Les motivations initiales de ce travail proviennent de l'étalonnage de caméras en vision artificielle. Nous nous sommes surtout intéressés aux manières d'exploiter des mesures dans les images (détection d'objets) et des considérations géométriques formelles. Nous avons élargi nos recherches à la problématique suivante :"l'interaction entre symbolique et numérique ". Ce travail se divise en trois parties. La première partie traite de la résolution d'équations polynomiales avec des coefficients approchés. Nous étudions des méthodes matricielles qui transforment la résolution en la recherche des valeurs et des vecteurs propres d'une matrice. Ces transformations et et les calculs de valeurs et vecteurs propres sont continues par rapport aux coefficients et permettent donc de résoudre des équations à coefficients approchés. La deuxième partie présente un cadre algébrique permettant d'exprimer simplement des contraintes géométriques. Ce formalisme nous a permis de modéliser de manière fine l'étalonnage d'une ou plusieurs caméras avec l'aide d'un plan. L'étalonnage ne peut être effectué pratiquement qu'avec des résolutions numériques de systèmes linéaires. La troisième partie est consacrée à l'étude et surtout à l'utilisation des outils de démonstration automatique en géométrie pour la construction de modèles 3D articulés. Par des optimisations numériques, nous déterminons les paramètres des modèles articulés qui permettent aux images de ces modèles de coïncider avec les données extraites des photographies

L'émotion est indissociable des processus cognitifs et joue par conséquent un rôle majeur dans la prise de décision. De ce fait, elle occupe une place de plus en plus importante dans la recherche scientifique actuelle. L'objectif de cette thèse est de révéler l'intérêt que peut présenter une approche émotionnelle, et de prouver que des modèles informatiques dotés d'émotions artificielles peuvent dans certains cas s'avérer plus performants que leurs équivalents purement cognitifs. Partant de ce constat, deux modèles de l'émotion ont été réalisés sous différentes perspectives d'étude. Ils soulignent l'impact de l'ajout d'une dimension émotionnelle dans l'élaboration d'une décision rapide, efficace et adaptée. Le premier modèle développé utilise un graphe de représentation de stratégies afin de résoudre un exercice de mathématiques proposé à des élèves de CM2, intitulé "problème des Cascades". L'émotion y est représentée en tant que valuation des arêtes au sein du graphe, la dynamique de ce dernier étant assurée par un algorithme fourmi. Les tests effectués sur deux versions, l'une émotionnelle et l'autre purement cognitive, montrent que l'utilisation d'un modèle émotionnel permet une résolution plus efficace et adaptative. Par ailleurs, un second modèle, nommé GAEA vise à simuler un robot équipé de capteurs et effecteurs, et plongé dans un environnement proie-prédateurs au sein duquel il doit survivre. Son comportement est déterminé par son programme interne, évoluant grâce à un algorithme de programmation génétique linéaire manipulant une population d'individus-programmes. Les résultats sont prometteurs et indiquent une évolution de la population vers des individus au comportement de plus en plus adapté, et dont l'activité interne est analogue à l'émergence de réactions émotionnelles pertinentes.

Les usages occupent une place importante dans le discours du concepteur souhaitant mettre au point des produits innovants, sources de valeur pour l'usager. L'examen des pratiques d'analyse des usages montre qu'elles impliquent des décisions préalables, concernant quelles activités analyser pour la conception. Ceci pose problème dans certains projets d'innovation, e.g. visant la valorisation de technologies émergentes, ou intégrant des problématiques d'usage comme la sécurité. Comment anticiper les usages d'un produit n'existant pas encore, dans les phases initiales du processus? Quel statut donner à ces anticipations ? Nous tentons de répondre par le concept d'analyse prospective des usages. A l'aide d'expérimentations simulant des réunions de conception pour anticiper les usages futurs de produits, nous examinons les apports d'outils, issus de la créativité et de la fiabilité industrielle, à la production de scénarii d'usage pour guider le processus de conception innovante.

