Un nombre incalculable de documents est imprimé, numérisé, faxé, photographié chaque jour. Ces documents sont hybrides : ils existent sous forme papier et numérique. De plus les documents numériques peuvent être consultés et modifiés simultanément dans de nombreux endroits. Avec la disponibilité des logiciels d’édition d’image, il est devenu très facile de modifier ou de falsifier un document. Cela crée un besoin croissant pour un système d’authentification capable de traiter ces documents hybrides. Les solutions actuelles reposent sur des processus d’authentification séparés pour les documents papiers et numériques. D’autres solutions reposent sur une vérification visuelle et offrent seulement une sécurité partielle. Dans d’autres cas elles nécessitent que les documents sensibles soient stockés à l’extérieur des locaux de l’entreprise et un accès au réseau au moment de la vérification. Afin de surmonter tous ces problèmes, nous proposons de créer un algorithme de hachage sémantique pour les images de documents. Cet algorithme de hachage devrait fournir une signature compacte pour toutes les informations visuellement significatives contenues dans le document. Ce condensé permettra la création de systèmes de sécurité hybrides pour sécuriser tout le document. Ceci peut être réalisé grâce à des algorithmes d’analyse du document. Cependant ceux-ci ont besoin d’être porté à un niveau de performance sans précédent, en particulier leur fiabilité qui dépend de leur stabilité. Après avoir défini le contexte de l’étude et ce qu’est un algorithme stable, nous nous sommes attachés à produire des algorithmes stables pour la description de la mise en page, la segmentation d’un document, la reconnaissance de caractères et la description des zones graphiques. / An innumerable number of documents is being printed, scanned, faxed, photographed every day. These documents are hybrid : they exist as both hard copies and digital copies. Moreover their digital copies can be viewed and modified simultaneously in many places. With the availability of image modification software, it has become very easy to modify or forge a document. This creates a rising need for an authentication scheme capable of handling these hybrid documents. Current solutions rely on separate authentication schemes for paper and digital documents. Other solutions rely on manual visual verification and offer only partial security or require that sensitive documents be stored outside the company’s premises and a network access at the verification time. In order to overcome all these issues we propose to create a semantic hashing algorithm for document images. This hashing algorithm should provide a compact digest for all the visually significant information contained in the document. This digest will allow current hybrid security systems to secure all the document. This can be achieved thanks to document analysis algorithms. However those need to be brought to an unprecedented level of performance, in particular for their reliability which depends on their stability. After defining the context of this study and what is a stable algorithm, we focused on producing stable algorithms for layout description, document segmentation, character recognition and describing the graphical parts of a document.

Les difficultés identifiées dans l'apprentissage des sciences expérimentales au secondaire dans le monde et plus particulièrement au Sénégal nous ont conduit à mener cette étude. Nous cherchions à comprendre, d'une part, comment lier les savoirs scolaires aux savoirs non scolaires de l'élève pour générer des savoirs qui sont signifiants pour lui et pour sa communauté. Nous voulions également comprendre, dans cette quête de sens, quel serait le rôle de la simulation informatique. Ainsi, la question de recherche à laquelle nous avons tenté de répondre est : Jusqu'à quel point peut-on développer des savoirs signifiants d'optique géométrique sur l'arc-en-ciel et la couleur chez des élèves du secondaire dans un contexte d'apprentissage utilisant la simulation informatique? La présente étude, de nature exploratoire, s'est déroulée dans un établissement d'enseignement secondaire (lycée) de l'inspection d'académie de Fatick (Sénégal). Elle est qualitative et basée sur une étude de cas. La population à l'étude était constituée de 27 élèves de classe de seconde scientifique (équivalent du secondaire 4 au Québec). Ces élèves ont été répartis en deux groupes, R (15) et S (12), pour réaliser, respectivement, un apprentissage traditionnel utilisant le matériel disponible au laboratoire et un apprentissage par la simulation utilisant un simulateur informatique. Les données recueillies des productions des élèves et des deux entrevues de groupe ont été analysées selon la méthode d'analyse de contenu. Le logiciel QDA Miner a été utilisé à cet effet pour faciliter leur traitement. Ce dernier nous a permis de procéder à des opérations de codage des unités de sens et de générer des résultats suivant une grille thématique structurée en cinq rubriques inspirées de notre cadre théorique. Les résultats de la recherche ont montré que les élèves ont des connaissances de différentes natures (scolaires, culturelles, religieuses, expérientielles, etc.) sur les phénomènes étudiés