Στην παρούσα διπλωματική εργασία ασχοληθήκαμε με την εύρεση του καρδιακού παλμού ενός ατόμου με τεχνικές ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας στο κοντινό και στο μέσο υπέρυθρο φάσμα. Χρησιμοποιήσαμε μια σειρά από διόδους εκπομπής στο υπέρυθρο φάσμα και μια βιντεοκάμερα με την οποία πήραμε τα προς εξέταση δεδομένα. Στηριζόμαστε στην ιδιότητας της αιμοσφαιρίνης να απορροφά το υπέρυθρο φως ορισμένου μήκους κύματος. Επεξεργαζόμενοι το οπτικό υλικό που προκύπτει από τις μετρήσεις μας με κατάλληλες μεθόδους μπορούμε να πλησιάσουμε στην εύρεση του καρδιακού ρυθμού, μελετώντας τα βιολογικά σήματα και ευρίσκοντας μεθόδους βελτίωσης τους. Θα κάνουμε μία σύντομη αναφορά στα κεφάλαια που περιλαμβάνει η εργασία αυτή. Στην αρχή γίνεται μια γνωριμία με τον τομέα της Βιοιατρικής Τεχνολογίας, τις εφαρμογές αυτού και τους κλάδους που τον συνθέτουν. Εν συνεχεία, δίνονται κάποιες εισαγωγικές έννοιες σε σχέση με τα βιολογικά σήματα καθώς και οι βασικές αρχές επεξεργασίας αυτών. Κατόπιν προσεγγίζονται βασικές έννοιες φυσιολογίας του καρδιοκυκλοφοριακού συστήματος και της αιμοσφαιρίνης, καθώς διαδραματίζει σημαντικότατο ρόλο στην πειραματική μας διαδικασία. Ακολουθεί η περιγραφή της πειραματικής διάταξης καθώς και τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις πειραματικές διαδικασίες που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο μας. Στα επόμενα τρία κεφάλαια πραγματοποιείται η επεξεργασία των σημάτων μας αρχικά με τη βοήθεια του μετασχηματισμού Fourier και έπειτα με τη χρήση μιας σειράς κατωδιαβατών φίλτρων εφαρμοσμένων στα σήματα φωτεινότητας αλλά και στις εικόνες που προέκυψαν από το πειραματικό μέρος της εργασίας. Παραθέτουμε τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα μας από τη μελέτη αυτών. Τέλος,γίνεται αναφορά στις βασικές αρχές που διέπουν την απορρόφηση του φωτός κια στις βασικές διεργασίες που συνtελούν στη λειτουργία αυτή. / In this paper we dealt with finding the heartbeat of a person with digital image processing techniques in the near and mid infrared range. We used a series of infrared emitting diodes spectrum and a CCD video camera with which we got to test data. We rely on the status of hemoglobin to absorb the infrared light of certain wavelength. By editing visual materials resulting from our measurements using appropriate methods we can get closer to finding the rhythm, studying the biological signals. In the beginning there is an introduction to the field of medical technology, applications and industries such as it is composed. Then, we present some introductory concepts in relation to biological signals and the basic principles of processing. Afterwards, we approached concepts of circulation physiology and the properties of hemoglobin, as it plays a crucial role in our experimental procedure. We also describe the experimental setup and the results of the experimental procedures performed in our laboratory. The next three chapters are about the processing of signals using the Fourier transformation and then we use a series of low-pass filters applied to luminance signals and images obtained from the experimental part. Then we refer to the results and conclusions from our study which shows similarities between the heart rate curve and the luminance curve. Finally, reference is made to the basic principles governing the absorption of light,as it is the basic feature used to interpret our results.

[pt] Desenvolveu-se uma técnica de restauração de imagens de defeitos existentes em materiais ferromagnéticos, obtidas pela solução do problema inverso para sinais simulados proveniente do método de Ensaios Não-Destrutivos conhecido como Magnetic Flux Leakage. Baseada em princípios de filtragem ótima, a técnica visa reduzir distorções introduzidas nas imagens pela Inversa MNSL (Minimum-Norm Least-Squares Inverse). Com a aplicação desta técnica, é possível caracterizar mais precisamente diversos tipos de defeitos. / [en] Na image processing technique was developed to restore images of defects in ferromagnetic materials. Such images are obtained by solving the eletromagnetic inverse problem associated with the Magnetic Flux Leakage method of Nondestructive Evaluation. Based upon optimal filtering, the technique aims to reduce distortions introduced by the Minimum-Norm Least-Square Inverse. By applying such technique it is possible to better characterize various defect types.

