Thèse d'exercice : Médecine. Ophtalmologie : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 67-75.

La détection des exoplanètes et de l’environnement d’étoiles jeunes tel que les disques de débris fait face à deux difficultés majeures : d’une part, la faible distance angulaire entre le compagnon (ou le disque) et son étoile hôte, et d’autre part, le contraste élevé entre les deux composantes en terme de flux. L’interférométrie est une des techniques permettant de palier ces deux problématiques en apportant une détection à la fois à haute résolution angulaire et à haute dynamique. C’est tout particulièrement le cas dans la mise en oeuvre de l’interférométrie annulante, aussi appelée interférométrie en frange noire, lors de laquelle on vient éteindre le flux de l’étoile principale grâce aux propriétés de cohérence de la lumière.On recombine la lumière issue de deux télescopes ou plus de sorte à faire interférer destructivement les photons provenant de l’étoile principale et constructivement pour les photons venant du compagnon ou du disque environnant. Mon travail de thèse s’inscrit dans ce cadre, avec l’étude de données observationnelles de huit disques de débris réalisées au Very Large Telescope, grâce à la technique interférométrique de masquage de pupille. Lors de cette étude j’ai réalisé la réduction des données interférométriques et une analyse des termes de clôtures de phase. Puisque aucun compagnon n’a été détecté dans les données, j’en ai déduit les limites de détection en termes de luminosité et de masse estimée à l’aide d’isochrones issue de modèle d’évolution.Ma thèse à également consisté en une composante expérimentale, avec la conception et l’étalonnage de l’instrument FIRST-IR (Fibered Imager foR a Single Telescope InfraRed) en laboratoire, à l’Observatoire de Meudon. Cet instrument est un interféromètre qui associe la technique de réarrangement de pupille fibré et la recombinaison de la lumière paroptique intégrée. Le type d’optique intégrée étudié ici est un composant optique planaire sur lequel des guides d’ondes ont été gravés. l’optique intégrée est de type nuller et prend en entrée le flux de quatre sous-pupilles. Les guides sont agencés selon une certaine architecture permettant de réaliser dans un premier temps une fonction annulante sur trois bases puis une mesure des franges d’interférence sur les trois voies annulées. J’ai réalisé un étalonnage complet de cette optique intégrée ainsi que des mesures de clôture de phase.En conclusion, j’ai pu montrer la viabilité de l’instrument FIRST-IR avec ce nouveau concept d’optique intégrée de type nuller. En particulier j’ai démontré que la mesure de la clôture de phase reste stable pour une cible point source, quel que soit le taux d’annulation interférométrique appliqué. / The detection of exoplanets and young stars environment such as debris disks deals with two major difficulties: on one hand, the low angular distance between companion (or disk) and its host star, and on the other hand, the high contrast of flux between the two components. Interferometry is one of the techniques that solves these two issues. It is particularly the case in the application of nulling interferometry, in which we extinguish the flux from the main star thanks to coherence properties of the light.My thesis work takes part in this context, with the study of eight debris disks observationnal data made at the Very Large Telescope, using the Sparse Aperture Maskig interferometric technique. I achieved the data reduction and the analysis of closure phases. As no companion was found in the data, I derived detection limits in terms of luminosity and estimated mass.My thesis also consisted in an instrumental part, with the conception of the FIRST-IR (Fibered Imager foR a Single Telescope InfraRed) instrument in laboratory. This instrument is an interferometer which associates fibered pupil remapping technique and integrated optic based recombination of light.To conclude, I have shown the viability of FIRST-IR instrument using this new integrated optic based nuller architecture. Particularly, I demonstrated that closure phase remains stable for a source point target, regardless of the nulling level applied.

