analysis in an application to correct noisy encrypted images.Finally, the third line of research developed in this thesis concerns the recompression of crypto-compressed images. In the clear domain, JPEG images can be recompressed before transmission over low-speed networks, but the operation is much more complex in the encrypted domain. We then proposed a method for recompressing crypto-compressed JPEG images directly in the encrypted domain and without knowing the secret key, using a bit shift of the reorganized coefficients.; Durant cette dernière décennie, la sécurité des données multimédia, telles que les images, les vidéos et les données 3D, est devenue un problème majeur incontournable. Avec le développement d’Internet, de plus en plus d’images sont transmises sur les réseaux et stockées sur le cloud. Ces données visuelles sont généralement à caractère personnel ou peuvent avoir une valeur marchande. Ainsi, des outils informatiques permettant d’assurer leur sécurité ont été développés.Le but du chiffrement est de garantir la confidentialité visuelle des images en rendant aléatoire leur contenu. Par ailleurs, pendant la transmission ou l'archivage des images chiffrées, il est souvent nécessaire de les analyser ou de les traiter sans connaître leur contenu original, ni la clé secrète utilisée pendant la phase de chiffrement. Ce sujet de thèse propose de se pencher sur cette problématique. En effet, de nombreuses applications existent telles que le partage d’images secrètes, l'insertion de données cachées dans des images chiffrées, l’indexation et la recherche d’images dans des bases de données chiffrées, la recompression d'images crypto-compressées, ou encore la correction d’images chiffrées bruitées.Dans un premier axe de recherche, nous présentons tout d’abord une nouvelle méthode d’insertion de données cachées haute capacité dans le domaine chiffré. Dans la plupart des approches de l’état-de-l’art, les valeurs des bits de poids faible sont remplacées pour réaliser l’insertion d’un message secret. Nous prenons ces approches à contre-pied en proposant de prédire les bits de poids fort. Ainsi, une charge utile nettement supérieure est obtenue, tout en conservant une haute qualité de l’image reconstruite. Par la suite, nous montrons qu’il est en effet possible de traiter récursivement tous les plans binaires d’une image pour réaliser l’insertion de données cachées dans le domaine chiffré.Dans un second axe de recherche, nous expliquons comment exploiter des mesures statistiques (entropie de Shannon et réseau neuronal convolutif) dans des blocs de pixels de petite taille (i.e. avec peu d’échantillons) pour différencier un bloc en clair d’un bloc chiffré dans une image. Nous utilisons alors cette analyse dans une application à la correction d’images chiffrées bruitées.Enfin, le troisième axe de recherche développé dans ces travaux de thèse porte sur la recompression d’images crypto-compressées. Dans le domaine clair, les images JPEG peuvent être recompressées avant leur transmission sur des réseaux bas débit, mais l’opération est bien plus complexe dans le domaine chiffré. Nous proposons alors une méthode de recompression des images JPEG crypto-compressées directement dans le domaine chiffré et sans connaître la clé secrète, en s’appuyant sur un décalage binaire des coefficients réorganisés.

With the increase of data exchange and latest technological and social developments, multimedia contents are becoming an important part of global trafic. Today, 3D objects are used in a large number of applications, for example, medical applications, simulations, video games, animation and special effects. 3D object usage by the general public has become a lucrative market that can take the form of 3D object downloading platforms with various 3D formats.This thesis, in collaboration with the company STRATEGIES, concerns the 3D object protection, and more particularly 3D meshes against fradulent and illegal uses. These 3D meshes represent surface models of shoes and leather goods produced by customers using digital solutions proposed by STRATEGIES. First, we propose a new method to insert secret data much more efficiently in terms of execution time on very large meshes than the previous method developed in collaboration with the company STRATEGIES. We are also exploring selective encryption approaches to control access to very high quality content according to user needs. In this context, we propose to use selective encryption approaches on the geometric data of 3D objects in order to protect the visual content of these objects according to different use cases and different data representations.In a second research axis, we study the application of secret sharing methods to the domain of 3D objects. Secret sharing is an approach that seeks to divide secret content between multiple users and allows certain subgroups of users to reconstruct the secret. Secret sharing is a redundancy system that allows you to reconstruct the secret even if some users have lost their information. Secret 3D object sharing is a poorly researched domain used to protect a 3D object between collaborators. We propose new secret 3D object sharing methods using selective encryption approaches and providing hierarchical properties where users have different access rights to 3D content based on their position in a hierarchical structure.Finally, the third research axis developed in this thesis deals with the analysis of the visual confidentiality of 3D objects selectively encrypted more or less strongly. Indeed, depending on the scenario, our 3D selective encryption methods provide results that can be more or less recognizable by users. However, the metrics used to evaluate the quality of 3D objects do not distinguish two selectively encrypted 3D objects with different levels of confidentiality. So, we present the construction of a databse of selectively encrypted 3D objects in order to realize subjective assessments of visual confidentiality and try to build a new metric correlated with evaluations obtained by the human visual system.; Avec l'augmentation des échanges de données et les évolutions technologiques et sociales récentes, les contenus multimédias prennent une place importante dans le trafic mondial. Aujourd'hui, les objets 3D sont utilisés dans un large nombre d'applications, par exemple, les applications médicales, les simulations, les jeux vidéo, l'animation et les effets spéciaux. La consommation d'objets 3D par le grand public est devenue un marché lucratif pouvant prendre la forme de plateformes de téléchargement d'objets 3D dans différents formats.Cette thèse, en collaboration avec la société STRATEGIES, concerne la protection des objets 3D, et plus particulièrement des maillages 3D contre des utilisations frauduleuses et illégales. Ces maillages 3D représentent de manière surfacique des modèles de chaussures et de maroquineries produits par les clients à l'aide des solutions numériques proposées par la société STRATEGIES. Dans un premier temps, nous proposons une nouvelle méthode d'insertion de données cachées bien plus efficace en termes de temps d'exécution sur des maillages de très grande taille que la méthode précédente développée en collaboration avec la société STRATÉGIES. Nous explorons également des approches de chiffrement sélectif pour le contrôle d'accès aux contenus de très haute qualité selon les besoins des utilisateurs. Dans ce contexte, nous proposons d'utiliser des approches de chiffrement sélectif sur les données géométriques des objets 3D afin de protéger le contenu visuel de ces derniers selon différents cas d'utilisation et différentes représentations de ces données.Dans un second axe de recherche, nous étudions l'application des processus de partage de secret au domaine des objets 3D. Le partage de secret est une approche cherchant à diviser un contenu secret entre plusieurs utilisateurs et autorisant certains sous-groupes d'utilisateurs à reconstruire le secret. Le partage de secret est un système de redondance permettant de reconstruire le secret même si certains utilisateurs ont perdu leurs informations. Le partage d'objet 3D secret est un domaine de recherche peu étudié permettant de protéger un objet 3D entre des collaborateurs. Nous proposons des nouvelles méthodes de partage d'objet 3D secret utilisant les approches de chiffrement sélectif et proposant des propriétés hiérarchiques où les utilisateurs possèdent des droits d'accès différents au contenu 3D en fonction de leur position dans une structure hiérarchique.Enfin, le troisième axe de recherche développé dans ces travaux de thèse porte sur l'analyse de la confidentialité visuelle des objets 3D sélectivement chiffrés plus ou moins fortement. En effet, en fonction du scénario, nos méthodes de chiffrement sélectif d'objets 3D fournissent des résultats pouvant être plus ou moins reconnaissables par les utilisateurs. Cependant, les métriques utilisées pour l'évaluation de la qualité des objets 3D ne permettent pas de distinguer deux objets 3D chiffrés sélectivement avec des niveaux de confidentialité différents. Pour cela, nous présentons la construction d’une base de données d'objets 3D chiffrés sélectivement afin de réaliser des évaluations subjectives de la confidentialité visuelle et tentons de construire une nouvelle métrique corrélée à des évaluations obtenues par le système visuel humain.

