Dans le domaine de la robotique, la vision omnidirectionnelle est privilégiée car elle augmente le champ de vision des capteurs ce qui permet une meilleur navigation et localisation des robots. Les capteurs catadioptriques (combinaison de miroir(s) + caméra(s)) représentent une solution simple et rapide pour atteindre une vue large satisfaisante. Cependant, à cause de la géométrie des miroirs de révolution utilisés, ces capteurs fournissent des images possédant une résolution non uniforme et entrainent des distorsions géométriques. Deux approches sont présentées dans la littérature pour remédier à ces désagréments. La première consiste à traiter les images omnidirectionnelles comme étant des images perspectives, tandis que la seconde utilise des méthodes adaptées à la géométrie des capteurs en travaillant sur des espaces équivalents (Sphère, cylindre). Le principal atout de la première approche est le gain en temps de traitement par contre la qualité des résultats est souvent dépassée par celle des méthodes adaptées. Dans le cadre des travaux de cette thèse, nous avons choisi la voie de la première catégorie. L'objectif est de proposer des méthodes (mise en correspondance, détection de contour et détection de coin) permettant d'améliorer les résultats des traitements des images omnidirectionnelles. Les méthodes proposées sont basées sur des mesures statistiques. Elles présentent l'avantage de parcourir les images omnidirectionnelles par des voisinages (fenêtres) de taille fixe, sans passer par leurs adaptations aux caractéristiques intrinsèques du capteur et à la géométrie du miroir utilisé. Elle présente également l'avantage de ne pas faire appel à la dérivation qui accentue l'effet du bruit aux hautes fréquences de l'image. Les méthodes proposées ont été d'abord validées sur des images perspectives avant d'être appliquées sur les images omnidirectionnelles. Les résultats comparatifs obtenus sont satisfaisants.

Cette thèse traite du développement d'outils informatiques pour faciliter et améliorer la planification d'une intervention en chirurgie orthognatique. Cette composante de la chirurgie maxillofaciale a pour problématique la correction de dysharmonies dento-maxillofaciales par le repositionnement des mâchoires supérieure et inférieure. Une première partie est consacrée à la définition d'un protocole complet de chirurgie orthognatique assistée par ordinateur. En particulier, un nouvel outil de céphalométrie tridimensionnelle est présenté pour l'étude des anomalies du squelette facial. La contribution principale de ce travail porte ensuite sur l'évaluation des modifications de la morphologie du patient induites par des repositionnements osseux. Pour cela, un modèle biomécanique des tissus mous de la face a été développé, basé sur la méthode des éléments finis. Le premier problème abordé est la construction d'un modèle spécifique à chaque patient. Les contraintes rencontrées en pratique clinique, notamment de temps, rendent inadaptée l'utilisation des méthodes traditionnelles de génération de maillages. Une nouvelle approche a donc été proposée. Elle consiste à adapter un maillage générique de la face à la morphologie de chaque patient, l'aide d'un algorithme de mise en correspondance élastique et de données d'imagerie scanner pré-opératoires. Cette méthode a été évaluée sur sept patients, en étudiant de manière qualitative et quantitative l'adéquation du modèle généré à la morphologie réelle du patient. Le modèle d'un patient est ensuite utilisé pour simuler les déformations des tissus mous consécutives à des repositionnements osseux. Des hypothèses simples, loi de comportement linéaire et petites déformations, sont retenues dans un premier temps pour caractériser les tissus mous. Un protocole d'évaluation, basé sur des données d'imagerie post-opératoire, permet de reproduire avec précision les gestes effectivement réalisés pendant une intervention, puis de comparer quantitativement les simulations biomécaniques avec la morphologie post-opératoire réelle du patient. Ce protocole d'évaluation a été appliqué à deux cas cliniques, et les premières conclusions sur la qualité des simulations sont présentées.

