Thèse de doctorat : Sciences et techniques : Metz : 1999. / 1999METZ044S. 113 ref.

Th. 3e cycle--Optique et trait, du signal--Besançon, 1982. N°: 384.

Nous présenterons dans ce mémoire un composant à cristaux liquides électriquement variable pouvant présenter différentes fonctions optiques interchangeables en temps réel. Il peut être utilisé comme une lentille sphérique variable, puis commuté en un prisme variable, pouvant également commuter sous des formes de lentilles atypiques comme une lentille de Powell ou encore un axicon, etc. Cette cellule est réalisée en utilisant une couche faiblement conductrice dans l’approche dite de "contrôle modal" avec une électrode périphérique segmentée. La conception proposée permet d’accéder à des contrôles supplémentaires en choisissant les valeurs de fréquence et de tension appliquées aux différentes électrodes périphériques. Bien que le composant n’ait pas d’électrodes dans la zone d’ouverture, il permet de générer une grande variété de fronts d’ondes et de faisceaux (tels que gaussien, Bessel, Airy, etc.). Ce composant est un puissant dispositif permettant l’optique adaptative pouvant être utilisé dans de nombreuses applications photoniques. / An electrically variable liquid crystal component is presented that can perform various optical functions that are interchangeable in real time. It can be used as a variable spherical lens, then may be switched into a variable prism, axicon, etc. This is achieved by the use of a weakly conductive layer in the so called “modal control” lens approach with a segmented peripheral electrode. The proposed design enables important additional control tools via the choice of the frequency and voltage values that are applied to peripheral electrode segments. Despite the fact that the component has no electrodes in the clear aperture area, it allows the generation of rich variety of wavefronts and beams (such as Gaussian, Bessel, Airy, etc.) transforming it into a powerful adaptive optical device that can be used in many photonic applications.

Ce projet de recherche vise à caractériser l'influence de divers traitements de passivation de surface de l'arséniure de gallium (GaAs) sur les propriétés électriques et optiques de ce matériau. Les procédés de passivation étudiés sont les traitements au soufre (NH[indice inférieur 4])[indice inférieur 2]S et les dépôts de nitrure de silicium SiN[indice inférieur x] et trois types de substrat ont été utilisés à titre comparatif, un type N (10[indice supérieur 16]), un type N+ (10[indice supérieur 18]) et un non dopé. Dans ce dernier cas, un système de déposition chimique en phase vapeur assistée par plasma (PECVD) a été utilisé et l'influence de la fréquence de la source d'alimentation AC du plasma a été étudiée. Des techniques de caractérisation électrique, optique et électro-optique ont été utilisées pour l'étude. Des structures métal-isolant-semiconducteur (MIS) ont été réalisées pour les mesures AC et DC de capacité à plusieurs fréquences. L'analyse des mesures électriques a permis de démontrer un plus grand détachement du niveau de Fermi pour les échantillons passivés avec un dépôt de nitrure de silicium SiN[indice inférieur x] à basse fréquence plutôt qu'à haute fréquence. Des mesures optiques en continu et résolue en temps ont été effectuées sur une série d'échantillons de GaAs présentant différents niveaux de dopage et différents traitements de surface. Les mesures de photoluminescence en continu et les mesures résolues en temps montrent que les propriétés optiques des dispositifs dépendent grandement du type de substrat utilisé. Plus d'information sur le champ surfacique des dispositifs est nécessaire pour conclure sur l'efficacité de la passivation. Pour obtenir cette information, des mesures de photoluminescence, continues et résolues en temps, ont aussi été effectuées sur les structures MIS en présence d'un champ électrique. Ces mesures n'ont pas permis de mettre en évidence l'influence de la modification du champ de surface sur l'intensité du signal de luminescence, et ce peu importe le procédé de traitement de surface utilisé. Finalement, des antennes THz ont été fabriquées sur un substrat de SI-GaAs passivé par le traitement PECVD à basse fréquence. Ces antennes émettent un champ THz plus intense et avec un plus grand contenu fréquentiel que celle fabriquée sans traitement de passivation.