A reverse engineering process allows to reconstruct a parametric model from a 3D point cloud or a 3D mesh of an object. The main objective is to retrieve information about the original modeling or fabrication process. The reconstructed model corresponds to a combination of geometric primitives (cylinders, planes, spheres...). These primitives are defined by parameters which are estimated from the 3D input data. Reverse engineering is mainly used in industry, for example in metrology analysis, non-destructive inspection or functional analysis.This thesis, in collaboration with the C4W company, concerns the extraction of geometric primitives from a digitized 3D mesh which represents a manufactured part. This type of mesh often contains many inaccuracies unlike the original CAD model. These inaccuracies can come from both fabrication and digitization processes.First, we try to improve existing techniques to extract robust primitives. Thus, we explore some approaches such as mesh segmentation, shape caracterization based on discrete curvatures and primitive fitting using regression and optimization techniques.The second research axis of this thesis concerns a process called "beautification", which tries to regularize the primitive parameters with respect to geometric relations such as parallelism or concentricity. To do that, we propose an analysis of the primitives, related to standard CAD modeling rules. So, we automatically detect reference elements (coordinate system, planes or lines). In order to guide the model reconstruction, we use these references to regularize the primitives globally.The third research axis concerns the pattern recognition from a set of primitives. So, we search for mechanical features (counterbore, pocket...) and repetitions (linear, circular...), which are often used in CAD modeling of manufactured part. This second analysis, more functionnal, allows to deduce more information related to the modeling and fabrication processes.; La rétro-ingénierie consiste à reconstruire un modèle paramétrique à partir d'un nuage de points ou d'un maillage 3D représentant un objet, afin d'en déterminer le processus de conception ou de fabrication. Ce modèle correspond à une combinaison de primitives géométriques (cylindres, plans, sphères...) dont on cherche à estimer les paramètres à partir des données 3D. La rétro-ingénierie est très utilisée dans l'industrie de pièces manufacturées pour l'analyse métrologique, le contrôle non destructif ou la compréhension d'un procédé de fabrication.Cette thèse, menée en collaboration avec la société C4W, s'intéresse à l'extraction de primitives géométriques à partir d'un maillage 3D issu de la numérisation d'un objet manufacturé. La particularité de ces maillages est qu'ils contiennent de nombreuses imprécisions par rapport au plan CAO initial, engendrées à la fois par la fabrication de l'objet et par sa numérisation.Nous nous sommes d'abord intéressés à l'amélioration des techniques existantes afin d'extraire des primitives robustes aux imprécisions des données. Nous avons en particulier exploré plusieurs approches telles que la segmentation préalable du maillage, la caractérisation de la forme à l'aide des courbures et l'approximation d'une primitive par régression ou optimisation sur les points du maillage.Le second axe de cette thèse consiste à embellir le modèle paramétrique reconstruit, c'est-à-dire à régulariser les paramètres des primitives afin qu'elles respectent des relations géométriques telles que le parallélisme ou la concentricité. Nous nous sommes donc intéressés à différents aspects de la conception CAO induisant ces relations. Ainsi, nous cherchons à détecter automatiquement des éléments de références (repère, plans ou droites d'appuis) ayant permis de modéliser la pièce originale. Ces derniers servent alors de références absolues pour un embellissement global des primitives.Le troisième axe de recherche concerne la reconnaissance de motifs particuliers à partir de l'ensemble des primitives. Nous nous sommes ainsi intéressés aux entités d'usinage et aux répétitions de géométrie, fréquemment construites lors de la conception d'une pièce manufacturée. Cette seconde analyse de l'objet, plus fonctionnelle, permet de déduire de nouvelles informations liées à la fabrication d'une pièce.

Road safety is a major issue of public health and personal safety. According to the World Health Organization (WHO), nearly 1.2 million people die each year worldwide due to road accidents (2015). According to accident data, 36.7% of serious injuries are caused by thoracic injuries (Page et al., 2012). The aim of biomechanics in passive safety is to improve our understanding of the human body in order to build better tools for assessing the risk of injury.Numerical human body models are used to virtually simulate the conditions of an accident. Today, they are increasingly used by car manufacturers and equipment manufacturers to better understand injury mechanisms. However, they exist only in few sizes and do not take into account the morphological variations observed in the population.3D medical imaging gives access to the geometries of the different anatomical structures that make up the human body. Today, hospitals are full of 3D images covering a very large part of the population in terms of age, body size and sex.The overall objective of this thesis is to statistically model the 3D geometry of the rib cage from medical images in order to personalize a numerical human body model to simulate car crash conditions.The first objective is to develop a segmentation process based on CT-scans in order to obtain geometric data adapted to the construction of a statistical model of shape of the rib cage.The second objective is to build a statistical model of the shape of the rib cage, taking into account its articulated structure.The third objective is to use the statistical model of the rib cage to deform a numerical human body model, in order to study the influence of certain parameters on the risk of injury.; La sécurité routière est un enjeu majeur de santé publique et de protection des personnes. D'après l'organisation mondiale de la santé (OMS), près de 1,2 millions de personnes meurent chaque année dans le monde suite à des accidents de la route (2015). D’après des données accidentologiques, 36,7% des blessures graves ont pour origine des lésions au thorax (Page et collab., 2012). La biomécanique en sécurité passive a pour rôle d'améliorer notre compréhension du corps humain dans le but de construire de meilleurs outils pour évaluer le risque de blessure.Les modèles numériques d'être humain sont employés pour simuler virtuellement les conditions d'un accident. Aujourd'hui, ils sont de plus en plus utilisés par les constructeurs automobiles et équipementiers pour mieux comprendre les mécanismes lésionnels. Cependant, ils n’existent que dans certaines tailles et ne prennent alors pas en compte les variations morphologiques observées dans la population.L'imagerie médicale 3D donne accès aux géométries des différentes structures anatomiques composant le corps humain. Les hôpitaux regorgent aujourd'hui de quantités d'images 3D couvrant une très large partie de la population en termes d'âge, de corpulence et de sexe.L’objectif global de cette thèse est de modéliser statistiquement la géométrie 3D de la cage thoracique à partir d'images médicales afin de personnaliser un modèle numérique de corps humain pour simuler par éléments finis des conditions de choc automobile. Le premier objectif est d’élaborer un protocole de segmentation une base de CT-scans de manière à obtenir des données géométriques adaptées à la construction d’un modèle statistique de forme de la cage thoracique.Le deuxième objectif est de construire un modèle statistique de forme de la cage thoracique, en prenant en compte sa structure articulée.Le troisième objectif est d’utiliser le modèle statistique de la cage thoracique pour déformer un modèle numérique d’être humain, de manière à étudier l’influence de certains paramètres sur le risque de blessure.

