Applications des graphes en traitement d'images

International audienceLes graphes sont des outils de représentation des données très puissants et universels, utiles dans divers domaines des sciences notamment le traitement d'images, la reconnaissance des formes ou la vision par ordinateur. Dans ces domaines, la mesure de similarité entre les objets est souvent une phase importante. Dans le cadre d'une représentation sous forme de graphe cette phase se traduit par un appariement des graphes. Dans cet article nous passons en revue un ensemble de travaux basé sur la théorie des graphes appliquée aux traitements d'images. Notamment les approches de représentation en graphe et les différentes mesures de similarité de graphes. Également, nous présentons quelques applications des graphes dans l'analyse d'images et la recherche par le contenu

Recherche d'information dans les images de documents

L'image de document est un objet intelligible qui véhicule de l'information et qui est défini en fonction de son contenu. Cette thèse présente trois modèles de repérage d'information et de recherche d'images pertinentes à la requête d'un utilisateur. Le premier modèle de repérage des zones informationnelles est basé sur l'analyse multi échelle traduisant le contraste visuel des régions sombres par rapport au fond de l'image. Chaque région extraite est définie à partir de son contenu et ses caractéristiques statistiques et géométriques. L'algorithme de classification automatique est amélioré par l'application de règles de production déduites des formes des objets extraits. Une première évaluation de l'extraction du texte, des logos et des photographies sur les images de l'équipe Média Team de l'Université de Washington (UW-1) montre des résultats encourageants. Le deuxième modèle est basé sur le texte obtenu par Reconnaissance Optique de Caractères (OCR). Des erreurs-grammes et des règles de production modélisant les erreurs de reconnaissance de l'OCR sont utilisées pour l'extension des mots de la requête. Le modèle vectoriel est alors appliqué pour modéliser le texte OCR des images de documents et la requête pour la recherche d'information (RI). Un apprentissage sur les images Média Team (UW-2) et des tests sur un millier d'images Web ont validé cette approche. Les résultats obtenus indiquent une nette amélioration comparés aux méthodes standards comme le modèle vectoriel sans l'expansion de la requête et la méthode de recouvrement 3-grams. Pour les zones non textuelles, un troisième modèle vectoriel, basé sur les variations des paramètres de l'opérateur multi-échelle SKCS(Separable Kernel with Compact Support) et une combinaison de classifieurs et d'analyse de sous-espace en composantes principales MKL (Multi-espace Karhunen-Loeve) est appliqué sur une base d'apprentissage d'images de documents de Washington University et de pages Web. Les expériences ont montré une supériorité de l'interprétation et la puissance des vecteurs d'indexations déduits de la classification et représentant les zones non textuelles de l'image. Finalement, un système hybride d'indexation combinant les modèles textuels et non-textuels a été introduit pour répondre à des requêtes plus complexes portant sur des parties de l'image de documents telles un texte, une illustration, un logo ou un graphe. Les expériences ont montré la puissance d'interrogation par des mots ou des images requêtes et ont permis d'aboutir à des résultats encourageants dans la recherche d'images pertinentes qui surpassent ceux obtenus par les méthodes traditionnelles comme révèle une évaluation des rappels vs. précision conduite sur des requêtes portant sur des images de documents

Indexation et appariement d'images par modèle de mélange gaussien des couleurs

- Nous proposons d'approximer la distribution de certains descripteurs d'image, comme la couleur ou la couleur associée à une information de gradient, par d'une part des histogrammes et d'autre part un mélange de gaussiennes. La dimension de cette dernière signature étant choisie automatiquement par des critères statistiques, le gain sur la taille de l'index est souvent important. Concernant la qualité de l'appariement, les histogrammes semblent plus performants

