Modélisation multivariée de champs texturaux : application à la classification d'images.

Multivariate modeling of texture space : image classification application

• Auteur / Autrice : Aurélien Schutz
• Direction : Yannick Berthoumieu, Lionel Bombrun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, productique, signal et image, ingénierie cognitique
• Date : Soutenance le 15/12/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Marc Arnaudon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yannick Berthoumieu, Lionel Bombrun, Marc Arnaudon, Michel Berthier, Philippe Carré, Jean-Philippe Ovarlez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Berthier, Philippe Carré

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse multivariée

Algorithmes

Classification

Texture (traitement d'images)

Mots clés libres

Classification

Diversité intra-classe

Loi a priori intrinsèque

Modèles multivariés

Texture

Classification

Intra-class diversity

Intrinsic prior

Multivariate models

Texture

Résumé

Le travail présenté dans cette thèse a pour objectif de proposer un algorithme de classification supervisée d’images texturées basée sur la modélisation multivariée de champs texturaux. Inspiré des algorithmes de classification dits à « Sac de Mots Visuels » (SMV), nous proposons une extension originale au cas des descripteurs paramétriques issus de la modélisation multivariée des coefficients des sous-bandes d’une décomposition en ondelettes. Différentes contributions majeures de cette thèse peuvent être mises en avant. La première concerne l’introduction d’une loi a priori intrinsèque à l’espace des descripteurs par la définition d’une loi gaussienne concentrée. Cette dernière étant caractérisée par un barycentre ¯_ et une varianceσ2, nous proposons un algorithme d’estimation de ces deux quantités. Nous proposons notamment une application au cas des modèles multivariés SIRV ( Spherically Invariant Random Vector ), en séparant le problème complexe d’estimationdu barycentre comme la résolution de deux problèmes d’estimation plus simples ( un sur la partie gaussienne et un surle multiplieur ). Afin de prendre en compte la diversité naturelle des images texturées ( contraste, orientation, . . . ), nousproposons une extension au cas des modèles de mélanges permettant ainsi de construire le dictionnaire d’apprentissage.Enfin, nous validons cet algorithme de classification sur diverses bases de données d’images texturées et montrons de bonnes performances de classification vis-à-vis d’autres algorithmes de la littérature.

The prime objective of this thesis is to propose an unsupervised classification algorithm of textured images based on multivariate stochastic models. Inspired from classification algorithm named "Bag of Words" (BoW), we propose an original extension to parametric descriptors issued from the multivariate modeling of wavelet subband coefficients. Some major contributions of this thesis can be outlined. The first one concerns the introduction of an intrinsic prior on the parameter space by defining a Gaussian concentrated distribution. This latter being characterized by a centroid ¯_ and a variance _2,we propose an estimation algorithm for those two quantities. Next, we propose an application to the multivariate SIRV (Spherically Invariant Random Vector) model, by resolving the difficult centroid estimation problem as the solution of two simpler ones (one for the Gaussian part and one for the multiplier part). To handle with the intra-class diversity of texture images (scene enlightenment, orientation . . . ), we propose an extension to mixture models allowing the construction of the training dictionary. Finally, we validate this classification algorithm on various texture image databases and show interesting classification performances compared to other state-of-the-art algorithms.