Made available in DSpace on 2014-12-17T15:47:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ItaloMSR_DISSERT.pdf: 4133389 bytes, checksum: 575496a3d8aa350df8e3e86992d9b27b (MD5) Previous issue date: 2011-03-02 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The vascular segmentation is important in diagnosing vascular diseases like stroke and is hampered by noise in the image and very thin vessels that can pass unnoticed. One way to accomplish the segmentation is extracting the centerline of the vessel with height ridges, which uses the intensity as features for segmentation. This process can take from seconds to minutes, depending on the current technology employed. In order to accelerate the segmentation method proposed by Aylward [Aylward & Bullitt 2002] we have adapted it to run in parallel using CUDA architecture. The performance of the segmentation method running on GPU is compared to both the same method running on CPU and the original Aylward s method running also in CPU. The improvemente of the new method over the original one is twofold: the starting point for the segmentation process is not a single point in the blood vessel but a volume, thereby making it easier for the user to segment a region of interest, and; the overall gain method was 873 times faster running on GPU and 150 times more fast running on the CPU than the original CPU in Aylward / A segmenta??o vascular ? importante no diagn?stico de doen?as como o acidente vascular cerebral e ? dificultada por ru?dos na imagem e vasos muito finos que n?o s?o vistos. Uma maneira de realizar a segmenta??o ? extraindo a centerline do vaso com height ridges, que usa a intensidade como caracter?sticas para a segmenta??o. Este processo pode levar de segundos a minutos, dependendo da tecnologia atual empregada. O m?todo ? implementado em GPU, ou seja, ? executado de maneira paralela em placa gr?fica. O desempenho do m?todo de segmenta??o executado em GPU ? comparado com o mesmo m?todo em CPU e o m?todo original de Aylward em execu??o tamb?m na CPU. O melhoramento do novo m?todo sobre o original ? dupla. O ponto de partida para o processo de segmenta??o n?o ? um ?nico ponto no vaso sangu?neo, mas um volume, tornando assim mais f?cil para o usu?rio a sele??o de uma regi?o de interesse, e, o ganho do m?todo proposto foi 873 vezes mais r?pido sendo executado em GPU e 150 vezes mais r?pido sendo executado em CPU do que o original de Aylward em CPU

Ce travail de recherche porte sur les aspects géométriques desmathématiques et de l'informatique.<br />Il est fortement motivé par des applications telles que la conception assistée par ordinateur,<br />l'imagerie médicale, le calcul scientifique et la simulation ou encore la réalité virtuelle et<br />le multimédia. Plus précisément, cette thèse propose une analyse de la géométrie des surfaces<br />tant d'un point de vue local que global.<br />Tout d'abord, étant donnée une surface lisse connue via un échantillonnage, nous étudions le<br />problème de l'estimation des quantités différentielles locales: normale, courbures et quantités<br />d'ordre supérieur. Une méthode d'estimation utilisant un ajustement polynomial est développée:<br />les propriétés de convergence sont établies et un algorithme est proposé et implémenté.<br />D'un point de vue global, nous analysons les lignes d'extrême de courbure sur une surface,<br />appelées ridges. Pour le cas d'une surface discrétisée par un maillage, des conditions<br />précises d'échantillonnage sont données, et sous ces hypothèses, un algorithme produisant une<br />approximation topologiquement certifiée des ridges est développé. Dans le cas d'une surface<br />paramétrée, nous établissons que les ridges ont une structure implicite globale, et étudions les<br />singularités de la courbe associée dans le domaine de paramétrage en termes de systèmes zerodimensionnels.<br />Pour une paramétrisation polynomiale, ces équations sont aussi polynomiales<br />et des méthodes spécifiques de calcul formel sont développées pour calculer la topologie de la<br />courbe singulière des ridges.

