La méthode des caractéristiques (méthode MOC) est une méthode efficace et flexible de résolution de l’équation de transport. Cette approche a été considérablement utilisée dans les calculs en deux dimensions car elle permet de traiter des géométries complexes et elle possède un bon ratio temps/précision. Cependant, malgré les améliorations des moyens de stockage et de calcul dans le secteur informatique, un calcul direct en trois dimensions reste encore impossible.Dans ce travail, nous introduisons et analysons plusieurs modifications de la méthode MOC dans le but de réduire la quantité requise de mémoire ainsi que la charge de calcul. Ce document se penche sur l’étude d’une approximation spatiale aux ordres supérieurs pour le flux volumique. En se démarquant de la méthode classique (la méthode MOC constante par morceaux) l’augmentation des détails de la représentation du flux volumique peut permettre de réduire la taille des mailles tout en gardant une bonne précision. Les résultats numériques effectués sur des benchmarks confirment les gains en ratio temps/précision. En ce qui concerne le stockage mémoire, le nombre de trajectoires influe sur la quantité de données à stocker. De ce fait, nous explorons une méthode de traçage par traceurs locaux définis par sous domaines possédant la même géométrie. Les redondances présentes dans les coeurs des réacteurs nucléaires promettent une réduction importante de la quantité de mémoire requise. Deux méthodes de traçage ont été étudiées : la première est une méthode de traçage non-uniforme prenant en compte les discontinuités dans la maille et la deuxième est une méthode fondée sur des trajectoires périodiques et continues d’une maille à l’autre. / The method of characteristics is a flexible and efficient method solving the transport equation. It has been largely used in two dimension calculations because it enables to study complex geometries and it has a good time/precision ratio. However, despite agreat improvement in storage capacities and computing power, a direct three dimension calculation is still unreachable.In the following work, we introduce and analyze several modifications of the methodof characteristics (MOC) in order to reduce the memory usage as well as calculation burden. This document aims at studying a higher order spatial approximation for theflux. It steps away from the classical method (constant MOC) by introducing an increaseof details of the representation of the flux, which may enable to reduce the size of thegrid while keeping a good precision. Numerical results tested on benchmarks show animprovement of time/precision ratio.Regarding the memory storage, the number of trajectories has an influence on the amount of data to be stored. Hence, we study a tracking method based on local tracks defined for all subdomains having the same geometry. Redundancies happening in a reactor core suggest an important reduction of required memory. Two tracking methods have been studied, the first one being a non-uniform tracking method including subdomain discontinuities and the other being a method based on periodic and continuous trajectories for a subdomain to another.

Tese de mestrado. Multimédia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Des catastrophes comme celles de Ghislenghien (Belgique), Ludwigshafen (Allemagne), ou Lyon (France), ont été attribuées à des travaux à proximité de réseaux de gaz. Bien que les canalisations soient une des méthodes les plus sures de transport pour les substances dangereuses, chaque année plusieurs cas d'accidents sont enregistrés en France. La plupart d'entre eux sont attribués à des travaux à proximité des réseaux et certains illustrent le manque de fiabilité des informations fournies. Pour prévenir de tels accidents qui impliquent les ouvriers et le public, les autorités françaises ont mis en place deux réglementations : DT-DICT : pour la sécurisation des réseaux à proximité d'excavation ; Multifluide : pour celle des réseaux dangereux lors d'événements aléatoires. Eviter de tels accidents nécessite d'acquérir et de contrôler des informations 3D concernant les différents réseaux urbains, et particulièrement ceux enterrés. Des stratégies de prévention doivent alors être adoptées. Voilà pourquoi travailler sur les réseaux et leur visualisation et la cartographie des risques, en prenant en compte le flou, est une recherche récente et importante. Les applications logicielles que je développe devraient aider les services publics et les entrepreneurs à se concentrer sur la prévention des événements dangereux grâce à des ensembles de données précises pour les utilisateurs, la définition d'un réseau de géomatique, mais aussi des méthodes telles que la triangulation, la modélisation par éléments, les calculs géométriques, l'intelligence artificielle, la réalité virtuelle. / Disasters like the ones that happened in Ghislenghien (Belgium), Ludwigshafen (Germany), or Lyon (France), have been attributed to excavations in the vicinity of gas pipelines. Though pipes are one of the safest methods of transportation for conveying hazardous substances, each year many cases of damage to gas pipes are recorded in France. Most of them are due to works in the vicinity of the networks and some illustrate the