Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre.

Le suivi visuel d’objet est une fonction élémentaire de la vision par ordinateur ayant fait l’objet de nombreux travaux. La dérive au cours du temps est l'un des phénomènes les plus critiques à maîtriser, car elle aboutit à la perte définitive de la cible suivie. Malgré les nombreuses approches proposées dans la littérature pour contrer ce phénomène, aucune ne surpasse une autre en terme de robustesse face aux diverses sources de perturbations visuelles : variation d'illumination, occultation, mouvement brusque de caméra, changement d'aspect. L’objectif de cette thèse est d’exploiter la complémentarité d’un ensemble d'algorithmes de suivi, « trackers », en développant des stratégies de fusion en ligne capables de les combiner génériquement. La chaîne de fusion proposée a consisté à sélectionner les trackers à partir d'indicateurs de bon fonctionnement, à combiner leurs sorties et à les corriger. La prédiction en ligne de dérive a été étudiée comme un élément clé du mécanisme de sélection. Plusieurs méthodes sont proposées pour chacune des étapes de la chaîne, donnant lieu à 46 configurations de fusion possibles. Évaluées sur 3 bases de données, l’étude a mis en évidence plusieurs résultats principaux : une sélection performante améliore considérablement la robustesse de suivi ; une correction de mise à jour est préférable à une réinitialisation ; il est plus avantageux de combiner un petit nombre de trackers complémentaires et de performances homogènes qu'un grand nombre ; la robustesse de fusion d’un petit nombre de trackers est corrélée à la mesure d’incomplétude, ce qui permet de sélectionner la combinaison de trackers adaptée à un contexte applicatif donné. / Visual object tracking is an elementary function of computer vision that has been the subject of numerous studies. Drift over time is one of the most critical phenomena to master because it leads to the permanent loss of the target being tracked. Despite the numerous approaches proposed in the literature to counter this phenomenon, none outperforms another in terms of robustness to the various sources of visual perturbations: variation of illumination, occlusion, sudden movement of camera, change of aspect. The objective of this thesis is to exploit the complementarity of a set of tracking algorithms by developing on-line fusion strategies capable of combining them generically. The proposed fusion chain consists of selecting the trackers from indicators of good functioning, combining their outputs and correcting them. On-line drift prediction was studied as a key element of the selection mechanism. Several methods are proposed for each step of the chain, giving rise to 46 possible fusion configurations. Evaluated on 3 databases, the study highlighted several key findings: effective selection greatly improves robustness; The correction improves the robustness but is sensitive to bad selection, making updating preferable to reinitialization; It is more advantageous to combine a small number of complementary trackers with homogeneous performances than a large number; The robustness of fusion of a small number of trackers is correlated to the incompleteness measure, which makes it possible to select the appropriate combination of trackers to a given application context.

Une séance de téléréadaptation consiste à mettre en interaction une personne sous traitement dans son lieu de résidence avec un professionnel dans une clinique, via Internet, dans le but de mener à distance une consultation ou un traitement. Un exemple typique de séances de téléréadaptation implique la tenue d'exercices sur vélo stationnaire, accompagnés entre autres de la mesure de signes vitaux. Actuellement, le système utilisé par l'équipe de recherche en téléréadaptation de l'Université de Sherbrooke mesure seulement le rythme cardiaque ainsi que la saturation d'oxygène du patient. Pour que les cliniciens puissent avoir plus d'informations sur l'activité de la personne et donc pouvoir mieux adapter leurs consignes lors des séances, il faut que des informations supplémentaires soient ajoutées, telles que le rythme respiratoire, l'échelle de Borg, la vitesse et le niveau de résistance sélectionné lors de séances sur un vélo stationnaire. Ce projet de maîtrise porte sur une de ces mesures, soit celle du rythme respiratoire sans contact. La détection sans contact est moins gênante pour le patient, non biaisée et ne demande pas le port d'un capteur supplémentaire. L'objectif principal du projet est de développer une technique de mesure du rythme respiratoire sans contact utilisant une caméra thermique pan-tilt montée sur un trépied et placée devant le vélo stationnaire. Le système doit être capable de suivre la région bouche-nez d'une personne en temps réel lorsqu'elle est en mouvement grâce à un algorithme de suivi traitant une séquence d'images. La première étape a consisté à passer en revue les techniques envisageables pour mesurer le rythme respiratoire. Ensuite, il a été nécessaire de sélectionner une technique de mesure sans contact, de l'implémenter, de la rendre robuste aux mouvements, et de la tester en conditions réelles. Enfin, les performances du système développé ont été évaluées en comparant ce dernier avec une mesure provenant d'une ceinture respiratoire. Les résultats démontrent que le système fonctionne en temps réel lorsque le patient déplace ou effectue des rotations de sa tête sur le vélo stationnaire. Des recommandations sont faites pour minimiser les limitations du système, par exemple en cas de présence de personnes dans l'arrière-plan ou lorsque le patient parle. Le système réalisé est maintenant prêt pour être déployé lors de sessions de téléréadaptation à domicile afin de vérifier l'acceptabilité et la facilité d'utilisation du système.

