Cette thèse est centrée sur l'affichage et la manipulation en temps interactif au sein d'un navigateur Internet de modèles 3D issus de Systèmes d'Informations Géographiques (SIG). Ses principales contributions sont la visualisation de terrains 3D haute résolution, la simplification de maillages irréguliers sur GPU, et la création d'une nouvelle API navigateur permettant de réaliser des traitements lourds et efficaces (parallélisme GP/GPU) sans compromettre la sécurité. La première approche proposée pour la visualisation de modèles de terrain s'appuie sur les récents efforts des navigateurs pour devenir une plateforme versatile. Grâce aux nouvelles API 3D sans plugin, nous avons pu créer un client de visualisation de terrains "streamés" à travers HTTP. Celui-ci s'intègre parfaitement dans les écosystèmes Web-SIG actuels (desktop et mobile) par l'utilisation des protocoles standards du domaine (fournis par l'OGC, Open Geospatial Consortium). Ce prototype s'inscrit dans le cadre des partenariats industriels entre ATOS Worldline et ses clients SIG, et notamment l'IGN (institut national de l'information géographique et forestière) avec le Géoportail (http://www.geoportail.gouv.fr) et ses API cartographiques. La 3D dans les navigateurs possède ses propres défis, qui sont différents de ce que l'on connaît des applications lourdes : aux problèmes de transfert de données s'ajoutent les restrictions et contraintes du JavaScript. Ces contraintes, détaillées dans le paragraphe suivant, nous ont poussé à repenser les algorithmes de référence de visualisation de terrain afin de prendre en compte les spécificités dues aux navigateurs. Ainsi, nous avons su profiter de la latence du réseau pour gérer dynamiquement les liaisons entre les parties du maillage sans impacter significativement la vitesse du rendu. Au-delà de la visualisation 3D, et bien que le langage JavaScript autorise le parallélisme de tâches, le parallélisme de données reste quasi inexistant au sein des navigateurs Web. Ce constat, couplé à la faiblesse de traitement du JavaScript, constituait un frein majeur dans notre objectif de définir une plateforme SIG complète et performante intégrée au navigateur. C'est pour cette raison que nous avons conçu et développé, à travers les WebCLWorkers, une API Web de calcul GP/GPU haute performance répondant aux critères de simplicité et de sécurité inhérents au Web. Contrairement à l'existant, qui se base sur des codes déjà précompilés ou met de côté les performances, nous avons tenté de trouver le bon compromis pour avoir un langage proche du script mais sécurisé et performant, en utilisant les API OpenCL comme moteur d'exécution. Notre proposition d'API a intéressé la fondation Mozilla qui nous a ensuite demandé de participer à l'élaboration du standard WebCL dans la cadre du groupe Khronos, (aux côtés de Mozilla mais aussi de Samsung, Nokia, Google, AMD, etc.). Grâce aux nouvelles ressources de calcul ainsi obtenues, nous avons alors proposé un algorithme de simplification parallèle de maillages irréguliers. Alors que l'état de l'art repose essentiellement sur des grilles régulières pour le parallélisme (hors Web) ou sur la simplification via clusterisation et kd-tree, aucune solution ne permettait d'avoir à la fois une simplification parallèle et des modèles intermédiaires utilisables pour la visualisation progressive en utilisant des grilles irrégulières. Notre solution repose sur un algorithme en trois étapes utilisant des priorités implicites et des minima locaux afin de réaliser la simplification, et dont le degré de parallélisme est linéairement lié au nombre de points et de triangles du maillage à traiter [etc...]GP/GPU / This thesis focuses on displaying and manipulating 3D models from Geographic Information Systems (GIS) in interactive time directly in a web browser. Its main contributions are the visualization of high resolution 3D terrains, the simplification of irregular meshes on the GPU, and the creation of a new API for performing heavy and effective computing in the browser (parallelism GP/GPU) without compromising safety. The first approach proposed for the visualization of terrain models is built on recent browsers efforts to become a versatile platform. With the new 3D pluginless APIs, we have created a visualization client for terrain models “streamed” through HTTP. It fits perfectly into the current Web-GIS ecosystem (desktop and mobile) by the use of the standard protocols provided by OGC Open Geospatial Consortium. This prototype is part of an industrial partnership between ATOS Wordline and its GIS customer, and particularly the IGN (French National Geographic Institute) with the Geoportail application (http://www.geoportail.gouv.fr) and its mapping APIs. The 3D embedded in browsers brings its own challenges which are different from what we know in heavy applications: restrictions and constraints from JavaScript but also problems of data transfer. These constraints, detailed in the next paragraph, led us to rethink the standard algorithms for 3D visualization to take into account the browser specificities. Thus, we have taken advantage of network latency to dynamically manage the connections between the different parts of the mesh without significantly impacting the rendering speed. Beyond 3D visualization, and even if the JavaScript language allows task parallelism, data parallelism remains absent from Web browsers. This observation, added to the slowness of JavaScript processing, constituted a major obstacle in our goal to define a complete and powerful GIS platform integrated in the browser. That is why we have designed and developed the WebCLWorkers, a GP/GPU Web API for high performance computing that meets the criteria of simplicity and security inherent to the Web. We tried to find a trade-off for a language close to the script but secure and efficient, based on the OpenCL API at runtime. This approach is opposite to the existing ones, which are either based on precompiled code or disregard performances. Our API proposal interested the Mozilla Foundation which asked us to participate in the development of the WebCL standard by integrating the Khronos Group (Mozilla, Samsung, Nokia, Google, AMD, and so on). Exploiting these new computing resources, we then suggested an algorithm for parallel simplification of irregular meshes. While the state of the art was mainly based on regular grids for parallelism (and did not take into account Web browsers restrictions) or on simplification and kd-tree clustering, no solution could allow both parallel simplification and progressive visualization using irregular grids. Our solution is based on a three-step algorithm using implicit priorities and local minima to achieve simplification, and its degree of parallelism is linearly related to the number of points and triangles in the mesh to process. We have proposed in the thesis an innovative approach for 3D WebGIS pluglinless visualization, offering tools that bring to the browser a comfortable GP/GPU computing power, and designing a method for irregular meshes parallel simplification allowing to visualize level of details directly in Web browsers. Based on these initial results, it becomes possible to carry all the rich functionalities of desktop GIS clients to Web browsers, on PC as well as mobile phones and tablets