lack of reliability of the provided information. Concessionaries have to take stock of the situation and to suggest areas of improvement, so that everyone could benefit from networks becoming safer.To prevent such accidents which involve workers and the public, French authorities enforce two regulations: DT / DICT: reform of the network no-damage by securing the excavations, Multifluide: reform which is interested in securing networks of hazardous events.So, to avoid such accidents or other problems, it is necessary to acquire and control the 3D information concerning the different city networks, especially buried ones.Preventive strategies have to be adopted. That’s why working on the networks and their visualization and risk cartography, taking the blur into account, is a recent and appropriate research. The software applications I develop should help the utility and construction contractors and focus on the prevention of hazardous events thanks to accurate data sets for users and consumers, the definition of a geomatics network but also some methods such as triangulation methods, element modeling, geometrical calculations, Artificial Intelligence, Virtual Reality.

In this thesis, the goal was to implement a method to do partial segmentation for general 3D volumetric datasets such as mummies, clay figurines or animal bodies. There are different approaches for segmenting volumes, such as automatic methods, semi-automatic methods and interactive methods. However, no automatic algorithm was found that could successfully segment any general 3D volume with high precision. Instead, the chosen approach are segmentation tools which allows the user to quickly and intuitively do partial segmentation from a 3D volume. The tools consist of a interactive 3D brush, a transfer function editor and a semi-automatic flood fill tool which performs region growing in 3D. User studies were carried out in order to evaluate the speed and effectiveness of the segmenting tools compared to the conventional method of segmenting using a stack of 2D images. Based on the user studies the results shows that the proposed method is faster compared to the old method as long as high precision is not required.

Les systèmes d’imagerie infrarouge suivent depuis plusieurs années la même tendance de miniaturisation que les systèmes d’imagerie visible. Aujourd’hui cette miniaturisation se rapproche d’une limite physique qui amène la communauté à se tourner vers une nouvelle approche : la fonctionnalisation, c’est-à-dire l’apport de fonctions d’imagerie avancées aux systèmes telles que l’imagerie 3D.En infrarouge, la fonction d’imagerie 3D est très recherchée car elle pourrait apporter à un fantassin un outil de télémétrie passive fonctionnant de nuit comme de jour, ou encore permettre l’autonomie en environnements complexes à des systèmes tels que les drones. Cependant, le cout d’une caméra infrarouge hautes-performances est élevé. Multiplier le nombre de cameras n’est donc pas une solution acceptable pour répondre à ce besoin.C’est dans ce contexte que se situe ce travail qui consiste à apporter une fonction de vision 3D à des caméras infrarouges possédant un unique plan focal.Au cours de cette thèse, j’ai identifié la technologie d’imagerie 3D la plus adaptée à ce besoin : la camera plénoptique. J’ai montré que cette dernière permet de proposer, en intégrant une matrice de microlentilles dans le cryostat, un bloc de détection infrarouge avec une fonction d’imagerie 3D. L’environnement scellé du bloc de détection m’a amené à développer un modèle de dimensionnement rigoureux que j’ai appliqué pour concevoir et réaliser une camera plénoptique infrarouge refroidie. J’ai ensuite mis au point une méthode de caractérisation originale et intégré les mesures dans une série d’algorithmes de traitement d’image afin de remonter à la distance des objets observés. / For a few years now, infrared cameras have been following the same miniaturization trend introduced with visible cameras. Today, this miniaturization is nearing a physical limit, leading the community to take a different approach called functionalization: that is bringing an advanced imaging capability to the system.For infrared cameras, one of the most desired functions is 3D vision. This could be used to bring soldiers a passive telemetry tool or to help UAVs navigate a complex environment, even at night. However, high performance infrared cameras are expensive. Multiplying the number of cameras would thus not be an acceptable solution to bring 3D vision to these systems.That is why this work focuses on bringing 3D vision to cooled infrared cameras using only a single focal plane array.During this PhD, I have first identified the plenoptic technology as the most suitable for our need of 3D vision with a single cooled infrared sensor. I have shown that integrating a microlens array inside the dewar could bring this function to the infrared region. I have then developed a complete design model for such a camera and used it to design and build a cooled infrared plenoptic camera. I have created a method to characterize our camera and integrated this method into the image processing algorithms necessary to generate refocused images and derive the distance of objects in the scene.

