Time-correlated single photon counting (TCSPC) systems are used for range profiling. The systems offer cm precision at kilometer ranges. This opens up for long range imaging with high resolution, for example by reflective tomography. With range profiles from various aspect angles around a target reflective tomography can be used to create an image. The tomographic image is a reconstruction of the boundary of the cross-section of the target. Images can be used for various purposes, e.g. identification of satellites. The quality of the tomographic reconstruction depends on the accuracy of the TCSPC system. Range profiles with a cm precision allows studies and reconstruction of complex objects. With this work we investigated the current limitations when reconstructing complex targets with reflective tomography and present possible solutions to existing problems. The limitations were investigated by studying parameters such as the intensity of the laser beam, SNR, center of rotation, angular resolution, and the angular sector. We also present methods that can improve the tomographic image. A new pre-processing method that adjusts range profiles after estimating responses with RJMCMC was introduced. We also studied different types of filters in the reconstruction process. Lastly we introduced two new post-processing methods. One that removes artifacts by considering the convex hull and one that sharpens edges in the tomographic image. The performance study showed that reflective tomography using a TCSPC system is robust in a controlled environment. Details in the low cm-range of an object can be reconstructed with high precision. However, for some target types issues appear. Of the tested performance parameters a high angle resolution was deemed to be the most important. When considering moving targets the importance of the center of rotation and integration time will also increase. The study of improvement methods showed that choosing the generalized ramp filter in the FBP more then doubled the SNR. Adjusting the range profiles, considering the convex hull, and sharpening edges are methods that work well for specific signal types. We showed that many issues that arise when measuring on complex objects can be solved with signal processing. Therefore we believe that reflective tomography can be used in various applications in the future. / Tidskorrelerad räkning av fotoner (time-correlated single photon counting, TCSPC) är en teknik som används för att skapa avståndsprofiler med cm-precision på upp emot flera kilometers håll. Tekniken kan användas till att skapa avbildningar av föremål på långa avstånd, till exempel med reflektiv tomografi. Reflektiv tomografi kan användas när man har avståndsprofiler runt om ett föremål. Den tomografiska återskapningen beskriver de yttre kanterna av ett föremåls tvärsnitt. Bildernas kvalité är starkt beroende av noggrannheten i TCSPC-systemet. En cm-precision möjliggör studier och återskapningar av föremål med små detaljer. Detta arbete går ut på att undersöka begränsningarna med återskapandet av detaljerade föremål och framlägga metoder som förbättrar återskapningarna. Begränsningarna undersöktes genom att studera olika parametrar, såsom intensiteten i lasern, SNR, rotationscentrum, vinkelupplösning och vinkelsektorer. Vi presenterade också nya metoder som förbättrar återskapningarna. Vi tittade bland annat på en metod som korrigerar avståndsprofilerna med hjälp av anpassningar med RJMCMC. Sedan undersöktes olika filter i återskapningen. Avslutningsvis introducerades två nya metoder i efterbehandlingen. En som tar hänsyn till konvexa höljet och en annan som gör kanter i bilderna skarpare. Prestandaundersökningen visade att reflektiv tomografi baserad på ett TCSPC-system är robust i en kontrollerad miljö. Centimeterstora detaljer kan återskapas med hög upplösning. För vissa förem\aa l uppstår dock problem. Av de testade prestandaparametrarna var en hög vinkelupplösning den viktigaste. Valet av rotationscentrum och integrationstiden kommer spela en större roll med föremål i rörelse. Studien av förbättringsmetoder visade att bilders SNR mer än dubblas om det generella rampfiltret används i FBP. Att korrigera avståndsprofilerna med RJMCMC, ta hänsyn till komplexa höljet och att göra kanter skarpare är metoder som fungerar bra med vissa signaltyper. Mer arbete finns att göra men vi visade att många problem i reflektiv tomografi går att lösa med signalbehandling. Vi tror därför att reflektiv tomografi går en ljus framtid till mötes.

The modelling of biological communities is important to further the understanding of species coexistence and the mechanisms involved in maintaining biodiversity. This involves considering not only interactions between individual biological organisms, but also the incorporation of covariate information, if available, in the modelling process. This thesis explores the use of point processes to model interactions in bivariate point patterns within a Bayesian framework, and, where applicable, in conjunction with covariate data. Specifically, we distinguish between symmetric and asymmetric species interactions and model these using appropriate point processes. In this thesis we consider both pairwise and area interaction point processes to allow for inhibitory interactions and both inhibitory and attractive interactions. It is envisaged that the analyses and innovations presented in this thesis will contribute to the parsimonious modelling of biological communities.