Medical image processing aims to help the doctors to improve the diagnosis process. Computed Tomography (CT) Scanner is an imaging medical device used to create cross-sectional 3D images of any part of the human body. Today, it is very important to secure medical images during their transmission, storage, visualization and sharing between several doctors. For example, in image forensics, a current problem consists of being able to identify an acquisition system from only digital images. In this thesis, we present one of the first analysis of CT-Scanner identification problem. We based on the camera identification methods to propose a solution for such kind of problem. It is based on extracting a sensor noise fingerprint of the CT-Scanner device. The objective then is to detect its presence in any new tested image. To extract the noise, we used a wavelet-based Wiener denoising filter. Then, we depend on the properties of medical images to propose advanced solutions for CT-Scanner identification. These solutions are based on new conceptions in the medical device fingerprint that are the three dimension fingerprint and the three layers one. To validate our work, we applied our experiments on multiple real data images of multiple CT-Scanner devices. Finally, our methods that are robust, give high identification accuracy. We were able to identify the acquisition CT-Scanner device and the acquisition axis.; Le traitement d’images médicales a pour but d’aider les médecins dans leur diagnostic et d’améliorer l’interprétation des résultats. Les scanners tomo-densitométriques (scanners X) sont des outils d’imagerie médicale utilisés pour reconstruire des images 3D du corps humain.De nos jours, il est très important de sécuriser les images médicales lors de leur transmission, leur stockage, leur visualisation ou de leur partage entre spécialistes. Par exemple, dans la criminalistique des images, la capacité d’identifier le système d’acquisition d’une image à partir de cette dernière seulement, est un enjeu actuel.Dans cette thèse, nous présentons une première analyse du problème d’identification des scanners X. Pour proposer une solution à ce type de problèmes, nous nous sommes basés sur les méthodes d’identification d’appareils photo. Elles reposent sur l’extraction de l’empreinte des capteurs. L’objectif est alors de détecter sa présence dans les images testées. Pour extraire le bruit, nous utilisons un filtre de Wiener basé sur une transformation en ondelettes. Ensuite, nous nous appuyons sur les propriétés relatives aux images médicales pour proposer des solutions avancées pour l’identification des scanners X. Ces solutions sont basées sur une nouvelle conception de leur empreinte, cette dernière étant définie en trois dimensions et sur les trois couches : os, tissu et air.Pour évaluer notre travail, nous avons généré des résultats sur un ensemble de données réelles acquises avec différents scanners X. Finalement, nos méthodes sont robustes et donnent une précision d’authentification élevée. Nous sommes en mesure d’identifier quelle machine a servi pour l’acquisition d’une image 3D et l’axe selon lequel elle a été effectuée.

Ce mémoire, rédigé en vue de l'obtention de l'Habilitation à Diriger des Recherches (HDR), offre un aperçu des travaux de recherche et d’encadrement que j’ai pu mener depuis l'obtention de mon doctorat. Il montre la diversité des champs d’application et de recherche (en vision et en imagerie médicale) que j’ai pu couvrir , ainsi que mon implication dans l’encadrement doctoral.Mes activités de recherche se divisent en deux grandes parties. D'une part, l'analyse de scènes dynamiques, à savoir la détection de regions d'intérêt dans des séquences d'images, pour réduire la taile des données à traiter, et la détection et le suivi d'objets mobiles à l'aide de caméras de diverses natures (perspectives, omnidirectionnelle, RGB-D).D'autre part, l'analyse d'image médicales, en particulier les images rétiniennes pour le diagnostic de la rétinopathie diabétique qui est une complication oculaire du diabète se manifestant par l'apparition de lésions sur la rétine du patient diabétique. Nos travaux dans ce domaine portent sur la détection des lésions rétiniennes, leur discrimination et l’identification automatique de patients malades par rapport à des patients sains.

In the last decade, the technological progress in telecommunication, hardware design and multimedia, allows access to an ever finer three-dimensional (3-D) modeling of the world. While most researchers have focused on the field of 3D objects, now it is necessary to turn to 3D time domain (3D+t). 3D dynamic meshes are becoming a media of increasing importance. This 3D content is subject to various processing operations such as indexation, segmentation or compression. However, surface mesh is an extrinsic shape representation. Therefore, it suffers from important variability under different sampling strategies and canonical shape-non-altering surface transformations, such as affine or isometric transformations. Consequently it needs an intrinsic structural descriptor before being processed by one of the aforementioned processing operations. The research topic of this thesis work is the topological modeling based on Reeb graphs. Specifically, we focus on 3D shapes represented by triangulated surfaces. Our objective is to propose a new approach, of Reeb graph construction, which exploits the temporal information. The main contribution consists in defining a new continuous function based on the heat diffusion properties. The latter is computed from the discrete representation of the shape to obtain a topological structure.The restriction of the heat kernel to temporal domain makes the proposed function intrinsic and stable against transformation. Due to the presence of neighborhood information in the heat kernel, the proposed Reeb Graph construction approach can be extremely useful as local shape descriptor for non-rigid shape retrieval. It can also be introduced into a segmentation-based dynamic compression scheme in order to infer the functional parts of a 3D shape by decomposing it into parts of uniform motion. In this context, we apply the concept of Reeb graph in two widely used applications which are pattern recognition and compression.Reeb graph has been known as an interesting candidate for 3D shape intrinsic structural representation. we propose a 3D non rigid shape recognition approach. The main contribution consists in defining a new scalar function to construct the Reeb graph. This function is computed based on the diffusion distance. For matching purpose, the constructed Reeb graph is segmented into Reeb charts, which are associated with a couple of geometrical signatures. The matching between two Reeb charts is performed based on the distances between their corresponding signatures. As a result, the global similarity is estimated based on the minimum distance between Reeb chart pairs. Skeletonisation and segmentation tasks are closely related. Mesh segmentation can be formulated as graph clustering. First we propose an implicit segmentation method which consists in partitioning mesh sequences, with constant connectivity, based on the Reeb graph construction method. Regions are separated according to the values of the proposed continuous function while adding a refinement step based on curvature and boundary information.Intrinsic mesh surface segmentation has been studied in the field of computer vision, especially for compression and simplification purposes. Therefore we present a segmentation-based compression scheme for animated sequences of meshes with constant connectivity. The proposed method exploits the temporal coherence of the geometry component by using the heat diffusion properties during the segmentation process. The motion of the resulting regions is accurately described by 3D affine transforms. These transforms are computed at the first frame to match the subsequent ones. In order to improve the performance of our coding scheme, the quantization of temporal prediction errors is optimized by using a bit allocation procedure. The objective aimed at is to control the compression rate while minimizing the reconstruction error.; Le développement fulgurant de réseaux informatiques, a entraîné l'apparition de diverses applications multimédia qui emploient des données 3D dans des multiples contextes. Si la majorité des travaux de recherche sur ces données s'est appuyées sur les modèles statiques, c'est à présent vers Les modèles dynamiques de maillages qu'il faut se tourner. Cependant, le maillage triangulaire est une représentation extrinsèque, sensible face aux différentes transformations affines et isométriques. Par conséquent, il a besoin d'un descripteur structurel intrinsèque. Pour relever ces défis, nous nous concentrons sur la modélisation topologique intrinsèque basée sur les graphes de Reeb. Notre principale contribution consiste à définir une nouvelle fonction continue basée sur les propriétés de diffusion de la chaleur. Ce dernier est calculé comme la distance de diffusion d'un point de la surface aux points localisés aux extrémités du modèle 3D qui représentent l'extremum locales de l'objet . Cette approche de construction de graph de Reeb peut être extrêmement utile comme descripteur de forme locale pour la reconnaissance de forme 3D. Il peut également être introduit dans un système de compression dynamique basée sur la segmentation.Dans une deuxième partie, nous avons proposé d'exploiter la méthode de construction de graphe de Reeb dans un système de reconnaissance de formes 3D non rigides. L'objectif consiste à segmenter le graphe de Reeb en cartes de Reeb définis comme cartes de topologie contrôlée. Chaque carte de Reeb est projetée vers le domaine planaire canonique. Ce dépliage dans le domaine planaire canonique introduit des distorsions d'aire et d'angle. En se basant sur une estimation de distorsion, l'extraction de vecteur caractéristique est effectuée. Nous calculons pour chaque carte un couple de signatures, qui sera utilisé par la suite pour faire l'appariement entre les cartes de Reeb.Dans une troisième partie, nous avons proposé de concevoir une technique de segmentation, des maillages dynamiques 3D. Le processus de segmentation est effectué en fonction des valeurs de la fonction scalaire proposée dans la première partie. Le principe consiste à dériver une segmentation purement topologique qui vise à partitionner le maillage en des régions rigides tout en estimant le mouvement de chaque région au cours du temps. Pour obtenir une bonne répartition des sommets situés sur les frontières des régions, nous avons proposé d'ajouter une étape de raffinement basée sur l'information de la courbure. Chaque limite de région est associée à une valeur de la fonction qui correspond à un point critique. L'objectif visé est de trouver la valeur optimale de cette fonction qui détermine le profil des limites. La technique de segmentation développée est exploitée dans un système de compression sans perte des maillages dynamiques 3D. Il s'agit de partitionner la première trame de la séquence. Chaque région est modélisée par une transformée affine et leurs poids d'animation associés. Le vecteur partition, associant à chaque sommet l'index de la région auquel il appartient, est compressé par un codeur arithmétique. Les deux ensembles des transformées affines et des poids d'animation sont quantifiés uniformément et compressés par un codeur arithmétique. La première trame de la séquence est compressée en appliquant un codeur de maillage statique. L a quantification de l'erreur de prédiction temporelle est optimisée en minimisant l'erreur de reconstruction. Ce processus est effectué sur les données de l'erreur de prédiction, qui est divisé en 3 sous-bandes correspondant aux erreurs de prédiction des 3 coordonnées x, y et z. Le taux de distorsion introduit est déterminé en calculant le pas de quantification, pour chaque sous-bande, afin d'atteindre le débit binaire cible.