Les superpositions d'ondes modulées en amplitude et en fréquence (modes AM--FM) sont couramment utilisées pour modéliser de nombreux signaux du monde réel : cela inclut des signaux audio (musique, parole), médicaux (ECG), ou diverses séries temporelles (températures, consommation électrique). L'objectif de ce travail est l'analyse et la compréhension fine de tels signaux, dits "multicomposantes" car ils contiennent plusieurs modes. Les méthodes mises en oeuvre vont permettre de les représenter efficacement, d'identifier les différents modes puis de les démoduler (c'est-à-dire déterminer leur amplitude et fréquence instantanée), et enfin de les reconstruire. On se place pour cela dans le cadre bien établi de l'analyse temps-fréquence (avec la transformée de Fourier à court terme) ou temps-échelle (transformée en ondelettes continue). On s'intéressera également à une méthode plus algorithmique et moins fondée mathématiquement, basée sur la notion de symétrie des enveloppes des modes : la décomposition modale empirique. La première contribution de la thèse propose une alternative au processus dit ''de tamisage'' dans la décomposition modale empirique, dont la convergence et la stabilité ne sont pas garanties. Á la place, une étape d'optimisation sous contraintes ainsi qu'une meilleure détection des extrema locaux du mode haute fréquence garantissent l'existence mathématique du mode, tout en donnant de bons résultats empiriques. La deuxième contribution concerne l'analyse des signaux multicomposantes par la transformée de Fourier à court terme et à la transformée en ondelettes continues, en exploitant leur structure particulière ''en ridge'' dans le plan temps-fréquence. Plus précisément, nous proposons une nouvelle méthode de reconstruction des modes par intégration locale, adaptée à la modulation fréquentielle, avec des garanties théoriques. Cette technique donne lieu à une nouvelle méthode de débruitage des signaux multicomposantes. La troisième contribution concerne l'amélioration de la qualité de la représentation au moyen de la ''réallocation'' et du ''synchrosqueezing''. Nous prolongeons le synchrosqueezing à la transformée de Fourier à court terme, et en proposons deux extensions inversibles et adaptées à des modulations fréquentielles importantes, que nous comparons aux méthodes originelles. Une généralisation du synchrosqueezing à la dimension 2 est enfin proposée, qui utilise le cadre de la transformée en ondelettes monogène.

This master’s thesis deals with the issue of scanning human fingerprints, which is currently very topical and represents the most widespread biometric technology. The theoretical part of the work acquaints the reader with basics of dactyloscopy and biometrics and concerns technologies used for fingerprinting, image preprocessing methods and commercially available contactless optical scanners. The practical part is a realisation of a contactless optical scanner based on a Raspberry Pi minicomputer, implementation of preprocessing algorithms in Python and testing of the device from the perspective of image quality.

This work outlines a method of detection of the papillary line width in fingerprints. This method is one of the possible methods of liveness detection. The first part of the work with deals defining of the fingerprint, attacks on today's systems and possibilities to improve security. The next section detection describes of the papillary line width. During the process of resolving, the first thing to do was to start operation of the scanning device and to read the database for tests and experiments. An independent application was created on this purpose. Further, there were projected methods for detection and measuring of the papillary line width. Use of the Canny edge detector with the Sobel operator and the Gaussian filter proved the best. Then, there is described implementation of individual methods. The next part of the work describes and assesses the results of the tests. The last chapter summarizes the work and proposes further possibilities of development.

No description available.

Cette thèse a pour objectif d’établir une vision globale et continue mer-terre-mer d’une barrière littorale paraglaciaire, en combinant une approche morphologique et architecturale. L’originalité de l’isthme de Miquelon-Langlade (NO Atlantique) entre les deux îles éponymes réside en sa diversité et complexité de systèmes (flèches, cordons littoraux, lagune) qui s’emboitent formant une barrière composite évoluant le long de deux façades ouvertes sur l’océan. Ce travail a été rendu possible grâce à l’association de données topographiques (GPS-RTK), de géophysique marine (sismique HR) et terrestre (géo-radar), sédimentaires (carottes, échantillons de surface) ainsi que des datations par OSL. L’étude de cette barrière a permis 1) d’identifier l’ensemble des dépôts d’une séquence paraglaciaire (dépôts de chute, bas niveau, augmentation et haut niveau marin); 2) de pointer l’importance de la géométrie des îles, du substratum rocheux ainsi que de la topographie héritée dans la formation de la barrière; 3) de définir l’architecture interne de beach ridges mixte sable-galet; et 4) de pointer le potentiel de ces systèmes en tant marqueur du paléo-niveau marin tout en proposant la première courbe de tendance de l’évolution du RSL pour l’Archipel de Saint-Pierre-et-Miquelon sur les derniers 3000 ans (+1mm/an). L’association de l’ensemble de ces informations a permis de proposer un schéma de mise en place de la barrière, depuis le retrait de la calotte (13 700 ans) jusqu’à sa forme actuelle, évoluant dans un contexte d’augmentation du RSL et de fort apport sédimentaire, tout en proposant une vision de détail de la formation de la plaine de beach ridges au cours des derniers 3000 ans. / The purpose of this PhD thesis was to define a complete and continuous sea-land-sea view of a paraglacial coastal barrier system, combining morphological and architectural approaches. Particularity of the Miquelon-Langlade isthmus (NO Atlantic) lies in its diversity and complexity of systems (spits, beach ridges, and lagoon) that fit together to form a composite barrier prograding along two open coasts. Investigations of this barrier included topographic (RTK-GPS), ground-penetrating radar (GPR) seismic, sedimentary (cores, augers, samples) and chronologic (OSL) data collections. This study of this paraglacial composite barrier make possible 1) to characterize all deposits of the paraglacial sequence (FSST, LST, TST, HST); 2) to emphasize the primary influence of islands geometry, bedrock and inherited topography on the coastal progradational pattern; 3) to provide a better understanding of the internal architecture of depositional processes and driving mechanisms of mixed sand-and-gravel beach ridges; 4) to examine the potential of these mixed beach-ridge systems to record and preserve paleo-sea-level information, to produce the first sea level trends for the Saint-Pierre-et-Miquelon archipelago over the last 3000 years. The combination of all these data provide a model of development of the barrier since the ice sheet retreat (13 700 yrs) to its present form, in a context of RSL rise and high local glaciogenic sediment supply, and a detailed view of the formation of the beach ridge plain over the last 3000 yrs.