Le suivi de partition est défini comme étant la synchronisation sur ordinateur entre une partition musicale connue et le signal sonore de l'interprète de cette partition. Dans le cas particulier de la voix chantée, il y a encore place à l'amélioration des algorithmes existants, surtout pour le suivi de partition en temps réel. L'objectif de ce projet est donc d'arriver à mettre en oeuvre un logiciel suiveur de partition robuste et en temps-réel utilisant le signal numérisé de voix chantée et le texte des chansons. Le logiciel proposé utilise à la fois plusieurs caractéristiques de la voix chantée (énergie, correspondance avec les voyelles et nombre de passages par zéro du signal) et les met en correspondance avec la partition musicale en format MusicXML. Ces caractéristiques, extraites pour chaque trame, sont alignées aux unités phonétiques de la partition. En parallèle avec cet alignement à court terme, le système ajoute un deuxième niveau d'estimation plus fiable sur la position en associant une segmentation du signal en blocs de chant à des sections chantées en continu dans la partition. La performance du système est évaluée en présentant les alignements obtenus en différé sur 3 extraits de chansons interprétés par 2 personnes différentes, un homme et une femme, en anglais et en français.

The snow cover (extent, depth and water equivalent) is an important factor in assessing the water balance of a territory. In a context of deregulation of electricity, better knowledge of the quantity of water resulting from snowmelt that will be available for hydroelectric power generation has become a major challenge for the managers of Hydro-Québec's generating plant. In fact, the snow on the ground represents nearly one third of Hydro-Québec's annual energy reserve and the proportion is even higher for northern watersheds. Snowcover knowledge would therefore help optimize the management of energy stocks.The issue is especially important when one considers that better management of water resources can lead to substantial economic benefits.The Research Institute of Hydro-Quebec (IREQ), our research partner, is currently attempting to optimize the streamflow forecasts made by its hydrological models by improving the quality of the inputs. These include a parameter known as the snow water equivalent (SWE) which characterizes the properties of the snow cover. At the present time, SWE data is obtained from in situ measurements, which are both sporadic and scattered and does not allow the temporal and spatial variability of SWE to be characterized adequately for the needs of hydrological models. This research project proposes to provide the Québec utility's hydrological models with distributed SWE information about its northern watersheds.The targeted accuracy is 15% for the proposed period of analysis covering the winter months of January, February and March of 2001 to 2006.The methodology is based on the HUT snow emission model and uses the passive microwave remote sensing data acquired by the SSM/I sensor. Monitoring of the temporal and spatial variations in SWE is done by inversion of the model and benefits from the assimilation of in situ data to characterize the state of snow cover during the season. Experimental results show that the assimilation technique of in situ data (density and depth) can reproduce the temporal variations in SWE with a RMSE error of 15.9% (R[subscript 2] =0.76).The analysis of land cover within the SSMI pixels can reduce this error to 14.6% (R[subscript 2] =0.66) for SWE values below 300 mm. Moreover, the results show that the fluctuations of SWE values are driven by changes in snow depths. Indeed, the use of a constant value for the density of snow is feasible and makes it possible to get as good if not better results. These results will allow IREQ to assess the suitability of using snow cover information provided by the remote sensing data in its forecasting models. This improvement in SWE characterization will meet the needs of IREQ for its work on optimization of the quality of hydrological simulations.The originality and relevance of this work are based primarily on the type of method used to quantify SWE and the site where it is applied.The proposed method focuses on the inversion of the HUT model from passive remote sensing data and assimilates in situ data. Moreover, this approach allows high SWE values (> 300 mm) to be quantified, which was impossible with previous methods. These high SWE values are encountered in areas with large amounts of snow such as northern Québec.

