Pattern comparison on 3D point clouds and practical use on celtic coins and artifacts

Regrouper les monnaies selon leur coin est un problème qui a de nombreuses applications en numismatique. Ce regroupement est crucial pour comprendre l'histoire économique de certains peuples, surtout pour les peuples dont peu de traces écrites existent, comme les peuples celtes. C'est une tâche difficile, qui demande beaucoup de temps et d'expertise. Pourtant, les travaux qui se sont penchés sur l'identification automatique de coins monétaires sont très rares. Cette thèse propose un outil automatique pour savoir si deux motifs ont été imprimés avec le même motif, particulièrement savoir si deux monnaies ont été frappées avec le même coin. Basé sur des algorithmes de recalage basées apprentissage profond, la méthode proposée a permis de classer un trésor d'un millier de monnaies Riedones datant du IIème siècle avant notre ère. Ce trésor nous a permis de constituer un jeu de données annotées d'acquisitions 3D de monnaies appelée Riedones3D. Cette base de données est utile pour les spécialistes en monnaies celtiques, mais également à la communauté vision par ordinateur pour développer de nouveaux algorithmes de reconnaissance de coins monétaires. Des évaluations rigoureuses sur Riedones3D et sur d'autres œuvres celtiques montrent l'intérêt de la méthode proposée. En effet, elle peut s'adapter à des motifs inconnus. Finalement, nous proposons un nouvel algorithme de recalage qui peut s'adapter à n'importe quel type de capteur. Grâce à cet algorithme, il est potentiellement possible pour un spécialiste d'utiliser des capteurs plus rapides ou moins onéreux pour faire l'acquisition des monnaies ou des motifs gravés.Clustering coins according to their die is a problem that has many applications in numismatics. This clustering is crucial for understanding the economic history of tribes (especially for tribes for whom few written records exist, such as the Celts). It is a difficult task, requiring a lot of times and expertises. However, there is very little work that has been done on coin die identification.This thesis project aims at proposing an automatic tool to know if two patterns have been impressed with the same tool, especially to know if two coins have been struck with the same die. Based on deep learning-based registration algorithms, the proposed method has allowed us to classify a hoard of a thousand Riedone coins dating from the 2nd century BC. This treasure allowed us to build an annotated dataset of 3D acquisitions called Riedones3D. Riedones3D is useful for Celtic coin specialists, but also for the computer vision community to develop new coin die recognition algorithms. Rigorous evaluations on Riedones3D and on other Celtic works show the interest of the proposed method. Indeed, it can be adapted to unknown patterns. Finally, we propose a new registration algorithm that can be adapted to any type of sensor. Thanks to this algorithm, it is potentially possible for a specialist to use faster or less expensive sensors to acquire coins or engraved patterns