Comparaison des documents audiovisuels<br />par Matrice de Similarité

The work of this thesis relates to the comparison of video documents. The field of digital video is in full expansion. Videos are now present in large quantity even for personal use. The video comparison is a basic analysis operation in complement of classification, extraction and structuring of videos.Traditional approaches of comparison are primarily based on the low-level features of the videos to be compared, considered as multidimensional vectors. Other approaches are based on the similarity of frames without taking into account neither the temporal composition of the video nor the audiolayer. The main disadvantage of these methods is that they reduce the comparison role to a simple operator robust to noise effects. Such operators are generally used in order to identify the various specimens of a same document.The originality of our approach lies in the introduction of the of style similarity notion, taking as a starting point the human criteria into the comparison. These criteria are more flexible, and do not impose a strict similarity of all the studied features at the same time.We define an algorithm of extraction of the similarities between the series of values produced bythe analysis of the audiovisual low-level features. The algorithm is inspired by the dynamic programmingand the time series comparison methods.We propose a representation of the data resulting from these processings in the form of a matrixpattern suitable for the visual and immediate comparison of two videos. This matrix is then used topropose a generic similarity measure. The measure is applicable independently to videos of comparableor heterogeneous contents.We developed several applications to demonstrate the behavior of the comparison method and thesimilarity measure. The experiments concern primarily: - the identification of the structure in acollection/sub-collection of documents, - the description of stylistics elements in a movie, and - theanalysis of the grid of programs from a TV stream.Les travaux de cette thèse concernent la comparaison des documents vidéo. Dans le domaine en pleine expansion de la vidéo numérique, les documents disponibles sont maintenant présents en quantité importante même dans les foyers. Opération de base de tout type d'analyse de contenus, en complément de la classification, de l'extraction et de la structuration, la comparaison dans le domaine de l'audiovisuel est d'une utilité qui n'est pas à démontrer.Des approches classiques de comparaison se basent essentiellement sur l'ensemble des caractéristiquesbas niveaux des documents à comparer, en les considérant comme des vecteurs multidimensionnels. D'autres approches se basent sur la similarité des images composant la vidéo sans tenir compte de la composition temporelle du document ni de la bandeson. Le défaut que l'on peut reprocher à ces méthodes est qu'elles restreignent la comparaison à un simple opérateur binaire robuste au bruit. De tels opérateurs sont généralement utilisés afin d'identifier les différents exemplaires d'un même document. L'originalité de notre démarche réside dans le fait que nous introduisons la notion de la similarité de styleen s'inspirant des critères humains dans la comparaison des documents vidéo. Ces critèressont plus souples, et n'imposent pas une similarité stricte de toutes les caractéristiques étudiéesà la fois.En nous inspirant de la programmation dynamique et de la comparaison des séries chronologiques, nous définissons un algorithme d'extraction des similarités entre les séries de valeurs produites par l'analyse de caractéristiques audiovisuelles de bas-niveau. Ensuite, un second traitement générique approxime le résultat de l'algorithme de la longueur de la PlusLongue Sous-Séquence Commune (PLSC) plus rapidement que ce dernier. Nous proposons une représentation des données issues de ces traitements sous la forme d'un schéma matriciel propre à la comparaison visuelle et immédiate de deux contenus. Cette matrice peut être également utilisée pour définir une mesure de similarité générique, applicable à des documents de même genre ou de genres hétérogènes.Plusieurs applications ont été mises en place pour démontrer le comportement de la méthode de comparaison et de la mesure de similarité, ainsi que leur pertinence. Les expérimentations concernent essentiellement : - l'identification d'une structure organisationnelle en collection / sous-collection d'une base de documents, - la mise en évidence d'élémentsstylistiques dans un film de cinéma, - la mise en évidence de la grille de programmes d'unflux de télévision

Une approche d'ingénierie ontologique pour l'acquisition et l'exploitation des connaissances à partir de documents textuels : vers des objets de connaissances et d'apprentissage

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Système de recherche d’information étendue basé sur une projection multi-espaces

