L’isolation par rideaux d’air, avant d’être un confort, est actuellement un enjeu énergétique majeur. Malgré toutes les évolutions dans ce domaine, la nature du régime de l’écoulement du rideau d’air reste un facteur très influant sur les performances et la qualité de l’isolation. Il est impératif de trouver comment le stabiliser et éviter ou éloigner la région de la turbulence. Dans ce contexte, on a mis en oeuvre un ensemble d’outils de traitements d’images spécifiques aux textures présentes dans les images du jet rond basé sur des techniques de rehaussement d’images issues des méthodes d’interpolation. Plusieurs analyses de séquences d’images avec suivi spatio-temporel ont été effectuées en vue de prédire le passage à la turbulence. Une modélisation géométrique originale a été développée pour une meilleure compréhension du mouvement 3D du jet rond / Before being a comfort, the air curtain insulation is currently a major energy issue. Despite all the developments in this field, the nature of the air curtain flow regime remains a very influential factor on the performance and quality of insulation. It is imperative to find ways to stabilize it and to prevent the turbulence zone. In this context, we have implemented a set of specific processing tools for image textures present in the round jet images. Several analysis of image sequences with spatio-temporal monitoring were performed to predict the transition to turbulence. Original geometric modeling has been developed for better understanding of the 3D motion of the round jet

La modélisation de la dynamique des objets spatio-temporels fait partie des sujets de recherche pour le suivi et l'interprétation des changements affectant le globe terrestre. Pour cela, l'exploitation des images satellitaires se présente comme un moyen efficace qui aide à l'étude de la dynamique des phénomènes spatio-temporels qui peuvent se produire sur la surface de la Terre notamment l'urbanisation, la déforestation, la désertification, etc. Divers modèles et approches ont été proposés pour modéliser les évolutions des objets spatio-temporels. Toutes fois, chaque modèle présente une capacité limitée pour capturer l'évolution des différentes caractéristiques de l'environnement, en plus la structure de représentation utilisée par chaque modèle ne permet pas de saisir complètement la sémantique de l'évolution d'un objet spatio-temporel. Les travaux de notre thèse s'intéressent à la modélisation de la dynamique des objets spatio-temporels pour l'interprétation des changements en imagerie satellitaire. En conséquence, nous avons proposé dans un premier temps une architecture ontologiques multi-niveaux pour la représentation et la modélisation des objets et des processus spatio-temporels dynamiques. Également, nous avons présenté une nouvelle stratégie d'interprétation sémantique de scènes d'images satellites pour l'interprétation de changements. Le cadre applicatif concerne l'interprétation sémantique d'une scène d'images satellites pour l'interprétation des phénomènes de changements, tels que l'urbanisation et la déforestation. Le résultat obtenu est une carte de changements qui pourra guider une meilleure gestion de l'utilisation/couverture des sols. / Modeling the dynamics of spatio-temporal objects is part of the research subjects for monitoring and interpretation of the changes affecting the Earth. Satellite images are an effective way for studying the dynamics of spatio-temporal phenomena, including urbanization, deforestation, flooding, desertification, and so on, that can occur on the surface of the Earth. Various models and approaches have been proposed to model the evolution of the spatio-temporal objects. However, each of these models has a limited ability to capture the evolution of the different characteristics of the environment, and the representation structure used by each model does not fully capture the semantics of the evolution of a spatio-temporal object. The works of our thesis interested in modeling the dynamics of spatio-temporal objects for changes interpretation in satellite imagery. Therefore, we proposed initially a multi-level ontological architecture for representation and modeling the dynamic of spatio-temporal objects and process. Also, we have presented a new semantic scene interpretation strategy for change interpretation in remote sensing imagery. The application Framework concerns the semantic interpretation of a satellite images scenes for change interpretation of phenomena, such as urbanization and deforestation. The result is a change map that can guide better management of the land use/cover.