Le projet OVLA (Optical Very Large Array) consiste en un interféromètre stellaire dédié à l'imagerie à haute résolution dans le domaine visible et infrarouge. Il est composé de 27 télescopes mobiles répartis sur une base de plusieurs kilomètres. En effet, la mobilité des télescopes assure à la fois l'égalité des chemins optiques ainsi qu'une couverture u-v homogène.<br /><br />Pour assurer ce besoin de mobilité, chaque télescope OVLA devra être à la fois stable, léger, compact et autonome. Un télescope prototype, d'un diamètre de 1.52m, est en construction à l'OHP. Il possède une monture sphérique et un miroir actif. Pour des raisons de coût, le miroir est en verre ordinaire d'une épaisseur de 24mm seulement. Les flexions du miroir sont alors compensées par 29 actuateurs.<br /><br />Mon travail a tout d'abord concerné l'étude et la réalisation des systèmes de contrôle de la monture et du miroir actif. Je détaille également le système de chauffage de la surface du miroir permettant de compenser efficacement les déformations thermiques du miroir.<br /><br />Les premiers résultats obtenus sur le ciel avec le miroir actif dans la monture sphérique sont présentés. L'avenir ainsi que les retombées technologiques et industrielles du télescope prototype OVLA sont également discutés.<br /><br />Je m'intéresse ensuite au principe de la « pupille densifiée » (Labeyrie, 1996) qui permet d'améliorer considérablement le contraste des images obtenues au foyer d'un interféromètre. Je démontre alors qu'il possible de transformer le concept initial d'OVLA en un véritable hypertélescope.<br /><br />Enfin, dans le cadre de l'étude TPF lancée par la NASA, je présente un modèle de voiles solaires assurant le pointage et le cophasage d'un interféromètre spatial composé de free-flyers. De tels interféromètres permettront d'obtenir l'image de systèmes exo-planètaires.

Dans un contexte d’augmentation du nombre d’amétropes dans la population mondiale, et en conséquence, de l’accroissement du recours aux techniques de corrections chirurgicales, la compréhension et l’amélioration de celles-ci sont un enjeu crucial. Nous avons cherché à améliorer la prédictibilité de certains résultats postopératoires dans le cas d’un LASIK (Laser-Assisted In-Situ Keratomileusis), d’une PKR (Photorefractive Keratectomy) ou d'une chirurgie de la cataracte, et ainsi formuler des recommandations pratiques qui contribueraient au développement de stratégies de traitement davantage personnalisés. Pour cela, nous avons utilisé prospectivement des méthodologies de « contrôle de qualité » des chirurgies sur de larges échantillons de patients. Dans un premier temps, nous avons étudié la dynamique pupillaire dans le cadre de chirurgies au LASIK et notamment le rôle du centre pupillaire, point de référence important dans les stratégies de centrage. Nous avons également évalué la dynamique du diamètre pupillaire et les modifications du segment antérieur sur des yeux subissant une chirurgie de la cataracte. La seconde partie du travail s’est focalisée sur le rôle de l’épithélium dans la topographique cornéenne. Nous avons comparé les topographies spéculaires de l'épithélium et de la couche de Bowman sur des cornées saines et des cornées kératoconiques, présentant une myopie faible à modérée corrigée par PKR. Enfin, dans la dernière partie de notre recherche, nous nous sommes intéressés aux changements de paramètres anatomiques de l'oeil, des performances visuelles et de la qualité de vision subjective survenant dans un échantillon d’yeux myopes après un LASIK réalisé avec le laser WaveLight® Refractive Suite (Alcon® Laboratories Inc., USA). / While the number of ametropic eyes in the world’s population and consequently the use of surgical correction techniques is increasing, understanding and improving these techniques is a crucial issue. We sought to improve the predictability of certain postoperative results in the case of LASIK (Laser-Assisted In-Situ Keratomileusis), PRK (Photorefractive Keratectomy) and cataract surgery, and thus to formulate practical recommendations that would contribute to the development of more personalized treatment strategies. To achieve this objective, we have prospectively used "quality control" methodologies to assess surgeries performed on large samples of patients. First, we studied the pupillary dynamics in LASIK surgery and in particular the role of the pupillary centre, an important point of reference in the centration strategies. We also assessed the dynamics of pupillary diameter and anterior segment changes on eyes undergoing cataract surgery. The second part of the work focused on the role of the epithelium in the corneal topography. We compared specular topographies of the epithelium and Bowman's layer in healthy and keratoconus corneas with mild to moderate myopia corrected by PRK. Finally, in the last part of our research, we were interested in the changes in anatomical parameters of the eye, visual performance and subjective quality of vision occurring in a sample of myopic eyes after LASIK performed with the WaveLight® Refractive Suite (Alcon® Laboratories Inc., USA).

