HMM relative entropy rate concepts for vision-based aircraft manoeuvre detection

Machine vision is emerging as a viable sensing approach for mid-air collision avoidance (particularly for small to medium aircraft such as unmanned aerial vehicles). In this paper, using relative entropy rate concepts, we propose and investigate a new change detection approach that uses hidden Markov model filters to sequentially detect aircraft manoeuvres from morphologically processed image sequences. Experiments using simulated and airborne image sequences illustrate the performance of our proposed algorithm in comparison to other sequential change detection approaches applied to this application.

Practical Modbus flooding attack and detection

The Modicon Communication Bus (Modbus) protocol is one of the most commonly used protocols in industrial control systems. Modbus was not designed to provide security. This paper confirms that the Modbus protocol is vulnerable to flooding attacks. These attacks involve injection of commands that result in disrupting the normal operation of the control system. This paper describes a set of experiments that shows that an anomaly-based change detection algorithm and signature-based Snort threshold module are capable of detecting Modbus flooding attacks. In comparing these intrusion detection techniques, we find that the signature-based detection requires a carefully selected threshold value, and that the anomaly-based change detection algorithm may have a short delay before detecting the attacks depending on the parameters used. In addition, we also generate a network traffic dataset of flooding attacks on the Modbus control system protocol.

Automated sensory data alignment for environmental and epidermal change monitoring

In this paper we present research adapting a state of the art condition-invariant robotic place recognition algorithm to the role of automated inter- and intra-image alignment of sensor observations of environmental and skin change over time. The approach involves inverting the typical criteria placed upon navigation algorithms in robotics; we exploit rather than attempt to fix the limited camera viewpoint invariance of such algorithms, showing that approximate viewpoint repetition is realistic in a wide range of environments and medical applications. We demonstrate the algorithms automatically aligning challenging visual data from a range of real-world applications: ecological monitoring of environmental change, aerial observation of natural disasters including flooding, tsunamis and bushfires and tracking wound recovery and sun damage over time and present a prototype active guidance system for enforcing viewpoint repetition. We hope to provide an interesting case study for how traditional research criteria in robotics can be inverted to provide useful outcomes in applied situations.

Pitch discrimination in optimal and suboptimal acoustic environments: electroencephalographic, magnetoencephalographic, and behavioral evidence

Pitch discrimination is a fundamental property of the human auditory system. Our understanding of pitch-discrimination mechanisms is important from both theoretical and clinical perspectives. The discrimination of spectrally complex sounds is crucial in the processing of music and speech. Current methods of cognitive neuroscience can track the brain processes underlying sound processing either with precise temporal (EEG and MEG) or spatial resolution (PET and fMRI). A combination of different techniques is therefore required in contemporary auditory research. One of the problems in comparing the EEG/MEG and fMRI methods, however, is the fMRI acoustic noise. In the present thesis, EEG and MEG in combination with behavioral techniques were used, first, to define the ERP correlates of automatic pitch discrimination across a wide frequency range in adults and neonates and, second, they were used to determine the effect of recorded acoustic fMRI noise on those adult ERP and ERF correlates during passive and active pitch discrimination. Pure tones and complex 3-harmonic sounds served as stimuli in the oddball and matching-to-sample paradigms. The results suggest that pitch discrimination in adults, as reflected by MMN latency, is most accurate in the 1000-2000 Hz frequency range, and that pitch discrimination is facilitated further by adding harmonics to the fundamental frequency. Newborn infants are able to discriminate a 20% frequency change in the 250-4000 Hz frequency range, whereas the discrimination of a 5% frequency change was unconfirmed. Furthermore, the effect of the fMRI gradient noise on the automatic processing of pitch change was more prominent for tones with frequencies exceeding 500 Hz, overlapping with the spectral maximum of the noise. When the fundamental frequency of the tones was lower than the spectral maximum of the noise, fMRI noise had no effect on MMN and P3a, whereas the noise delayed and suppressed N1 and exogenous N2. Noise also suppressed the N1 amplitude in a matching-to-sample working memory task. However, the task-related difference observed in the N1 component, suggesting a functional dissociation between the processing of spatial and non-spatial auditory information, was partially preserved in the noise condition. Noise hampered feature coding mechanisms more than it hampered the mechanisms of change detection, involuntary attention, and the segregation of the spatial and non-spatial domains of working-memory. The data presented in the thesis can be used to develop clinical ERP-based frequency-discrimination protocols and combined EEG and fMRI experimental paradigms.