In the last decade, the technological progress in telecommunication, hardware design and multimedia, allows access to an ever finer three-dimensional (3-D) modeling of the world. While most researchers have focused on the field of 3D objects, now it is necessary to turn to 3D time domain (3D+t). 3D dynamic meshes are becoming a media of increasing importance. This 3D content is subject to various processing operations such as indexation, segmentation or compression. However, surface mesh is an extrinsic shape representation. Therefore, it suffers from important variability under different sampling strategies and canonical shape-non-altering surface transformations, such as affine or isometric transformations. Consequently it needs an intrinsic structural descriptor before being processed by one of the aforementioned processing operations. The research topic of this thesis work is the topological modeling based on Reeb graphs. Specifically, we focus on 3D shapes represented by triangulated surfaces. Our objective is to propose a new approach, of Reeb graph construction, which exploits the temporal information. The main contribution consists in defining a new continuous function based on the heat diffusion properties. The latter is computed from the discrete representation of the shape to obtain a topological structure.The restriction of the heat kernel to temporal domain makes the proposed function intrinsic and stable against transformation. Due to the presence of neighborhood information in the heat kernel, the proposed Reeb Graph construction approach can be extremely useful as local shape descriptor for non-rigid shape retrieval. It can also be introduced into a segmentation-based dynamic compression scheme in order to infer the functional parts of a 3D shape by decomposing it into parts of uniform motion. In this context, we apply the concept of Reeb graph in two widely used applications which are pattern recognition and compression.Reeb graph has been known as an interesting candidate for 3D shape intrinsic structural representation. we propose a 3D non rigid shape recognition approach. The main contribution consists in defining a new scalar function to construct the Reeb graph. This function is computed based on the diffusion distance. For matching purpose, the constructed Reeb graph is segmented into Reeb charts, which are associated with a couple of geometrical signatures. The matching between two Reeb charts is performed based on the distances between their corresponding signatures. As a result, the global similarity is estimated based on the minimum distance between Reeb chart pairs. Skeletonisation and segmentation tasks are closely related. Mesh segmentation can be formulated as graph clustering. First we propose an implicit segmentation method which consists in partitioning mesh sequences, with constant connectivity, based on the Reeb graph construction method. Regions are separated according to the values of the proposed continuous function while adding a refinement step based on curvature and boundary information.Intrinsic mesh surface segmentation has been studied in the field of computer vision, especially for compression and simplification purposes. Therefore we present a segmentation-based compression scheme for animated sequences of meshes with constant connectivity. The proposed method exploits the temporal coherence of the geometry component by using the heat diffusion properties during the segmentation process. The motion of the resulting regions is accurately described by 3D affine transforms. These transforms are computed at the first frame to match the subsequent ones. In order to improve the performance of our coding scheme, the quantization of temporal prediction errors is optimized by using a bit allocation procedure. The objective aimed at is to control the compression rate while minimizing the reconstruction error.; Le développement fulgurant de réseaux informatiques, a entraîné l'apparition de diverses applications multimédia qui emploient des données 3D dans des multiples contextes. Si la majorité des travaux de recherche sur ces données s'est appuyées sur les modèles statiques, c'est à présent vers Les modèles dynamiques de maillages qu'il faut se tourner. Cependant, le maillage triangulaire est une représentation extrinsèque, sensible face aux différentes transformations affines et isométriques. Par conséquent, il a besoin d'un descripteur structurel intrinsèque. Pour relever ces défis, nous nous concentrons sur la modélisation topologique intrinsèque basée sur les graphes de Reeb. Notre principale contribution consiste à définir une nouvelle fonction continue basée sur les propriétés de diffusion de la chaleur. Ce dernier est calculé comme la distance de diffusion d'un point de la surface aux points localisés aux extrémités du modèle 3D qui représentent l'extremum locales de l'objet . Cette approche de construction de graph de Reeb peut être extrêmement utile comme descripteur de forme locale pour la reconnaissance de forme 3D. Il peut également être introduit dans un système de compression dynamique basée sur la segmentation.Dans une deuxième partie, nous avons proposé d'exploiter la méthode de construction de graphe de Reeb dans un système de reconnaissance de formes 3D non rigides. L'objectif consiste à segmenter le graphe de Reeb en cartes de Reeb définis comme cartes de topologie contrôlée. Chaque carte de Reeb est projetée vers le domaine planaire canonique. Ce dépliage dans le domaine planaire canonique introduit des distorsions d'aire et d'angle. En se basant sur une estimation de distorsion, l'extraction de vecteur caractéristique est effectuée. Nous calculons pour chaque carte un couple de signatures, qui sera utilisé par la suite pour faire l'appariement entre les cartes de Reeb.Dans une troisième partie, nous avons proposé de concevoir une technique de segmentation, des maillages dynamiques 3D. Le processus de segmentation est effectué en fonction des valeurs de la fonction scalaire proposée dans la première partie. Le principe consiste à dériver une segmentation purement topologique qui vise à partitionner le maillage en des régions rigides tout en estimant le mouvement de chaque région au cours du temps. Pour obtenir une bonne répartition des sommets situés sur les frontières des régions, nous avons proposé d'ajouter une étape de raffinement basée sur l'information de la courbure. Chaque limite de région est associée à une valeur de la fonction qui correspond à un point critique. L'objectif visé est de trouver la valeur optimale de cette fonction qui détermine le profil des limites. La technique de segmentation développée est exploitée dans un système de compression sans perte des maillages dynamiques 3D. Il s'agit de partitionner la première trame de la séquence. Chaque région est modélisée par une transformée affine et leurs poids d'animation associés. Le vecteur partition, associant à chaque sommet l'index de la région auquel il appartient, est compressé par un codeur arithmétique. Les deux ensembles des transformées affines et des poids d'animation sont quantifiés uniformément et compressés par un codeur arithmétique. La première trame de la séquence est compressée en appliquant un codeur de maillage statique. L a quantification de l'erreur de prédiction temporelle est optimisée en minimisant l'erreur de reconstruction. Ce processus est effectué sur les données de l'erreur de prédiction, qui est divisé en 3 sous-bandes correspondant aux erreurs de prédiction des 3 coordonnées x, y et z. Le taux de distorsion introduit est déterminé en calculant le pas de quantification, pour chaque sous-bande, afin d'atteindre le débit binaire cible.