Le SLAM, « Simultaneous Localisation And Mapping », représente à l'heure actuelle l'une des principales thématiques investiguées dans le domaine des robots mobiles autonomes. Il permet, à l'aide de capteurs extéroceptifs (laser, caméra, radar, etc.) et proprioceptifs (odomètre, gyromètre, etc.), de trouver l'orientation et la localisation d'un robot dans un environnement extérieur vaste, inconnu ou modifié, avec la possibilité de créer une carte au fur et à mesure des déplacements du véhicule. Les travaux de thèse décrits dans ce manuscrit s'intègrent dans ce courant de recherche. Ils visent à développer un SLAM innovant qui utilise un radar à modulation de fréquence continue « FMCW » comme capteur extéroceptif. Ce capteur est insensible aux conditions climatiques et possède une portée de détection importante. Néanmoins, c'est un capteur tournant qui, dans une utilisation mobile, va fournir des données corrompues par le déplacement du véhicule. Pour mener à bien ces travaux, nous avons proposés différentes contributions : une correction de la distorsion par l'utilisation de capteurs proprioceptifs ; le développement d'une technique de localisation et cartographie simultanées nommée RS-SLAM-FMT qui effectue un scan matching sur les observations et utilise un algorithme estimatif de type EKF-SLAM ; l'utilisation, pour la première fois en SLAM, de la mise en correspondance par Transformée de Fourier-Mellin pour réaliser l'opération de scan matching ; la création d'un outil expérimental pour déterminer la matrice de covariance associée aux observations ; des tests de robustesse de l'algorithme dans des conditions d'utilisation réelles : dans des zones avec un faible nombre de points d'intérêts, sur des parcours effectués à vitesse élevée, dans des environnements péri-urbains avec une forte densité d'objets mobiles ; la réalisation d'une application temps réel pour le test du procédé sur un véhicule d'exploration qui se déplace dans un environnement extérieur vaste. / Simultaneous Localization And Mapping (SLAM) is one of the main topics investigated in the field of autonomous mobile robots. It permits the Localization and mapping of a robot in a large outdoor environment, using exteroceptive (laser, camera, radar, etc.) and proprioceptive (odometer, gyroscope, etc.) sensors. The objective of this PhD thesis is to develop innovative SLAM that uses a radar frequency modulated continuous wave (FMCW) as an exteroceptive sensor. Microwave radar provides an alternative solution for environmental imaging and overcomes the shortcomings of laser, video and sonar sensors such as their high sensitivity to atmospheric conditions. However, data obtained with this rotating range sensor is adversely affected by the vehicle’s own movement. In order to efficiently manage the work, we propose : a correction, on-the-fly, of the rotating distortion with an algorithm that uses the proprioceptive sensors’ measurements ; development of a new technique for simultaneous localization and mapping named RS-SLAM-FMT ; for the first time in SLAM, the use of the Fourier-Mellin Transform provides an accurate and efficient way of computing the rigid transformation between consecutive scans ; creation of an experimental tool to determine the covariance matrix associated with the observations. It is based on an uncertainty analysis of a Fourier-Mellin image registration ; tests of the robustness of the SLAM algorithm in real-life conditions : in an environment containing a small number of points of interest, in real full speed driving conditions, in peri-urban environments with a high density of moving objects etc. ; creation and experiment of a real-time RS-SLAM-FMT implemented on a mobile exploration vehicle in an extensive outdoor environment.

Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans le cadre du planning de traitements minimalement invasifs des lésions des artères coronaires. Le cardiologue réalise un examen coronarographique, puis dans la continuité, une angioplastie transluminale. L’angiographie rotationnelle à rayons X permet de visualiser sous différentes incidences 2D la lumière des artères coronaires sur plusieurs cycles cardiaques et aussi d’obtenir une reconstruction 3D+T des arbres coronaires. A partir de cette séquence, notre objectif est de déterminer automatiquement une incidence optimale 2D du segment sténosé compatible avec les angles du C-arm afin d’aider le cardiologue lors de l’intervention.Différentes étapes sont considérées pour calculer la position angulaire optimale du C-arm. Afin de suivre la zone de lésion durant le cycle cardiaque, une première méthode est proposée pour mettre en correspondance tous les arbres de la séquence 3D+T. Tout d’abord, un appariement deux à deux des arbres successifs est réalisé afin de construire un arbre d’union. Ces derniers sont ensuite fusionnés afin d’obtenir un arbre mosaïque représentant l’arbre le plus complet de la séquence. L’utilisation de mesures de similarités géométriques et hiérarchiques ainsi que l’insertion de nœuds artificiels permet de prendre en compte les différents mouvements non-rigides des artères coronaires subits au cours du cycle cardiaque et les variations topologiques dû à leurs extractions. Cet appariement nous permet de proposer une deuxième méthode afin d’obtenir une vue angiographique 2D optimale de la zone de lésion tout le long du cycle cardiaque. Cette incidence est proposée spécifiquement pour trois types de région d’intérêt (segment unique, segment multiple ou bifurcation) et est calculée à partir de quatre critères (raccourcissement, chevauchement interne et externe ou angle d’ouverture de bifurcation). Une vue 2D déployée du segment projeté avec le moins de superposition avec les structures vasculaires avoisinantes est obtenue. Nous donnons également