Sensory auditory processing and intuitive sound detection : an investigation of musical experts and nonexperts

The auditory system can detect occasional changes (deviants) in acoustic regularities without the need for subjects to focus their attention on the sound material. Deviant detection is reflected in the elicitation of the mismatch negativity component (MMN) of the event-related potentials. In the studies presented in this thesis, the MMN is used to investigate the auditory abilities for detecting similarities and regularities in sound streams. To investigate the limits of these processes, professional musicians have been tested in some of the studies. The results show that auditory grouping is already more advanced in musicians than in nonmusicians and that the auditory system of musicians can, unlike that of nonmusicians, detect a numerical regularity of always four tones in a series. These results suggest that sensory auditory processing in musicians is not only a fine tuning of universal abilities, but is also qualitatively more advanced than in nonmusicians. In addition, the relationship between the auditory change-detection function and perception is examined. It is shown that, contrary to the generally accepted view, MMN elicitation does not necessarily correlate with perception. The outcome of the auditory change-detection function can be implicit and the implicit knowledge of the sound structure can, after training, be utilized for behaviorally correct intuitive sound detection. These results illustrate the automatic character of the sensory change detection function.

The Effect of Intrauterine Growth Restriction on Long-Term Outcome in Very or Extremely Low Birth Weight Infants

The project consisted of two long-term follow-up studies of preterm children addressing the question whether intrauterine growth restriction affects the outcome. Assessment at 5 years of age of 203 children with a birth weight less than 1000 g born in Finland in 1996-1997 showed that 9% of the children had cognitive impairment, 14% cerebral palsy, and 4% needed a hearing aid. The intelligence quotient was lower (p<0.05) than the reference value. Thus, 20% exhibited major, 19% minor disabilities, and 61% had no functional abnormalities. Being small for gestational age (SGA) was associated with sub-optimal growth later. In children born before 27 gestational weeks, the SGA had more neuropsychological disabilities than those appropriate for gestational age (AGA). In another cohort with birth weight less than 1500 g assessed at 5 years of age, echocardiography showed a thickened interventricular septum and a decreased left ventricular end-diastolic diameter in both SGA and AGA born children. They also had a higher systolic blood pressure than the reference. Laser-Doppler flowmetry showed different endothelium-dependent and -independent vasodilation responses in the AGA children compared to those of the controls. SGA was not associated with cardio-vascular abnormalities. Auditory event-related potentials (AERPs) were recorded using an oddball paradigm with frequency deviants (standard tone 500 Hz and deviant 750-Hz with 10% probability). At term, the P350 was smaller in SGA and AGA infants than in controls. At 12 months, the automatic change detection peak (mismatch negativity, MMN) was observed in the controls. However, the pre-term infants had a difference positivity that correlated with their neurodevelopment scores. At 5 years of age, the P1-deflection, which reflects primary auditory processing, was smaller, and the MMN larger in the preterm than in the control children. Even with a challenging paradigm or a distraction paradigm, P1 was smaller in the preterm than in the control children. The SGA and AGA children showed similar AERP responses. Prematurity is a major risk factor for abnormal brain development. Preterm children showed signs of cardiovascular abnormality suggesting that prematurity per se may carry a risk for later morbidity. The small positive amplitudes in AERPs suggest persisting altered auditory processing in the preterm in-fants.