L’abandon d’enfants a existé de tout temps. Des travaux d’historiens portent sur ce phénomène, et sur les enfants concernés. Ils s’intéressent principalement au Moyen-Âge, à l’époque moderne et au XIXe siècle. Peu, par contre, est dit sur les mères qui abandonnent. Des clichés et la littérature les présentent souvent comme des femmes de mauvaise vie, des marâtres, ou des miséreuses. Cette thèse a pour objet d’appréhender qui elles sont réellement : leur âge, leur situation matrimoniale et professionnelle, leur origine géographique… Elle vise aussi à mieux cerner les raisons qui conduisent ces mères à cette décision, et ce qu’elles transmettent à leur enfant. Ces travaux apportent également un éclairage sur leurs demandes ultérieures de nouvelles et de reprise, ainsi que sur les démarches de leurs enfants pour les retrouver. La recherche se situe en France métropolitaine, pendant le XXe et le début du XXIe siècle. Elle met en lumière qu'une majorité de ces mères singulières ont une vingtaine d'années, sont célibataires, et ont pour une partie d'entre elles déjà un enfant. Leur situation est souvent précaire. Mais ce qui les caractérise encore plus, c'est la solitude dans laquelle elles se trouvent pendant leur grossesse. Au-delà de ces traits communs, des évolutions se dessinent au cours des années. Ces femmes sont pour beaucoup des mères courages qui ont souhaité protéger leur enfant. / Child abandonment has always existed. There are historian’s works on this phenomenon, and on the children concerned. They are mainly on the Middle-Ages, the modern era and the nineteenth century. Few, on the other hand, are said about the mothers who abandon. Stereotype and literature often represent them as loose women, bad mothers, or destitute. This doctoral thesis aims to understand who they really are: their age, their marital and professional situation, their geographical origin ... It also aims to better understand the reasons that lead these mothers to this decision, and what they transmit to their children. The work also sheds light on their subsequent demands for news and for tacking back their children, as well as on the actions that their offspring undertake to find them. The research lies in metropolitan France, during the twentieth and the beginning of the twenty-first century. It highlights that a majority of these singular mothers are in their twenties, are single, and some of them already have a child. Their situation is often precarious. But what characterizes them even more is the loneliness in which they find themselves during their pregnancy. Beyond these common features, evolutions are emerging over the years. These women are for many courageous mothers who wished to protect their child.

L’instrumentation multi-pupille permet de repousser les limitations actuelles des diamètres des télescopes monolithiques. L’alignement des sous-pupilles est donc une problématique incontournable pour les futurs projets de télescopes au sol comme dans l’espace. Un Analyseur de Surface d’Onde (ASO) est alors nécessaire pour mesurer les aberrations spécifiques au cas multi-pupille que sont le piston différentiel (différence de marche entre les sous-pupilles), le tip et le tilt (basculements différentiels entre les sous-pupilles). Nous nous attachons à réaliser des ASOs non supervisés et simples d’implantation, permettant l’alignement total d’un instrument multi-pupille. L’algorithme ELASTIC repose sur l’analyse de la corrélation entre deux images focales prises successivement, différant par une perturbation maîtrisée et appliquée directement sur les sous-pupilles. ELASTIC permet d’une part d’estimer les grandes erreurs de tip/tilt, pour effectuer un alignement géométrique et d’autre part de stabiliser le tip/tilt pendant la minimisation des grandes erreurs de piston, pour l’alignement interférométrique. Enfin, un second algorithme appelé LAPD permet, au moyen de deux images prises simultanément dans un plan focal et dans un plan légèrement défocalisé, d’estimer les petites erreurs de piston/tip/tilt pour le cophasage fin. Ces différents algorithmes sont caractérisés au moyen de simulations numériques, pour différents types de télescopes multi-pupilles. Nous démontrons expérimentalement les briques de la chaîne d’alignement sur un instrument à 6 sous-pupilles. Ces ASOs permettent de simplifier le dimensionnement des futurs télescopes. / The resolution of a telescope is ultimately limited by its aperture diameter, but the size of mirrors is bounded by current technology to about 10m on the ground and to a few meters in space. To overcome this limitation, interferometry consists in making an array of sub-apertures interfere; the resulting instrument is called an interferometer or a multi-aperture telescope. To reach the diffraction limit of such instruments, all sub-apertures must be phased to within a small fraction of wavelength. A critical sub-system of interferometers is the Cophasing Sensor (CS), whose goal is to measure the relative positioning errors between the sub-apertures (differential piston, tip and tilt), which are the specific low-order aberration of an interferometer and the main source of wave-front degradation. We aim to develop unsupervised and easy-to-implement CSs for the global multi-aperture telescope alignment. ELASTIC algorithm provides a solution for large amplitude tip/tilt error measurement from a modified cross-spectrum of two diversity images, allowing the geometrical alignment. ELASTIC also provides tip/tilt stability for the large amplitude piston error minimization, called the interferometric alignment. Finally a second algorithm called LAPD uses focal and slightly defocused images for the small amplitude piston/tip/tilt error measurement, allowing the fine phasing. Numerical simulations of several types of multi-aperture telescopes are performed in order to test our algorithms. We experimentally demonstrate the efficiency of the different algorithms on a 6-sub-aperture instrument. These algorithms should simplify the design of the future telescopes.

