Schémas de suivi d'objets vidéo dans une séquence animée : application à l'interpolation d'images intermédiaires.

The general field of this study is digital signal processing applied to imagesequences for multimedia applications. This work is divided into two maincontributions: an algorithm to segment images into moving video objects and atemporal interpolation method working with those objects.The segmentation of the sequence is performed with a temporal trackingalgorithm. A spatio-temporal segmentation algorithm is used to obtain initialregions in the first image of the sequence. This partition is then trackedwith an active contours technique, which operates on a novel segmentationrepresentation composed of open boundaries between regions. The algorithmestimates both the motion of boundaries and the motion of regions. It is alsoable to track multiple objects simultaneously and to handle occultationsbetween them. Results obtained on real image sequences show that thisalgorithm achieves a good temporal stability of the segmentation and a correctaccuracy of the boundaries.The goal of the interpolation algorithm is to reconstruct frames between twoimages in a sequence. It is a low-complexity algorithm which can be used atthe end of an object-based coder/decoder chain. The interpolation ismotion-compensated, and uses the motion of regions, estimated during thetracking. It is also object-based in the sense that the segmentation is usedto accurately predict occultation areas. This algorithm can be used in threedifferent applications: interpolative coding (where known images are predictedby interpolation), adaptation of the frame-rate to the terminal display in amulticast transmission and reconstruction of missing frames (where additionalframes are computed). Experimental results for the first application show thatfor a given reconstruction quality, the average compression is higher whenusing interpolation than with a causal prediction.Le cadre général de cette étude est le traitement numérique du signal, appliquéaux séquences d'images, pour des applications multimédia. Ce travail estdivisé en deux contributions principales~: un algorithme de segmentationd'images en objets vidéo en mouvement, et une méthode d'interpolationtemporelle opérant sur ces objets.La segmentation de la séquence est effectuée par un algorithme de suivitemporel. Un algorithme de segmentation spatio-temporelle est utiliséinitialement pour obtenir des régions dans la première image de la séquence.Cette partition est ensuite suivie par une technique de contours actifs, quiopère sur une nouvelle représentation de la segmentation, composée desfrontières ouvertes séparant les régions. L'algorithme estime à la fois lemouvement des frontières et celui des régions. Il est capable de suivreplusieurs objets simultanément et de traiter les occultations entre eux. Desrésultats, obtenus sur des séquences d'images réelles, montrent que cetalgorithme permet une bonne stabilité temporelle de la segmentation et unebonne précision des frontières.Le but de l'algorithme d'interpolation est de reconstruire des imagesintermédiaires entre deux images de la séquence. Il s'agit d'un algorithme defaible complexité qui peut être utilisé à la fin d'une chaîne codeur/décodeur.L'interpolation est compensée en mouvement et utilise le mouvement des régions,estimé pendant la phase de suivi. Il est aussi basé objets, dans le sens où ilutilise la segmentation pour prédire correctement les zones d'occultation. Cetalgorithme peut être utilisé pour trois applications différentes~: le codageinterpolatif (où des images de la séquence sont prédites par interpolation),l'adaptation de la fréquence de la séquence à la fréquence d'affichage duterminal de visualisation dans une transmission multipoints et lareconstruction d'images manquantes (où l'on calcule des images non observées).Des résultats expérimentaux pour la première application montrent que pour unequalité de reconstruction donnée, la taux de compression moyen sur un grouped'images est plus élevé en utilisant l'interpolation qu'avec une prédictioncausale