Optimal sleep-wake scheduling for quickest intrusion detection using sensor networks

We consider the problem of quickest detection of an intrusion using a sensor network, keeping only a minimal number of sensors active. By using a minimal number of sensor devices, we ensure that the energy expenditure for sensing, computation and communication is minimized (and the lifetime of the network is maximized). We model the intrusion detection (or change detection) problem as a Markov decision process (MDP). Based on the theory of MDP, we develop the following closed loop sleep/wake scheduling algorithms: (1) optimal control of Mk+1, the number of sensors in the wake state in time slot k + 1, (2) optimal control of qk+1, the probability of a sensor in the wake state in time slot k + 1, and an open loop sleep/wake scheduling algorithm which (3) computes q, the optimal probability of a sensor in the wake state (which does not vary with time), based on the sensor observations obtained until time slot k. Our results show that an optimum closed loop control on Mk+1 significantly decreases the cost compared to keeping any number of sensors active all the time. Also, among the three algorithms described, we observe that the total cost is minimum for the optimum control on Mk+1 and is maximum for the optimum open loop control on q.

Optimal Sleep-Wake Scheduling for Quickest Intrusion Detection using wireless sensor Networks

We consider the problem of quickest detection of an intrusion using a sensor network, keeping only a minimal number of sensors active. By using a minimal number of sensor devices,we ensure that the energy expenditure for sensing, computation and communication is minimized (and the lifetime of the network is maximized). We model the intrusion detection (or change detection) problem as a Markov decision process (MDP). Based on the theory of MDP, we develop the following closed loop sleep/wake scheduling algorithms: 1) optimal control of Mk+1, the number of sensors in the wake state in time slot k + 1, 2) optimal control of qk+1, the probability of a sensor in the wake state in time slot k + 1, and an open loop sleep/wake scheduling algorithm which 3) computes q, the optimal probability of a sensor in the wake state (which does not vary with time),based on the sensor observations obtained until time slot k.Our results show that an optimum closed loop control onMk+1 significantly decreases the cost compared to keeping any number of sensors active all the time. Also, among the three algorithms described, we observe that the total cost is minimum for the optimum control on Mk+1 and is maximum for the optimum open loop control on q.

Delay Optimal Event Detection on Ad Hoc Wireless Sensor Networks

We consider a small extent sensor network for event detection, in which nodes periodically take samples and then contend over a random access network to transmit their measurement packets to the fusion center. We consider two procedures at the fusion center for processing the measurements. The Bayesian setting, is assumed, that is, the fusion center has a prior distribution on the change time. In the first procedure, the decision algorithm at the fusion center is network-oblivious and makes a decision only when a complete vector of measurements taken at a sampling instant is available. In the second procedure, the decision algorithm at the fusion center is network-aware and processes measurements as they arrive, but in a time-causal order. In this case, the decision statistic depends on the network delays, whereas in the network-oblivious case, the decision statistic does not. This yields a Bayesian change-detection problem with a trade-off between the random network delay and the decision delay that is, a higher sampling rate reduces the decision delay but increases the random access delay. Under periodic sampling, in the network-oblivious case, the structure of the optimal stopping rule is the same as that without the network, and the optimal change detection delay decouples into the network delay and the optimal decision delay without the network. In the network-aware case, the optimal stopping problem is analyzed as a partially observable Markov decision process, in which the states of the queues and delays in the network need to be maintained. A sufficient decision statistic is the network state and the posterior probability of change having occurred, given the measurements received and the state of the network. The optimal regimes are studied using simulation.

