Contributions à la reconstruction et à la classification d’objets couleur 2D & 3D par la méthode des moments orthogonaux discrets et l’algèbre des quaternions
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Faculté des Sciences - Dhar El Mahraz - Fès
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Les travaux de recherche proposés dans cette thèse s’intéressent à la théorie des moments
radiaux orthogonaux quaternions discrets et son application dans le domaine de l’analyse
d’images couleurs. En effet, si l’analyse des images niveaux de gris par laméthode desmoments
a été bien étudiée en littérature, l’analyse des images couleurs est restée à l’écart jusqu’à
l’introduction de l’algèbre des quaternions. Cette algèbre a permis une nouvelle représentation
de la couleur des images par la méthode des moments, ouvrant la voie à plusieurs axes de
recherche. Ainsi, nous avons proposé une nouvelle représentation des images couleurs par la
méthode des moments en présentant pour la première fois un ensemble de moments
orthogonaux discrets radiaux quaternions pour analyser les images couleurs. Cette nouvelle
représentation combine deux notions : la notion des moments radiaux et la notion des moments
quaternions. La notion des moments radiaux a été introduite pour assurer l’invariance à la
rotation, et la notion des moments quaternions a été introduite pour tenir compte de la couleur
des images directement dans l’expression des moments. Nous avons défini ainsi, pour la
première fois, les moments quaternions orthogonaux discrets radiaux de Tchebichef,
Krawtchouk et Hahn. Ces moments ont montré une grande performance en terme de
représentation d’image couleur. Les moments en général, sont connus par leur avidité en terme
de temps de calcul. Ceci constituait une limite sérieuse à leur utilisation dans des applications
en temps réel.Afin de surmonter cette difficulté, nous proposons des nouveaux algorithmes qui
réduisent considérablement le temps de calcul des moments orthogonaux discrets et ce, en se
basant sur le calcul matriciel et la programmation de la fonction hypergéométrique. Notre
approche a été basée sur le calcul récursif par rapport à la variable x des valeurs des polynômes
orthogonaux discrets radiaux et la description d'une image par un ensemble de blocs au lieu de
pixels individuels en appliquant la représentation d’image couleur. L’approche proposée a
permis une amélioration significative de temps du calcul des moments orthogonaux
Quaternions radiaux discrets par rapport aux autres méthodes de calcul des moments. Ceci nous
a encouragés à appliquer ces derniers pour les tâches de reconstruction des images couleurs à
trois canaux RGB. Nous proposons ainsi, une nouvelle approche pour la reconstruction rapide
et précise des images couleurs et multi-niveaux. Cette approche a été basée sur la reconstruction
des images couleur par application du calcul matriciel.
Dans la deuxième approche nous avons proposé, pour la première fois, une méthode rapide pour l’extraction à partir d’une image couleur des moments quaternion orthogonaux invariants
de Hahn et de Tchebichef ainsi que les moments invariants de Krawtchouk. Les performances
de l’invariance de ces moments sous les trois types de transformations géométriques (Rotation,
Translation, l’échelle) de l’image ont été prouvées par les résultats de simulations concernant
les images couleurs et multi-niveaux.
Dans la troisième approche, nous avons proposé l’utilisation des moments quaternions
orthogonaux discrets radiaux invariants pour le processus de la classification des images
couleurs. Nous avons présenté ainsi un modèle de classification basé sur les réseaux de
neurones, plus précisément les MLP (multilayer perceptron) et les CNN. Pour montrer
l'efficacité de ces moments invariants proposés (Hahn, Tchebichef, Krawtchouk ), nous avons
mené des simulations sur plusieurs bases de données benchmark telles que: Dataset
Benchmarking Diabetic, Histopathological Database (Breast Tumor) - database Coil-100 et
CALTECH-256 - DIBaS dataset, Covid19 dataset.
Description
Keywords
Polynômes radiaux orthogonaux discrets, Moments radiaux quaternions orthogonaux discrets, Représentation des images couleurs, Reconstruction d’image couleur, moments radiaux quaternions orthogonaux invariant de Hahn, de Tchebichef, et de
Krawtchouk, Classification des images couleurs, Quaternion