Les générateurs stochastiques de temps sont des modèles numériques capables de générer des séquences de données climatiques de longueur souhaitée avec des propriétés statistiques similaires aux données observées. Ces modèles sont de plus en plus utilisés en sciences du climat, hydrologie, agronomie. Cependant, peu de générateurs permettent de simuler plusieurs variables, dont les précipitations, en différents sites d’une région. Dans cette thèse, nous proposons un modèle original de générateur stochastique basé sur un champ gaussien multivarié spatio-temporel. Un premier travail méthodologique a été nécessaire pour développer un modèle de covariance croisée entièrement non séparable adapté à la nature spatio-temporelle multivariée des données étudiées. Cette covariance croisée est une généralisation au cas multivarié du modèle non séparable spatio-temporel de Gneiting dans le cas de la famille de Matérn. La démonstration de la validité du modèle et l’estimation de ses paramètres par maximum de vraisemblance par paires pondérées sont présentées. Une application sur des données climatiques démontre l’intérêt de ce nouveau modèle vis-à-vis des modèles existants. Le champ gaussien multivarié permet la modélisation des résidus des variables climatiques (hors précipitation). Les résidus sont obtenus après normalisation des variables par des moyennes et écarts-types saisonniers, eux-mêmes modélisés par des fonctions sinusoïdales. L’intégration des précipitations dans le générateur stochastique nécessite la transformation d’une composante du champ gaussien par une fonction d’anamorphose. Cette fonction d’anamorphose permet de gérer à la fois l’occurrence et l’intensité des précipitations. La composante correspondante du champ gaussien correspond ainsi à un potentiel de pluie, corrélé aux autres variables par la fonction de covariance croisée développée dans cette thèse. Notre générateur stochastique de temps a été testé sur un ensemble de 18 stations réparties en zone à climat méditerranéen (ou proche) en France. La simulation conditionnelle et non conditionnelle de variables climatiques journalières (températures minimales et maximales, vitesse moyenne du vent, rayonnement solaire et précipitation) pour ces 18 stations soulignent les bons résultats de notre modèle pour un certain nombre de statistiques / Stochastic weather generators are numerical models able to simulate sequences of weather data with similar statistical properties than observed data. However, few of them are able to simulate several variables (with precipitation) at different sites from one region. In this thesis, we propose an original model of stochastic generator based on a spatio-temporal multivariate Gaussian random field. A first methodological work was needed to develop a completely non separable cross-covariance function suitable for the spatio-temporal multivariate nature of studied data. This cross-covariance function is a generalization to the multivariate case of spatio-temporal non-separable Gneiting covariance in the case of the family of Matérn. The proof of the validity of the model and the estimation of its parameters by weighted pairwise maximum likelihood are presented. An application on weather data shows the interest of this new model compared with existing models. The multivariate Gaussian random field allows the modeling of weather variables residuals (excluding precipitation). Residuals are obtained after normalization of variables by seasonal means and standard deviations, themselves modeled by sinusoidal functions. The integration of precipitation in the stochastic generator requires the transformation of a component of the Gaussian random field by an anamorphosis function. This anamorphosis function can manage both the occurrence and intensity of precipitation. The corresponding component of the Gaussian random field corresponds to a rain potential, correlated with other variables by the cross-covariance function developed in this thesis. Our stochastic weather generator was tested on a set of 18 stations distributed over the Mediterranean area (or close) in France. The conditional and non-conditional simulation of daily weather variables (maximum and minimum temperature, average wind speed, solar radiation and precipitation) for these 18 stations show good result for a number of statistics.

Le recherche en connexionnisme est en face des fortes contraintes d'autonomie en robotique notamment issues des tâches perceptives visuelles qui n'ont pas encore été satisfaites par les modèles neuronaux utilisés jusqu'à aujourd'hui, surtout celles liées à la perception du mouvement. Dans ce cadre, nous proposons un modèle connexionniste neuromimétique permettant de traiter un ensemble de tâches de perception visuelle dynamique (robot/objets environnants en mouvement). Cela implique le compromis de maintenir la satisfaction des contraintes (bio-inspiration, traitements locaux massivement distribués en vue d'une implantation ultérieure temps-réel embarquée sur circuit FPGA, Field Programmable Gate Array) au coeur de la définition du modèle proposé, malgré la complexité des tâches en jeu.<br />Le modèle connexionniste proposé pour la perception visuelle du mouvement est constitué de trois modules : le premier opère un filtrage spatio-temporel causal issu des filtres de Gabor et inspiré des réponses des cellules simples du cortex visuel primaire, V1. Le deuxième met en place un mécanisme distribué de fortes interactions localisées fondé sur un principe antagoniste inspiré de l'organisation en colonnes d'orientation dans V1. Finalement, en nous inspirant des propriétés des champs récepteurs des neurones de MT et MST (aire temporelle moyenne et supérieur moyenne, respectivement), nous intégrons les réponses du second module et les envoyons au troisième. Ce dernier fait émerger un seul objet en mouvement à travers l'évolution en différentes cartes des interactions latérales, en pro-action et en retro-action d'une population neuronale densément interconnectée selon le principe de la CNFT (Continuum Neural Field Theory). L'attention sur l'objet émergé nous permet donc de le suivre.