Due to the development and availability of printing and scanning devices, the number of forged/counterfeited valuable documents and product packages is increasing. Therefore, different security elements (holograms, inks, papers) have been suggested to prevent these illegal actions. In this thesis, we focus on printed security elements that give access to a high security level with an easy implementation and integration. We present how to generate several novel security elements that aim to protect valuable documents and packaging against unauthorized copying process. Moreover, these security elements allow us to store a huge amount of hidden information.The main characteristic of these security elements is their sensitivity to the print-and-scan process. This sensitivity stems from the use of specific textured patterns. These patterns, which are binary images, have a structure that changes during the printing, scanning and copying processes. We define new specific criteria that ensures the chosen textured patterns to have the appropriate property. The amount of additional information encoded in the patterns increases with the number of patterns used.Additionally, we propose a new weighted mean squared error measure to improve the robustness of module detection for any high density barcodes. Thanks to this measure, the recognition rate of modules used in standard high density barcodes after print-and-scan process can be significantly increased. Finally, we experimentally study several effects: the physical print-and-scan process, separation of scanner noise from printer noise and changes of colors after print-and-scan process. We conclude, from these experimental results, that the print-and-scan process cannot be considered as being a Gaussian process. It has been also highlighted that this process is neither white nor ergodic in the wide sense.; En raison du développement et de la disponibilité des appareils d'impression et de numérisation, le nombre de documents contrefaits augmente rapidement. En effet, les documents de valeur ainsi que les emballages de produits sont de plus en plus ciblés par des duplications non autorisées. Par conséquent, différents éléments de sécurité (hologrammes, encres, papiers) ont été proposés pour prévenir ces actions illégales. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur les éléments de sécurité imprimés qui offrent un haut niveau de sécurité et qui possèdent une mise en œuvre et une intégration simple. Nous présentons comment générer de nouveaux éléments de sécurité qui visent à protéger les documents de valeur et les emballages contre des processus de duplication non autorisés. Ces éléments nous permettent en outre de stocker une grande quantité d'informations cachées.La caractéristique principale de ces éléments de sécurité est leur sensibilité au processus d'impression et de numérisation. Cette sensibilité est obtenue à l'aide de motifs texturés spécifiques. Ces motifs sont des images binaires qui possèdent une structure sensible aux processus d'impression, de numérisation et de copie. Nous définissons les critères spécifiques qui doivent être respectés lors du choix de ces motifs texturés. La quantité d'information encodée dans l'image augmente avec le nombre de motifs texturés utilisées.En complément, nous proposons dans ce mémoire d'améliorer la robustesse de la détection des modules, pour tous les codes graphiques, par l'utilisation d'une nouvelle mesure d'erreur quadratique moyenne pondérée. L'utilisation de cette nouvelle mesure nous a permis d'augmenter de façon significative le taux de reconnaissance des modules lorsqu'ils sont utilisés dans des codes à barres standard à haute densité. Enfin, nous étudions expérimentalement plusieurs phénomènes : le processus physique d'impression et de numérisation, la séparation du bruit du scanner de celui de l'imprimante et les changements de couleurs après processus d'impression et de numérisation. Nous concluons à partir de cette étude expérimentale, que le processus d'impression et de numérisation ne peut pas être modélisé comme un loi Gaussienne. Nous mettons en avant que ce processus n'est ni blanc ni ergodique au sens large.

Due to the development and availability of printing and scanning devices, the number of forged/counterfeited valuable documents and product packages is increasing. Therefore, different security elements (holograms, inks, papers) have been suggested to prevent these illegal actions. In this thesis, we focus on printed security elements that give access to a high security level with an easy implementation and integration. We present how to generate several novel security elements that aim to protect valuable documents and packaging against unauthorized copying process. Moreover, these security elements allow us to store a huge amount of hidden information.The main characteristic of these security elements is their sensitivity to the print-and-scan process. This sensitivity stems from the use of specific textured patterns. These patterns, which are binary images, have a structure that changes during the printing, scanning and copying processes. We define new specific criteria that ensures the chosen textured patterns to have the appropriate property. The amount of additional information encoded in the patterns increases with the number of patterns used.Additionally, we propose a new weighted mean squared error measure to improve the robustness of module detection for any high density barcodes. Thanks to this measure, the recognition rate of modules used in standard high density barcodes after print-and-scan process can be significantly increased. Finally, we experimentally study several effects: the physical print-and-scan process, separation of scanner noise from printer noise and changes of colors after print-and-scan process. We conclude, from these experimental results, that the print-and-scan process cannot be considered as being a Gaussian process. It has been also highlighted that this process is neither white nor ergodic in the wide sense.; En raison du développement et de la disponibilité des appareils d'impression et de numérisation, le nombre de documents contrefaits augmente rapidement. En effet, les documents de valeur ainsi que les emballages de produits sont de plus en plus ciblés par des duplications non autorisées. Par conséquent, différents éléments de sécurité (hologrammes, encres, papiers) ont été proposés pour prévenir ces actions illégales. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur les éléments de sécurité imprimés qui offrent un haut niveau de sécurité et qui possèdent une mise en œuvre et une intégration simple. Nous présentons comment générer de nouveaux éléments de sécurité qui visent à protéger les documents de valeur et les emballages contre des processus de duplication non autorisés. Ces éléments nous permettent en outre de stocker une grande quantité d'informations cachées.La caractéristique principale de ces éléments de sécurité est leur sensibilité au processus d'impression et de numérisation. Cette sensibilité est obtenue à l'aide de motifs texturés spécifiques. Ces motifs sont des images binaires qui possèdent une structure sensible aux processus d'impression, de numérisation et de copie. Nous définissons les critères spécifiques qui doivent être respectés lors du choix de ces motifs texturés. La quantité d'information encodée dans l'image augmente avec le nombre de motifs texturés utilisées.En complément, nous proposons dans ce mémoire d'améliorer la robustesse de la détection des modules, pour tous les codes graphiques, par l'utilisation d'une nouvelle mesure d'erreur quadratique moyenne pondérée. L'utilisation de cette nouvelle mesure nous a permis d'augmenter de façon significative le taux de reconnaissance des modules lorsqu'ils sont utilisés dans des codes à barres standard à haute densité. Enfin, nous étudions expérimentalement plusieurs phénomènes : le processus physique d'impression et de numérisation, la séparation du bruit du scanner de celui de l'imprimante et les changements de couleurs après processus d'impression et de numérisation. Nous concluons à partir de cette étude expérimentale, que le processus d'impression et de numérisation ne peut pas être modélisé comme un loi Gaussienne. Nous mettons en avant que ce processus n'est ni blanc ni ergodique au sens large.