Traditionnellement, les recherches évaluatives cherchaient à savoir si un programme était efficace ou s’il était implanté correctement. Dans l’évaluation réaliste, plutôt que de se poser la question "est-ce que le programme fonctionne?", la question posée est "pourquoi il fonctionne?". Autrement dit, le but de notre évaluation était d’expliciter la théorie de ce programme : que font les acteurs, dans quel but le font-ils et qu’est-ce qui influence leur intervention? Nous avons évalué un programme dans la communauté en santé mentale en nous basant sur le modèle de l’évaluation réaliste comme cadre d’analyse et en nous appuyant sur trois champs théoriques : le mouvement du rétablissement, l’approche par les forces et l’approche centrée sur les effets. D’un point de vue méthodologique, notre recherche est l’étude d’un cas : le programme de suivi d’intensité variable (SIV) de l’équipe en santé mentale du CSSS-IUGS. Notre recherche peut aussi être comprise comme une recherche évaluative, donc une évaluation de programme, visant à expliciter la théorie de programme SIV selon le modèle de l’évaluation réaliste. Dans ce modèle, trois catégories de variables forment la théorie de programme : les effets, les mécanismes d’intervention et les facteurs contextuels les influençant. Au coeur de notre démarche, le mécanisme d’intervention peut être conçu comme une petite théorie décrivant les processus responsables des effets. Selon ce vocabulaire, notre question de recherche est : Dans le programme de suivi d'intensité variable du CSSS-IUGS, quels sont les mécanismes d'intervention qui, mis dans un contexte et des circonstances précis, mènent à des effets dans la vie des personnes concernées ? Différentes méthodes de collecte de données furent utilisées : une recension réaliste des écrits, des entretiens avec les usagers, les intervenants et les gestionnaires, de l’observation directe et une analyse de la documentation interne (dont les plans d’interventions). La recherche permit de dégager une ébauche de théorie de programme contenant : - deux grandes finalités : l’amélioration de la qualité de vie et le maintien dans la communauté; - des effets désirés à court et à moyen terme; - trois familles de mécanismes d’intervention : la relation, le support social et la centration sur l’usager; - certains facteurs contextuels centraux pour l’intervention. En plus de la théorie de programme, la recherche a aussi permis de dégager un certain nombre de recommandations concernant notamment l’utilisation des outils, les modalités de la supervision de groupes, l’attribution des usagers et certaines conditions entourant le travail des intervenants.

La thèse se concentre sur le suivi temporel des vitesses sismiques, notamment dans des zones de faille actives. En corrélant les signaux générés par le bruit ambiant, il est possible d'estimer la fonction de Green du milieu. Par le suivi continu de ces fonctions, des changements de vitesse dans le milieu peuvent être détectés. Les méthodes de suivi temporel sont appliquées aux données provenant d'une zone de faille active à Parkfield, Californie, ce qui permet de détecter deux chutes de vitesse. Ces dernières coïncident avec des évènements sismiques régionaux, la plus importante concernant un évènement proche des stations. Les deux chutes de vitesse sont suivies d'une récupération postsismique progressive. Pour mieux comprendre la fiabilité des mesures on a effectué des expériences en laboratoire. Un résultat intéressant de ces expériences montre que la reconstruction exacte de la fonction de Green n'est pas nécessaire pour le suivi temporel, ce qui ouvre la voie à de nombreuses possibilités d'applications en sismologie. Grâce à cette connaissance, la série de données de Parkfield a été ré-analysée. En améliorant la résolution temporelle à 1 journée, on montre que la chute de vitesse observée est cosismique avec le séisme de Parkfield. On a établi que les fluctuations de vitesse ne sont pas simplement corrélées aux variations de la distribution de sources du bruit obtenue par formation de voies. Enfin, les méthodes développées sont appliquées à un séisme au Japon. Le réseau étant de taille beaucoup plus grande que celui utilisé pour l'étude de Parkfield, ces données sont analysées pour étudier la dépendance entre la distance stations-séisme et la chute de vitesse mesurée.