Dans ce travail, nous avons abordé le problème d’estimation automatique du regard dans des environnements utilisateur sans contraintes. Ce travail s’inscrit dans la vision par ordinateur appliquée à l’analyse automatique du comportement humain. Plusieurs solutions industrielles sont aujourd’hui commercialisées et donnent des estimations précises du regard. Certaines ont des spécifications matérielles très complexes (des caméras embarquées sur un casque ou sur des lunettes qui filment le mouvement des yeux) et présentent un niveau d’intrusivité important, ces solutions sont souvent non accessible au grand public. Cette thèse vise à produire un système d’estimation automatique du regard capable d’augmenter la liberté du mouvement de l’utilisateur par rapport à la caméra (mouvement de la tête, distance utilisateur-capteur), et de réduire la complexité du système en utilisant des capteurs relativement simples et accessibles au grand public. Dans ce travail, nous avons exploré plusieurs paradigmes utilisés par les systèmes d’estimation automatique du regard. Dans un premier temps, Nous avons mis au point deux systèmes basés sur deux approches classiques: le premier basé caractéristiques et le deuxième basé semi apparence. L’inconvénient majeur de ces paradigmes réside dans la conception des systèmes d'estimation du regard qui supposent une indépendance totale entre l'image d'apparence des yeux et la pose de la tête. Pour corriger cette limitation, Nous avons convergé vers un nouveau paradigme qui unifie les deux blocs précédents en construisant un espace regard global, nous avons exploré deux directions en utilisant des données réelles et synthétiques respectivement. / In this thesis, we tackled the automatic gaze estimation problem in unconstrained user environments. This work takes place in the computer vision research field applied to the perception of humans and their behaviors. Many existing industrial solutions are commercialized and provide an acceptable accuracy in gaze estimation. These solutions often use a complex hardware such as range of infrared cameras (embedded on a head mounted or in a remote system) making them intrusive, very constrained by the user's environment and inappropriate for a large scale public use. We focus on estimating gaze using cheap low-resolution and non-intrusive devices like the Kinect sensor. We develop new methods to address some challenging conditions such as head pose changes, illumination conditions and user-sensor large distance. In this work we investigated different gaze estimation paradigms. We first developed two automatic gaze estimation systems following two classical approaches: feature and semi appearance-based approaches. The major limitation of such paradigms lies in their way of designing gaze systems which assume a total independence between eye appearance and head pose blocks. To overcome this limitation, we converged to a novel paradigm which aims at unifying the two previous components and building a global gaze manifold, we explored two global approaches across the experiments by using synthetic and real RGB-D gaze samples.