Réalisé dans le cadrr du pôle de compétitivité Véhicule du Futur » de la région ,11k.c Franche Comté_ cc uas_ul de thèse porta sur la hmblcmatsque du remplacement des étoffes complexes textiles utilisées dans les applications d'habillage intérieur automobile. La législation sur les véhicules hors d'usage impose des produits automobiles a 1 $ "), rccyclablcs et t 95' réutilisables dl ici janvier 2015. Alin de rebondie u la problématique posée ainsi qua la législation Europécnnc, des industriels et des acteurs de la recherche de la regain mulhousienne ont lias aillé ensemble dans le cadre du poilez VERTILAP" sur le développement d'un nouveau textile non-tissé 3D. Ce travail de thèse a eu pour objectif de développer le proucde de ! abris ation de ces nouveaux matériaux ainsi que les produits non-tisses 3D obtenus. La démarche de développements procédé produits a consisté Ii faire évoluer le prototype expérimental VERTILAP' au travers de la caractérisation physique et mécanique en compression des produits obtenus. Des méthodes ci dcsj outils de caractérisations adaptés a ces nouveaux produits ont etc mis au point. L'analyse de résultats obtenus s'est appuyée sur les outils statistiques i abn de valider ces résultats. Une étude comparative avec les produits contenant de la mousse polyuréthane (PU) a permis de montrer que ces nouveaux non-tissés 3D pouvaient être utilisés en remplacement des mousses PU. La réalisation de prototypes pour des applications d'habitacle autinnobilu a été faite et a prouvé la faisabilité industrielle d'un tel remplacement. Les résultats de ce travail ont été utilisés pour [élaboration du cahier des charges d'ur prototype semi industriel VERTILAP". / The question of the recycling of the laminated textile fabrics especially in the automotive indusuy represents one of the main requests and challenge of the car manufactures and the OEM's sine 2000. indced, it is nowadays impérative l'or car industry to promote ecological methods of developinent in regard to new consumer sensibility. Rcgarding the Europcan directives 2000 CE53, the automotive products should be at 85% recyclable and at 95% reusable by January 2015. In order to answer this issue, sonie textile industrialists and researchers are working together, through the VERTILAP projet to develop a new material as a 3D nonwoven which will be used to substitute polyuréthane (PU) foam. This work aims to develop the VERTILAP experimental prototype through the physical and mechanical characterizations in compression of thosc new 3D nonwovens. Methods and tools have been canied out to reach Chat goal. Statistical analyses have been used to validate the obtained experimental data. A comparative study between the VERTILAP" products, issued from the VERTILAP" process, and the automotive PU foams bas shows that the new 3D nonwovens can be used to substitute the PU foams. VERTILAP" experimental prototypes such as headrest upholstery and door panel have been developed and have proved the feasibility of the foam exchange. The already obtained results of this work have been taking alto accourt in the spécifications of the new VERTILAP" serai industrial prototype.