Les ondes hydrothermales constituent un système modèle d'ondes non-linéaires dont nous étudions expérimentalement la transition vers le chaos spatio-temporel. A une dimension d'espace, par comparaison entre une cellule annulaire périodique et une cellule rectangulaire de taille finie, nous montrons que l'instabilité primaire en ondes ne survient dans ce dernier cas que lorsque la transition convectif/absolu est franchie. Nous isolons de même pour l'instabilité secondaire d'Eckhaus les régimes d'instabilité convective et absolue. A deux dimensions d'espace dans une cellule cylindrique, nous étudions la structuration de l'écoulement de base en rouleaux corotatifs, puis les différents modes d'instabilités en fonction de la différence de température appliquée et de la hauteur de fluide~: spirales d'Archimède, cibles, fleurs et rayons apparaissent chacuns par bifurcation de Hopf supercritique. Deux modes d'ondes hydrothermales sont alors distingués. Nous tentons d'expliquer l'existence de ces deux modes différents par une étude théorique et numérique: nous quantifions les effets de la courbure sur les instabilités à deux dimensions.

Lorsque nous explorons une scène visuelle nous focalisons notre attention et notre regard sur certaines régions de la scène dites saillantes an d'étudier ces régions plus en détail. L'objectif de cette thèse était de mieux comprendre les processus attentionnels qui guident le regard lorsque nous regardons une vidéo et de modéliser ces processus. Deux approches complémentaires ont été adoptées : une approche comportementale, à l'aide d'expériences d'oculométrie, pour mieux comprendre comment les personnes regardent une vidéo et une approche de modélisation afin de proposer un modèle, inspiré du système visuel humain, permettant de mettre en évidence les régions saillantes dans des vidéos. Deux modèles ont été proposés. Le premier modèle de saillance à deux voies, extrait des cartes statiques et dynamiques à partir des informations sur la luminance et le mouvement. Les traitements de ces deux voies, bien que relativement indépendants, sont réalisés par des modules communs (filtre "rétinien" et filtres "corticaux") à l'instar de ce qui est fait dans le système visuel. Un deuxième modèle de saillance, à trois voies, intègre au modèle précédent une voie dédiée à la détection des visages, les visages étant connus pour attirer les regards. Des expériences d'oculométrie ont permis d'étudier et d'évaluer ces modèles de saillance en détail.