Dans les systèmes de vidéosurveillance, les algorithmes de vision assistée par ordinateur ont joué un rôle crucial pour la détection d’événements liés à la sûreté et la sécurité publique. Par ailleurs, l’incapacité de ces systèmes à gérer plusieurs scènes de foule est une lacune bien connue. Dans cette thèse, nous avons développé des algorithmes adaptés à certaines difficultés rencontrées dans des séquences vidéo liées à des environnements de foule d’une ampleur significative comme les aéroports, les centres commerciaux, les rencontres sportives etc. Nous avons adopté différentes approches en effectuant d’abord une analyse globale du mouvement dans les régions d’intérêt de chaque image afin d’obtenir des informations sur les comportements multimodaux de la foule sous forme de structures spatio-temporelles complexes. Ces structures ont ensuite été utilisées pour détecter des événements de surveillance inhabituels au sein-même de la foule. Pour réaliser nos expériences, nous nous sommes principalement appuyés sur trois ensembles de données qui ont suscité notre réflexion. Les résultats reflètent à la fois la qualité et les défauts de ces approches. Nous avons également développé une distance pseudo-euclidienne.Pour démontrer son utilité, une méthodologie qui lui est propre a été utilisée pour la détection de plusieurs événements de surveillance standards issus de la base TRECVID2008. Certains résultats montrent la robustesse de cette méthodologie tandis que d’autres soulignent la difficulté du problème. Les principaux défis portent, entre autres, sur le flux massif de personnes, l’importance de l’occlusion, la réflexion, les ombres, les fluctuations, les variations de la taille de la cible, etc. Cependant, nos idées et nos expériences de ces problèmes d’ordre pratique ont été particulièrement utiles. De plus, cette thèse développe un algorithme permettant de suivre une cible individuelle dans le cadre de plusieurs scènes de foule. Les séquences vidéo de la base de PETS2009 Benchmark ont été prises en compte pour évaluer les performances de cet algorithme. Si on analyse ses avantages et ses inconvénients, celui-ci fait toujours preuve d’une grande exactitude et sensibilité vis-à-vis des effets de variationde la lumière, ce qui atteste de sa grande efficacité même lorsque la luminosité baisse, que la cible entre ou sort d’une zone d’ombre ou en cas de lueur soudaine. / Computer vision algorithms have played a vital role in video surveillance systems to detect surveillance events for public safety and security. Even so, a common demerit among these systems is their unfitness to handle divers crowded scenes. In this thesis, we have developed algorithms which accommodate some of the challenges encountered in videos of crowded environments (e.g., airports, malls, sporting events) to a certain degree. We have adopted approaches by first performing a global-level motion analysis within each frame’s region of interest that provides the knowledge of crowd’s multi-modal behaviors in the form of complex spatiotemporal structures. These structures are then employed in the detection of unusual surveillance events occurred in the crowds. To conduct experiments, we have heavily relied on three thought-provoking datasets. The results reflect some unique global excellences of the approaches. We have also developed a pseudo Euclidian distance. To show its usage, a methodology based on it has been employed in the detection of various usual surveillance events from theTRECVID2008. Some results report the robustness of the methodology, while the rest gives evidence of the difficulty of the problem at hand. Big challenges include, but are not limited to, massive population flow, heavy occlusion, reflection, shadow, fluctuation, varying target sizes, etc. Notwithstanding, we have got much useful insights and experience to the practical problems. In addition, the thesis explores an individual target tracking algorithm within miscellaneous crowded scenes. Video sequences from the PETS2009 Benchmark data have been used to evaluate its performance. Viewing its pros and cons, the algorithm is still highly accurate and its sensitivity to the effects of diversity in noise and lighting, which ascertains its high-quality performance on disappearances, targets moving in and out of the shadow, and flashes of light.

Cette thèse a pour objectif principal de fournir une analyse de distribution et de la variabilité des aérosols en Asie à partir des observations satellitaires de PARASOL au-dessus des continents. Nous avons d’abord comparé les épaisseurs optiques en aérosols (AOD pour aerosol optical depth) PARASOL à celles du mode fin (particules de rayon ≤ 0.30 µm) calculées à partir des inversions des mesures photométriques de 14 sites AERONET. La qualité des corrélations obtenues démontre la bonne sensibilité des restitutions de PARASOL à la plus fine fraction des aérosols, qui proviennent principalement de sources anthropiques. Nous avons analysé les caractéristiques des distributions en aérosols à partir de quatre années de données PARASOL (mars 2005 à février 2009). Notre étude a montré que la distribution spatiale des aérosols du mode fin en Asie était étroitement liée à celle des activités humaines. Nous avons également mis en évidence une forte variabilité saisonnière de l’AOD du mode fin qui diffère selon les zones géographiques. Enfin, nous avons analysé la variabilité interannuelle sur la période 2003-2009 en été au nord de la Chine, en particulier dans la région de Beijing, et dans le contexte des réductions d’émissions des jeux olympiques de l’été 2008. Nous avons montré que les AOD du mode fin sont relativement élevées au cours des étés 2003, 2007 et 2008. Les variations interannuelles des AOD moyennes mensuelles ont montré que la variabilité était maximale en juin et similaire à celle de juillet, à la différence de celle observée en août. Dans cette étude, les AOD mesurées par AERONET dans la région de Beijing en été sont utilisées comme références et également analysées. / This thesis is devoted to analyze aerosol distribution and variability over East Asia based on PARASOL aerosol products over land. We first compared PARASOL Aerosol Optical Depth (AOD) with fine mode AOD (particles radius ≤ 0.30 μm) computed from AERONET (Aerosol Robotic Network) inversions over 14 sites. The rather good correlation observed over land demonstrates the remarkable sensitivity of PARASOL retrievals to the smaller fraction of fine particles, mostly originating from anthropogenic sources. We analyzed the characteristics and seasonal variation of aerosol distribution over East Asia considering four years of PARASOL Level 2 data (March 2005 to February 2009). Our study shows that the spatial distribution of fine-mode aerosols over East Asia, as retrieved from PARASOL, is highly associated with human activities. Our work also evidenced a strong variability of seasonal fine-mode AOD patterns with geographical locations. Finally, the inter-annual variation during 2003-2009 periods of summer fine-mode AOD over North China, in particular the Beijing City region, was analyzed for the contribution to evaluating the regional impact of emission reduction enforced in Beijing during the 2008 Olympic Summer Games. We found that summer average of fine-mode AOD exhibited relatively higher values in 2003, 2007 and 2008. The inter-annual variation patterns of monthly averaged AOD (June to August) shows that June generally exhibits the strongest variation and varies similar to July, but differs from August. As reference, measured total AOD and fine mode AOD computed from AERONET inversions in summer are also discussed for the Beijing City region.