NOAA Coastal Change Analysis Program (C-CAP): Guidance for Regional Implementation

EXECUTIVE SUMMARY: The Coastal Change Analysis Programl (C-CAP) is developing a nationally standardized database on landcover and habitat change in the coastal regions of the United States. C-CAP is part of the Estuarine Habitat Program (EHP) of NOAA's Coastal Ocean Program (COP). C-CAP inventories coastal submersed habitats, wetland habitats, and adjacent uplands and monitors changes in these habitats on a one- to five-year cycle. This type of information and frequency of detection are required to improve scientific understanding of the linkages of coastal and submersed wetland habitats with adjacent uplands and with the distribution, abundance, and health of living marine resources. The monitoring cycle will vary according to the rate and magnitude of change in each geographic region. Satellite imagery (primarily Landsat Thematic Mapper), aerial photography, and field data are interpreted, classified, analyzed, and integrated with other digital data in a geographic information system (GIS). The resulting landcover change databases are disseminated in digital form for use by anyone wishing to conduct geographic analysis in the completed regions. C-CAP spatial information on coastal change will be input to EHP conceptual and predictive models to support coastal resource policy planning and analysis. CCAP products will include 1) spatially registered digital databases and images, 2) tabular summaries by state, county, and hydrologic unit, and 3) documentation. Aggregations to larger areas (representing habitats, wildlife refuges, or management districts) will be provided on a case-by-case basis. Ongoing C-CAP research will continue to explore techniques for remote determination of biomass, productivity, and functional status of wetlands and will evaluate new technologies (e.g. remote sensor systems, global positioning systems, image processing algorithms) as they become available. Selected hardcopy land-cover change maps will be produced at local (1:24,000) to regional scales (1:500,000) for distribution. Digital land-cover change data will be provided to users for the cost of reproduction. Much of the guidance contained in this document was developed through a series of professional workshops and interagency meetings that focused on a) coastal wetlands and uplands; b) coastal submersed habitat including aquatic beds; c) user needs; d) regional issues; e) classification schemes; f) change detection techniques; and g) data quality. Invited participants included technical and regional experts and representatives of key State and Federal organizations. Coastal habitat managers and researchers were given an opportunity for review and comment. This document summarizes C-CAP protocols and procedures that are to be used by scientists throughout the United States to develop consistent and reliable coastal change information for input to the C-CAP nationwide database. It also provides useful guidelines for contributors working on related projects. It is considered a working document subject to periodic review and revision.(PDF file contains 104 pages.)

改进的基于区域的运动目标分割方法

针对视频监控系统,提出了一种改进的基于区域的运动目标分割方法。与传统方法相比,在运动检测阶段,结合时域差分和背景差分进行运动检测,并通过自适应方法进行背景更新;在差分图像二值化时,采用自适应阈值方法来代替传统的手工确定阈值法;对于区域分割,使用基于加权平方欧式距离的均值聚类算法代替传统的均值聚类算法。实验结果表明该改进方法比传统方法具有更好的实时性、鲁棒性和有效性。

REFLECT : logiciel de restitution des réflectances au sol pour l’amélioration de la qualité de l'information extraite des images satellitales à haute résolution spatiale

