Thèse de doctorat : Mécanique : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. 150 références.

Thèse de doctorat : Mécanique : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2007. / 150 références.

Titre de l'écran-titre (visionné le 12 octobre 2023) / En tant qu'êtres humains, nous percevons naturellement les incohérences d'éclairage. Cette caractéristique rend primordiale la modélisation correcte de la lumière lors de la composition d'objets virtuels et réels. Ces dernières années, les approches d'apprentissage profond ont montré que de nombreuses propriétés de scène peuvent être estimées de manière robuste dans des systèmes de composition automatique à partir d'une seule image. Cela est particulièrement vrai pour les environnements extérieurs, car ils partagent la propriété d'être éclairés par le ciel terrestre, sous le soleil. Cependant, les approches actuelles d'apprentissage en profondeur pour l'estimation de l'éclairage ne produisent pas de textures précises pour les ciels nuageux, et celles qui génèrent des textures de nuages ne garantissent pas la fidélité à l'éclairage estimé. Quant à ce qui est modélisé en l'absence de lumière, les interactions entre les ombres réelles et synthétiques ne sont pas non plus gérées avec élégance par les méthodes existantes, qui supposent généralement un arrière-plan sans ombre. Ainsi, cette thèse a deux objectifs principaux : modéliser et éditer des ciels réalistes peu importe les conditions météorologiques et l'heure du jour, et modéliser des ombres réelles de manière à permettre des interactions avec des ombres synthétiques. Pour atteindre le premier objectif, nous proposons un modèle de ciel photoréaliste contrôlable par des paramètres, à notre connaissance le premier dans la littérature. Ensuite, pour le deuxième objectif, nous présentons la première méthode de composition d'images de la litérature pour l'éclairage extérieur capable de produire des interactions réalistes entre des ombres réelles et virtuelles dans des scènes inconnues. Pour atteindre nos objectifs, de nombreux défis intermédiaires ont également dû être relevés, notamment l'ajustement paramétrique soleil-ciel, la détection de pénombres et la détection d'ombres haute résolution. Nous introduisons également des jeux de donnés pour la détection des pénombres et le masquage d'ombres avec des vérités terrain annotées et fournissons des annotations paramétriques qui surpassent l'état de l'art pour le jeu de données Laval HDR Skies. En utilisant une multitude d'images au contenu varié et complexe provenant de diverses sources, nous effectuons des comparaisons quantitatives et qualitatives démontrant la supériorité de nos approches face aux alternatives existantes. Enfin, nous discutons des limites et proposons des pistes pour les travaux futurs. / As humans, we are naturally capable of perceiving lighting inconsistencies. This trait makes it paramount to model light correctly when compositing virtual and real objects together. In recent years, deep learning approaches have shown many scene properties can be robustly estimated in automatic single-image compositing systems. This is especially true for outdoor environments, as they share the property of being lit by Earth's sky, under the sun. However, current deep learning approaches for lighting estimation do not produce accurate textures for cloudy skies, and the ones that generate cloud textures do not guarantee fidelity to the estimated lighting. As for what is modeled in the absence of light, interactions between real and synthetic shadows are also not handled gracefully by existing methods, which typically assume a shadow-free background. Thus, this thesis has two main goals: to model and edit realistic skies regardless of weather, and to model real shadows in a way that allows for interactions with synthetic ones. To achieve the first goal, we propose a photorealistic, all-weather sky model controllable through parameters, to our knowledge the first in the literature. Then, for the second goal, we present the first compositing pipeline for outdoor lighting that is capable of producing realistic interactions between real and virtual shadows in unknown scenes. To achieve our goals, numerous intermediate challenges also had to be tackled, including parametric sun-sky fitting, soft shadow detection, and high-resolution shadow detection. We also introduce datasets for soft shadow detection and shadow matting with annotated ground truths and provide state-of-the-art parametric annotations for the Laval HDR Skies dataset. By using challenging outdoor images from multiple distributions, we perform quantitative and qualitative comparisons that show our approaches produce more realistic results than existing alternatives. Finally, we discuss limitations and propose pathways for future work.