This thesis addresses issues relating to the protection of 3D object meshes. For instance, these objects can be created using CAD tool developed by the company STRATEGIES. In an industrial context, 3D meshes creators need to have tools in order to verify meshes integrity, or check permission for 3D printing for example.In this context we study data hiding on 3D meshes. This approach allows us to insert information in a secure and imperceptible way in a mesh. This may be an identifier, a meta-information or a third-party content, for instance, in order to transmit secretly a texture. Data hiding can address these problems by adjusting the trade-off between capacity, imperceptibility and robustness. Generally, data hiding methods consist of two stages, the synchronization and the embedding. The synchronization stage consists of finding and ordering available components for insertion. One of the main challenges is to propose an effective synchronization method that defines an order on mesh components. In our work, we propose to use mesh vertices, specifically their geometric representation in space, as basic components for synchronization and embedding. We present three new synchronisation methods based on the construction of a Hamiltonian path in a vertex cloud. Two of these methods jointly perform the synchronization stage and the embedding stage. This is possible thanks to two new high-capacity embedding methods (from 3 to 24 bits per vertex) that rely on coordinates quantization. In this work we also highlight the constraints of this kind of synchronization. We analyze the different approaches proposed with several experimental studies. Our work is assessed on various criteria including the capacity and imperceptibility of the embedding method. We also pay attention to security aspects of the proposed methods.; Cette thèse aborde les problèmes liés à la protection de maillages d'objets 3D. Ces objets peuvent, par exemple, être créés à l'aide d'outil de CAD développés par la société STRATEGIES. Dans un cadre industriel, les créateurs de maillages 3D ont besoin de disposer d'outils leur permettant de vérifier l'intégrité des maillages, ou de vérifier des autorisations pour l'impression 3D par exemple. Dans ce contexte nous étudions l'insertion de données cachées dans des maillages 3D. Cette approche permet d'insérer de façon imperceptible et sécurisée de l'information dans un maillage. Il peut s'agir d'un identifiant, de méta-informations ou d'un contenu tiers, par exemple, pour transmettre de façon secrète une texture. L'insertion de données cachées permet de répondre à ces problèmes en jouant sur le compromis entre la capacité, l'imperceptibilité et la robustesse. Généralement, les méthodes d'insertion de données cachées se composent de deux phases, la synchronisation et l'insertion. La synchronisation consiste à trouver et ordonner les éléments disponibles pour l'insertion. L'un des principaux challenges est de proposer une méthode de synchronisation 3D efficace qui définit un ordre sur les composants des maillages. Dans nos travaux, nous proposons d'utiliser les sommets du maillage, plus précisément leur représentation géométrique dans l'espace comme composants de base pour la synchronisation et l'insertion. Nous présentons donc trois nouvelles méthodes de synchronisation de la géométrie des maillages basées sur la construction d'un chemin hamiltonien dans un nuage de sommets. Deux de ces méthodes permettent de manière conjointe de synchroniser les sommets et de cacher un message. Cela est possible grâce à deux nouvelles méthodes d'insertion haute capacité (de 3 à 24 bits par sommet) qui s'appuient sur la quantification des coordonnées. Dans ces travaux nous mettons également en évidence les contraintes propres à ce type de synchronisation. Nous discutons des différentes approches proposées dans plusieurs études expérimentales. Nos travaux sont évalués sur différents critères dont la capacité et l'imperceptibilité de la méthode d'insertion. Nous portons également notre attention aux aspects sécurité des méthodes.

Rather than restricting search to the use of metadata, content-based information retrieval methods attempt to index, search and browse digital objects by means of signatures or features describing their actual content. Such methods have been intensively studied in the multimedia community to allow managing the massive amount of raw multimedia documents created every day (e.g. video will account to 84% of U.S. internet traffic by 2018). Recent years have consequently witnessed a consistent growth of content-aware and multi-modal search engines deployed on massive multimedia data. Popular multimedia search applications such as Google images, Youtube, Shazam, Tineye or MusicID clearly demonstrated that the first generation of large-scale audio-visual search technologies is now mature enough to be deployed on real-world big data. All these successful applications did greatly benefit from 15 years of research on multimedia analysis and efficient content-based indexing techniques. Yet the maturity reached by the first generation of content-based search engines does not preclude an intensive research activity in the field. There is actually still a lot of hard problems to be solved before we can retrieve any information in images or sounds as easily as we do in text documents. Content-based search methods actually have to reach a finer understanding of the contents as well as a higher semantic level. This requires modeling the raw signals by more and more complex and numerous features, so that the algorithms for analyzing, indexing and searching such features have to evolve accordingly. This thesis describes several of my works related to large-scale content-based information retrieval. The different contributions are presented in a bottom-up fashion reflecting a typical three-tier software architecture of an end-to-end multimedia information retrieval system. The lowest layer is only concerned with managing, indexing and searching large sets of high-dimensional feature vectors, whatever their origin or role in the upper levels (visual or audio features, global or part-based descriptions, low or high semantic level, etc. ). The middle layer rather works at the document level and is in charge of analyzing, indexing and searching collections of documents. It typically extracts and embeds the low-level features, implements the querying mechanisms and post-processes the results returned by the lower layer. The upper layer works at the applicative level and is in charge of providing useful and interactive functionalities to the end-user. It typically implements the front-end of the search application, the crawler and the orchestration of the different indexing and search services.

Steganography is the art of secret communication. The goal is to hide a secret message in an unsuspicious object in such a way that no one can detect it. Nowadays, with the Internet spread and the emergence of digital supports (audio files, videos, or images), several philosophies of designing steganographic methods were proposed. One of the most usual embedding methods used with real digital images is the adaptive embedding algorithms, which is based on the modification of the cover image with a guarantee of a certain security level. These methods represent an important progress in steganography.In this Ph.D. Thesis, we present a fully automated procedure for the adaptive embedding of secret data in digital images. For this, after recalling the recent concepts of adaptive steganography, we first introduce a clear formalism to define a new "meta-method" steganographic approach based on "oracle", whichwe called ASO (Adaptive Steganography by Oracle). Then, we define a new steganographic paradigm called "the steganography by database paradigm", and propose a new selection criterion to further enhance the security of the transmission phase of ASO. Experimental results show that our embedding approach ASO provides the highest level of steganographic security. It is then currently the best or one of the best approaches of the state of the art.; La stéganographie est l'art de la communication secrète. L'objectif est de dissimuler un message secret dans un médium anodin de sorte qu'il soit indétectable. De nos jours, avec la généralisation d'Internet et l'apparition des supports numériques (fichiers audio, vidéos ou images), plusieurs philosophies de conception de schéma stéganographique ont été proposées. Parmi les méthodes actuelles appliquées aux images numériques naturelles, nous trouvons les méthodes d'insertion adaptative, dont le principe repose sur la modification du médium de couverture avec une garantie d'avoir un certain niveau de sécurité. Ces méthodes représentent une véritable avancée en stéganographie.Dans ce manuscrit, après avoir rappelé les concepts récents de stéganographie adaptative, nous présentons une procédure automatique et complète pour l'insertion adaptative de données secrètes dans des images numériques naturelles. L'approche proposée est une « méta-méthode » basée « oracle », appelée ASO (Adaptive Steganography by Oracle), qui permet de préserver à la fois la distribution de l'image de couverture et la distribution de la base d'images utilisée par l'émetteur. Notre approche permet d'obtenir des résultats nettement supérieurs aux méthodes actuelles de l'état de l'art, et est donc l'une, si ce n'est la meilleure approche du moment. Par ailleurs, nous définissons également un nouveau paradigme en stéganographie qui est la stéganographie par base, ainsi qu'une nouvelle mesure de sélection pour les images stéganographiées, permettant d'améliorer encore plus les performances de notre schéma d'insertion. Les différentes expérimentations, que nous avons effectuées sur des images réelles, ont confirmé la pertinence de cette nouvelle approche.