RÉSUMÉ - Les images satellitales multispectrales, notamment celles à haute résolution spatiale (plus fine que 30 m au sol), représentent une source d’information inestimable pour la prise de décision dans divers domaines liés à la gestion des ressources naturelles, à la préservation de l’environnement ou à l’aménagement et la gestion des centres urbains. Les échelles d’étude peuvent aller du local (résolutions plus fines que 5 m) à des échelles régionales (résolutions plus grossières que 5 m). Ces images caractérisent la variation de la réflectance des objets dans le spectre qui est l’information clé pour un grand nombre d’applications de ces données. Or, les mesures des capteurs satellitaux sont aussi affectées par des facteurs « parasites » liés aux conditions d’éclairement et d’observation, à l’atmosphère, à la topographie et aux propriétés des capteurs. Deux questions nous ont préoccupé dans cette recherche. Quelle est la meilleure approche pour restituer les réflectances au sol à partir des valeurs numériques enregistrées par les capteurs tenant compte des ces facteurs parasites ? Cette restitution est-elle la condition sine qua non pour extraire une information fiable des images en fonction des problématiques propres aux différents domaines d’application des images (cartographie du territoire, monitoring de l’environnement, suivi des changements du paysage, inventaires des ressources, etc.) ? Les recherches effectuées les 30 dernières années ont abouti à une série de techniques de correction des données des effets des facteurs parasites dont certaines permettent de restituer les réflectances au sol. Plusieurs questions sont cependant encore en suspens et d’autres nécessitent des approfondissements afin, d’une part d’améliorer la précision des résultats et d’autre part, de rendre ces techniques plus versatiles en les adaptant à un plus large éventail de conditions d’acquisition des données. Nous pouvons en mentionner quelques unes : - Comment prendre en compte des caractéristiques atmosphériques (notamment des particules d’aérosol) adaptées à des conditions locales et régionales et ne pas se fier à des modèles par défaut qui indiquent des tendances spatiotemporelles à long terme mais s’ajustent mal à des observations instantanées et restreintes spatialement ? - Comment tenir compte des effets de « contamination » du signal provenant de l’objet visé par le capteur par les signaux provenant des objets environnant (effet d’adjacence) ? ce phénomène devient très important pour des images de résolution plus fine que 5 m; - Quels sont les effets des angles de visée des capteurs hors nadir qui sont de plus en plus présents puisqu’ils offrent une meilleure résolution temporelle et la possibilité d’obtenir des couples d’images stéréoscopiques ? - Comment augmenter l’efficacité des techniques de traitement et d’analyse automatique des images multispectrales à des terrains accidentés et montagneux tenant compte des effets multiples du relief topographique sur le signal capté à distance ? D’autre part, malgré les nombreuses démonstrations par des chercheurs que l’information extraite des images satellitales peut être altérée à cause des tous ces facteurs parasites, force est de constater aujourd’hui que les corrections radiométriques demeurent peu utilisées sur une base routinière tel qu’est le cas pour les corrections géométriques. Pour ces dernières, les logiciels commerciaux de télédétection possèdent des algorithmes versatiles, puissants et à la portée des utilisateurs. Les algorithmes des corrections radiométriques, lorsqu’ils sont proposés, demeurent des boîtes noires peu flexibles nécessitant la plupart de temps des utilisateurs experts en la matière. Les objectifs que nous nous sommes fixés dans cette recherche sont les suivants : 1) Développer