A ce jour, pour rendre compte du traitement de l'information visuo-spatiale, l'hypothèse dominante est celle du calepin visuo-spatial (Baddeley, 1986), qui renvoie aux modèles structuralistes de la mémoire. Cependant ces types de modèles postulant l'existence de plusieurs modules autonomes sont actuellement remis en question et les théories fonctionnelles récentes défendent l'idée d'un système mnésique unique. C'est dans cette perspective que se situe notre recherche qui s'organise autour de trois questions. La première consiste à définir les différents traitements visuo-spatiaux mis en œuvre lors de la manipulation d'informations visuo-spatiales. La seconde tente d'établir des profils comportementaux des traitements visuo-spatiaux caractéristiques du vieillissement normal et pathologique (Alzheimer). La troisième porte sur l'expression de la flexibilité cognitive chez des sujets âgés lors de la résolution du problème des blocs de Corsi (épreuve visuo-spatiale séquentielle). Deux expériences ont été réalisées dans lesquelles les participants (personnes âgées souffrant de maladie d'Alzheimer et personnes âgées contrôle) devaient résoudre la tâche des blocs de Corsi, dans sa version ordre direct (expérience 1) et dans ces versions ordre direct et indirect (expérience 2). Les données ont été exploitées en recourant à une méthodologie d'analyse de protocoles individuels permettant une analyse qualitative à un degré suffisamment fin des réponses des sujets. Dans la première expérience, nous nous sommes intéressée aux différentes erreurs rencontrées lors de la résolution de l'épreuve. Dans la seconde étude, nous avons étendu nos analyses aux traitements visuo-spatiaux inhérents à ces erreurs. Les résultats obtenus ont permis de définir cinq grands traitements visuo-spatiaux (le traitement vectoriel, vectoriel partiel, identité stricte, approximatif et mixte), de mettre en évidence des profils comportementaux concernant le traitement vectoriel partiel et identité stricte pour les sujets âgés sains lors de la condition indirecte et de montrer l'expression de flexibilité cognitive spontanée chez les sujets Alzheimer et sains lors des traitements visuo-spatiaux séquentiels. Nos analyses ont ainsi permis de proposer une approche différente du traitement de l'information visuo-spatiale en substituant le concept de traitement visuo-spatial à celui de calepin visuo-spatial ainsi que d'approfondir les connaissances de celui-ci aussi bien dans le vieillissement normal que pathologique (Alzheimer) en analysant les sujets en action.

Suite au paradigme de la planification énergétique intégrée des années 90 et le récent regain d'intérêt de la planification énergétique décentralisée, la Maîtrise de la Demande en Electricité (MDE) tend à tenir une place importante dans les futures activités de planification. En effet, la MDE représente une alternative intéressante pour atteindre les objectifs environnementaux et énergétiques fixés au système énergétique ou encore pour contrecarrer les problèmes d'approvisionnement en électricité, spécifiques à certaines régions. A partir de nos observations, nous avons constaté la présence d'actions de MDE à l'échelle locale, au moins dans le contexte français. Par conséquent, il y a un besoin de méthodes et d'outils d'évaluation d'impact d'action de MDE applicables à l'échelle locale. Autrement dit, ces méthodes et ces outils doivent être en mesure de prendre en compte les spécificités des territoires (physiques, sociales, géographiques, économiques, institutionnelles, etc.) Ces travaux visent à améliorer la finesse de la résolution spatiale des paramètres d'entrée d'un modèle d'évaluation des impacts de la MDE. En se basant sur un cas d'étude français (le projet PREMIO : architecture système de communication appliquée à l'échelle d'un quartier) et un modèle de simulation existant, nous avons étudié les impacts de cette expérience locale sur plusieurs communes.