Les connaissances sur la morphologie de la Terre sont essentielles à la compréhension d’une variété de processus géomorphologiques et hydrologiques. Des avancées récentes dans le domaine de la télédétection ont significativement fait progresser notre habilité à se représenter la surface de la Terre. Parmi celles-ci, les données d’élévation LiDAR permettent la production de modèles numériques d’altitude (MNA) à haute résolution sur de grands territoires. Le LiDAR est une avancée technologique majeure permettant aux scientifiques de visualiser en détail la morphologie de la Terre et de représenter des reliefs peu prononcés, et ce, même sous la canopée des arbres. Une telle avancée technologique appelle au développement de nouvelles approches innovantes afin d’en réaliser le potentiel scientifique. Dans ce contexte, le présent travail vise à développer deux approches de cartographie numérique utilisant des données d’élévation LiDAR et servant à l’évaluation de la composition du sous-sol. La première approche à être développée utilise la localisation de crêtes de plage identifiées sur des MNA LiDAR afin de modéliser l’étendue maximale de la mer de Champlain, une large paléo-mer régionalement importante. Cette approche nous a permis de cartographier avec précision les 65 000 km2 autrefois inondés par la mer. Ce modèle sert à l’évaluation de la distribution des sédiments marins et littoraux dans les basses-terres du Saint-Laurent. La seconde approche utilise la relation entre des échantillons de matériel parental des sols (MPS) et des attributs topographiques dérivés de données LiDAR afin de cartographier à haute résolution et à une échelle régionale le MPS sur le Bouclier canadien. Pour ce faire, nous utilisons une approche novatrice combinant l’analyse d’image orientée-objet (AIOO) avec une classification par arbre décisionnel. Cette approche nous a permis de produire une carte du MPS à haute résolution sur plus de 185 km2 dans un environnement hétérogène de post-glaciation. Les connaissances issues de la production de ces deux modèles ont permis de conceptualiser la composition du sous-sol dans les régions limitrophes entre les basses-terres du Saint-Laurent et le Bouclier canadien. Ce modèle fournit aux chercheurs et aux gestionnaires de ressources des connaissances détaillées sur la géomorphologie de cette région et contribue à l’amélioration de notre capacité à saisir les services écosystémiques et à prédire les aléas environnementaux liés aux processus du sous-sol. / Knowledge of the earth’s morphology is essential to the understanding of many geomorphic and hydrologic processes. Recent advancements in the field of remote sensing have significantly improved our ability to assess the earth’s surface. From these, LiDAR elevation data permits the production of high-resolution digital elevation models (DEMs) over large areas. LiDAR is a major technological advance as it allows geoscientists to visualize the earth’s morphology in high detail, even allowing us to resolve low-relief landforms in forested areas where the surface is obstructed by vegetation cover. Such a technological advance calls for the development of new and novel approaches to realize the scientific potential of this new spatial data. In this context, the present work aims to develop two digital mapping approaches that use LiDAR elevation data for assessing the earth’s subsurface composition. The first approach to be developed uses the location of low-relief beach ridges observed on LiDAR-derived DEMs to map the extent of a large and regionally important paleo-sea, the Champlain Sea. This approach allowed us to accurately map the 65,000 km2 area once inundated by sea water. The model serves to the assessment of the distribution of marine and littoral sediments in the St. Lawrence Lowlands. The second approach uses the relationship between field-acquired samples of soil parent material (SPM) and LiDAR-derived topographic attributes to map SPM at high-resolution and at a regional scale on the Canadian Shield. To do so, we used a novel approach that combined object-based image analysis (OBIA) with a classification tree algorithm. This approach allowed us to produce a fine-resolution 185 km2 map of SPM in a heterogeneous post-glaciation Precambrian Shield setting. The knowledge obtained from producing these two models allowed us to conceptualize the subsurface composition at the limit between the St. Lawrence Lowlands and the Canadian Shield. This insight provides researchers and resource managers with a more detailed understanding of the geomorphology of this area and contributes to improve our capacity to grasp ecosystem services and predict environmental hazards related to subsurface processes.