Traditionnellement, lorsqu'il s'agit de générer des images à haute résolution (HR) à partir d'images à basse résolution (LR), les méthodes proposées jusqu'à maintenant se sont principalement concentrées sur les techniques de super-résolution qui visent à récupérer l'image la plus probable à partir d'une image de basse qualité. En procédant de cette manière, on ignore le fait qu'il existe généralement de nombreuses versions valides d'images HR qui correspondent à une image LR donnée. L'objectif de ce travail est d'obtenir différentes versions d'images HR à partir d'une même image LR en utilisant un modèle adversarial génératif. On aborde ce problème sous deux angles différents. D'abord, on utilise des méthodes de super résolution, où en plus de l'image LR, le générateur peut être paramétré par une variable latente afin de produire différentes variations potentielles de l'image. Un tel conditionnement permet de moduler le générateur entre la récupération de l'image la plus proche de la vérité terrain et de variété d'images possibles. Les résultats démontrent notre supériorité en termes de reconstruction et de variété d'images hallucinées plausible par rapport à d'autres méthodes de l'état de l'art. La deuxième approche s'appuie sur les travaux de traduction d'image à image, en proposant une nouvelle approche où le modèle est conditionné sur une version LR du cible. Plus précisément, notre approche vise à transférer les détails fins d'une image source HR pour les adapter la structure générale, selon la version LR de celle-ci. On génère donc des images HR qui partagent les caractéristiques distinctives de l'image HR et qui correspond à l'image LR de la cible lors de la réduction d'échelle. Cette méthode diffère des méthodes précédentes qui se concentrent plutôt sur la traduction d'un style d'image donné en un contenu cible. Les résultats qualitatifs et quantitatifs démontrent des améliorations en termes de qualité visuelle, de diversité et de couverture par rapport aux méthodes de pointe telles que Stargan-v2. / Traditionally, when it comes to generating high-resolution (HR) images from a low-resolution (LR) images, the methods proposed so far have mainly focused on super-resolution techniques that aim at recovering the most probable image from low-quality image. Doing so ignores the fact that there are usually many valid versions of HR images that match a given LR image. The objective of this work is to obtain different versions of HR images from the same LR image using a generative adversarial model. We approach this problem from two different angles. First, we use super-resolution methods, where in addition to the LR image, the generator can be parameterized by a latent variable to produce different potential variations of the image. Such a conditioning allows to modulate the generator between retrieving the closest image to the ground truth and a variety of possible images. The results demonstrate our superiority in terms of reconstruction and variety of plausible hallucinated images compared to other state-of-the-art methods. The second approach builds on the work of image-to-image translation, by proposing a new approach where the model is conditioned on a LR version of the target. More precisely, our approach aims at transferring the fine details of an HR source image to fit the general structure, according to the LR version of it. We therefore generate HR images that share the distinctive features of the HR image and match the LR image of the target during downscaling. This method differs from previous methods that focus instead on translating a given image style into target content. Qualitative and quantitative results demonstrate improvements in visual quality, diversity, and coverage over state-of-the-art methods such as Stargan-v2.

Au cœur de la cognition, du comportement et des émotions, le cerveau demeure un organe encore méconnu. L'une des approches les plus novatrices utilisées pour son exploration est l'imagerie calcique, qui offre la possibilité de suivre en temps réel l'activité neuronale. Initialement pratiquée sur des animaux immobilisés, la miniaturisation des composants optiques et des capteurs d'images a permis le développement de nouveaux outils, appelés mini-endoscopes ou microendoscopes, permettant désormais ce type d'études sur des animaux libres de se déplacer. Les mini-endoscopes possédant des résolutions cellulaires (3 µm à 15 µm), ils présentent des limites quant à l'observation de structures plus fines telles que les dendrites et les épines dendritiques (∼ 0.4 µm). Dans cette thèse, après avoir présenté un nouveau design d'endoscope fonctionnant à deux couleurs, nous exposons trois solutions novatrices visant à améliorer la résolution des mini-endoscopes. La première implique l'intégration d'une lentille à cristaux liquides ajustable, connue sous le nom de lentille fovéale. Cette lentille permet de modifier localement la distance focale lorsqu'elle est positionnée dans la voie d'imagerie. Nous avons obtenu un ajustement allant jusque 244 µm. Nous démontrons également la génération de spots lumineux dans le champ de vue en utilisant une seconde lentille fovéale placée dans la voie d'excitation. La seconde solution vise à corriger les aberrations optiques présentes dans le système microendoscopique, en particulier celles introduites par les lentilles à gradient d'indice. Pour ce faire, nous utilisons une lentille ajustable à base de cristaux liquides dont l'électrode circulaire est segmentée en huit électrodes indépendantes, permettant de remodeler la forme du front d'onde optique en introduisant des retards de phase. Nous faisons la caractérisation complète de cette