Cette thèse traite de la segmentation et du suivi de structures curvilinéaires. La méthodologie proposée est appliquée à la segmentation et au suivi des guide-fils durant les interventions d'angioplastie. Pendant ces opérations, les cardiologues s'assurent que le positionnement des différents outils est correct au moyen d'un système d'imagerie fluoroscopique temps-réel. Les images obtenues sont très bruitées et les guides sont, en conséquence, particulièrement difficiles à segmenter. Les contributions de cette thèse peuvent être regroupées en trois parties. La première est consacrée à la détection des guides, la seconde a leur segmentation et la dernière a leur suivi. La détection partielle des guide-fils est réalisée soit par la sélection d'un opérateur de filtrage approprié soit en utilisant des méthodes modernes d'apprentissage artificiel. Dans un premier temps, un système réalisant un Boosting asymétrique pour entraîner un détecteur de guides est présenté. Par la suite, une méthode renforçant la réponse d'un filtre orientable au moyen d'une variante efficace de vote tensoriel est décrite. Dans la seconde partie, une approche ascendante est proposée, qui consiste à regrouper des points sélectionnés par le détecteur de fil, à extraire des primitives des agrégats obtenus et a les lier. Deux procédures locales de regroupement des points sont étudiées : une reposant sur un clustering de graphe non supervisé suivi d'une extraction de segments de droites ; et l'autre reposant sur un modèle graphique puis une extraction d'axe central. Par la suite, deux méthodes de liaison des primitives sont étudiées : la première repose sur une approche de programmation linéaire, et la seconde sur une heuristique de recherche locale. Dans la dernière partie, des méthodes de recalage sont utilisées pour améliorer la segmentation et pour suivre les fils. Le suivi propos'e couple un suivi iconique avec un suivi géométrique contenant un modèle prédictif. Cette méthode utilise un modèle graphique déterminant à la fois une position du guide-fil (segmentation) et des correspondances (tracking). La solution optimale de ce modèle graphique décrit simultanément les déplacements du guide-fil et les appariements entre points d'intérêt qui en sont extraits, fournissant ainsi une estimation robuste des déformations du fil par rapport aux grands déplacements et au bruit.

Le sujet de cette thèse traite de l'amélioration de la méthode PEEC inductive (permettant une modélisation des interconnexions électriques d'un point de vue électromagnétique basse fréquence) en employant une méthode de compression matricielle FMM. L'introduction de ces compressions entraîne des restrictions concernant les opérations algébriques autorisées, seule les opérations de type produit matrice - vecteur sont permises. L'objectif était de proposer des méthodes pour déterminer : Les courants en tout point du dispositif Des impédances équivalentes entre différents ports d'entrées-sorties. Le premier point a pu être traité en mettant en place une méthode originale de recherche d'un jeu d'équations indépendantes ainsi qu'un préconditionneur spécifique dans la phase de résolution compatible avec les méthodes de compression matricielle. Le second point a nécessité l'utilisation de méthode de réduction d'ordre à base de sous espace de Krylov afin de construire un développement limité des jeux d'impédance recherché. Ensuite, nous avons mis en place une technique de synthèse de circuit afin d'obtenir un circuit électrique simple permettant de modéliser le comportement du dispositif avec de simples éléments de type résistance, inductance (non couplée) et capacité. Cette démarche permet l'utilisation dans tous les simulateurs temporels et ainsi permet d'avoir une vision système légère du dispositif d'interconnexion électrique.