un logiciel de restitution des réflectances au sol tenant compte des questions posées ci-haut. Ce logiciel devait être suffisamment modulaire pour pouvoir le bonifier, l’améliorer et l’adapter à diverses problématiques d’application d’images satellitales; et 2) Appliquer ce logiciel dans différents contextes (urbain, agricole, forestier) et analyser les résultats obtenus afin d’évaluer le gain en précision de l’information extraite par des images satellitales transformées en images des réflectances au sol et par conséquent la nécessité d’opérer ainsi peu importe la problématique de l’application. Ainsi, à travers cette recherche, nous avons réalisé un outil de restitution de la réflectance au sol (la nouvelle version du logiciel REFLECT). Ce logiciel est basé sur la formulation (et les routines) du code 6S (Seconde Simulation du Signal Satellitaire dans le Spectre Solaire) et sur la méthode des cibles obscures pour l’estimation de l’épaisseur optique des aérosols (aerosol optical depth, AOD), qui est le facteur le plus difficile à corriger. Des améliorations substantielles ont été apportées aux modèles existants. Ces améliorations concernent essentiellement les propriétés des aérosols (intégration d’un modèle plus récent, amélioration de la recherche des cibles obscures pour l’estimation de l’AOD), la prise en compte de l’effet d’adjacence à l’aide d’un modèle de réflexion spéculaire, la prise en compte de la majorité des capteurs multispectraux à haute résolution (Landsat TM et ETM+, tous les HR de SPOT 1 à 5, EO-1 ALI et ASTER) et à très haute résolution (QuickBird et Ikonos) utilisés actuellement et la correction des effets topographiques l’aide d’un modèle qui sépare les composantes directe et diffuse du rayonnement solaire et qui s’adapte également à la canopée forestière. Les travaux de validation ont montré que la restitution de la réflectance au sol par REFLECT se fait avec une précision de l’ordre de ±0.01 unités de réflectance (pour les bandes spectrales du visible, PIR et MIR), même dans le cas d’une surface à topographie variable. Ce logiciel a permis de montrer, à travers des simulations de réflectances apparentes à quel point les facteurs parasites influant les valeurs numériques des images pouvaient modifier le signal utile qui est la réflectance au sol (erreurs de 10 à plus de 50%). REFLECT a également été utilisé pour voir l’importance de l’utilisation des réflectances au sol plutôt que les valeurs numériques brutes pour diverses applications courantes de la télédétection dans les domaines des classifications, du suivi des changements, de l’agriculture et de la foresterie. Dans la majorité des applications (suivi des changements par images multi-dates, utilisation d’indices de végétation, estimation de paramètres biophysiques, …), la correction des images est une opération cruciale pour obtenir des résultats fiables. D’un point de vue informatique, le logiciel REFLECT se présente comme une série de menus simples d’utilisation correspondant aux différentes étapes de saisie des intrants de la scène, calcul des transmittances gazeuses, estimation de l’AOD par la méthode des cibles obscures et enfin, l’application des corrections radiométriques à l’image, notamment par l’option rapide qui permet de traiter une image de 5000 par 5000 pixels en 15 minutes environ. Cette recherche ouvre une série de pistes pour d’autres améliorations des modèles et méthodes liés au domaine des corrections radiométriques, notamment en ce qui concerne l’intégration de la FDRB (fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle) dans la formulation, la prise en compte des nuages translucides à l’aide de la modélisation de la diffusion non sélective et l’automatisation de la méthode des pentes équivalentes proposée pour les corrections topographiques.

