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La résolution des problèmes inverses est une étape incontournable dans la chaîne de traitement des signaux et des images, placée entre l'acquisition des données et la prise de décision. Différentes problématiques d'inversion sont présentées dans l'ouvrage, tels que la tomographie, la détection-estimation, l'analyse multirésolution, la poursuite d'objets mobiles, les approximations parcimonieuses. Des concepts et des outils mathématiques récents de théorie de l'information, d'optimisation, d'inférence bayésienne et de modélisation statistique sont mis en pratique dans ces différents contextes.
Chaque chapitre se consacre à une application largement développée et documentée. Par éclairages successifs, un vaste ensemble de domaines est abordé : imagerie biologique et médicale, astronomie, évaluation non-destructive, traitement de séquences vidéo, communications numériques, réseaux de capteurs...