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Fig. S1, S2; Table S1-S4

In a first step, we are interested in the skin color modeling. The skin is a multilayer structure, containing various scatterers. The interaction of light in such a matter is modeled by the radiative transfer equation, solved by the auxiliary function method. The necessary optical properties of the scatterers are either determined by Mie theory or found in the literature. An optical model is developed and validated by diffuse reflection spectra measured on real skin. The influence of the physiological parameters is then studied. Finally, the problem is inversed and these physiological parameters are determined from a measured spectrum. In a second step, we are interested in complexion in the western easel paintings. A literature review and experimental works on real paintings reveals similarities between complexion in art and real skin. They also show that the pigments have changed little over the centuries, unlike the pictorial techniques (characterized primarily by the binder). The influence of the binders on the visual appearance of paintings, meaning the gloss (surface scattering) and the color (volume scattering), is studied experimentally on samples made with 5 binders and 4 pigments. We discriminate three types of binders: aqueous binders, egg tempera and safflower oil. The gloss comes primarily from the evaporation rate of the solvent and the color comes mainly from the refractive indices of the binders. These findings may be slightly modified according to the pigments., Dans un premier temps, nous nous intéressons à la modélisation de la couleur de la peau. Cette dernière est une structure multicouche, chacune contenant des centres diffuseurs de différentes tailles. L'interaction lumière/matière dans un tel milieu est modélisée par l'équation de transfert radiatif, résolue par la méthode de la fonction auxiliaire. Les propriétés optiques des centres diffuseurs sont soient déterminées par la théorie de Mie, soient trouvées dans la littérature. Un modèle optique est développé et validé par des spectres de réflexion diffuse mesurés sur des peaux réelles. L'influence des paramètres physiologiques est ensuite étudiée. Enfin, le problème est inversé et ces paramètres physiologiques sont déterminés à partir d'un spectre mesuré. Dans un second temps, nous nous intéressons aux carnations dans les peintures de chevalet occidentales. Une étude bibliographique et expérimentale sur de vraies œuvres révèle des similitudes entre les carnations et la peau réelle. Il en ressort aussi que les pigments ont peu changé au cours des siècles, contrairement aux techniques picturales (caractérisées principalement par le liant). L'influence des liants sur l'aspect visuel des peintures, c'est-à-dire la brillance (diffusion de surface) et la couleur (diffusion de volume), est étudiée expérimentalement sur des échantillons, réalisés avec 5 liants et 4 pigments. On discrimine trois types de liants: les liants aqueux, la tempera à l'œuf et l'huile de carthame. La brillance vient principalement du taux d'évaporation du solvant des liants et la couleur provient principalement des indices de réfraction des liants. Ces conclusions peuvent être légèrement modifiées selon les pigments.

Registration performance can significantly deteriorate when image regions do not comply with model assumptions. Robust estimation improves registration accuracy by reducing or ignoring the contribution of voxels with large intensity differences, but existing approaches are limited to monomodal registration. In this work, we propose a robust and inverse-consistent technique for cross-modal, affine image registration. The algorithm is derived from a contextual framework of image registration. The key idea is to use a modality invariant representation of images based on local entropy estimation, and to incorporate a heteroskedastic noise model. This noise model allows us to draw the analogy to iteratively reweighted least squares estimation and to leverage existing weighting functions to account for differences in local information content in multimodal registration. Furthermore, we use the nonparametric windows density estimator to reliably calculate entropy of small image patches. Finally, we derive the Gauss–Newton update and show that it is equivalent to the efficient second-order minimization for the fully symmetric registration approach. We illustrate excellent performance of the proposed methods on datasets containing outliers for alignment of brain tumor, full head, and histology images., National Cancer Institute (U.S.) (Grant K25-CA181632-01A1), National Center for Research Resources (U.S.) (Grant P41-RR13218), National Center for Research Resources (U.S.) (Grant P41-RR14075), National Center for Research Resources (U.S.) (Grant U24-RR021382), National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (U.S.) (Grant R01EB006758), National Alliance for Medical Image Computing (U.S.) (Grant U54-EB005149), National Institute on Aging (Grant AG022381), National Institute on Aging (Grant 5R01AG008122-22), National Center for Complementary and Alternative Medicine (U.S.) (Grant RC1 AT005728-01), National Institute of Neurological Diseases and Stroke (U.S.) (Grant R01 NS052585-01), National Institute of Neurological Diseases and Stroke (U.S.) (Grant 1R21NS072652-01), National Institute of Neurological Diseases and Stroke (U.S.) (Grant 1R01NS070963), National Institutes of Health (U.S.) (Grant 5U01-MH093765)

In a first step, we are interested in the skin color modeling. The skin is a multilayer structure, containing various scatterers. The interaction of light in such a matter is modeled by the radiative transfer equation, solved by the auxiliary function method. The necessary optical properties of the scatterers are either determined by Mie theory or found in the literature. An optical model is developed and validated by diffuse reflection spectra measured on real skin. The influence of the physiological parameters is then studied. Finally, the problem is inversed and these physiological parameters are determined from a measured spectrum. In a second step, we are interested in complexion in the western easel paintings. A literature review and experimental works on real paintings reveals similarities between complexion in art and real skin. They also show that the pigments have changed little over the centuries, unlike the pictorial techniques (characterized primarily by the binder). The influence of the binders on the visual appearance of paintings, meaning the gloss (surface scattering) and the color (volume scattering), is studied experimentally on samples made with 5 binders and 4 pigments. We discriminate three types of binders: aqueous binders, egg tempera and safflower oil. The gloss comes primarily from the evaporation rate of the solvent and the color comes mainly from the refractive indices of the binders. These findings may be slightly modified according to the pigments.; Dans un premier temps, nous nous intéressons à la modélisation de la couleur de la peau. Cette dernière est une structure multicouche, chacune contenant des centres diffuseurs de différentes tailles. L'interaction lumière/matière dans un tel milieu est modélisée par l'équation de transfert radiatif, résolue par la méthode de la fonction auxiliaire. Les propriétés optiques des centres diffuseurs sont soient déterminées par la théorie de Mie, soient trouvées dans la littérature. Un modèle optique est développé et validé par des spectres de réflexion diffuse mesurés sur des peaux réelles. L'influence des paramètres physiologiques est ensuite étudiée. Enfin, le problème est inversé et ces paramètres physiologiques sont déterminés à partir d'un spectre mesuré. Dans un second temps, nous nous intéressons aux carnations dans les peintures de chevalet occidentales. Une étude bibliographique et expérimentale sur de vraies œuvres révèle des similitudes entre les carnations et la peau réelle. Il en ressort aussi que les pigments ont peu changé au cours des siècles, contrairement aux techniques picturales (caractérisées principalement par le liant). L'influence des liants sur l'aspect visuel des peintures, c'est-à-dire la brillance (diffusion de surface) et la couleur (diffusion de volume), est étudiée expérimentalement sur des échantillons, réalisés avec 5 liants et 4 pigments. On discrimine trois types de liants: les liants aqueux, la tempera à l'œuf et l'huile de carthame. La brillance vient principalement du taux d'évaporation du solvant des liants et la couleur provient principalement des indices de réfraction des liants. Ces conclusions peuvent être légèrement modifiées selon les pigments.