et que celles-ci sont plus ou moins compatibles, parfois conflictuelles, avec le savoir scientifique. L'analyse de la signifiance des savoirs a révélé que les savoirs non scolaires sont pertinents et valides pour eux dans leur contexte propre. Ils sont signifiants pour eux et ont contribué à une compréhension plus riche et plus complète du phénomène de l'arc-en-ciel et de la couleur. Ces résultats ont aussi montré des limites de la signifiance du savoir scolaire avec l'apparition de conflits cognitifs chez certains élèves. Ces conflits se sont manifestés lorsque la perception sensible de l'élève était en contradiction avec le savoir qu'on voulait lui enseigner ou lorsque le savoir scolaire était en contradiction avec des croyances très ancrées comme les croyances religieuses. Certains élèves n'accepteraient pas la vision réductionniste de la science qui limiterait l'arc-en-ciel à un objet de lumière et occulterait toutes les croyances qu'ils ont sur le phénomène. La signifiance du savoir scolaire se heurte ainsi à un problème de validation individuelle par l'élève. Les résultats de la recherche ont aussi montré que la simulation informatique a aidé les élèves à mieux comprendre les contenus d'apprentissage. Elle leur a donné l'opportunité de valider les connaissances scientifiques, mais également de découvrir des aspects du phénomène étudié qui sont difficiles à observer ou à réaliser en situation réelle. Elle a permis un engagement et une implication plus accrus des élèves dans l'apprentissage avec l'utilisation de leurs moyens d'apprentissage ou fonctions psychologiques selon la perspective de Jung (pensée, sentiment, sensation et intuition). Elle a permis une utilisation importante de la pensée. La simulation informatique se présente ainsi comme une bonne solution de substitution pour pallier le manque de matériel ou l'inaccessibilité du phénomène étudié et un bon outil pour développer, dans une certaine mesure, des savoirs signifiants. Mais, comme le laissaient apparaître certaines productions d'élèves, son utilisation comporte des limites. En effet, devant la simulation informatique, certains élèves étaient influencés par ce qu'ils voyaient, ce qui les a empêchés d'utiliser toute leur capacité cognitive; leur réflexion était orientée; leur créativité était limitée. De même, l'intérêt de certains élèves était plus porté sur la technologie que sur le contenu d'apprentissage. En outre, la signifiance des savoirs produits par la simulation pourrait être précaire du fait du contexte d'apprentissage ou du modèle utilisé pour réaliser le logiciel de simulation. Alors, il serait important de développer la réflexion sur l'articulation entre réalité et objets virtuels pour mieux prendre en charge cette dimension de la signifiance des savoirs. / This exploratory study seeks to understand “To what extent can we develop meaningful geometrical optics knowledge about rainbow and color in high school students in a learning context using computer simulation?”. This qualitative research, based on a case study, was conducted with 27 first-year high school students (Secondary 4 in Quebec) from a high school in Fatick (Senegal). The students were divided into two groups designated by R (15) (for traditional learning) and S (12) (for learning through simulation). The data collected was analyzed using the content analysis method. QDA Miner software was used for this purpose to facilitate their processing. The results of the research showed that students have different kinds of knowledge (academic and non-academic) about the phenomena studied and that some of this knowledge is more or less compatible or in contradiction with scientific knowledge. Non-academic knowledge is, in the same way as scientific knowledge, meaningful to them in their context and has contributed to a richer and more complete understanding of the rainbow and colour. The study showed that the significance of academic knowledge sometimes faces problems of individual validation when cognitive conflicts appear in some students. These conflicts arose when the sensitive perception of the student was in contradiction with the knowledge that is intended to be taught to him or her or when the academic knowledge is in contradiction with deeply rooted beliefs such as religious beliefs. Research results showed that computer simulation helped students gain a better understanding of the concepts taught. It has contributed to the validation of scientific knowledge and to an increased and diversified use of psychological functions. It allowed them to discover other aspects of the phenomenon that are difficult to observe in real situations. It is thus presented as a promising tool for developing meaningful knowledge. But its use has limits, since facing a simulation of a phenomenon, some students were influenced by what they were looking at, thus diverting their thinking or preventing them from using their full cognitive capacity. Furthermore, the significance of the knowledge produced by the simulation could be limited by the model used to make the simulation software. Therefore, it would be interesting to broaden reflection on the articulation between reality and virtual objects to further address this dimension of the significance of knowledge.