Depuis son apparition au début des années 90, le World Wide Web (WWW ou Web) a offert un accès universel aux connaissances et le monde de l’information a été principalement témoin d’une grande révolution (la révolution numérique). Il est devenu rapidement très populaire, ce qui a fait de lui la plus grande et vaste base de données et de connaissances existantes grâce à la quantité et la diversité des données qu'il contient. Cependant, l'augmentation et l’évolution considérables de ces données soulèvent d'importants problèmes pour les utilisateurs notamment pour l’accès aux documents les plus pertinents à leurs requêtes de recherche. Afin de faire face à cette explosion exponentielle du volume de données et faciliter leur accès par les utilisateurs, différents modèles sont proposés par les systèmes de recherche d’information (SRIs) pour la représentation et la recherche des documents web. Les SRIs traditionnels utilisent, pour indexer et récupérer ces documents, des mots-clés simples qui ne sont pas sémantiquement liés. Cela engendre des limites en termes de la pertinence et de la facilité d'exploration des résultats. Pour surmonter ces limites, les techniques existantes enrichissent les documents en intégrant des mots-clés externes provenant de différentes sources. Cependant, ces systèmes souffrent encore de limitations qui sont liées aux techniques d’exploitation de ces sources d’enrichissement. Lorsque les différentes sources sont utilisées de telle sorte qu’elles ne peuvent être distinguées par le système, cela limite la flexibilité des modèles d'exploration qui peuvent être appliqués aux résultats de recherche retournés par ce système. Les utilisateurs se sentent alors perdus devant ces résultats, et se retrouvent dans l'obligation de les filtrer manuellement pour sélectionner l'information pertinente. S’ils veulent aller plus loin, ils doivent reformuler et cibler encore plus leurs requêtes de recherche jusqu'à parvenir aux documents qui répondent le mieux à leurs attentes. De cette façon, même si les systèmes parviennent à retrouver davantage des résultats pertinents, leur présentation reste problématique. Afin de cibler la recherche à des besoins d'information plus spécifiques de l'utilisateur et améliorer la pertinence et l’exploration de ses résultats de recherche, les SRIs avancés adoptent différentes techniques de personnalisation de données qui supposent que la recherche actuelle d'un utilisateur est directement liée à son profil et/ou à ses expériences de navigation/recherche antérieures. Cependant, cette hypothèse ne tient pas dans tous les cas, les besoins de l’utilisateur évoluent au fil du temps et peuvent s’éloigner de ses intérêts antérieurs stockés dans son profil. Dans d’autres cas, le profil de l’utilisateur peut être mal exploité pour extraire ou inférer ses nouveaux besoins en information. Ce problème est beaucoup plus accentué avec les requêtes ambigües. Lorsque plusieurs centres d’intérêt auxquels est liée une requête ambiguë sont identifiés dans le profil de l’utilisateur, le système se voit incapable de sélectionner les données pertinentes depuis ce profil pour répondre à la requête. Ceci a un impact direct sur la qualité des résultats fournis à cet utilisateur. Afin de remédier à quelques-unes de ces limitations, nous nous sommes intéressés dans ce cadre de cette thèse de recherche au développement de techniques destinées principalement à l'amélioration de la pertinence des résultats des SRIs actuels et à faciliter l'exploration de grandes collections de documents. Pour ce faire, nous proposons une solution basée sur un nouveau concept d'indexation et de recherche d'information appelé la projection multi-espaces. Cette proposition repose sur l'exploitation de différentes catégories d'information sémantiques et sociales qui permettent d'enrichir l'univers de représentation des documents et des requêtes de recherche en plusieurs dimensions d'interprétations. L’originalité de cette représentation est de pouvoir distinguer entre les différentes interprétations utilisées pour la description et la recherche des documents. Ceci donne une meilleure visibilité sur les résultats retournés et aide à apporter une meilleure flexibilité de recherche et d'exploration, en donnant à l’utilisateur la possibilité de naviguer une ou plusieurs vues de données qui l’intéressent le plus. En outre, les univers multidimensionnels de représentation proposés pour la description des documents et l’interprétation des requêtes de recherche aident à améliorer la pertinence des résultats de l’utilisateur en offrant une diversité de recherche/exploration qui aide à répondre à ses différents besoins et à ceux des autres différents utilisateurs. Cette étude exploite différents aspects liés à la recherche personnalisée et vise à résoudre les problèmes engendrés par l’évolution des besoins en information de l’utilisateur. Ainsi, lorsque le profil de cet utilisateur est utilisé par notre système, une technique est proposée et employée pour identifier les intérêts les plus représentatifs de ses besoins actuels dans son profil. Cette technique se base sur la combinaison de trois facteurs influents, notamment le facteur contextuel, fréquentiel et temporel des données. La capacité des utilisateurs à interagir, à échanger des idées et d’opinions, et à former des réseaux sociaux sur le Web, a amené les systèmes à s’intéresser aux types d’interactions de ces utilisateurs, au niveau d’interaction entre eux ainsi qu’à leurs rôles sociaux dans le système. Ces informations sociales sont abordées et intégrées dans ce travail de recherche. L’impact et la manière de leur intégration dans le processus de RI sont étudiés pour améliorer la pertinence des résultats. Since its appearance in the early 90's, the World Wide Web (WWW or Web) has provided universal access to knowledge and the world of information has been primarily witness to a great revolution (the digital revolution). It quickly became very popular, making it the largest and most comprehensive database and knowledge base thanks to the amount and diversity of data it contains. However, the considerable increase and evolution of these data raises important problems for users, in particular for accessing the documents most relevant to their search queries. In order to cope with this exponential explosion of data volume and facilitate their access by users, various models are offered by information retrieval systems (IRS) for the representation and retrieval of web documents. Traditional SRIs use simple keywords that are not semantically linked to index and retrieve these documents. This creates limitations in terms of the relevance and ease of exploration of results. To overcome these limitations, existing techniques enrich documents by integrating external keywords from different sources. However, these systems still suffer from limitations that are related to the exploitation techniques of these sources of enrichment. When the different sources are used so that they cannot be distinguished by the system, this limits the flexibility of the exploration models that can be applied to the results returned by this system. Users then feel lost to these results, and find themselves forced to filter them manually to select the relevant information. If they want to go further, they must reformulate and target their search queries even more until they reach the documents that best meet their expectations. In this way, even if the systems manage to find more relevant results, their presentation remains problematic. In order to target research to more user-specific information needs and improve the relevance and exploration of its research findings, advanced SRIs adopt different data personalization techniques that assume that current research of user is directly related to his profile and / or previous browsing / search experiences. However, this assumption does not hold in all cases, the needs of the user evolve over time and can move away from his previous interests stored in his profile. In other cases, the user's profile may be misused to extract or infer new information needs. This problem is much more accentuated with ambiguous queries. When multiple POIs linked to a search query are identified in the user's profile, the system is unable to select the relevant data from that profile to respond to that request. This has a direct impact on the quality of the results provided to this user. In order to overcome some of these limitations, in this research thesis, we have been interested in the development of techniques aimed mainly at improving the relevance of the results of current SRIs and facilitating the exploration of major collections of documents. To do this, we propose a solution based on a new concept and model of indexing and information retrieval called multi-spaces projection. This proposal is based on the exploitation of different categories of semantic and social information that enrich the universe of document representation and search queries in several dimensions of interpretations. The originality of this representation is to be able to distinguish between the different interpretations used for the description and the search for documents. This gives a better visibility on the results returned and helps to provide a greater flexibility of search and exploration, giving the user the ability to navigate one or more views of data that interest him the most. In addition, the proposed multidimensional representation universes for document description and search query interpretation help to improve the relevance of the user's results by providing a diversity of research / exploration that helps meet his diverse needs and those of other different users. This study exploits different aspects that are related to the personalized search and aims to solve the problems caused by the evolution of the information needs of the user. Thus, when the profile of this user is used by our system, a technique is proposed and used to identify the interests most representative of his current needs in his profile. This technique is based on the combination of three influential factors, including the contextual, frequency and temporal factor of the data. The ability of users to interact, exchange ideas and opinions, and form social networks on the Web, has led systems to focus on the types of interactions these users have at the level of interaction between them as well as their social roles in the system. This social information is discussed and integrated into this research work. The impact and how they are integrated into the IR process are studied to improve the relevance of the results