lentille et faisons la démonstration de son efficacité en générant des fronts d'ondes aléatoires. La troisième solution repose sur l'utilisation de techniques de super-résolution pour surpasser la limite de diffraction. À cette fin, nous avons développé un module à base de cristaux liquides permettant de générer les différents motifs d'illumination nécessaires à l'application de la technique de l'illumination structurée. / At the core of cognition, behavior, and emotions, the brain remains a largely undiscovered organ. One of the most innovative approaches used for its exploration is calcium imaging, providing the ability to monitor neuronal activity in real time. Initially conducted on immobilized animals, the miniaturization of optical components and image sensors has led to the development of new tools, known as mini-endoscopes or microendoscopes, enabling such studies on freely moving animals. While mini-endoscopes have cellular resolutions (3 µm to 15 µm), they have limitations in observing finer structures such as dendrites and dendritic spines (∼ 0.4 µm). In this thesis, after introducing a new two-color endoscope design, we present three innovative solutions aimed at improving mini-endoscope resolution. The first involves integrating an adjustable liquid crystal lens, known as a foveal lens, to locally modify the focal distance when positioned in the imaging path. We achieved adjustments up to 244 µm. We also demonstrate the generation of bright spots in the field of view using a second foveal lens placed in the excitation path. The second solution aims to correct optical aberrations in the microendoscopic system, especially those introduced by gradient index lenses. To achieve this, we use an adjustable liquid crystal lens with a circular electrode segmented into eight independent electrodes, allowing the reshaping of the optical wavefront by introducing phase delays. We conduct a comprehensive characterization of this lens and demonstrate its effectiveness by generating random wavefronts. The third solution relies on the use of super-resolution techniques to overcome the diffraction limit. For this purpose, we developed a liquid crystal-based module to generate various illumination patterns necessary for the application of structured illumination techniques.

L’énantiomère R (énantiomère cible) d’un mélange racémique d’une molécule organique est isolé par cristallisation du sel diastéréoisomère qu’il forme préférentiellement en s’associant à l’acide énantiomériquement pur R-acétyl(L)valine. Cependant l’énantiomère S (contre-énantiomère) peut aussi cristalliser sous forme d’un sel de R-acétyl(L)valine. Les solubilités des deux sels sont déterminées par des cristallisations par refroidissement en réacteur fermé. La modélisation de ces données expérimentales permet de maximiser la quantité d’énantiomère R cristallisé en sel pur en réacteur fermé à une température choisie. Cette température est ensuite augmentée : la durée de filtration des cristaux, systématiquement obtenus sous forme d’aiguilles, est avantageusement réduite. Une réduction est encore obtenue en appliquant un profil de refroidissement favorisant la croissance des cristaux : au final, l’amélioration de la filtrabilité des cristaux est corrélée aux augmentations conjointes du facteur d’élongation et de la longueur des cristaux. La cristallisation est ensuite transposée à un mode de fonctionnement continu en injectant les réactifs séparément dans un réacteur ouvert. Afin d’atteindre des performances égales à celles du réacteur fermé, le temps de passage et la concentration de la solution de R-acétyl(L)valine sont ajustés : il en résulte une productivité accrue de la cristallisation. La filtrabilité des cristaux obtenus en réacteur continu reste cependant médiocre. Bien que toujours inférieur à celui atteint en réacteur fermé optimal, le facteur d’élongation des cristaux est tout de même augmenté en optant pour une configuration de cascade de deux réacteurs continus / The R enantiomer (target enantiomer) of the racemic mixture of an organic molecule is isolated by a preferential crystallization of the salt it forms by association with the enantiomerically pur acid R-acetyl(L)valine. The S enantiomer (counter enantiomer) may somehow also crystallize under the form a R-acetyl(L)valinate salt. Solubilities of the two salts are measured by cooling crystallizations in a batch reactor, carried out for various stoechiometric conditions. The interpretation and the modelisation of the experimental data gathered lead to the maximisation of the quantity of R enantiomer crystallized as a pur salt in a batch reactor by cooling crystallization to a given temperature. This temperature is then increased : the filtration duration of the crystals, always exhibiting the shape of needles, is thus advantageously decreased. A further decrease is made possible by applying a temperature cooling profile that promotes the growth of crystals. Finally, the enhancement of the filterability of crystals is correlated to an increase of the elongation factor of crystals. The crystallization is then transposed to a continuous operating mode : reactants are injected separately in a continuous stirred tank reactor. With a view to match the results of the optimized batch reactor, the residence time and the R-acetyl(L)valine concentration are adjusted : a better productivity is then obtained, though filterability remains lower. The elongation factor is slightly increased by implementing two continous stirred tank in serie. The complete range of possible enhancements of crystals morphology by such cascades could be further studied for such needle-like crystals