Energy efficiency is become major issue. Buildings from any country have been iden- tified as gap of energy, buildings are not enough insulated and this leak represents a major part of energy expenditure. RIDER (Research for IT Driven EneRgy efficiency) has emerged from this statement. This project aims to develop a new kind of IT system to optimize en- ergy consumption of buildings. This system is based on a component paradigm, is com- posed by a pivot model, a data warehouse with a data mining approach and a visualization tool.In this manuscript, our focus was on the visualization part of the project. This manuscript is composed in two parts: state of the arts and contributions. Basic notions, a visualization chapter and a visual analytics chapter compose the state of the art. In the contribution part, we present : the data model used in this project, the visualization tool proposed and conclude with two experimentations on real data.; De nos jours, l’économie d’énergie est devenue un enjeu crucial. Les bâtiments où nous travaillons et qui nous servent d’habitation ont été identifiés comme étant une source im- portante de perte énergétique. De ce constat a émergé le projet RIDER (Reasearch for IT Driven EneRgy efficiency) lequel a pour objectif de développer un système d’information innovant permettant d’optimiser la consommation énergétique d’un bâtiment ou d’un groupe de bâtiments. Ce système est basé sur des composants logiciels, notamment un composant générale de modélisation du bâtiment, un composant orienté pour la fouille de données et un composant de visualisation. Chacun de ces composants est destiné à améliorer le modèle de données du noyau RIDER.Cette thèse porte sur le composant visualisation que nous avons conçu, développé et in- tégré au système RIDER. Plusieurs axes ont été traités concernant la modélisation et la vi- sualisation des données provenant des capteurs du bâtiment, ainsi que l’interaction aussi bien avec l’utilisateur qu’avec le modèle de données RIDER. L’objectif étant de permettre la mise à jour du modèle du noyau grâce aux informations "découvertes" par l’utilisateur grâce aux diverses vues. Les jeux de données disponibles sur les pilotes du système RIDER nous ont permis de tester et évaluer la performance des solutions développées.

Field of image and video processing has got lot of attention during the last two decades. This field now covers a vast spectrum of applications like 3D TV, tele-surveillance, computer vision, medical imaging, compression, transmission and much more. Of particular interest is the revolution being witnessed by the first decade of twenty-first century. Network bandwidths, memory capacities and computing efficiencies have got revolutionized during this period. One client may have a 100~mbps connection whereas the other may be using a 56~kbps dial up modem. Simultaneously, one client may have a powerful workstation while others may have just a smart-phone. In between these extremes, there may be thousands of clients with varying capabilities and needs. Moreover, the preferences of a client may adapt to his capacity, e.g. a client handicapped by bandwidth may be more interested in real-time visualization without interruption than in high resolution. To cope with it, scalable architectures of video codecs have been introduced to 'compress once, decompress many ways' paradigm. Since DCT lacks the multi-resolution functionality, a scalable video architecture is designed to cope with challenges of heterogeneous nature of bandwidth and processing power. With the inundation of digital content, which can be easily copied and modified, the need for protection of video content has got attention. Video protection can be materialized with help of three technologies: watermarking for meta data and copyright insertion, encryption to restrict access to authorized persons, and active fingerprinting for traitor tracing. The main idea in our work is to make the protection technology transparent to the user. This would thus result in a modified video codec which will be capable of encoding and playing a protected bitstream. Since scalable multimedia content has already started coming to the market, algorithms for independent protection of enhancement layers are also proposed.; Le champ du traitement des images et des vidéos attire l'attention depuis les deux dernières décennies. Ce champ couvre maintenant un spectre énorme d'applications comme la TV 3D, la télé-surveillance, la vision par ordinateur, l'imagerie médicale, la compression, la transmission, etc. En ce début de vingt et unième siècle nous sommes témoins d'une révolution importante. Les largeurs de bande des réseaux, les capacités de mémoire et les capacités de calcul ont été fortement augmentés durant cette période. Un client peut avoir un débit de plus de 100~mbps tandis qu'un autre peut utiliser une ligne à 56~kbps. Simultanément, un client peut avoir un poste de travail puissant, tandis que d'autres peuvent avoir juste un téléphone mobile. Au milieu de ces extrêmes, il y a des milliers de clients avec des capacités et des besoins très variables. De plus, les préférences d'un client doivent s'adapter à sa capacité, par exemple un client handicapé par sa largeur de bande peut être plus intéressé par une visualisation en temps réel sans interruption que d'avoir une haute résolution. Pour y faire face, des architectures hiérarchiques de codeurs vidéo ont été intoduites afin de comprimer une seule fois, et de décomprimer de différentes manières. Comme la DCT n'a pas la fonctionnalité de multi-résolution, une architecture vidéo hiérarchique est conçue pour faire face aux défis des largeurs de bande et des puissances de traitement hétérogènes. Avec l'inondation des contenus numériques, qui peuvent être facilement copiés et modifiés, le besoin de la protection des contenus vidéo a pris plus d'importance. La protection de vidéos peut être réalisée avec l'aide de trois technologies : le tatouage de méta-données et l'insertion de droits d'auteur, le cryptage pour limiter l'accès aux personnes autorisées et la prise des empreintes digitales active pour le traçage de traître. L'idée principale dans notre travail est de développer des technologies de protection transparentes à l'utilisateur. Cela doit aboutir ainsi à un codeur vidéo modifié qui sera capable de coder et d'avoir un flux de données protégé. Puisque le contenu multimédia hiérarchique a déjà commencé à voir le jour, algorithmes pour la protection indépendante de couches d'amélioration sont également proposées.