Un système data mining en ligne pour la maintenance ontologique d'une mémoire corporative DM

L'intégration de la connaissance dans la mémoire corporative (Ribière et Matta, 1998), (Dieng et al., 1998) fait face à l'hétérogénéité des données (Visser, Jones et al., 1997). L'utilisation de l'ontologie est une approche possible pour surmonter ce problème. Cependant, l'ontologie est une structure de donnée comme n'importe quelle structure informatique, elle est donc dynamique et évolue dans le temps à cause des conditions dynamiques résultant des changements du domaine conceptuel, les changements de conceptualisation, les changements de spécification, les changements descendants, etc. (Yildiz, 2006). Ces dernières années, plusieurs approches ont été proposées pour résoudre le problème de la maintenance des ontologies. Cependant, la précision et le rappel ne permettent pas de satisfaire les besoins des utilisateurs. De plus, ces approches ne prennent pas en compte toute l'information disponible pour prendre une décision réaliste. Pour résoudre le problème de l'évolution de la connaissance dans les ontologies, nous proposons une approche hybride qui utilise l'apprentissage machine et un processus d'alignement qui contrôle les relations syntaxiques entre les entrées dans l'ontologie. De plus, des règles structurelles et des heuristiques sont appliquées pour améliorer le degré de similitude entre les entités ontologiques. Ce processus hybride crée des règles de correspondance qui définissent comment transformer les entrées dans l'ontologie en définissant tous les types d'associations possibles entre les entités ontologiques. L'approche d'enrichissement de l'ontologie exploite les techniques de la fouille de données, les techniques du traitement automatique du langage naturel et la recherche d'information pour améliorer la performance d'apprentissage durant la tâche d'enrichissement du domaine conceptuel. L'évaluation des ontologies demeure un problème important et le choix d'une approche appropriée dépend des critères utilisés. Dans notre approche, nous adoptons la vérification de la cohérence décrite dans (Maziar Amirhosseini et al., 2011) et (Abderrazak et al., 2011).\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Data Mining, Traitement automatique du langage naturel, Apprentissage machine, Recherche d'information, Intégration, Ontologie, Mémoire corporative, Web sémantique

Identification de personnes par fusion de différentes modalités biométriques

This thesis contributes to the resolution of the problems which are related to the analysis of the biometric data outcome from the iris, the fingerprint and the fusion of these two modalities, for person identification. Thus, after the evaluation of those proposed biometric systems, we have shown that the multimodal biometric system based on iris and fingerprint outperforms both monomodal biometric systems based whatsoever on the iris or on the fingerprint.Cette thèse contribue essentiellement à la résolution des problèmes liés à l'analyse des données biométriques issues de l'iris, de l'empreinte digitale et de la fusion de ces deux modalités pour l'identification de personne. Ainsi, après l'évaluation des trois systèmes biométriques proposés, nous avons prouvé que le système biométrique multimodal basé sur l'iris et l'empreinte digitale est plus performant que les deux systèmes biométriques monomodaux basés que se soit sur l'iris ou sur l'empreinte digitale