Ce document présente le travail effectué et les résultats obtenus dans le cadre d'un projet visant à associer une technique nouvellement développée, le suivi des biomarqueurs endogènes permettant l'estimation de la concentration cellulaire de cultures végétales en suspensions, à un modèle mathématique décrivant l'évolution de ces cultures en fonction de la consommation des différents nutriments disponibles. Cette association permet d'obtenir une estimation des conditions de cultures cellulaires en temps réel dont la mesure ne peut actuellement être effectuée que par échantillonnages. Les temps d'expériences requis pour obtenir les mesures sont toutefois trop longs pour pouvoir effectuer un contrôle des conditions de cultures advenant une déviation du procédé. L'intérêt de ce projet se situe à deux endroits. Premièrement, la simplicité, la rapidité et l'efficacité de la technique de suivi des biomarqueurs endogènes permet le suivi en temps réel de la quantité de cellules lors de la culture (concentration cellulaire et biomasse). Or, en raison des particularités des cultures de cellules végétales, en particulier l'agglomération cellulaire, il est très difficile d'obtenir une estimation fiable de la concentration cellulaire. Présentement, il n'existe pas de technique commercialement disponible pour effectuer ce suivi. D'où l'intérêt de la méthode des biomarqueurs endogènes. Ensuite, l'association de ces mesures avec un modèle mathématique permet d'obtenir un outil décrivant l'évolution de la culture et de variables importantes qui l'influencent. Le modèle étant indépendant de la technique des biomarqueurs endogènes, il est possible de suivre un grand éventail de procédés et de variables en suivant la même méthodologie, en modifiant le modèle utilisé. Ce projet utilise un cas précis, la culture d'Arabidopsis thaliana dans un milieu standard avec un modèle relativement simple. Cependant, la même démarche peut être appliquée pour d'autres systèmes avec d'autres types d'organismes. Le travail présenté ici ouvre donc la voie à une meilleure compréhension des cultures cellulaires en générale et pourrait permettre l'optimisation de procédés jusqu'ici difficilement contrôlables dû au manque d'information disponible.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce mémoire de thèse a pour sujet le suivi temps réel d'objets en trois dimensions, dans le but de réaliser des applications de réalité augmentée. En effet la réalité augmentée nécessite des algorithmes de suivi stables et précis. Si l'on désire en plus que le suivi soit effectué en temps réel vidéo, il faut alors trouver des compromis entre précision des résultats et vitesse de traitement. Ce mémoire contient la description des trois algorithmes de suivi développés durant cette thèse. Ils illustrent le cheminement suivi par nos travaux durant ces trois années, c'est-à-dire le suivi d'objets de plus en plus complexes, d'abord planaires, puis simples objets 3D, et enfin objets 3D complexes de modèle 3D inconnu. Le premier algorithme permet de suivre des objets planaires peu texturés. Il s'agit d'une extension d'un algorithme de suivi de plans efficace et rapide, basé sur l'utilisation d'informations de texture, auquel nous avons ajouté une composante de suivi de contour afin de pouvoir l'utiliser sur un ensemble plus vaste de motifs. Une fois ce travail sur le suivi planaire effectué, nous avons adapté l'algorithme de suivi de textures au suivi d'objets en trois dimensions. En utilisant de multiples occurrences de cet algorithme, réparties sur la surface de l'objet à suivre, couplées à un algorithme itératif d'estimation de pose, nous sommes parvenus à suivre en temps réel des objets simples effectuant des translations et des rotations à 360 degrés. Cet algorithme étant limité par le fait qu'il nous faut connaître un modèle 3D de l'objet à suivre, nous avons ensuite cherché à réaliser un algorithme permettant, lors d'une phase d'apprentissage, de générer un modèle statistique de l'objet à partir de vues clefs 2D. Basé sur le même algorithme de suivi de texture que précédemment, cet algorithme ne détermine pas la pose 3D de l'objet suivi mais décrit sa position comme étant la déformation d'une grille 2D.