The principal objective of this thesis is to unify disparate 3D information and then realize scalable visualization in a client/server environment that is heterogeneous in terms of network, computing and memory resources. For scalability we are exploiting the multiresolution nature of the discrete wavelet transform (DWT) from the state of the art JPEG2000 codec. The data unification is being carried out through DWT domain blind data hiding that may either be fully or adaptively synchronous. A typical surface based 3D visualization requires at least two sets of data: a 2D intensity image, called texture, with a corresponding 3D shape rendered in the form of a range image, a shaded 3D model and/or a mesh of points. A range image, also sometimes called a depth image, is an image in which the pixel value reflects the distance from the sensor to the imaged surface. The texture is a corresponding 2D color image which is overlaid onto a model produced from the depth map by triangulation. For data hiding, the range data is first subjected to DWT while the texture data is input to the JPEG2000 encoder. The JPEG2000 coding pipeline of texture is interrupted at some stage after the DWT step and the DWT domain range coefficients are embedded in the all or a subset of texture subbands. The embedded data is reintroduced to the JPEG2000 pipeline at the same step where the interruption was made. Since the JPEG2000 format is conserved during the process, the resultant code can be sent across any communication channel like any other JPEG2000 file. The resolution scalability of wavelets and the synchronized character of our techniques enable a 3D visualization even with fewer than original resolution bands as a result of partial or delayed data transfer. The method thus enables to effect a visualization from a fraction of data in the form of the lowest subband, of a particular resolution level. In the first phase of this work the thrust was on the perceptual transparency and that iswhy least significant bit (LSB) embedding was employed for both the synchronous and adaptively synchronous cases. The second phase concerns robustness and that is a why spread spectrum (SS) strategy is utilized in embedding. During the latter phase the imperceptibility has not been ignored at all as the embedding is removable. Examples from the two main areas of terrain and face visualization have been taken as case studies to prove the utility of our methods. In the third and final phase we take a broader aspect of the problem when we try to render the underlying tile components of a heterogeneous tessellation, seamlessly. This seamless joining of tiles is ensured through special DWT domain smoothing functions.; L'objectif principal de ces travaux de thèse est d'unifier différentes informations 2D et 3D afin de réaliser une visualisation adaptée dans un environnement client/serveur hétérogène en termes de réseau, de traitement et de ressources mémoire. Dans ce contexte, nous avons exploité la nature multi-résolution de la transformée en ondelettes discrètes (TOD) du codeur JPEG2000. L'unification des données est réalisée par insertion aveugle, synchrone ou partiellement synchrone, des données cachées dans le domaine des ondelettes. Une visualisation 3D classique nécessite au moins deux types de données : une image 2D d'intensité, appelé texture, et une forme 3D pouvant être représentée par une image, un modèle 3D ombré ou un maillage de points. Ce type d'image, parfois également appelé carte de profondeur est une image dans laquelle la valeur des pixels reflète la distance du capteur à la surface par imagerie. La texture est une image 2D couleur qui est apposée sur le modèle 3D après triangulation. Au niveau de l'insertion des données cachées, la carte de profondeur est d'abord transformée dans le domaine des ondelettes tandis que la texture est insérée dans le codeur JPEG2000. Le processus de codage JPEG2000 de la texture est interrompue, et les coefficients 3D sont insérés dans la totalité ou dans un sous-ensemble des sous-bandes de la texture. Les données sont re-intégrées dans le codeur standard de JPEG2000 à l'endroit où l'interruption a été faite. Le fichier résultant peut alors être envoyé à travers tous types de canal de communication comme un autre fichier standard issu du codeur JPEG2000. Les différents niveaux de résolution et le caractère synchronisé de nos algorithmes permettent une visualisation en 3D, même avec peu de sous-bandes de résolution suite à un transfert partiel ou retardé. La méthode permet ainsi d'effectuer une visualisation à partir uniquement d'une fraction des données. Dans ce cas nous remplaçons par des zéros les coefficients des sous-bandes manquantes. La première phase de ce travail a concerné l'imperceptibilité; c'est la raison pour laquelle l'insertion a été réalisée dans les bits de poids plus faibles. La deuxième phase de ces travaux a concerné la robustesse, c'est pourquoi une stratégie d'insertion par étalement de spectres a été utilisée. Au cours de la seconde phase, l'imperceptibilité n'a pas été complètement ignorée, du fait que l'insertion des données est effaçable après l'extraction. Les deux applications principales sont la visualisation 3D de modèles numériques de terrains et de visages. Dans la troisième et dernière phase de ces travaux de thèse, nous avons élargi le problème en essayant de prendre en compte le problème d'assemblage de dalles de niveaux de résolutions différentes sans soudure apparente. Ceci a eté assuré par des fonctions de lissage dans le domaine des ondelettes.

Les progrès en imagerie 3D ont contribué à l'augmentation de leurs utilisations dans de nombreuses applications. L'évolution des débits des lignes internet ont rendu les transmissions d'objets 3D de plus en plus importantes. Les travaux sur la protection des objets 3D sont donc un sujet d'actualité. Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre la société STRATEGIE et le LIRMM (Laboratoire d'informatique, de robotique et de microélectronique de Montpellier). Nous abordons deux sujets manipulant des objets 3D. Le premier sujet abordé est la digitalisation de forme intérieure de chaussure. L'algorithme de digitalisation repose sur une méthode de \textit{shape from silhouettes}. L'acquisition des silhouettes se fait à l'aide d'un appareil photo numérique et d'un plateau rotatif sur lequel repose l'objet à digitaliser. Le second sujet abordé est le tatouage d'objet 3D. Nous proposons, dans cette thèse, deux méthodes d'insertion de données cachées ne s'appuyant pas sur la modification des sommets des objets 3D pour réaliser l'insertion. Ces méthodes permettent d'insérer des méta-données dans des objets 3D comme le nom de l'auteur, la date de création de l'objet, un logo 2D ou 3D, la couleur de l'objet ou encore la texture de l'objet lui même. L'idée principale des deux méthodes est de trouver et de synchroniser des zones particulières pouvant être utilisées pour insérer le message. L'insertion de données s'appuie sur la modification de la connexité des arêtes dans des zones sélectionnées. Ces modifications ont pour conséquence de modifier la structure des triangles construits dans ces zones. Ces méthodes de dissimulation présentent l'avantage de ne pas modifier la position initiale des points du modèle 3D. Cet invariant sur la position des points nous permet de rendre l'insertion robuste aux transformations affines de type rotation, translation ou changement d'échelle.; 3D watermarking; 3D Data hiding; 3D scanner; triangular meshes

This manuscript presents new approaches to process omnidirectional images. These methods differ from classical approaches related to image processing because they are adapted to the omnidirectional image geometry and applied directly in the image space to avoid interpolated data. One of the main originality of this work is related to the use of fuzzy sets theory to represent the imprecisions of the luminance measure due to the image sampling. This modeling associates to each pixel of the image, a fuzzy domain. To process omnidirectional catadioptric images, a projective space, constituted by the unified projection model and the surrounding cylinder, is defined. The cylinder space is locally equivalent to the space of all perspective images acquired by a rotating camera. The operators are geometrically defined on the cylinder and projected on the omnidirectional image. First, we have adapted the convolution masks by taking into account the imprecision on the grey level localization. Next, we have studied edge detection and developed a new non-additive gradient based approach. The gradient value in each pixel is estimated by an interval which provide a natural threshold. The validity of our approach is illustrated with experimentations on synthetic and real omnidirectional images. The synthetic images are first used to test the sensibility of our detectors to noise and then to study the good detection and good localization of the obtained edges. The real images allow to test the method's robustness towards classical disruptions in image processing such as brightness variation and acquisition noise.; Ce manuscrit présente une approche novatrice au problème du traitement d'images omnidirectionnelles. Elle se démarque des autres approches par le fait que les traitements sont adaptés à la géométrie de l'image et effectués directement dans l'espace de l'image afin d'interpoler le moins possible les données originales de l'image. L'originalité de ce travail repose sur l'utilisation d'un ensemble de techniques de représentation de l'imprécision de la mesure de luminance induite par l'échantillonnage spatial de l'image. Ces techniques s'appuient sur une représentation par partition floue de l'image. Afin de traiter les images issues de capteurs omnidirectionnels catadioptriques, nous proposons une approche basée sur l'utilisation d'un espace projectif virtuel appelé le cylindre englobant. Ce cylindre nous permet de définir les différents opérateurs de convolution dans un espace quasi identique à celui de l'image perspective. Les opérateurs ainsi définis sont ensuite projetés sur l'image omnidirectionnelle pour tenir compte de la géométrie du capteur. Dans un premier temps, nous avons proposé une adaptation des masques de convolution aux images omnidirectionnelles prenant en compte les imprécisions sur la localisation du niveau de gris des pixels. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés plus précisément aux détecteurs de contours. Nous avons développé une nouvelle approche d'estimation de gradient utilisant des noyaux possibilistes. L'estimation du gradient est fournie sous la forme d'un intervalle de valeurs. Cet intervalle permet de seuiller naturellement les valeurs de gradient obtenues. La validité de nos approches est établie par des expérimentations sur des images omnidirectionnelles synthétiques et réelles. Les images synthétiques sont utilisées afin de tester la robustesse de nos détecteurs de contours en présence de bruit et d'étudier la bonne détection, bonne localisation et réponse unique du contour. Les images réelles permettent d'observer le comportement de nos méthodes vis à vis des variations d'illumination et des bruits d'acquisition.