De nos jours, dans des domaines tels que la sécurité et la santé, une forte demande consiste à pouvoir analyser le comportement des personnes en s'appuyant notamment sur l'analyse faciale. Dans cette thèse, nous explorons de nouvelles approches à destination de systèmes d’acquisition peu contraints. Plus spécifiquement, nous nous intéressons à l'analyse des expressions faciales en présence de variation d'intensité et de variations de pose du visage. Notre première contribution s'intéresse à la caractérisation précise des variations d'intensité des expressions faciales. Nous proposons un descripteur innovant appelé LMP qui s'appuie sur les propriétés physiques déformables du visage afin de conserver uniquement les directions principales du mouvement facial induit par les expressions. La particularité principale de notre travail est de pouvoir caractériser à la fois les micro et les macro expressions, en utilisant le même système d'analyse. Notre deuxième contribution concerne la prise en compte des variations de pose. Souvent, une étape de normalisation est employée afin d'obtenir une invariance aux transformations géométriques. Cependant, ces méthodes sont utilisées sans connaître leur impact sur les expressions faciales. Pour cela, nous proposons un système d'acquisition innovant appelé SNaP-2DFe. Ce système permet de capturer simultanément un visage dans un plan fixe et dans un plan mobile. Grâce à cela, nous fournissons une connaissance du visage à reconstruire malgré les occultations induites par les rotations de la tête. Nous montrons que les récentes méthodes de normalisation ne sont pas parfaitement adaptées pour l'analyse des expressions faciales. / Facial expression recognition has attracted great interest over the past decade in wide application areas, such as human behavior analysis, e-health and marketing. In this thesis we explore a new approach to step forward towards in-the-wild expression recognition. Special attention has been paid to encode respectively small/large facial expression amplitudes, and to analyze facial expressions in presence of varying head pose. The first challenge addressed concerns varying facial expression amplitudes. We propose an innovative motion descriptor called LMP. This descriptor takes into account mechanical facial skin deformation properties. When extracting motion information from the face, the unified approach deals with inconsistencies and noise, caused by face characteristics. The main originality of our approach is a unified approach for both micro and macro expression recognition, with the same facial recognition framework. The second challenge addressed concerns important head pose variations. In facial expression analysis, the face registration step must ensure that minimal deformation appears. Registration techniques must be used with care in presence of unconstrained head pose as facial texture transformations apply. Hence, it is valuable to estimate the impact of alignment-related induced noise on the global recognition performance. For this, we propose a new database, called SNaP-2DFe, allowing to study the impact of head pose and intra-facial occlusions on expression recognition approaches. We prove that the usage of face registration approach does not seem adequate for preserving the features encoding facial expression deformations.