Le concept de radar passif aéroporté repose sur l'utilisation de plusieurs antennes réseau, disposées sur une plateforme en vue de couvrir un angle solide large de détection, en s'appuyant sur l'utilisation de signaux d'opportunité provenant d'émetteurs au sol. La détection aéroportée à partir de signaux d'opportunité est intéressante, notamment pour assurer l'autoprotection d'un avion ou d'un hélicoptère ; en revanche elle constitue un défi technique notamment en raison du niveau des signaux interférents, en provenance de l'émetteur et des trajets multiples indirects (le fouillis), bien supérieur au niveau de signal utile diffusé par la cible à détecter. D'autres effets, tels que la structure arbitraire des signaux (forme d'onde non-radar) et sa conséquence sur les lobes secondaires en distance, contribuent à la complexité du traitement à mettre en œuvre.Le point de départ des recherches se situe à l'intersection des techniques de radar passif (utilisant la corrélation entre un signal de référence non connu a priori et les signaux diffus renvoyés par l'environnement) et les techniques de type STAP (Space Time Adaptive Processing) utilisées pour la détection des cibles mobiles par les radars aéroportés conventionnels. Dans ce contexte, les travaux de thèse permettent d'étendre d'une part la caractérisation et la qualification des signaux " radar passif " à une configuration aéroportée, d'autre part les techniques STAP à une configuration bistatique et à des signaux de forme arbitraire et non structurés comme des signaux radar. Les recherches mettent en évidence l'importance primordiale du trajet direct et des premiers échos de fouillis qui parasitent la caractérisation spatio-temporelle des échos reçus dans la case distance de la cible sous test. La caractéristique du fouillis, habituellement tracée dans le plan Doppler-angle, se trouve affectée par ces interférences qu'il faut éliminer au préalable. Pour cela, un premier filtre à réponse finie est mis en œuvre sur chaque capteur, puis le traitement STAP est appliqué à l'ensemble du réseau d'antennes.Les traitements proposés sont simulés et les performances en détection sont analysées. Une expérimentation est conduite, à l'aide d'un réseau de 4 antennes mobiles au sol. Les conditions sont réunies pour collecter des signaux de fouillis étalés en Doppler et analyser l'effet d'une forme d'onde non-radar. Les traitements d'élimination des interférences sont mis en œuvre et ainsi qualifiés expérimentalement.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Depuis le succès croissant des systèmes mobiles au cours des années 1990, les nouvelles technologies sans fil ont été développées afin de répondre à la demande croissante de services multimédias de haute qualité avec des taux d'erreur les plus faibles possibles. Un moyen intéressant pour améliorer les performances et obtenir de meilleurs taux de transmission consiste à combiner l'utilisation de plusieurs diversités avec un accès de multiplexage dans le cadre des systèmes MIMO. L'utilisation de techniques de sur-échantillonnage, d'étalement et de multiplexage, et de diversités supplémentaires conduit à des signaux multidimensionnels, au niveau de la réception, qui satisfont des modèles tensoriels. Cette thèse propose une nouvelle approche tensorielle basée sur un codage spatio-temporel tensoriel (TST) pour les systèmes de communication sans fil MIMO. Les signaux reçus par plusieurs antennes forment un tenseur d'ordre quatre qui satisfait un nouveau modèle tensoriel, modèle PARATUCK-(2,4) (PT-(2,4)). Une analyse de performance est réalisée pour le système TST ainsi que pour un système spatio-temporel-fréquentiel (STF) récemment proposé dans la littérature, avec l'obtention du gain maximum de diversité dans le cas d'un canal à évanouissement plat. Un système de transmission basé sur le codage TST est proposé pour les systèmes MIMO avec plusieurs utilisateurs. Une nouvelle décomposition tensorielle est introduite, appelée PT-(N1,N). Cette thèse établit les conditions d'unicité du modèle PT-(N1,N). À partir de ces résultats, différents récepteurs semi-aveugles sont proposés pour une estimation conjointe des symboles transmis et du canal, pour les systèmes TST et STF.

Les études menées dans cette thèse portent sur le rôle de la couleur dans l'attention visuelle. Nous avons tenté de comprendre l'influence de l'information couleur dans les vidéos sur les mouvements oculaire, afin d'intégrer les attributs couleur dans un modèle de saillance visuelle. Pour cela, nous avons analysé différentes caractéristiques des mouvements oculaires d'observateurs regardant librement des vidéos en deux conditions: couleur et niveaux de gris. Nous avons également comparé les régions principales de regard sur des vidéos en couleur avec celles en niveaux de gris. Il est apparu que les informations de couleur modifient légèrement les caractéristiques de mouvement oculaire comme la position de l'œil et la durée des fixations. Cependant, nous avons constaté que la couleur augmente le nombre de régions de regard. De plus, cet influence de la couleur s'accroît au cours du temps. En nous appuyant sur ces résultats, nous avons proposé une méthode de calcul des cartes de saillance couleur. Nous avons intégré ces cartes dans un modèle de saillance existant. / The studies conducted in this thesis focus on the role of colour in visual attention. We tried to understand the influence of colour information on the eye movements while observing videos, to incorporate colour information into a model of visual saliency. For this, we analysed different characteristics of eye movements of observers while freely watching videos in two conditions: colour and grayscale videos. We also have compared the main regions of regard of colour videos with those of grayscale. We observed that colour information influences only moderately, the eye movement characteristics such as the position of gaze and duration of fixations. However, we found that colour increases the number of the regions of interest in video stimuli. Moreover, this varies across time. Based on these observations, we proposed a method to compute colour saliency maps for videos. We have incorporated colour saliency maps in an existing model of saliency.