Το αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι ο διαχωρισμός των δύο κυρίαρχων συνιστωσών ανάκλσης (κατοπτρικής και διάχυτης) που οφείλονται κυρίαρχα σε επιφάνειες διηλεκτρικών υλικών. Οι κατοπτρικές ανακλάσεις αποτελούν σημαντικό πρόβλημα για πολλούς αλγορίθμους στο πεδίο της "τεχνητής όρασης" όπως στην κατάτμηση εικόνας. Μετά την ανάλυση του προβλήματος και μία εισαγωγή στη χρωματομετρία και στην πόλωση ακολουθεί μία περιγραφή δημοφιλών μεθόδων που έχουν προηγηθεί πάνω σε αυτό το αντικείμενο. Τέλος, παρουσιάζουμε τη δική μας μέθοδο διαχωρισμού, η οποία εκμεταλλεύεται τα διαφορετικά χαρακτηριστικά πολώσεως των δύο συνιστωσών και με τη βοήθεια της ανάλυσης ανεξαρτήτων συνιστωσών (ICA) επιτυγχάνει το διαχωρισμό. Η μέθοδος εφαρμόζεται τόσο σε πραγματικές όσο και σε κατασκευασμένες εικόνες. / The subject of this thesis is the separation of two reflection components (specular and diffuse) on surfaces of dielectric materials. The specular reflections are a significant problem for many algorithms in the field of computer vision, i.e. image segmentation. After the analysis of the problem and an introduction to colorimetry and polarization we describe popular methods that have already been used for this problem. Finally, we represent our own separation method, which exploits the different degree of polarization in the two reflection components and achieves the separation using independent component analysis (ICA). The method is applied on both real and virtual images.

Le contenu et l’état de conservation exceptionnel du Codex Borbonicus en font un témoin précieux de la culture du bassin de Mexico-Tenochtitlan à l’époque de l’arrivée des conquistadors. Pour certains historiens il s’agit d’un document assurément précolombien, tandis que pour d’autres, une partie de son contenu graphique dénote une influence culturelle Européenne. Afin d’explorer les savoir-faire mis en œuvre lors de sa production et d’apporter de nouvelles données à ce débat, la nature et le mode de préparation des constituants du manuscrit sont étudiés, dans les limites offertes par les instrumentations transportables et non-invasives (spectroscopies de fluorescence de rayons X, de réflexion, d’émission et Raman). Une première interprétation des données analytiques enregistrées sur le manuscrit se base sur les connaissances issues des sources historiques et du corpus de manuscrits mésoaméricains déjà étudiés. Une analyse plus fine des données est apportée par des calculs de combinaisons spectrales et par l’étude expérimentale de certains colorants, qui permettent une compréhension plus avancée des techniques de production picturale employées. Afin de généraliser les conclusions tirées des mesures localisées, la distribution des constituants sur la totalité du document est également abordée. L’imagerie hyperspectrale, par l’application d’outils statistiques et le développement de cartographies de motifs spectraux spécifiques, apporte ainsi une nouvelle perspective aux résultats des analyses. L’utilisation exclusive de colorants organiques d’origine animale (Dactylopius coccus) ou végétale (Indigofera suffruticosa, Comellina coelestis, Justicia spicigera) dans le Codex Borbonicus, seuls ou en mélanges, correspond aux traditions précolombiennes. L’hypothèse d’une influence européenne ne peut donc s’appuyer sur la nature des constituants du document. Les données présentées viennent par ailleurs enrichir les connaissances sur les techniques de production de manuscrits Mésoaméricains. / The Codex Borbonicus is a great source of knowledge regarding different aspects of the culture of the basin of Mexico-Tenochtitlan at the time of the Spanish conquest. For some historians, the manuscript is definitely Precolumbian while for others, parts of its graphical contents reveal a European cultural influence. In order to investigate the technological knowledge that was involved for its creation, and to bring fresh data to the debate, the manuscript material constituents are studied with transportable, non-invasive analytical techniques (X-Ray fluorescence, reflexion, emission and Raman spectroscopies). A first interpretation of the analytical data recorded on the document is based on the historical records and the corpus of Mesoamerican manuscripts that have already been studied. A finer analysis of the data is done through the calculation of spectral combinations as well as the experimental studies of certain coloring materials, that allow a better understanding of the paint preparation techniques. In order to generalize the conclusion based on localized analyses, the spatial distribution of the constituent on the whole document is also explored. Hyperspectral imaging, with the aid of statistical tools and the mapping of specific spectral features, brings new insights to the first results. The exclusive use of organic colorants extracted from animal (Dactylopius coccus) or vegetable sources (Indigofera suffruticosa, Comellina coelestis, Justicia spicigera) in the Codex Borbonicus, alone or in mixtures, fits what is known of Precolumbian traditions. Therefore, the hypothesis of a European influence can’t be supported by the nature of the manuscript constituents. Moreover, these new data enrich the current knowledge on Mesoamerican manuscript production techniques.