Réponse auditive oscillatoire chez le non-voyant : investigation par magnétoencéphalographie

Les personnes non-voyantes montrent dans les différents aspects de leurs vies qu’elles sont capables de s’adapter à la privation visuelle en utilisant les capacités intactes comme l’ouï ou le toucher. Elles montrent qu’elles peuvent bien évoluer dans leur environnement en absence de vision et démontrent même des fois des habiletés supérieures à celles des personnes voyantes. La recherche de ces dernières décennies s’est beaucoup intéressée aux capacités adaptatives des non-voyants surtout avec l’avènement des nouvelles techniques d’imagerie qui ont permis d’investiguer des domaines qui ne l’étaient pas ou l’étaient difficilement avant. Les capacités supérieures des non voyants dans l’utilisation plus efficace des informations auditives et tactiles semblent avoir leur base neuronale dans le dans le cortex visuel désafférenté, qui continu à être fonctionnel après la privation sensorielle et s’en trouve recruté pour le traitement de stimulations dites intermodales : auditives, tactiles et même montre une implication dans des processus de plus haut niveau, comme la mémoire ou le langage. Cette implication fonctionnelle intermodale résulte de la plasticité du cortex visuel c'est-à-dire sa capacité à changer sa structure, sa fonction et d’adapter ses interactions avec les autres systèmes en l’absence de vision. La plasticité corticale n’est pas exclusive au cortex visuel mais est un état permanent de tout le cerveau. Pour mesurer l’activité du cortex visuel des non voyants, une mesure d’excitabilité de ses neurones consiste à mesurer le temps de recouvrement de l’onde N1 en potentiels évoqués, qui est plus rapide chez les non voyants dans la modalité auditive. En effet, les réponses en potentiels et champs évoqués ont été utilisés en EEG/MEG pour mettre en évidence des changements plastiques dans le cortex visuel des non-voyants pour le traitement de stimuli dans les modalités auditives et tactiles. Ces réponses étaient localisées dans les régions postérieures chez les non voyants contrairement aux contrôles voyants. Un autre type de réponse auditive a reçu moins d’intérêt dans la recherche concernant la réorganisation fonctionnelle en relation avec la privation sensorielle, il s’agit de la réponse auditive oscillatoire (Auditory Steady-State Response ASSR). C’est une réponse qui a l’avantage d’osciller au rythme de stimulation et d’être caractérisé par une réponse des aires auditives étiquetée à la fréquence de stimulation. Cette étiquette se présente sous la forme qu’un pic d’énergie spectrale important qui culmine aux fréquences présentes dans la stimulation. Elle a également l’avantage d’être localisée dans les régions auditives primaires, de là tout changement de localisation de cette réponse chez des non voyants en faveur des régions visuelles pourrait être considéré comme une évidence de la réorganisation fonctionnelle qui s’opère après une privation sensorielle précoce. Le but de cette thèse est donc d’utiliser la réponse oscillatoire à l’écoute des sons modulés en amplitude (MA) pour mettre en évidence les corrélats de la réorganisation fonctionnelle dans le cortex visuel des non-voyants précoces. La modulation de la réponse auditive dans les régions visuelles nous permettra de montrer qu’une réorganisation est possible chez les non-voyants pour ce traitement intermodal. La première étude est une validation du paradigme expérimental «frequency tagged sounds». Il s’agit de montrer qu’une tâche de détection de changement dans la stimulation, permet de moduler la réponse ASSR aux sons modulés en amplitude en vue de l’utiliser dans les études chez les non voyants et dans les conditions d’une privation visuelle transitoire (avec les yeux bandés). Un groupe de sujets voyants ont réalisé une tâche de détection de changement dans la stimulation les yeux ouverts dans deux conditions : écoute active qui consiste à détecter un changement dans la fréquence porteuse de la modulation en appuyant avec l’index droit sur un bouton de réponse et une condition d’écoute passive. Les sons étaient présentés en écoute monaurale et dichotique. Les résultats ont montré une différence significative à l’occurrence du changement dans la stimulation en écoute dichotique seulement. Les schémas de plus grande réponse controlatérale et de suppression binaurale décrit dans la littérature ont été confirmés. La deuxième étude avait pour but de mettre en évidence une réorganisation rapide de la réponse ASSR chez un groupe de sujets voyants dans les conditions de privation visuelle transitoire de courte durée, par bandage des yeux pendant six heures. Le même protocole expérimental que la première étude a été utilisé en écoute active seulement. Les résultats montrent que dans ces conditions une modulation de la réponse corticale en écoute dichotique dans les régions visuelles est possible. Ces sources d’activité occipitale adoptent une propriété du cortex auditif qui est le battement binaural, c'est-à-dire l’oscillation de la réponse ASSR à la différence des fréquences présentées dans chaque oreille. Cet effet est présent chez la moitié des sujets testés. La représentation corticale des sources occipitales évolue durant la période de privation et montre un déplacement des sources d’activité dans la direction antéropostérieure à la fin de la période de privation. La troisième étude a permis de comparer le traitement de la réponse ASSR dans un groupe de non-voyants congénitaux à un groupe de voyants contrôles, pour investiguer les corrélats de la réorganisation fonctionnelle de cette réponse après une privation sensorielle de longue durée c'est-à-dire chez des non voyants congénitaux. Les résultats montrent des différences significatives dans la représentation spectrale de la réponse entre les deux groupes avec néanmoins des activations temporales importantes aussi bien chez les non voyants que chez les contrôles voyants. Des sources distribuées ont été localisées dans les régions associatives auditives dans les deux groupes à la différence des non voyants où il y avait en plus l’implication des régions temporales inférieures, connues comme étant activées par la vision des objets chez les voyants et font partie de la voie visuelle du quoi. Les résultats présentés dans le cadre de cette thèse vont dans le sens d’une réorganisation rapide de la réponse auditive oscillatoire après une privation visuelle transitoire de courte durée par l’implication des régions visuelles dans le traitement de la réponse ASSR par l’intermédiaire du démasquage de connections existantes entre le cortex visuel et le cortex auditif. La privation visuelle de longue durée, elle conduit à des changements plastiques, d’une part intra modaux par l’extension de l’activité aux régions temporales supérieures et médianes. D’autre part, elle induit des changements inter modaux par l’implication fonctionnelle des régions temporales inférieures visuelles dans le traitement des sons modulés en amplitude comme objets auditifs alors qu’elles sont normalement dédiées au traitement des objets visuels. Cette réorganisation passe probablement par les connections cortico-corticales.