La présente thèse traite de méthodes en microscopie holographique numérique (MHN) en couleurs, avec un éclairage de cohérence spatiale partielle. Le principal inconvénient de la microscopie optique classique est sa faible profondeur de champ, rendant difficile l’observation de phénomènes dynamiques dans des échantillons épais. Au contraire, la MHN offre une reconstruction en profondeur grâce à la propagation numérique de l’hologramme. La MHN interférométrique donne aussi le contraste quantitatif de la phase, utile pour analyser des objets transparents. Un éclairage à plusieurs longueurs d’onde dans une configuration appropriée permet la MHN en couleurs. L’imagerie en flux et en couleurs de particules en MHN est ici développée, avec une méthode pour la correction automatique de la balance des couleurs et des défauts permanents. Elle est appliquée pour l’analyse du plancton dans des échantillons d’eau de surface et fournit des images de haute qualité pour les intensité et phase optiques. En outre, la réduction du bruit obtenue en diminuant la cohérence spatiale de l’éclairage en MHN est également étudiée, avec deux modèles évaluant quantitativement ce phénomène en fonction de la cohérence spatiale de la lumière et de la distance entre la source de bruit et le plan d’enregistrement. De plus, la MHN différentielle est aussi abordée. Celle-ci fournit les phases différentielles, la phase étant calculée par intégration. Cependant, les défauts présents conduisent à des aberrations lors du calcul de la phase, qui affectent sa qualité et empêchent la reconstruction holographique. Un traitement spécifique est développé, permettant la reconstruction numérique en profondeur. Enfin, en MHN, un critère est essentiel pour déterminer automatiquement la distance de netteté de l’objet. Deux critères de netteté sont ici mis au point, fonctionnant indépendamment de la nature de l’objet observé (amplitude, phase ou mixte). L’un, monochromatique, est basé sur l’analyse de l’amplitude et sur un filtrage passe-haut ;l’autre, qui détecte rapidement le plan de netteté en MHN en couleurs, compare la phase dans le domaine de Fourier entre les couleurs. Les méthodes développées dans la thèse montrent le potentiel élevé de la MHN en couleurs avec un éclairage partiellement cohérent spatialement, suggérant un avenir prometteur pour cette technique. / The thesis deals with methods and developments in color digital holographic microscopy (DHM), with a partial spatial coherence illumination. The principal drawback of classical optical microscopy is its poor depth of field, which makes difficult the observation of dynamic phenomena in thick samples. On the contrary, DHM provides reconstruction in depth thanks to numeric propagation of the recorded hologram. Another feature of interferometric DHM is the quantitative phase contrast imaging, useful for analyzing transparent objects. Usual DHM is limited to monochromatic case, but multispectral illumination in an appropriate setup leads to color DHM. Color in-flow imaging of particles in DHM is developed in the thesis, with a method for the automatic correction of color balance and permanent defects. It is applied to analyze plankton microorganisms in untreated pond water samples, and provides high quality images, for both optical phase and intensity. Moreover, noise reduction obtained when decreasing the spatial coherence of the illumination in DHM is also investigated in the thesis, with the development of two models that quantitatively assess the noise reduction as a function of both the spatial coherence of the illumination, and the defocus distance of the noise source. Furthermore, differential DHM (DDHM) is also studied in the thesis. As DHM gives the optical phase, DDHM provides differential phases, from which phase is retrieved by integration. However, misalignments and defects give some aberrations, which affect phase quality and hinder refocusing. A specific hologram processing is developed, giving an accurate phase image and enabling holographic reconstruction in