This dissertation develops new approaches for detection and classification of buried radioactive materials. Different spectral transformation methods are proposed to effectively suppress noise and to better distinguish signal features in the transformed space. The contributions of this dissertation are detailed as follows. 1) Propose an unsupervised method for buried radioactive material detection. In the experiments, the original Reed-Xiaoli (RX) algorithm performs similarly as the gross count (GC) method; however, the constrained energy minimization (CEM) method performs better if using feature vectors selected from the RX output. Thus, an unsupervised method is developed by combining the RX and CEM methods, which can efficiently suppress the background noise when applied to the dimensionality-reduced data from principle component analysis (PCA). 2) Propose an approach for buried target detection and classification, which applies spectral transformation followed by noisejusted PCA (NAPCA). To meet the requirement of practical survey mapping, we focus on the circumstance when sensor dwell time is very short. The results show that spectral transformation can alleviate the effects from spectral noisy variation and background clutters, while NAPCA, a better choice than PCA, can extract key features for the following detection and classification. 3) Propose a particle swarm optimization (PSO)-based system to automatically determine the optimal partition for spectral transformation. Two PSOs are incorporated in the system with the outer one being responsible for selecting the optimal number of bins and the inner one for optimal bin-widths. The experimental results demonstrate that using variable bin-widths is better than a fixed bin-width, and PSO can provide better results than the traditional Powell’s method. 4) Develop parallel implementation schemes for the PSO-based spectral partition algorithm. Both cluster and graphics processing units (GPU) implementation are designed. The computational burden of serial version has been greatly reduced. The experimental results also show that GPU algorithm has similar speedup as cluster-based algorithm.

Une calibration orbitale du Valanginien et d’une partie de l’Hauterivien (Crétacé inférieur) est présentée au cours de ce travail. Celles-ci sont basées sur l’identification des cycles de l’excentricité à partir d’analyses spectrales menées sur des proxies climatiques mesurés à haute résolution sur des alternances marne/calcaire hémipélagiques.Cinq coupes de référence sont analysées dans le Bassin Vocontien (Sud-Est de la France), couvrant l’ensemble de l’étage du Valanginien. Une durée de 5,08 Ma est proposée pour cet étage à partir de l’identification du cycle de l’excentricité de 405 ka. Le cadre temporel proposé, combiné aux âges radioisotopiques disponibles, montre que la perturbation en 13C du Valanginien moyen (événement Weissert) est antérieure à la mise en place des trapps du Paraná-Etendeka. La forte expression de l’obliquité dans la partie supérieure du Valanginien pourrait refléter la mise en place de calottes polaires de faible extension.La transition Hauterivien-Barrémien de Río Argos (Sud-Est de l’Espagne) est traitée par une analyse multi-proxies (cortèges argileux et susceptibilité magnétique ou SM). Par comparaison avec les bancs calcaires, les interbancs marneux sont enrichis en kaolinite et en illite, appauvries en smectite et possèdent de fortes valeurs de SM. Cela reflète des conditions tropicales humides lors du dépôt des marnes tandis que les calcaires se déposent en climat semi-aride. Les durées des zones d’ammonite à P. ohmi et à T. hugii sont respectivement estimées à 0,78 Ma et 0,54 Ma. L’événement anoxique Faraoni a une durée comprise entre 100 et 150 ka. Par corrélation avec d’autres coupes, Río Argos apparaît être le meilleur candidat GSSP / Orbital floating time scales are proposed for the Valanginian Stage and part of the Hauterivian Stage (Early Cretaceous). These are based on the identification of the eccentricity cycles from spectral analyses performed on high-resolution climatic proxies measured on hemipelagic marl-limestone alternations. Five reference sections were analysed in the Vocontian Basin (SE France), spanning the entire Valanginian. A duration of 5,08 myr is proposed for the Valanginian Stage from the identification of the 405-kyr eccentricity cycle. The time frame proposed, combined with available radiometric ages, shows that the mid-Valanginian 13C positive excursion (namely the Weissert Event) occurs prior to the onset of the Paraná-Etendeka traps. The stronger expression of the obliquity cycles in the upper part of the Valanginian Stage may be caused by the onset of low-extension polar ice. The Hauterivian-Barremian transition of the Río Argos section (SE Spain) was studied by a multi-proxies analysis (clay minerals, magnetic susceptibility or MS). Compared to limestone beds, marl interbeds are enriched in kaolinite and illite, impoverished in smectite and show stronger MS values. This reflect tropical humid conditions during marl deposits while limestone were deposited under semi arid conditions. The durations of the P. ohmi and T. hugii ammonite zones are assessed at 0.78 myr and 0.54 myr, respectively. The duration of the Faraoni anoxic event ranges from 100 to 150 kyr. By correlation with other sections, the Río Argos section appears to be the most valuable candidate for GSSP.

Une calibration orbitale du Valanginien et d'une partie de l'Hauterivien (Crétacé inférieur) est présentée au cours de ce travail. Celles-ci sont basées sur l'identification des cycles de l'excentricité à partir d'analyses spectrales menées sur des proxies climatiques mesurés à haute résolution sur des alternances marne/calcaire hémipélagiques.Cinq coupes de référence sont analysées dans le Bassin Vocontien (Sud-Est de la France), couvrant l'ensemble de l'étage du Valanginien. Une durée de 5,08 Ma est proposée pour cet étage à partir de l'identification du cycle de l'excentricité de 405 ka. Le cadre temporel proposé, combiné aux âges radioisotopiques disponibles, montre que la perturbation en 13C du Valanginien moyen (événement Weissert) est antérieure à la mise en place des trapps du Paraná-Etendeka. La forte expression de l'obliquité dans la partie supérieure du Valanginien pourrait refléter la mise en place de calottes polaires de faible extension.La transition Hauterivien-Barrémien de Río Argos (Sud-Est de l'Espagne) est traitée par une analyse multi-proxies (cortèges argileux et susceptibilité magnétique ou SM). Par comparaison avec les bancs calcaires, les interbancs marneux sont enrichis en kaolinite et en illite, appauvries en smectite et possèdent de fortes valeurs de SM. Cela reflète des conditions tropicales humides lors du dépôt des marnes tandis que les calcaires se déposent en climat semi-aride. Les durées des zones d'ammonite à P. ohmi et à T. hugii sont respectivement estimées à 0,78 Ma et 0,54 Ma. L'événement anoxique Faraoni a une durée comprise entre 100 et 150 ka. Par corrélation avec d'autres coupes, Río Argos apparaît être le meilleur candidat GSSP