Créer des surfaces spécifiques apparaît comme un enjeu majeur de la chimie actuelle. La formation de monocouches auto-assemblées (SAMs) à partir de dérivés soufrés est l’une des stratégies pour modifier des surfaces d’or. A ce jour, le mécanisme de formation des SAMs sur or n’est toujours pas élucidé.Une nouvelle approche de formation de SAMs par voie électrochimique a récemment été développée, avec la possibilité de suivre in-situ en temps réel la chimisorption de dérivés soufrés, notamment avec un cycle dithiolane. Contrairement aux méthodes standards d’adsorption par simple immersion, cette approche par polarisation de l’électrode tend à faciliter la chimisorption (cinétique, reproductibilité …). L’excellente résolution temporelle du suivi cinétique conjuguée à une bonne reproductibilité met en évidence un mécanisme d’adsorption via un phénomène de nucléation-croissance. Déjà identifié pour la formation de SAMs en phase gazeuse, il n’a jamais été clairement établi en phase liquide. L’utilisation de cette méthode a également permis l'élaboration de monocouches mixtes binaires de manière contrôlée et prédictible. En se basant sur les constantes d’affinité, nous avons pu réaliser des SAMs dont les proportions en surface reflétaient celles en solution. Ce résultat majeur laisse entrevoir des applications en particulier pour l’étude de systèmes enzymatiques sur surface.Enfin, afin de mieux cerner les facteurs clés régissant le mécanisme de formation, une étude systématique en fonction de la nature du groupe d’ancrage a permis de souligner le rôle crucial de celui-ci concernant aussi bien la cinétique d’adsorption que la stabilité de la monocouche. / Create specific surfaces appears as a major issue in chemistry. The formation of self-assembled monolayers (SAMs) using sulfur derivatives is one of the most commonly used strategy to modify gold surfaces. Nowadays, the formation mechanism of self-assembled monolayers (SAMs) on gold is still investigated.A new electrochemical approach for SAMs formation has recently been developed allowing an in situ and real time monitoring of the chemisorption of various sulfur compounds including dithiolane derivatives. Unlike standard adsorption methods which consist in a simple immersion, this approach tends to facilitate the chemisorption by polarizing the electrode. The high temporal resolution coupled to this good reproducibility highlight an adsorption mechanism which proceeds by a nucleation-growth process. This type of mechanism, already identified for the SAMs formation in the gas phase, has never been reported in the liquid phase.In addition, this method allows the preparation of binary mixed monolayers in a controlled and predictable manner. Knowing the affinity constants, it is possible to produce SAMs whose surface proportions reflect those in solution.Finally, to better understand the key factors governing the SAMs formation mechanism, a systematic study depending on the nature of the anchoring group has highlighted a significant difference between the different anchoring groups for the kinetics as well as for the stability of the monolayer.

Les laboratoires de recherche sur l'assistance aux personnes âgées ou avec une déficience cognitive possèdent actuellement peu de solutions réellement déployables dans un habitat. Ils se heurtent donc à un problème de transfert de leurs applications vers des conditions réelles. En effet, la plupart de ces applications ont besoin de serveurs et d'équipements coûteux ou complexes à installer. La nouvelle tendance des laboratoires de recherche est donc à l'élaboration de solutions plug and play . En effet, ces dernières sont facilement et rapidement installables dans un habitat. C'est dans cette optique que mon présent projet de recherche a été réalisé. L'objectif de cette maîtrise est de proposer une solution à ce problème en déployant des plateformes embarquées pouvant supporter des applications multimédias distribuées. Ces plateformes appelées noeuds multimédias ont la particularité d'être simples d'installation, peu intrusives et de faibles coûts. Afin de tester la gestion du réseau de noeuds multimédias, une application distribuée de suivi multimédia à travers un habitat intelligent a été réalisée dans l'appartement du laboratoire DOMUS.