Titre de l'écran-titre (visionné le 9 avril 2024) / Les hydroliennes à pale oscillante (HPO) complètement passives ont été optimisées avec les années pour atteindre des efficacités allant jusqu'à 51%. Ces hautes efficacités ont été démontrées sous l'hypothèse que l'écoulement est bidimensionnel et que la taille du canal n'affecte pas les performances de la turbine. Cependant, il en ressort un besoin de démontrer la robustesse de la turbine dans différents environnements d'écoulement. En effet, l'hydrolienne réelle est d'envergure finie, donc les extrémités de la pale engendrent des tourbillons de bout qui réduisent la portance en comparaison avec une turbine 2D. Aussi, l'aire de section de n'importe quel canal a une taille finie, donc la profondeur et la largeur de l'écoulement auront elles aussi un impact sur l'hydrolienne. Ce mémoire vise à démontrer la robustesse de la turbine à des changements géométriques de la forme du canal. Cette démonstration doit être perçue comme un commencement, et non une finalité, puisque de nombreux autres effets ne sont pas abordés ici. Cette robustesse est d'abord démontrée en évaluant qualitativement et quantitativement l'impact de la profondeur d'un canal 2D sur une HPO complètement passive qui fut optimisée par d'anciens étudiants au Laboratoire de Mécanique des Fluides Numérique. Il est observé que sans modification des paramètres structuraux qui influencent les mouvements non-contraints de la pale, la turbine devient chaotique et inopérable après une faible diminution de la profondeur du canal. Pour retrouver des niveaux de performance intéressants pour des canaux encore moins profonds, une méthode simple est proposée, basée sur un ajustement adéquat du générateur électrique. Grâce à cet ajustement, l'efficacité de la turbine augmente jusqu'à 70% pour des canaux hautement restreints. Enfin, la robustesse de la turbine est démontrée pour un canal 3D où la largeur du canal est variée. Encore ici, l'efficacité de la turbine augmente avec la diminution de l'aire de section du canal, à la différence que la force du générateur ne nécessite pas de modifications. Cette démonstration fut réalisée avec le souci de reproduire la turbine et les conditions d'écoulement correspondant à une étude expérimentale réalisée à la University of Victoria en parallèle à ce mémoire afin d'également montrer que la présente méthodologie numérique se compare bien aux résultats expérimentaux. L'importance de cette démonstration n'est pas à sous-estimer puisque dans le contexte des HPO complètement passives, aucune étude n'a encore validé les simulations sous des conditions d'opérations comparables, c'est-à-dire en incluant la tridimensionnalité de la turbine. / With the passing years, the fully-passive oscillating-foil turbines (OFT) have been optimised up to 51% of efficiency. These incredible efficiencies were made possible under the constrains that the flow is bidimensional and that the size of the channel does not affect the performances of the turbine. There is however a need to demonstrate the resilience of the turbine in different flow conditions. Indeed, the turbine is made up of a three-dimensional blade, so the presence of wing-tip vortices reduce the lift produced in comparison to 2D foils. Also, the cross-sectional area of any channel is finite, so the width and depth of the flow will also impact the turbine. The goal of this master thesis is to demonstrate the resilience of the turbine to geometric changes of the channel. This resilience demonstration must be seen as a start and not a finality since numerous other effects are not discussed here. This resilience is first demonstrated by qualitatively and quantitatively evaluating the channel's depth impact on a 2D fully-passive OFT that has been optimized by previous graduate students from the Laboratoire de Mécanique des Fluides Numérique. It has been observed that without modifications of the structural parameters influencing the unconstrained blade, the turbine becomes chaotic and uninteresting after a small decrease of the channel's depth. To retrieve good performances for shallow channels, a simple method is proposed, based on the adjustment of the electric generator. Thanks to this adjustment, the efficiency of the turbine increases up to 70% for highly confined channels. Finally, the resilience of the turbine is demonstrated again in a 3D channel where where the width is varied. Again, the efficiency of the turbine increases with a reduction of the cross-sectional area of the channel. Again, the efficiency of the turbine increased with a decrease of the cross-sectional area of the channel. The difference with the previous 2D study is that the force applied by the generator did not need any modifications. This demonstration has been planned to reproduce at the same time the turbine and the flow conditions used in a experimental study. The goal is to show that the current numerical methodology used compares itself well experimental results. The importance of this demonstration must not be underestimated since in the context of fully-passive OFTs, no study has adapted to compare both approaches in comparable operating conditions, meaning to include the 3D aspect of the turbine.

Extr. de: Diss.--Physique--Stuttgart (Allemagne)--Université de Stuttgart, 2002. / Thèse rédigée en anglais avec un résumé en allemand. Bibliogr. p. 245-266.

Diss.--Kiel Universität, 2001. / Bibliogr. p. 173-179.

Thèse doctorat : Génie Civil : Villeurbanne, INSA : 2002. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 289-299.

Thèse doctorat : Mécanique : La Rochelle : 2005. / Bibliogr. p. 245-255.

Thèse doctorat : Mécanique : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 174-177.

Thèse doctorat : Génie Mécanique : Villeurbanne, INSA : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 148-157.