Charge les instruments utilisés lors d'une intervention chirurgicale et réalise les opérations depréparation des Dispositifs Médicaux Stériles (DMS). Ces opérations sont tracées par un logiciel detraçabilité du processus. Actuellement, l'unité d'oeuvre tracée correspond au contenant disposantd'un code à barres, mais pas au contenu, c'est-à-dire à l'instrument individuel. Différentestechnologies permettraient d'effectuer cette traçabilité : codes data matrix gravés ou collés outranspondeurs RFID. L'analyse que nous avons conduite a procédé en deux temps : une recherchede l'état de l'art dans le domaine des systèmes de traçabilité et de la gestion des risques, puis uneanalyse fonctionnelle du système de préparation des DMS en déterminant les situations dangereusesà chaque phase. La méthode de gestion des risques choisie est l'Analyse Préliminaire des Risques(APR) qui comporte la définition du système puis l'élaboration de la cartographie des situationsdangereuses puis l'analyse, l'évaluation et le traitement des risques initiaux et résiduels. Pour lamettre en oeuvre nous avons procédé à la définition des échelles de gravité, de vraisemblance, decriticité, d'effort et la définition de la matrice de criticité. Nous avons ensuite réalisé l'analyse desrisques relatifs aux scénarios d'accident associés à chaque situation dangereuse identifiée dans lapremière étape, la construction des cartographies et l'élaboration du catalogue des paramètres desécurité. Cette analyse a permis d'évaluer l'apport de la traçabilité à l'instrument chirurgical dans laréduction des risques d'une UFSC et de déterminer quelle technologie actuelle répond le mieux ànos besoins.

La première partie de mon thèse s'intéresse aux problèmatiques de la technologie du semi-conducteur traditionnelle. Ensuite dans la deuxième partie je vais m'intérésser aux propriétés des nanocomposants. Ils se distinguent du CMOS classique selon plusieurs critères. Ayant une connaissance globale des architectures, j'ai choisi de développer plus amplement les réseaux de neurones en seconde partie. En effet, des fonctions logiques peuvent être émulées par les réseaux de neurones réalisés à partir des nanotubes de carbones et des mémoires multiniveaux. Pour la dernière partie, la robustesse d'une architecture de réseaux de neurones est évaluée par simulation qui montre la possibilité de construire un circuit robuste grâce à l'apprentissage.

Ce travail concerne la Differentiation Automatique (DA) de codes. La DA transforme un programme calculant une fonction mathematique en un nouveau programme calculant ses derivees, gagnant ainsi un temps de developpement consequent. L'usage de la DA se repand en Calcul Scientifique, mais souffre encore de quelques problemes.<br>Cette these propose des elements de solution a deux de ces problemes. Le premier probleme est la non-differentiabilite des programmes reels, pour certaines entrees.<br>Les outils de DA negligent souvent ce probleme, alors que les utilisateurs ont besoin d'une grande confiance dans ces derivees avant de les utiliser, par exemple dans des boucles d'optimisation. Quelle que soit son origine reelle, cette non-differentiabilite se traduit dans la structure de controle des programmes. Plutot que d'etudier des extensions de la notion de derivee, nous preferons ici caracteriser le domaine autour des entrees courantes pour lequel le controle reste constant et la differentiabilite est conservee. Nous proposons plusieurs approches et evaluons leurs complexites. Nous etudions formellement une construction du domaine entier, mais sa complexite limite son application. Alternativement, nous proposons une methode directionnelle moins couteuse, que nous avons implementee et validee sur plusieurs exemples. Le second probleme est l'efficacite du mode inverse de la DA, qui produit des codes 'adjoints' calculant des gradients. Ces codes utilisent les valeurs intermediaires du programme initial dans l'ordre inverse, ce qui necessite une combinaison de sauvegarde et de recalcul de ces valeurs. Une tactique fondamentale, nommee 'ckeckpointing', economise de la memoire au prix de la reexecution de segments de code. Dans notre travail, nous formalisons les analyses de flot de donnees necessaires a la differentiation inverse, y compris dans le cas du checkpointing. A partir de cette formalisation, nous proposons deux avancees aux strategies de la DA inverse. D'une part ces analyses nous fournissent des ensembles de valeurs a sauvegarder, que nous pouvons prouver minimaux.<br>D'autre part nous en tirons des indications sur les meilleurs segments de code candidats au checkpointing. Pour experimenter ces choix, nous etendons les analyses et l'algorithme de differentiation inverse de notre outil de DA. Nous montrons les benefices que l'on peut attendre sur des codes reels.