L’objectif de ce travail est d’étudier les différents types d’intégration à base de guides optiques sur InP permettant d’aboutir à une matrice de commutation optique 2x2. Pour cela, nous avons tout d’abord étudié l’intégration monolithique de guides InP et de guides diélectriques à très fort confinement. La partie active est composée de guides sur InP et la partie passive de guides diélectriques qui jouent le rôle d’adaptateur de mode tout en étant très compact. Malgré tous les efforts technologiques et théoriques développés pour aboutir à l’objet convoité, il apparaît que l’intégration monolithique ne nous permet pas pour le moment d’aboutir à des pertes compatibles avec les besoins industriels. Cependant, ces travaux nous ont permis d’aboutir à une nouvelle structure de guide sur InP qui se couple parfaitement avec les guides sur verre de la société Teem Photonics. C’est donc cette approche que nous avons retenu, qui permet d’aboutir à un dispositif complètement fibré à faibles pertes d’insertion. Il est cependant nécessaire de démontrer l’aptitude de ce nouveau guide à la commutation. Nous avons donc conçu et réalisé des commutateurs DOS utilisant ce nouveau guide. Leurs caractérisations montrent l’intérêt de ce guide pour la commutation optique. / The aim of this work is the study of different ways of integration based on InP optical waveguides to obtain 2x2 optical switching matrixes. For this purpose, we started with the monolithic integration of InP waveguides and highly confinement dielectrics waveguides. The active part is composed of InP waveguides and the passive part is constituted of dielectric waveguides which are tapered and very compact. In spite of strong theoretical and technological efforts developed to reach our target up to now monolithic integration doesn’t lead to low insertion losses fitting with industrial needs. Nevertheless, we designed and fabricated a new InP waveguide which allows a good coupling with glass waveguides of Teem Photonics company. Finally, we designed and fabricated a Digital Optical Switch with the new InP waveguide. Its characterizations proved the advantage of this waveguide for the optical switching.

L'objectif de ce mémoire de thèse consiste à étudier et caractériser les propriétés de couche mince piézoélectrique de nitrure d'aluminium (AlN) utilisées comme une couche d'actionnement de micropoutres multimorphes actionnées piézoélectriquement et à évaluer leurs performances micromécaniques. Ce travail a été effectué en utilisant une méthodologie hybride basée sur l'interaction entre le modèle physique et mathématique des objets étudiés. Ces recherches ont été faites dans le cadre d'une thèse de doctorat effectuée en cotutelle entre l'Université de Franche-Comté et l'Université Technologique de Varsovie. Les deux laboratoires qui ont porté ce projet sont le Département d'Optique P.M. Duffieux de l'Institut FEMTO-ST et l'Institut de Micromécanique et Photonique. Une méthodologie hybride opto-numérique a été proposée pour étudier des microstructures. Cette méthodologie permet la caractérisation complèxe de ces échantillons en identifiant les divergences entre leur modèle physique et mathématique. Cette approche hybride, combinant les données expérimentales obtenues par l'interféromètrie optique et les techniques de nanoindentation avec les résultats de traitements numériques et les équations analytiques, a été appliquée pour étudier les micropoutres silicium où un film mince piézoélectrique d'AlN a été déposé entre les deux électrodes métalliques. Grâce à ces interractions, les propriétés de films AlN ainsi que les comportements micromécaniques de transducteurs piézoélectriques et leur fiabilité ont été déterminés. Nous avons bati un modèle physique de ces dispositifs multimorphes en utilisant la plateforme de métrologie basée sur l'interféromètre de Twyman-Green, offrant les avantages de mesure non-destructive et la haute résolution de techniques optiques. Ainsi, nous avons obtenu des données caractérisant les comportements statiques et dynamiques de micropoutres AlN, ainsi que les différentes propriétés physiques des éléments étudiés. Enfin, quelques mesures de fiabilité de nos microobjets ont permis l'évaluation de l'impact de certains paramètres géométriques et fonctionnels sur les comportements des échantillons et leur durée de vie. Le modèle mathématique proposé s'appuie à la fois sur l'utilisation d'équations analytiques et le calcul par la Méthode des Éléments Finis faisant appel au logiciel ANSYS. Ces calculs ont tenu compte de l'aspect multicouche des éléments étudiés. Ce travail de modélisation a permis d'identifier les paramètres critiques de ces microactionneurs piézoélectriques à la fois du point de vue dimensionel que matériau et de mieux comprendre leurs mécanismes de vieillisement. Par ailleurs, une étude de fiabilité a aussi été réalisée, en incluant des tests accélérés du vieillissement et de la fatigue, ainsi que une étude de la stabilité opérationnelle. Les résultats obtenus nous ont permis de mieux cerner quels sont les paramètres critiques de dommagement le plus probables de ces microobjets et estimer leur temps de vie. Enfin, l'approche opto-numérique proposée a permis d'identifier les étapes de fabrication critiques des micropoutres d'AlN afin d'optimiser leur fabrication. La méthodologie hybride proposée au cours de la thèse de doctorat a étendu la capacité métrologique des techniques d'interférométrie laser. Elle permet de développer les méthodes pour la caractérisation des microstructures, la détermination de leur fiabilité et l'assistance de leur technologie dans la réalisation des dispositifs fiables des paramètres requis. L'application de cette méthodologie a permis de bien comprendre les propriétés de films d'AlN aussi bien que les performances des micropoutres piézoélectriques. Cela peut effectuer en une augmentation de nombre des applications possibles de ces microstructures d'AlN, en améliorant leur qualité et contrôle.

Thèse : Médecine : Lyon : 1894. / N° d'ordre : 981.