De nos jours, la télémédecine est appliquée universellement dans plusieurs domaines de la médecine comme la radiologie, la pathologie et la psychiatrie. Depuis 2004, le Centre hospitalier universitaire de Sherbrooke (CHUS), la Faculté de médecine et des sciences de la santé et la Faculté de génie de l’Université de Sherbrooke développent un système des caméras robotisées permettant à un traumatologue d’interagir à distance avec un médecin intervenant en salle d’urgence, dans un contexte de télétraumatologie. Ce système demande au traumatologue de contrôler et de positionner les caméras tout en observant l’intervention. Afin qu’il puisse se concentrer le plus possible sur l’intervention chirurgicale au lieu de s’attarder au contrôle du système, une assistance de positionnement des caméras s’avérerait utile. L’objectif de ce projet est de concevoir une interface qui permet de positionner automatiquement les caméras robotisées tout en laissant la possibilité à l’opérateur de les déplacer directement au besoin. Pour ce faire, l’interface de contrôle automatisé utilise des algorithmes de traitement d’images permettant le suivi d’éléments visuels, la détection d’obstructions dans la scène observée et l’approximation de coordonnées tridimensionnelles d’un point dans l’image. Elle exploite deux modes de contrôle : l’opérateur sélectionne une zone d’intérêt directement dans la vue vidéo, ou identifie une région d’intérêt qui est suivie automatiquement par le système, et qui permet au besoin que les deux bras regardent simultanément le dit objet de deux points de vue différents. Avec la détection d’obstructions, l’interface est en mesure de repositionner automatiquement les caméras pour garder la vue sur la zone ou la région d’intérêt. Des tests pré-cliniques menés au Laboratoire de robotique intelligente, interactive et interdisciplinaire de l’Université de Sherbrooke permettent d’évaluer l’efficacité et la pertinence de l’interface de contrôle automatisé. Malgré certaines limitations inhérentes à la rapidité de traitement des commandes de positionnement des caméras intégrées au système, l’analyse des résultats suggère que l’interface de contrôle automatisé est conviviale et diminue la charge cognitive des opérateurs. La performance avec l’interface de contrôle automatisé permettant la sélection de la zone d’intérêt est plus élevée que l’interface de contrôle nonautomatisé (dite manuel, demandant le positionnement manuel des bras robotisés et des caméras), tandis que la performance de l’interface de contrôle automatisé permettant de sélectionner et de suivre une région d’intérêt simultanément par les deux caméras est moins élevée que l’interface de contrôle manuel.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le deflickering consiste à supprimer le scintillement présent dans les séquences d’images afin de réduire les variations lumineuses entre chacune des images de la vidéo. Il s’agit d’une tâche essentielle, nécessaire dans plusieurs applications, en particulier dans les séquences de films archivés, les vidéos comprimées et les vidéos time-lapse. Au cours de ces dernières années, avec le développement des technologies d’acquisition à haute vitesse, il y a eu un regain d’intérêt pour le problème de suppression de flicker, en particulier le flicker périodique. Dans ce contexte, le flicker correspond à des variations indésirables de luminosité et des couleurs dues à l’interaction entre la vitesse d’acquisition d’une part, et d’autre part le courant alternatif alimentant les sources lumineuses. La présente thèse formule le problème du déflickering périodique dans les vidéos à haute vitesse, étudie les propriétés physiques du flicker et propose à la fois des solutions théoriques et expérimentales pour sa suppression des séquences d’images. Enfin, une nouvelle approche est proposée permettant d’effectuer simultanément le suivi de mouvement et la correction des couleurs / Deflickering consists of removing rapid, artifactual changes of luminosity and colorimetry from image sequences and improving luminosity consistency between video frames. It is a necessary and fundamental task in multiple applications, for instance in archived film sequences, compressed videos and time-lapse videos. In recent years, there has been a renewal of interest for improving luminosity consistency acquisition technology in the flicker removal problem, in particular for periodic flickering. In this context, flicker corresponds to undesirable intensity and chroma variations due to the interaction between the acquisition frequencies on the one hand, and the alternating current powering the light sources on the other hand. The present thesis formulates the periodic deflickering problem in high speed videos, studies the physical properties of flicker and suggests both theoretical and experimental solutions for its removal from image sequences. Finally, a new flicker removal approach is proposed performing jointly motion tracking and color correction

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.