During the past few years, the demand for optical telecommunications has boomed (Scientifc American, January 2001). In order to satisfy this demand, new optical switches are required to replace the electrical switches used up until now.<br />In this work, 1 x N optical switches are studied. Theoretical investigations are conducted to describe the physical properties of the switches and to determine their limitations. The merit function of optical switches is their power coupling efficiency. The limitations are mainly aberrations and misalignments of the optical components. We experimentally demonstrate these limitations and realize improvements to the optical switch. Two approaches have been chosen. The first is to use an adaptive mirror for the correction of the aberrations. The second is to integrate microlenses into the optical switch in order to reduce the aberrations and to relax the alignment tolerances. Both approaches have been realized and have brought significant improvements in power coupling efficiency. With the experiment, we demonstrate an optical switch allowing up to 3019 receiver fibers to be addressed. The measured coupling efficiency (including losses due to the<br />optical elements) is between 6 dB and 3 dB for the adaptive system and between 3 dB and 2 dB for the system using microlenses.

La pollution des sols par l'Arsenic (As) est une préoccupation environnementale grandissante dans plusieurs pays du monde : États-Unis, Canada, Mexique, Chine, Vietnam et France. L'émergence des techniques écologiques dites " phytoremédiation " constitue à l'heure actuelle une des solutions aux problématiques de décontamination des sols pollués par l'As. Aussi, elle permet de rallier le respect de l'état écologique des sites d'une part et le coût financier de traitement d'autre part. Pour cela, l'appréhension des interactions entre le végétal et l'As à l'interface racine-sol est nécessaire afin d'accélerer la mise en place de la phytoremédiation et de tester son efficacité. D'où l'objectif général de ce travail est d'étudier l'effet de quatres espèces végétales Holcus lanatus, Dittrichia viscosa, Lotus corniculatus et Plantago lanceolata sur la mobilité de l'As dans un sol à contamination géochimique en As (2000 mg kg-1). Notre étude a permis au départ de comparer et de caractériser la tolérance et la capacité accumulatrice des espèces séléctionnées à l'égard de l'As en milieu de culture et en sol contaminé chimiquement par l'As. Ensuite, l'étude de la mobilisation de l'As dans la rhizosphère a été réalisée par deux approches d'étude complémentaires : l'approche " rhizopot-rhizons " et l'approche " tapis racinaire ". L'approche " rhizopot-rhizons " nous a permis d'identifier d'intéressantes corrélations entre l'As et les paramètres suivis (NO3-, SO42- , Ca, Mg, P, pH, COD) tout au long de la période de croissance. Nous avons identifié et caractérisé plusieurs processus ifluençant la mobilisation de l'As dans la rhizosphère (alcalinisation/acidification, compétition anionique...). L'avantage de l'approche " rhizopot-rhizons " réside dans le fait que les plantes se sont développées sans prétraitement du substrat de croissance (contamination artificielle, ajout de solutions nutritives...). Par ailleurs, l'approche " tapis racinaire " a permis d'identifier quelques anions organiques dans les racines de P. lanceolata et de mettre en évidence le rôle du Phosphore dans la mobilisation de l'As dans la rhizosphère. Elle permet d'amplifier l'effet du système racinaire sur la mobilité de l'As dans le sol d'une part, et de récupérer entièrement le système racinaire tout en limitant les artefacts liés à la contamination des racines par le sol d'autre part.