depth. Finally, in DHM, a criterion is essential to automatically achieve the refocusing distance of the object. Two refocusing criteria are developed in the thesis, both working independently of the nature of the observed object (amplitude, phase, or both mixed). The first one, monochromatic, is based on amplitude analysis and on a high-pass filtering process. The second one, which gives fast refocusing in multispectral DHM, compares the phase in the Fourier domain among wavelengths. Methods developed in the thesis show the high potential of color DHM with a partial spatial coherence illumination, suggesting a promising future for this technique. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette recherche analyse la contribution de l’artiste brésilien Abraham Palatnik (Natal, 1928) au domaine de l’art optico-cinétique. Elle s’intéresse au contexte international de sa présentation et de sa réception critique. L’appareil cinéchromatique Azul e roxo em Primeiro movimento distingué à la Première Biennale de São Paulo en 1951, fait de lui un pionnier de l’art cinétique et de l’art technologique. A Rio de Janeiro, dans le cercle de Mario Pedrosa, il fonde un groupe avec Almir Mavignier et Ivan Serpa. La théorie de la Gestalt et l’art des fous d’Engenho de Dentro au centre de leurs discussions, les conduisent à pratiquer un « abstractionnisme sensible ». Formé à Tel Aviv en mécanique et en art plastique avant son retour au Brésil fin 1947, Palatnik met son talent d’inventeur au service de la création artistique et de ses activités industrielles. Artiste et designer, il participe aux mouvements d’avant-garde brésiliens et internationaux. Il intègre le groupe Frente en 1954. Invité à huit biennales de São Paulo jusqu’en 1969 et à la trente deuxième Biennale de Venise en 1964, la diffusion de ses œuvres est en synchronie avec celles de ses pairs « cinétistes ». Elle connaît un essor considérable durant les années 1960 en Europe, en Amérique du Sud et aux États-Unis. L’expérimentation perceptuelle, au cœur de son projet esthétique, induit une forme de participation ludique et cognitive du spectateur. Palatnik explore les propriétés des matériaux immatériels et celles contenues dans la matière. Il réinvente la peinture en utilisant la lumière artificielle, le bois de jacaranda, des objets électromécaniques ou des composés chimiques. / This research examines the contribution of the Brazilian artist Abraham Palatnik (Natal, 1928) to the optico-kinetic art. It is focused on the international context of his exhibitions and the critical reception. The kinecromatic device Azul e roxo em Primeiro movimento was granted by a presentation in the First Biennal of São Paulo in 1951, which made him a pioneer of the kinetic art and technological art. In Rio de Janeiro, in Mario Pedrosa’s circle, he builds up a group with Almir Mavignier and Ivan Serpa. The theory of Gestalt and the art of the mentally ill from Engenho de Dentro, draw into their discussions, lead them to practise an « abstractionism sensitive ». He is specialized in mechanical and in visual art in Tel Aviv before his return in Brazil later in 1947. Palatnik uses his inventor’s talent for the benefits of the artistic creation and for his industrial activities. As an artist and designer, he participates in the Brazilian and international vanguard movements. He joins the group Frente in 1954. He has been invited to São Paulo Biennal eight times until 1969 and in the thirty second Venice Biennal in 1964. The diffusion of his works in synchrony with those of his peers « kinetists », knows a considerable development during the 1960s in Europe, in South America and in the United States. The perceptual experimentation, at the inner of his aesthetic project, involves a sort of playful and cognitive participation of the spectator. Palatnik explores the properties of the abstract materials and those contained in the materiality. He reinvents the paint by using the artificial light, the wood of jacaranda, electromechanic objects or chemical compounds.