La population mondiale augmente rapidement, et avec elle, le nombre de citadins, ce qui rend d'autant plus importantes la planification et la gestion des villes.La gestion "intelligente" de ces villes et les nombreuses applications (gestion, tourisme virtuel, simulation de trafic, etc.) nécessitent plus de données réunies dans des modèles virtuels de villes.En milieu urbain, les rues et routes sont essentielles par leur rôle d'interface entre les espaces publics et privés, et entre ces différents usages.Il est difficile de modéliser les rues (ou de les reconstruire virtuellement) car celles-ci sont très diverses (de par leur forme, fonction, morphologie), et contiennent des objets très divers (mobilier, marquages, panneaux).Ce travail de thèse propose une méthode (semi-) automatique pour reconstruire des rues en utilisant le paradigme de la modélisation procédurale inverse dont le principe est de générer un modèle procéduralement, puis de l'adapter à des observations de la réalité.Notre méthode génère un premier modèle approximatif - à partir de très peu d'informations (un réseau d'axes routiers + attributs associés) - assez largement disponible.Ce modèle est ensuite adapté à des observations de façon interactive (interaction en base compatible avec les logiciels SIG communs) et (semi-) automatique (optimisation).L'adaptation (semi-) automatique déforme le modèle de route de façon à ce qu'il corresponde à des observations (bords de trottoir, objets urbains) extraites d'images et de nuages de points.La génération (StreetGen) et l'édition interactive se font dans un serveur de base de données ; de même que la gestion des milliards de points Lidar (Point Cloud Server).La génération de toutes les rues de la ville de Paris prends quelques minutes, l'édition multi-utilisateurs est interactive (<0.3 s). Les premiers résultats de l'adaptation (semi-) automatique (qq minute) sont prometteurs (la distance moyenne à la vérité terrain passe de 2.0 m à 0.5 m).Cette méthode, combinée avec d'autres telles que la reconstruction de bâtiment, de végétation, etc., pourrait permettre rapidement et semi automatiquement la création de modèles précis et à jour de ville / World urban population is growing fast, and so are cities, inducing an urgent need for city planning and management.Increasing amounts of data are required as cities are becoming larger, "Smarter", and as more related applications necessitate those data (planning, virtual tourism, traffic simulation, etc.).Data related to cities then become larger and are integrated into more complex city model.Roads and streets are an essential part of the city, being the interface between public and private space, and between urban usages.Modelling streets (or street reconstruction) is difficult because streets can be very different from each other (in layout, functions, morphology) and contain widely varying urban features (furniture, markings, traffic signs), at different scales.In this thesis, we propose an automatic and semi-automatic framework to model and reconstruct streets using the inverse procedural modelling paradigm.The main guiding principle is to generate a procedural generic model and then to adapt it to reality using observations.In our framework, a "best guess" road model is first generated from very little information (road axis network and associated attributes), that is available in most of national databases.This road model is then fitted to observations by combining in-base interactive user edition (using common GIS software as graphical interface) with semi-automated optimisation.The optimisation approach adapts the road model so it fits observations of urban features extracted from diverse sensing data.Both street generation (StreetGen) and interactions happen in a database server, as well as the management of large amount of street Lidar data (sensing data) as the observations using a Point Cloud Server.We test our methods on the entire Paris city, whose streets are generated in a few minutes, can be edited interactively (<0.3 s) by several concurrent users.Automatic fitting (few m) shows promising results (average distance to ground truth reduced from 2.0 m to 0.5m).In the future, this method could be mixed with others dedicated to reconstruction of buildings, vegetation, etc., so an affordable, precise, and up to date City model can be obtained quickly and semi-automatically.This will also allow to such models to be used in other application areas.Indeed, the possibility to have common, more generic, city models is an important challenge given the cost an complexity of their construction