Ce travail de thèse porte sur la conception, la réalisation et l'évaluation expérimentale d' un microsystème d'analyse dont l'originalité repose sur l'intégration d'une micro antenne planaire de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (SRMN) sur un système micro fluidique à base d'un polymère, le Cyclique Oléfine Copolymère (COC). La détermination des caractéristiques géométriques optimales du microsystème afin d'optimiser le couplage électromagnétique entre la micro antenne de détection et l'échantillon est effectuée à l'aide d'un modèle de calcul numérique, ce qui permet l'optimisation du rapport signal sur bruit (RSB). La réalisation du microsystème avec des procédés de micro fabrication développés au laboratoire ont permis de valides son fonctionnement dans un spectromètre dont le champ magnétique statique atteint 11.74 Tesla (fréquence de Larmor du proton égale à 500MHz). Travailler dans un champ aussi intense permet d'améliorer la sensibilité de détection mais nécessite de porter une attention particulière à l'homogénéité du champ magnétique qui, dans notre cas, peut être dégradée en raison de l'introduction du microsystème dans le spectromètre. En effet, les distorsions du champ magnétique, dues aux différentes susceptibilités magnétiques des matériaux constituant la microsonde, ont un impact direct sur la résolution spectrale. C'est pourquoi, une modélisation 3D par éléments finis est proposée afin de prévoir l'influence du microsystème sur la forme des raies spectrales et donc d'en déduire la résolution spectrale pouvant être espérée. La comparaison des résultats expérimentaux et ceux issus des simulations permet de valider le modèle de calcul numérique. Il apparait cependant nécessaire d'inclure le phénomène d'amortissement radiatif afin de pouvoir rendre compte des résultats expérimentaux relatifs à la résolution spectrale effectivement observée.

Les spectres d'échantillons naturel et enrichi en 13C du dioxyde de carbone ont été enregistrés entre 5851 et 7045 cm-1 par CW-Cavity Ring Down Spectroscopy à très haute sensibilité. Environ 8000 transitions appartenant à huit isotopologues de CO2 (12C16O2, 13C16O2, 16O12C18O, 16O12C17O, 16O13C18O, 16O13C17O and 12C18O2) ont été mesurées avec une précision estimée de 1 × 10-3 cm-1. Les paramètres spectroscopiques ont été obtenus pour un total de 238 bandes, la plupart nouvellement observées. Un certain nombre de résonances ont été observées et identifiées. Les données expérimentales disponibles dans la littérature et celles obtenues au cours de cette thèse ont été utilisées pour améliorer les paramètres du modèle effectif qui reproduit les positions avec un accord proche de leurs incertitudes expérimentales. Les intensités de 2039 et 952 raies ont été mesurées pour 13C16O2 et 12C16O2. Dans le cas de 12C16O2 la plupart des intensités mesurées appartiennent aux bandes perpendiculaires et "interdites". Ces données expérimentales, combinées à des données publiées, ont été utilisées pour améliorer les paramètres du moment dipolaire effectif de ces deux isotopologues. L'ensemble de ces paramètres reproduit les intensités mesurées aux incertitudes expérimentales près. Quatre cas de résonance interpolyade ont été observés pour la première fois dans le cas de CO2. Cette thèse apporte une contribution importante aux bases de données spectroscopiques du dioxyde de carbone : CDSD et HITRAN. Les résultats obtenus ont été intégrés dans la base de données HITRAN qui fait référence pour la physique de l'atmosphère.

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de l'extraction et de la reconstruction 3D des bâtiments en milieu urbain et semi-urbain, à partir d'images satellitaires optiques et RADAR à haute résolution. L'objectif majeur réside dans le développement d'une chaîne complète de traitements semi-automatiques, capable de fournir une reconstruction simple et fiable des bâtiments parallélépipédiques de la scène, à partir d'une configuration spécifique des données d'entrée, composée d'une image optique et d'une image RADAR, ainsi que d'un modèle numérique de terrain. Cette configuration restreinte, particulièrement délicate à traiter mais susceptible d'intervenir en milieu opérationnel, a fait l'objet de peu de travaux. La proposition d'une démarche dédiée à la gestion d'un tel scénario représente donc un intérêt certain pour plusieurs applications de télédétection. L'enjeu consiste à bénéficier pleinement du contexte de la fusion de données, en exploitant, de façon appropriée, les complémentarités optiques et RADAR, en vue d'une reconstruction de la scène par combinaison d'informations planimétriques et altimétriques. La chaîne proposée se décompose en quatre étapes : détection des bâtiments potentiels en monoscopie optique ; projection et recalage des emprises optiques potentielles dans la donnée RADAR ; estimation des hauteurs et validation des bâtiments sur l'image RADAR ; qualification des bâtis reconstruits. La chaîne complète est mise en œuvre sur des scènes d'étude issues d'un couple de données réelles Quickbird et TerraSAR-X. Les résultats fournis sont analysés qualitativement et quantitativement. Une reconstruction globalement satisfaisante des bâtiments est obtenue.