De nouveaux concepts d'imagerie permettent aux systèmes optiques d'être plus compacts et plus performants. Parmi ces nouvelles techniques, les systèmes d'imagerie hybrides par codage de pupille allient un système optique comprenant un masque de phase et un traitement numérique. La fonction de phase implantée sur le masque rend l'image insensible à un défaut du système optique, qui peut être une aberration ou de la défocalisation. Cet avantage est obtenu au prix d'une déformation connue de l'image qui est ensuite corrigée par un traitement numérique.L'étude des propriétés de ces systèmes a été effectuée en cherchant à augmenter la profondeur de champ d'un système d'imagerie. Un gain sur ce paramètre permet déjà d'envisager le relâchement de contraintes de conception optique telles que la courbure de champ, la défocalisation thermique, le chromatisme... Dans ces techniques d'imagerie, la prise en compte du bruit du capteur constitue l'un des paramètres critiques pour le choix et l'utilisation de méthodes de traitement d'image.Les travaux menés durant cette thèse ont permis de proposer une approche originale de conception conjointe de la fonction de phase du masque et de l'algorithme de restauration d'image. Celle-ci est basée sur un critère de rapport signal à bruit de l'image finale. Contrairement aux approches connues, ce critère montre qu'il n'est pas nécessaire d'obtenir une stricte invariance de la fonction de transfert du système optique. Les paramètres des fonctions de phase optimisés grâce à ce critère sont sensiblement différents de ceux usuellement proposés et conduisent à une amélioration significative de la qualité de l'image.Cette approche de conception optique a été validée expérimentalement sur une caméra thermique non refroidie. Un masque de phase binaire qui a été mis en œuvre en association avec un traitement numérique temps réel implémenté sur une carte GPU a permis d'augmenter la profondeur de champ de cette caméra d'un facteur 3. Compte-tenu du niveau de bruit important introduit par l'utilisation d'un capteur bolométrique, la bonne qualité des images obtenues après traitement démontre l'intérêt de l'approche de conception conjointe appliquée à l'imagerie hybride par codage de pupille.

Dans ce travail, nous avons abordé le problème d’estimation automatique du regard dans des environnements utilisateur sans contraintes. Ce travail s’inscrit dans la vision par ordinateur appliquée à l’analyse automatique du comportement humain. Plusieurs solutions industrielles sont aujourd’hui commercialisées et donnent des estimations précises du regard. Certaines ont des spécifications matérielles très complexes (des caméras embarquées sur un casque ou sur des lunettes qui filment le mouvement des yeux) et présentent un niveau d’intrusivité important, ces solutions sont souvent non accessible au grand public. Cette thèse vise à produire un système d’estimation automatique du regard capable d’augmenter la liberté du mouvement de l’utilisateur par rapport à la caméra (mouvement de la tête, distance utilisateur-capteur), et de réduire la complexité du système en utilisant des capteurs relativement simples et accessibles au grand public. Dans ce travail, nous avons exploré plusieurs paradigmes utilisés par les systèmes d’estimation automatique du regard. Dans un premier temps, Nous avons mis au point deux systèmes basés sur deux approches classiques: le premier basé caractéristiques et le deuxième basé semi apparence. L’inconvénient majeur de ces paradigmes réside dans la conception des systèmes d'estimation du regard qui supposent une indépendance totale entre l'image d'apparence des yeux et la pose de la tête. Pour corriger cette limitation, Nous avons convergé vers un nouveau paradigme qui unifie les deux blocs précédents en construisant un espace regard global, nous avons exploré deux directions en utilisant des données réelles et synthétiques respectivement. / In this thesis, we tackled the automatic gaze estimation problem in unconstrained user environments. This work takes place in the computer vision research field applied to the perception of humans and their behaviors. Many existing industrial solutions are commercialized and provide an acceptable accuracy in gaze estimation. These solutions often use a complex hardware such as range of infrared cameras (embedded on a head mounted or in a remote system) making them intrusive, very constrained by the user's environment and inappropriate for a large scale public use. We focus on estimating gaze using cheap low-resolution and non-intrusive devices like the Kinect sensor. We develop new methods to address some challenging conditions such as head pose changes, illumination conditions and user-sensor large distance. In this work we investigated different gaze estimation paradigms. We first developed two automatic gaze estimation systems following two classical approaches: feature and semi appearance-based approaches. The major limitation of such paradigms lies in their way of designing gaze systems which assume a total independence between eye appearance and head pose blocks. To overcome this limitation, we converged to a novel paradigm which aims at unifying the two previous components and building a global gaze manifold, we explored two global approaches across the experiments by using synthetic and real RGB-D gaze samples.