O trabalho trata do desenvolvimento de processo de fabricação de compósitos de fibras longas através da tecnologia de manufatura aditiva, possibilitando a criação de peças com maior resistência mecânica através da combinação adequada de materiais com diferentes propriedades mecânicas. Os processos de manufatura aditiva consistem na obtenção de um objeto sólido a partir de um modelo digital de três dimensões, através do fatiamento deste modelo e da adição sequencial de material com o objetivo de criar suas respectivas camadas, permitindo a reprodução real do modelo digital escolhido. Um compósito é a combinação de materiais com diferentes propriedades para a obtenção de um novo material com características específicas, permitindo a criação de melhores arranjos de propriedades através da escolha adequada dos materiais a serem combinados. Os materiais que formam um compósito podem ser divididos em matriz e reforço, entre os quais, os materiais de reforço são responsáveis por suportar os carregamentos transmitidos pela matriz. O uso de materiais poliméricos reforçados resulta em um material com baixo peso e elevada resistência mecânica. A adição de fibras longas nos processos de manufatura aditiva é foco do estudo, no qual foi utilizada a tecnologia Fused Deposition Modeling devido à sua simplicidade e facilidade de acesso a equipamentos de baixo custo para fins de validação de conceito. Foi desenvolvido e construído um cabeçote de deposição contínua de fibras longas, adequado ao uso no processo de deposição por camadas, através do qual foram manufaturados corpos de prova, que foram ensaiados mecanicamente conduzindo a resultados satisfatórios, validando a técnica e indicando que a fabricação de polímeros reforçados através da tecnologia de manufatura aditiva é um processo promissor. / The work deals with the development of long fiber composite manufacturing process through additive manufacturing technology, enabling the creation of parts with higher mechanical strength through proper combination of materials with different mechanical properties. Additive manufacturing processes consist in obtaining a solid object from a three dimension digital model through the slicing of the model and the sequential addition of material layer by layer allowing the real reproduction of the digital model. A composite is a combination of materials with different properties to obtain a new material having specific characteristics, allowing the creation of the best arrangement of properties through the choice of materials to be combined. The materials that form a composite can be divided into matrix and reinforcement, where the reinforcing materials are responsible for supporting the loads transmitted by the matrix. The use of reinforced polymeric materials results in a material with low weight and high mechanical strength. The addition of long fibers in the additive manufacturing process is the focus of this study, where the Fused Deposition Modeling process was used due to its simplicity and facility to access low-cost equipment in order to validate the concept. The system developed was used to manufacture specimens which have been mechanically tested leading to satisfactory results, indicating a very promising process for the production of reinforced polymers by additive manufacturing technology.

Dans l'objectif d'améliorer et d'automatiser la chaîne de reproductiond'objet qui va de l'acquisition à l'impression 3D. Nous avons cherché à caractériserde la saillance sur les objets 3D modélisés par la structure d'un maillage 3D.Pour cela, nous avons fait un état de l'art des méthodes d'estimation des proprié-tés différentielles, à savoir la normale et la courbure, sur des surfaces discrètes sousla forme de maillage 3D. Pour comparer le comportement des différentes méthodes,nous avons repris un ensemble de critères de comparaison classique dans le domaine,qui sont : la précision, la convergence et la robustesse par rapport aux variations duvoisinage. Pour cela, nous avons établi un protocole de tests mettant en avant cesqualités. De cette première comparaison, il est ressorti que l'ensemble des méthodesexistantes présentent des défauts selon ces différents critères. Afin d'avoir une estimationdes propriétés différentielles plus fiable et précise nous avons élaboré deuxnouveaux estimateurs. / With the aim to improve and automate the object reproduction chainfrom acquisition to 3D printing .We sought to characterize the salience on 3D objectsmodeled by a 3D mesh structure. For this, we have a state of the art of estimatingdifferential properties methods, namely normal and curvature on discrete surfaces inthe form of 3D mesh. To compare the behavior of different methods, we took a set ofclassic benchmarks in the domain, which are : accuracy, convergence and robustnesswith respect to variations of the neighbourhood. For this, we have established atest protocol emphasizing these qualities. From this first comparision, it was foundthat all the existing methods have shortcomings as these criteria. In order to havean estimation of the differential properties more reliable and accurate we developedtwo new estimators.