Dans les systèmes actuels de communication, qu’ils soient terrestre ou spatial, qu’ils soient mobile ou fixe, il y a un réel intérêt à développer des front-ends radiofréquences et hyperfréquences miniatures et performants. Ceci s’applique en particulier aux dispositifs de filtrage où l’encombrement et les facteurs de qualité sont clairement antagonistes. Pour les bandes de fréquences basses aux alentours du GHz, les longueurs d’onde restent encore importantes, rendant difficiles les efforts de miniaturisation. D’autre part il faut aussi s’assurer que ces filtres viendront s’interconnecter aisément avec les autres composants du système, notamment les actifs.Pour toutes ces raisons, le développement de structures de filtres multicouches utilisant des substrats à haute permittivité (εr = 68) selon une approche LTCC apparait comme une alternative intéressante. Elle peut en effet conduire à une réduction significative de l'empreinte (footprint) sans pour autant trop nuire aux performances électriques.Dans le cadre de ce travail, deux structures de filtres multicouches ont été développées pour répondre à des spécifications proposées en bandes L et S, par un équipementier du spatial. Ces filtres ont pour caractéristiques principales un haut niveau de rejection et des faibles pertes dans la bande passante. Pour atteindre les spécifications, un filtre SIW empilé verticalement et un filtre à stubs en court-circuit en configuration triplaque ont été étudiés. Le filtre SIW se distingue par un facteur de qualité élevé, ce qui entraîne des faibles pertes d’insertion et une bonne platitude. La solution à stub permet quant à elle de réduire l’encombrement mais au prix d’un impact sur les performances électriques. Dans les deux cas on tire parti de la souplesse offerte par la technologie LTCC, puisqu’elle offre finalement un degré de liberté supplémentaire, par rapport à une approche planaire classique. Si dans le cas SIW, c’est surtout l’architecture topologique qui a été étudiée finement pour pouvoir agencer et coupler douze cavités, dans le cas du filtre à stub une synthèse mettant à profit tous les degrés de liberté offerts a été spécifiquement développée.Compte tenu de la complexité des filtres, notamment à cause de l’ordre élevé et de la mise en oeuvre de murs « électriques » à partir d’arrangements de via spécifiques, une attention particulière doit être apportée lors des phases de simulation et d’optimisation. De plus la très forte permittivité du substrat ne permet pas d’utiliser de ligne 50 Ohms. Enfin les transitions constituent un point dur de l’exercice surtout dans le cas SIW.Cette thèse co-financée par le CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) et Thales Alenia Space, était accompagnée par un projet R&T financé par le CNES. Le fondeur allemand Via Electronic avait en charge la fabrication des filtres. / In current communication systems, whether terrestrial or spatial, whether fixed or mobile, there is a real interest in developing high performance miniature RF front-ends. This is applied in particular to filter devices, in which the size and the quality factors are clearly in conflict. For low frequency bands around the GHz, the wavelengths remain significant, making it difficult the miniaturization efforts. On the other hand, we must also ensure that these filters will be easily interconnected with other other system components, including active devices.For all these reasons, the development of multilayer filter structures using high permittivity substrates (Er = 68) in an LTCC approach is consolidated as an interesting alternative. It may lead to a significant footprint reduction without decreasing the electrical performances.As part of this work, two multilayer filter structures have been developed to meet the given specifications in L and S bands, given by a space manufacturer. These filters have as main features a high rejection level and low losses in the passband. To meet the specifications, a vertically stacked SIW filter and a short-circuited stubs filter in a stripline configuration were studied. The SIW filter is characterized by a high quality factor, which results in low insertion loss and good flatness. The stubs filter allows in contrast to reduce the footprint but at the price of impacting the electrical performance. In both cases we take advantage of the flexibility offered by the LTCC technology as it finally provides an additional freedom degree compared to a conventional planar approach. For the SIW filter, the topological architecture was studied and designed in detail, to be able to arrange and synthetize couplings between twelve cavities. In a similar way, for the stub filter a synthesis that takes profit of all the offered freedom degrees was developed.Given the filters complexity, especially due to the high order and the implementation of “electrical walls" based on specific vias patterns, a close attention must be paid during the simulation and optimization phase. In addition, the high permittivity substrate does not allow to conceive 50-Ohms lines. Finally, access transitions constitute a challenging task, especially for the SIW case.This thesis was co-funded by CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) and Thales Alenia Space, and was accompanied by an R&T project funded by CNES. The German foundry Via Electronic was responsible for the filters fabrication.

Electroencephalographic data recorded on the human scalp can be modeled as a linear mixture of underlying dipolar source generators. The characterization of such generators is the aim of several families of signal processing methods. In this HDR we consider in several details three of such families, namely 1) EEG distributed inverse solutions, 2) diagonalization methods, including spatial filtering and blind source separation and 3) Riemannian geometry. We highlight our contributions in each of this family, we describe algorithms reporting all necessary information to make purposeful use of these methods and we give numerous examples with real data pertaining to our published studies. Traditionally only the single-subject scenario is considered; here we consider in addition the extension of some methods to the simultaneous multi-subject recording scenario. This HDR can be seen as an handbook for EEG source analysis. It will be particularly useful to students and other colleagues approaching the field.