This work describes a relatively new technique designed to write highly parallel programs, that name is OpenCL. It is intended for both GPU and CPU and other parallel processors. Libraries used by the processor architecture, which includes a large number of small cores. These cores are not as comprehensive as conventional processors and is therefore suitable for calculations, which are many and they are simple. It is this property could, under certain conditions, accelerate the calculation of the hologram, namely the calculation of the optical field. While the calculation itself is simple, but the amount of processed data is large and therefore slow. The work also contain the basic concepts of explanation of optical and digital holography.

Image recognition and machine vision in general is quickly evolving field, due boom of cheap and powerful computation technologies. Image recognition has many different applications in wide spectrum of industries, ranging from communications trough security to entertainment. Algorithms for image recognition are still evolving and are often quite computationaly demanding. That is why some of authors deal with implementing the algorithms on specialized hardware accelerators. This work describes implementation of image recognition using the WaldBoost algorithm on the graphic accelerator (GPU) platform.

La spécificité des logiciels scientifiques développés par IFP Energies nouvelles tient avant tout à l'originalité des modèles représentant les situations physiques exprimés sous forme de systèmes d'EDPs assortis de lois de fermeture complexes. Le développement de ces logiciels, conçus pour être exécutés sur les super calculateurs parallèles modernes, nécessite de combiner des méthodes volumes finis robustes et efficaces avec des technologies informatiques qui permettent de tirer au mieux parti de ces calculateurs (parallélisme, gestion de la mémoire, réseaux d'interconnexion, etc). Ces technologies de plus en plus sophistiquées ne peuvent plus être maîtrisées dans leur ensemble par les chercheurs métiers chargés d'implémenter des nouveaux modèles. Dans ce rapport nous proposons un langage spécifique aux méthodes de discrétisation Volumes Finis permettant le prototypage rapide de codes industriels ou de recherche. Nous décrivons le cadre mathématique sur lequel nous nous basons ainsi que la mise au point du nouveau langage. Les travaux out été validés sur des problèmes académiques puis par le prototypage d'une application industrielle dans le cadre de l'axe ''CO2 maîtrisé''.