la possibilité au cardiologue d’avoir une incidence optimale privilégiant soit le déploiement du stent ou soit le guidage d’outils de la racine de l’arbre à la zone sténosée. Nos différents algorithmes ont été évalués sur une séquence réelle de 10 phases segmentées à partir d’un CT et de 41 séquences simulées. / The thesis work deals with the planning of minimally invasive surgery of coronary artery lesions. The physician performs a coronarography following by a percutaneous transluminal angioplasty. The X-ray rotational angiography permits to visualize the lumen artery under different projection angles in several cardiac cycles. From these 2D projections, a 3D+T reconstruction of coronary arteries can be obtained. Our goal is to determine automatically from this 3D+T sequence, the optimal angiographic viewing angle of the stenotic segment. Several steps are proposed to compute the optimal angular position of the C-arm. Firstly, a mosaic-based tree matching algorithm of the 3D+T sequence is proposed to follow the stenotic lesion in the whole cardiac cycle. A pair-wise inexact tree matching is performed to build a tree union between successive trees. Next, these union trees are merged to obtain the mosaic tree which represents the most complete tree of the sequence. To take into account the non-rigid movement of coronary arteries during the cardiac cycle and their topology variations due to the 3D reconstruction or segmentation, similarity measures based on hierarchical and geometrical features are used. Artificial nodes are also inserted. With this global tree sequence matching, we propose secondly a new method to determine the optimal viewing angle of the stenotic lesion throughout the cardiac cycle. This 2D angiographic view which is proposed for three regions of interest (single segment, multiple segment or bifurcation) is computed from four criteria: the foreshortening, the external and internal overlap and the bifurcation opening angle rates. The optimal view shows the segment in its most extended and unobstructed dimension. This 2D view can be optimal either for the deployment of the stent or for the catheter guidance (from the root to the lesion). Our different algorithms are evaluated on real sequence (CT segmentation) and 41 simulated sequences.

Le trouble développemental du langage ou la dysphasie se définit comme étant un trouble qui affecte l’acquisition normale du langage oral. Plusieurs sphères du langage peuvent ainsi être affectées à différents degrés. Des difficultés phonologiques, morphosyntaxiques, lexicales et pragmatiques sont constatées chez cette population d’enfants, et ce, tant dans le volet expressif que réceptif. Ces difficultés se manifestent tôt dans la petite enfance et la plupart d’entre elles persistent malgré une prise en charge rééducative importante. Des difficultés d’acquisition de la langue écrite sont également signalées chez ces apprenants. Cela n’est pas surprenant dans la mesure où l’acquisition du code écrit français requiert des connaissances solides de la langue parlée alors qu’un corpus important de données empiriques soutient que les élèves dysphasiques abordent l’acquisition de la langue écrite avec des connaissances orales appauvries. Bien qu’une grande partie de ces données proviennent des travaux anglophones, certains consensus se dégagent et soutiennent l’idée de la présence des difficultés en lecture, plus particulièrement en identification de mots, mais aussi en compréhension en lecture. Les difficultés en production écrite, bien que moins documentées, sont observées, notamment dans les compétences de planification, de génération des idées, mais aussi de révision et de correction d’une production écrite. Les habiletés de production orthographique seraient également inférieures aux normes attendues. S’il est admis que les difficultés d’identification et de production de mots écrits isolés seraient expliquées par une incapacité à emmagasiner et à récupérer les représentations orthographiques dans le lexique orthographique, peu d’études ont porté sur la construction de ce lexique chez l’élève dysphasique francophone. Les conclusions issues des études anglophones doivent être interprétées avec prudence dans la mesure où les deux codes orthographiques présentent des particularités. Bien que le but premier de cette étude exploratoire soit de décrire les compétences orthographiques chez la population d’élèves dysphasiques, nous aimerions aussi comprendre quels sont les facteurs influant sur ce développement. Il est actuellement admis que les habiletés de conscience phonologique, les habiletés de dénomination rapide, les habiletés de mémoire à court terme verbale seraient très prédictives de l’acquisition de la lecture-écriture. D’autres facteurs sont également reconnus comme étant prédictifs de la réussite en lecture-écriture, notamment les habiletés visuoattentionnelles, les habiletés de mise en correspondance graphophonologique ou encore les capacités d’automatisation. Prenant appui sur un corpus important de données suggérant l’existence des difficultés phonologiques chez l’élève dysphasique, dans cette étude nous aimerions vérifier si ces déficits expliqueraient les faibles connaissances orthographiques chez cet apprenant. L’objectif principal de cette étude consiste à décrire les connaissances orthographiques chez l’élève dysphasique francophone du primaire. Trois objectifs spécifiques découlent du principal objectif : 1) Décrire les connaissances orthographiques de l’élève dysphasique ; 2) Identifier si les scores en production de mots écrits sont reliés à d’autres épreuves ayant recours aux connaissances orthographiques telles que la reconnaissance de mots et de pseudo-mots et la compréhension en lecture et 3) Identifier si des facteurs phonologiques tels que la