Les travaux réalisés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre du développement de techniques de mesure optiques pour la mécanique des fluides visant la reconstruction de volumes de particules 3D pour ensuite en déduire leurs déplacements. Cette technique de mesure volumique appelée encore Tomo-PIV est apparue en 2006 et a fait l'objet d'une multitude de travaux ayant pour objectif l'amélioration de la reconstruction qui représente l'une des principales étapes de cette technique de mesure. Les méthodes proposées en littérature ne prennent pas forcément en compte la forme particulière des objets à reconstruire et ne sont pas suffisamment robustes pour faire face au bruit présent dans les images. Pour pallier à ce déficit, nous avons proposé une méthode de reconstruction tomographique, appelée (IOD-PVRMPP), qui se base sur les processus ponctuels marqués. Notre méthode permet de résoudre le problème de manière parcimonieuse. Elle facilite l'introduction de l'information à priori et résout les problèmes de mémoire liés aux approches dites "basées voxels". La reconstruction d'un ensemble de particules 3D est obtenue en minimisant une fonction d'énergie ce qui définit le processus ponctuel marqué. A cet effet, nous utilisons un algorithme de recuit simulé basé sur les méthodes de Monte-Carlo par Chaines de Markov à Saut Réversible (RJMCMC). Afin d'accélérer la convergence du recuit simulé, nous avons développé une méthode d'initialisation permettant de fournir une distribution initiale de particules 3D base sur la détection des particules 2D localisées dans les images de projections. Enfin cette méthode est appliquée à des écoulements fluides soit simulé, soit issu d'une expérience dans un canal turbulent à surface libre. L'analyse des résultats et la comparaison de cette méthode avec les méthodes classiques montrent tout l'intérêt de ces approches parcimonieuses. / The research work fulfilled in this thesis fit within the development of optical measurement techniques for fluid mechanics. They are particularly related to 3D particle volume reconstruction in order to infer their movement. This volumetric measurement technic, called Tomo-PIV has appeared on 2006 and has been the subject of several works to enhance the reconstruction, which represents one of the most important steps of this measurement technique. The proposed methods in Literature don't necessarily take into account the particular form of objects to reconstruct and they are not sufficiently robust to deal with noisy images. To deal with these challenges, we propose a tomographic reconstruction method, called (IOD-PVRMPP), and based on marked point processes. Our method allows solving the problem in a parsimonious way. It facilitates the introduction of prior knowledge and solves memory problem, which is inherent to voxel-based approaches. The reconstruction of a 3D particle set is obtained by minimizing an energy function, which defines the marked point process. To this aim, we use a simulated annealing algorithm based on Reversible Jump Markov Chain Monte Carlo (RJMCMC) method. To speed up the convergence of the simulated annealing, we develop an initialization method, which provides the initial distribution of 3D particles based on the detection of 2D particles located in projection images. Finally, this method is applied to simulated fluid flow or real one produced in an open channel flow behind a turbulent grid. The results and the comparisons of this method with classical ones show the great interest of this parsimonious approach.

Die vier in der vorliegenden Dissertation enthaltenen Studien beschäftigen sich vorwiegend mit dem dynamischen Verhalten makroökonomischer Zeitreihen. Diese Dynamiken werden sowohl im Kontext eines einfachen DSGE Modells, als auch aus der Sichtweise reiner Zeitreihenmodelle untersucht. / The four studies of this thesis are concerned predominantly with the dynamics of macroeconomic time series, both in the context of a simple DSGE model, as well as from a pure time series modeling perspective.

Cette thèse aborde le problème de l'extraction d'arbres à partir d'images aériennes InfraRouge Couleur (IRC) de forêts. Nos modèles reposent sur l'utilisation de processus objets ou processus ponctuels marqués. Il s'agit de variables aléatoires dont les réalisations sont des configurations d'objets géométriques. Une fois l'objet géométrique de référence choisi, nous définissons l'énergie du processus par le biais d'un terme a priori, modélisant les contraintes sur les objets et leurs interactions, ainsi qu'un terme image. Nous échantillonnons le processus objet grâce à un algorithme de type Monte Carlo par Chaînes de Markov à sauts réversibles (RJMCMC), optimisé par un recuit simulé afin d'extraire la meilleure configuration d'objets, qui nous donne l'extraction recherchée.<br /><br />Dans ce manuscrit, nous proposons différents modèles d'extraction de houppiers, qui extraient des informations à l'échelle de l'arbre selon la densité du peuplement. Dans les peuplements denses, nous présentons un processus d'ellipses, et dans les zones de plus faible densité, un processus d'ellipsoïdes. Nous obtenons ainsi le nombre d'arbres, leur localisation, le diamètre de la couronne et leur hauteur pour les zones non denses. Les algorithmes automatiques résultant de cette modélisation sont testés sur des images IRC très haute résolution fournies par l'Inventaire Forestier National (IFN).

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