Détection de mouvement par modèle biologique de fusion de donnée inspiré de la rétine humaine

Ce mémoire s'intéresse à la détection de mouvement dans une séquence d'images acquises à l'aide d'une caméra fixe. Dans ce problème, la difficulté vient du fait que les mouvements récurrents ou non significatifs de la scène tels que les oscillations d'une branche, l'ombre d'un objet ou les remous d'une surface d'eau doivent être ignorés et classés comme appartenant aux régions statiques de la scène. La plupart des méthodes de détection de mouvement utilisées à ce jour reposent en fait sur le principe bas-niveau de la modélisation puis la soustraction de l'arrière-plan. Ces méthodes sont simples et rapides mais aussi limitées dans les cas où l'arrière-plan est complexe ou bruité (neige, pluie, ombres, etc.). Cette recherche consiste à proposer une technique d'amélioration de ces algorithmes dont l'idée principale est d'exploiter et mimer deux caractéristiques essentielles du système de vision humain. Pour assurer une vision nette de l’objet (qu’il soit fixe ou mobile) puis l'analyser et l'identifier, l'œil ne parcourt pas la scène de façon continue, mais opère par une série de ``balayages'' ou de saccades autour (des points caractéristiques) de l'objet en question. Pour chaque fixation pendant laquelle l'œil reste relativement immobile, l'image est projetée au niveau de la rétine puis interprétée en coordonnées log polaires dont le centre est l'endroit fixé par l'oeil. Les traitements bas-niveau de détection de mouvement doivent donc s'opérer sur cette image transformée qui est centrée pour un point (de vue) particulier de la scène. L'étape suivante (intégration trans-saccadique du Système Visuel Humain (SVH)) consiste ensuite à combiner ces détections de mouvement obtenues pour les différents centres de cette transformée pour fusionner les différentes interprétations visuelles obtenues selon ses différents points de vue.

Towards Detecting Changes in Underwater Image Sequences

Detecting changes between images of the same scene taken at different times is of great interest for monitoring and understanding the environment. It is widely used for on-land application but suffers from different constraints. Unfortunately, Change detection algorithms require highly accurate geometric and photometric registration. This requirement has precluded their use in underwater imagery in the past. In this paper, the change detection techniques available nowadays for on-land application were analyzed and a method to automatically detect the changes in sequences of underwater images is proposed. Target application scenarios are habitat restoration sites, or area monitoring after sudden impacts from hurricanes or ship groundings. The method is based on the creation of a 3D terrain model from one image sequence over an area of interest. This model allows for synthesizing textured views that correspond to the same viewpoints of a second image sequence. The generated views are photometrically matched and corrected against the corresponding frames from the second sequence. Standard change detection techniques are then applied to find areas of difference. Additionally, the paper shows that it is possible to detect false positives, resulting from non-rigid objects, by applying the same change detection method to the first sequence exclusively. The developed method was able to correctly find the changes between two challenging sequences of images from a coral reef taken one year apart and acquired with two different cameras