Pendant les opérations de vol, les pilotes sont exposés à une variété de conditions émotionnelles, mentales et physiques qui peuvent affecter leurs performances et leur attention. Par conséquent, il est crucial de surveiller leur charge de travail et leurs niveaux d'attention pour maintenir la sécurité et l'efficacité de l'aviation, notamment dans les situations d'urgence. La charge de travail fait référence aux exigences cognitives et physiques imposées aux pilotes lors d'un vol. Des niveaux élevés de charge de travail peuvent entraîner une fatigue mentale, une attention réduite et une surcharge cognitive, ce qui peut entraver leur capacité à effectuer leurs tâches de manière efficace et efficiente. L'attention est un processus cognitif complexe qui limite la capacité de se concentrer et de comprendre tout en même temps. Dans les tâches de traitement de l'information visuelle, la vision humaine est la principale source du mécanisme d'attention visuelle. Le mode de distribution de l'attention d'un pilote a un impact significatif sur la quantité d'informations qu'il acquiert, car la vision est le canal le plus critique pour l'acquisition d'informations. Une mauvaise allocation des ressources attentionnelles peut amener les pilotes à négliger ou à oublier des paramètres spécifiques, ce qui entraîne des risques graves pour la sécurité des aéronefs. Ainsi, cette étude vise à étudier les niveaux d'attention des pilotes lors d'une procédure de décollage simulée, en mettant l'accent particulièrement sur les périodes critiques telles que les pannes de moteur. Pour ce faire, l'étude examine s'il existe une corrélation entre la dilatation de la pupille, mesurée à l'aide de la technologie de suivi oculaire, et les niveaux d'engagement, mesurés à l'aide de l'EEG. Les résultats indiquent que les changements de taille de la pupille sont effectivement corrélés aux changements d'activité de l'EEG, suggérant que la dilatation de la pupille peut être utilisée comme un indicateur fiable de l'engagement et de l'attention. Sur la base de ces résultats, la dilatation de la pupille et l'EEG peuvent être utilisés en combinaison pour examiner de manière globale le comportement des pilotes, car les deux mesures sont des indicateurs valides de l'engagement et de la charge cognitive. De plus, l'utilisation de ces mesures peut aider à identifier les périodes critiques où les niveaux d'attention des pilotes nécessitent une surveillance étroite pour garantir la sécurité et l'efficacité de l'aviation. Cette étude met en évidence l'importance de surveiller la charge de travail et les niveaux d'attention des pilotes et recommande d'utiliser les mesures de dilatation de la pupille et d'EEG pour évaluer la charge cognitive et l'engagement d'un pilote pendant les opérations de vol, améliorant ainsi la sécurité et l'efficacité de l'aviation. / During flight operations, pilots are exposed to a variety of emotional, mental, and physical conditions that can affect their performance and attention. Therefore, it is crucial to monitor their workload and attention levels to maintain aviation safety and efficiency, particularly in emergency situations. Workload refers to the cognitive and physical demands placed on pilots during a flight. High levels of workload can lead to mental fatigue, reduced attention, and cognitive overload, which can hinder their ability to perform their tasks effectively and efficiently. Attention is a complex cognitive process that limits the ability to focus and comprehend everything simultaneously. In visual information processing tasks, human vision is the primary source of the visual attention mechanism. A pilot's attention distribution mode significantly impacts the amount of information they acquire, as vision is the most critical channel for information acquisition. Improper allocation of attention resources can cause pilots to overlook or forget specific parameters, resulting in severe risks to aircraft safety. Thus, this study aims to investigate pilots' attention levels during a simulated takeoff procedure, with a specific focus on critical periods such as engine failures. To achieve this, the study examines whether there is a correlation between pupil dilation, measured using eye-tracking technology, and engagement levels, measured using EEG. The results indicate that changes in pupil size are indeed correlated with changes in EEG activity, suggesting that pupil dilation can be used as a reliable indicator of engagement and attention. Based on these findings, pupil dilation and EEG can be used in combination to comprehensively examine pilot behavior since both measures are valid indicators of engagement and cognitive workload. Furthermore, using these measures can help identify critical periods where pilots' attention levels require close monitoring to ensure aviation safety and efficiency. This study emphasizes the significance of monitoring pilots' workload and attention levels and recommends using pupil dilation and EEG measures to assess a pilot's cognitive workload and engagement during flight operations, ultimately enhancing aviation safety and efficiency.