mémoire à court terme verbale, la conscience phonologique, la mise en correspondance phonologique ainsi que la dénomination rapide sont liées aux représentations orthographiques chez l’enfant dysphasique. Une approche méthodologique à groupes comparatifs a été employée dans l’étude pour analyser les performances de trois groupes de participants de l’échantillon à l’étude : 1) un groupe expérimental incluant les élèves présentant un trouble développemental du langage sévère (DYS, N = 25, âge moyen = 9,72), 2) un groupe contrôle apparié selon le niveau de lecture (CL, N = 26) et 3) et un groupe contrôle apparié selon l’âge chronologique (CA, N = 42). Les résultats de cette étude exploratoire suggèrent que les performances en production orthographique des élèves dysphasiques s’apparentent à celles des élèves plus jeunes du groupe CL. De plus, les élèves dysphasiques semblent présenter des performances inférieures aux épreuves évaluant les habiletés phonologiques, notamment la mémoire à court terme verbale, la conscience phonologique, la dénomination rapide et automatisée et la mise en correspondance graphophonologique, en montrant, une fois de plus, des performances similaires à celles des élèves du groupe CL. Enfin, la présence de liens hétérogènes entre les scores aux épreuves phonologiques et à celles évaluant les connaissances orthographiques indiquerait que les connaissances phonologiques ne sont pas entièrement responsables du retard dans le développement de la compétence orthographique chez les apprenants dysphasiques. / Developmental Language Disorder (DLD) is a condition that affects the standard acquisition of oral language. Several spheres of language can be affected to different degrees. Phonological, morphosyntactic, lexical and pragmatic difficulties can be observed in the sample of children affected by DLD, on both expressive and receptive aspects. Such difficulties manifest themselves in early childhood and most of them stay consistent, despite rehabilitative measures being taken. Difficulties in acquiring writing abilities are also identified in those learners’ process. These challenges are not surprising considering that French written code requires a strong knowledge of spoken language and a large body of empirical data suggests that students affected by DLD approach the learning process with poor oral capacities. Although a large part of this data comes from works published in English, some consensuses diverge and suggest the presence of challenges in reading skills, more specifically in word identification, but also in reading comprehension. Writing challenges, although less documented, are also observed, notably in planning skills, expressing ideas, but also in the revision and correction steps of a written piece. Orthographic production abilities could also be inferior to standardized norms. If identification and isolated word production challenges would be explained by an inability to store and reuse orthographic representations in the orthographic lexicon, few studies were oriented on the French dysphasic student’s construction of this lexicon. Studies conducted on English samples must be carefully interpreted, as French and English have very different orthographic codes with each their particularities. The main goal of this exploratory study is to describe the orthographic competences of dysphasic students and comprehend what factors are influencing their language development. It is currently considered that phonological awareness, rapid automatized naming and short-term verbal memory abilities could very well predict the learning process of reading and writing. Other factors are recognized to predict success in reading and writing, notably visuoattentional skills, graphophonological processes or also automatization capacities. Relying on a large body of data suggesting the existence of phonological difficulties experienced by dysphasic students, this study will try to verify if those deficits explain the poor orthographical knowledge of those learners. The main goal of this study is to describe the orthographical knowledge of French elementary school students affected by DLD. Three goals are derivatives of the main one: 1) Describing the orthographical knowledge of the dysphasic student; 2) Identify if the written word production results are related to other tests using orthographical knowledge such as word/pseudo-word recognition and reading comprehension and 3) Identify if phonological factors such as short term verbal memory, phonological awareness, graphophonological processes as well as rapid automatized naming are related to the dysphasic student’s orthographical representation. A group comparative methodological approach was used in this study in order to analyze the results of three groups of participants of the study sample : 1) an experimental group including students with severe DLD (DYS, N = 25), 2) a controlled group matched according to reading skill level (CL, N = 26) and a controlled group matched according to chronological age (CA, N = 42). This exploratory study’s results suggest that the dysphasic students’ performances in orthographical production are similar to those of the younger students of group CL. Furthermore, students affected by DLD seem to score inferior results in tests evaluating phonological abilities, notably short term verbal memory, phonological conscience, rapid automatized naming and graphophonological processes, again demonstrating results similar to those of students of group CL. Conclusively, heterogenic and discordant links between the French dysphasic elementary school learners’ scores in phonological tests and orthographical knowledge tests show that phonological knowledge is not entirely the cause of delays in the development of their orthographical skills.