L'imagerie de polarisation apporte des informations complémentaires à l'imagerie conventionnelle. L'oeil humain n'étant cependant pas sensible à la polarisation de la lumière, l'utilisation d'équipements spécifiques est indispensable. Depuis le XIXème siècle, des scientifiques étudient la polarisation de la lumière: d'abord avec de simples lames polarisantes, puis depuis une vingtaine d'années à l'aide de modulateurs à cristaux liquides (CL). Ces derniers présentent un avantage considérable par rapport aux lames polarisantes: ils permettent des vitesses de modulation de la polarisation de la lumière qui ne peuvent être atteintes avec des lames orientées mécaniquement. Les CL nématiques alignés parallèlement et les CL nématiques en hélice sont les plus répandus aujourd'hui, que ce soit dans des équipements grand public tels que les écrans d'ordinateur, ou dans des équipements professionnels. Ils fonctionnent à des fréquences maximales de l'ordre de 50Hz. La vitesse de fonctionnement de ces CL peut toutefois encore être dépassée en utilisant des CL ferroélectriques, pouvant atteindre le kiloHertz. Ces éléments sont rapportés dans la littérature comme des éléments bistables, donc ne permettant pas de moduler la polarisation incidente de manière accordable, contrairement aux CL nématiques. En d'autres termes, un seul modulateur à CL ferroélectriques ne permet a priori pas d'analyser la totalité de la polarisation. Seulement une fraction de la polarisation linéaire du faisceau incident peut être identifiée.Le présent travail vise à montrer qu'a posteriori des CL ferroélectriques convenablement commandés peuvent être utilisés de manière accordable pour analyser la totalité de la polarisation. Partant d'un modulateur à CL ferroélectriques conventionnel, il est montré dans un premier temps que l'on peut analyser la totalité de la polarisation linéaire dès lors que la commande électrique est adaptée. Puis dans un deuxième temps, en exploitant la dépendance en longueur d'onde du comportement du modulateur, nous démontrons que cet élément optique peut être utilisé pour analyser la totalité de la polarisation du faisceau incident, c'est-à-dire la composante linéaire aussi bien que circulaire. Un polarimètre à division temporelle est développé pour prouver la faisabilité d'un polarimètre n'utilisant qu'un seul et unique modulateur à CL ferroélectriques pour tout élément polarisant. Un défaut a également été mis en évidence dans la restitution de l'information de polarisation avec un polarimètre à division temporelle lors de l'observation d'objets en mouvement. Avec un tel système, l'acquisition des différentes images d'intensités nécessaires à l'estimation de l'information de polarisation se fait séquentiellement. Par conséquent, le mouvement d'un objet dans la scène pendant la phase d'acquisition se répercute sur la séquence d'images d'intensités, ce qui produit des artéfacts lors de l'estimation de la polarisation. Des solutions à ce problème sont proposées.

Le verrou de l'intégration de la simulation multi-physique dans la conception des systèmes mécatroniques est lié, entre autres, aux problèmes d'interopérabilité entre les outils de simulation. Ces problèmes engendrent des difficultés pour assurer des optimisations multidisciplinaires. Dans cette thèse, nous avons développé une approche de conception intégrée permettant de franchir cet obstacle. Cette approche s'appuie sur l'utilisation d'une plateforme d'intégration permettant de coupler divers outils de modélisation et de simulation. La modélisation du comportement multi-physique des composants au niveau détaillé est assurée par les méta-modèles, également utilisés pour l'optimisation multidisciplinaire des composants du système mécatronique. Ces méta-modèles permettent aussi d'intégrer le comportement multi-physique des composants et des modules mécatroniques pour la simulation au niveau système. Cette approche a été validée avec une modélisation d'un véhicule électrique. Ainsi, le niveau conceptuel de modélisation a été effectué avec le langage de modélisation des systèmes SysML et la véri_cation d'un test de performance d'accélération a été réalisée avec le langage de modélisation Modelica. Le module de conversion de puissance électrique du véhicule avec les fils de bonding a été modélisé avec la CAO 3D et son comportement multi-physique a été vérifié avec la méthode des éléments finis. Des méta-modèles sont ainsi élaborés en utilisant les techniques de surfaces de réponse et les réseaux de neurones de fonctions à base radiale. Ces méta-modèles ont permis ensuite d'effectuer des optimisations géométriques bi-niveaux du convertisseur de puissance et des fils de bonding. Le comportement électro-thermique du convertisseur de puissance et celui thermo-mécanique des fils de bonding ont été alors intégrés au niveau système à travers les méta-modèles. Les résultats montrent la flexibilité de l'approche du point de vue échange des méta-modèles et optimisation multidisciplinaire. Cette approche permet ainsi un gain très important du temps de conception, tout en respectant la précision souhaitée.

This work deals with the study of heat transfer between a porous medium and a free medium, using multi scale approaches. First, we derive the boundary conditions that must be applied at a free-porous interface for laminar heat transfer at local thermal equilibrium and, then, at local thermal non-equilibrium. For turbulent heat transfer, a direct numerical simulation is performed supplying a better understanding of the physic at the free-porous interface. Then, we determine a turbulent model with associated jump conditions. These studies answer fundamental questions regarding the physical meaning of the jump conditions, the values of the jump parameters and the location of the interface for heat transfer.