The optical touch pointer (OTP), a fluorescence spectroscopy based system, assists brain surgeons during guided brain tumor resection in patients with glioblastoma multiforme (GBM). After recording and analyzing the autofluorescence spectrum of the tissue, it is possible to distinguish malignant from healthy brain tissue. A challenge during the intraoperative measurements is the interference of blood. If it gets in contact with the laser pointer, the blood blocks the light transmission to and from the tissue. The purposes of the project were to study and categorize patterns of blood interference and to present possible solutions to avoid signal blocking by blood. To measure fluorescence and reflection two devices were used respectively, the OTP which has a spectrometer and a blue laser, and the diffused reflection spectroscopy system (DRS) which has a spectrometer and a white light source. Both operate independently from each other and are connected to a fiber optical probe. A similar scenario to the one in the operation theater was simulated in the lab. Fluorescence and diffuse reflection measurements with and without blood were realized on skin and on two different plastic fluorescent standards. The results were analyzed with the aid of MatLAB, and compared with data collected in the hospital during brain tumor resection. The highest autofluorescence of brain tissue and skin is reached at approximately 506 nm. Although skin and both plastic standards have different optical properties regarding color or rather fluorescence, all of them presented very similar curves when blood on them blocked partially or completely the light transmission. A blood layer of more than 0.1 mm thickness blocks the blue laser light. Blood absorption happens at 541 and 577 nm due to oxy-hemoglobin (HbO2) in both liquid and dried blood. When the fluorescence spectrum is available but weak, the reflection spectrum contains two dips (traces of HbO2 at 541 and 577 nm). In brain there were cases in which light absorption occurred additionally at other wavelengths than the absorption peaks of deoxyhemoglobin (Hb) and HbO2. Blood interference during the OP can be prevented if the probe rests in a saline solution after every measurement. In this way the fresh blood sticking on the probe dissolves in the solution. For dried or coagulated blood, additional manual cleansing is needed.

Ce travail porte sur l'étude des propriétés opto- et magnéto-électroniques des oxydes et fluorures de zinc. Dans une première partie, nous avons étudié les propriétés d'absorption/réflexion dans le proche-IR de poudres d'oxyde de zinc dopées de manière aliovalente par l'aluminium ou le gallium. Une grande partie du travail a consisté en la détermination précise du taux de dopant introduit pour les différentes conditions expérimentale utilisées. Les taux de dopant déterminés ont ensuite été corrélés aux propriétés optiques mesurées par spectrométrie de réflexion diffuse. Nous avons voulu réaliser le même travail sur le fluorure de zinc mais nous avons été confrontés à la difficulté de doper ce composé par l'aluminium à cause de la grande stabilité chimique du fluorure AlF3. En revance, une étude structurale approfondie a été réalisée sur un hydroxyfluorure de zinc ZnOHF, précurseur pouvant être dopé de manières aliovalente. Dans la dernière du manuscrit, nous avons utilisé nos compétences relatives au suivi du dopage pour étudier l'effet des porteurs libres sur les propriétés magnétiques des oxydes de zinc dopés au cobalt. D'un point de vue expérimental, aucun effet des porteurs n'a été recensé, seul un comportement paramagnétique ayant été observé. / This work deals with the opto-electronic and magnetic properties of zinc oxides and fluorides. In a first part, NIR absorption / reflection properties of aluminium and gallium doped zinc oxides powders have been studied. Dopant rates have been accurately determined for different experimental conditions and correlated with optical properties which were measured by diffuse reflection spectrometry. The same investigation has been performed on zinc fluoride but this compound could not have been doped by aluminium because of high chemical stability of aluminium fluoride. However, a structural study has been carried out on zinc hydroxyfluoride, which can be doped by aluminium. The last part of this dissertation deals with the investigation of carriers effect, which can be followed by diffuse reflection, on magnetic properties of cobalt doped zinc oxide. Free carriers have beeb no effect, only a paramagnetic behaviour has been observed.