Ce mémoire d'Habilitation à Diriger les Recherches présente les principales activités de recherche que j'ai menées depuis 2002 en tant que Maître de Conférences, tout d'abord à l'Université de Technologie de Belfort-Montbéliard, jusqu'en 2006, puis à l'Université Henri Poincaré dans l'équipe Maia au LORIA. Ce mémoire synthétise une partie de mes contributions au domaine de la résolution collective de problème, en informatique et en robotique. Il s'agit d'une approche inspirée du vivant, reposant sur les interactions d'un grand nombre d'agents simples entre eux et avec leur environnement, capable de faire émerger des structures ou des organisations constituant des solutions à des problèmes donnés. Cette approche est connue pour générer des solutions robustes et auto-adaptatives aux conditions variables et inconnues de l'environnement ou du système. La principale motivation de ces travaux est de modéliser ces comportements d'auto-organisation pour mieux les comprendre et les utiliser dans la définition de processus de résolution de problème ou de contrôle de flottilles de robots. Dans ce cadre, le mémoire présente les recherches menées selon deux approches possibles des interactions entre agents. Dans un premier temps, nous considérons des interactions directes entre agents ou robots, essentiellement par signaux/perceptions, et montrons comment la coordination réactive peut être efficace pour la résolution de problèmes spatiaux, ainsi que pour la navigation en formation. Dans un deuxième temps, nous examinons des modèles de coopération indirecte, c'est-à-dire fondés sur le marquage et la lecture d'informations dans l'environnement. Nous focalisons sur l'étude des processus d'auto-organisation engendrés par ce principe, puis examinons des approches pour leur implémentation réelle et robotique. Enfin, le mémoire présente mes perspectives de recherche en détaillant des pistes pour la définition d'une approche générique de résolution collective de problème fondée sur la construction de champs dynamiques dans l'environnement, et pour son déploiement en robotique dans des environnements réels et large échelle.

Les méthodes de retournement temporel (RT) en micro-ondes sont appliquées à l'amplification d'impulsions et à l'imagerie. Lors d'une première partie, une chambre réverbérante ouverte sur sa face avant permet d'engendrer un champ diffus tout en laissant s'échapper l'énergie afin de focaliser le champ par RT à l'extérieur. La compression spatiotemporelle après RT produit une impulsion de forte amplitude et confère au dispositif un caractère auto-adaptatif en position et en polarisation. La seconde partie traite expérimentalement et théoriquement de la méthode DORT (décomposition de l'opérateur de RT). Le cas d'un cylindre diélectrique est examiné dans le but de retrouver ses paramètres. L'imagerie de deux cibles séparées d'une distance sub-longueur d'onde est alors abordée. Un critère de résolution déterminant le niveau de bruit à partir duquel la résolution des cibles échoue est notamment extrait. La méthode est ensuite appliquée à la localisation de personnes mobiles derrière un mur. La possibilité de suivre un déplacement est illustrée en prenant en compte la propagation à l'intérieur du mur. L'influence du déplacement d'une cible ponctuelle pendant l'acquisition de la matrice de transfert sur les invariants de l'opérateur de RT est aussi examinée. Enfin, une technique d'imagerie passive fondée sur les corrélations du bruit ambiant est expérimentalement mise en évidence en micro-ondes. Suivant une analogie avec le RT, la corrélation de signaux de bruit large bande mène à la fonction de Green entre deux antennes et ainsi à la localisation de cibles. La localisation passive d'une personne est aussi abordée en « bande étroite » grâce à l'émission d'une borne WIFI.