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un programme de recherche sur la vision omnidirectionnelle, monoculaire et stéréoscopique. L'estimation de position et d'orientation de robot par ce type de vision artificielle repose sur le même formalisme de base que l'asservissement visuel. Cette technique consiste à commander le mouvement d'un robot en utilisant l'information visuelle apportée par une ou plusieurs caméras. Ce mouvement est virtuel dans le cas d'une estimation de pose. Utiliser le large champ de vue apporté par la vision omnidirectionnelle a généralement une bonne influence sur le comportement du robot mais les informations visuelles, et en particulier leur représentation, ont un impact important sur ce comportement. Un choix inadéquat de représentation d'information peut engendrer l'échec de l'asservissement ou du calcul de pose. Cette thèse vise à étudier et comparer différentes primitives visuelles et leurs représentations en vision omnidirectionnelle. Même si un modèle de projection stéréographique impliquant une sphère a été défini pour les caméras omnidirectionnelles centrales, un point, une droite ou un plan est presque toujours représenté dans le plan image. Quelques travaux ont certes formulé l'estimation de pose ou l'asservissement visuel à partir de primitives définies sur la sphère mais sans montrer, en pratique, quel est le meilleur lieu de définition : le plan image ou la sphère. C'est une des motivations de cette étude. Ce travail propose aussi d'utiliser les intensités des pixels d'une image omnidirectionnelle comme primitive visuelle pour l'asservissement de robot, permettant ainsi de s'affranchir du traitement d'image nécessaire à la détection de points, de droites, etc. La validation expérimentale montre une très grande précision de positionnement. Cette constatation a servi de base à l'utilisation de voisinage photométrique inclus dans une région pour le suivi de plan ou avoisinant un segment pour le suivi de droites verticales. Ce dernier point est une des contributions les plus importantes de cette thèse car cela permet de reconstruire une droite verticale par ajustement photométrique des voisinages de ses projections dans les images de stéréovision omnidirectionnelle. Ceci peut, de plus, être étendu à l'estimation de mouvement et à toute primitive géométrique.

Les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium sont en développement en vue d'assurer une quatrième génération de réacteurs répondant à la demande énergétique, tout en assurant la préservation des ressources d'uranium par un fonctionnement en surgénérateur. L'objectif de la filière est également d'améliorer la gestion de la radiotoxicité des déchets produits par transmutation des actinides mineurs et de contrôler la non-prolifération par un fonctionnement en cycle fermé. Une instrumentation de surveillance et de contrôle de ce type de réacteur a été étudiée dans cette thèse. La spectrométrie gamma de nouvelle génération permet, par les hauts taux de traitement aujourd'hui accessibles, d'envisager de nouvelles approches pour suivre avec une précision accrue la puissance neutronique et de détecter plus précocement des ruptures de gaine combustible. Des simulations numériques ont été réalisées et une campagne d'essai a été menée à bien sur le réacteur Phénix de Marcoule. Des perspectives prometteuses ont été mises en exergue pour ces deux problématiques.

La simulation réaliste de foule est un problème ouvert et difficile à cause de la multitude d'informations qui sont prises en compte par un humain pour déterminer sa trajectoire de marche. Dans cette thèse nous cherchons à modéliser puis à simuler de manière aussi réaliste que possible les interactions de suivis entre individus se déplaçant dans les foules. Nous proposons une approche en trois grandes étapes. Dans un premier temps, nous constituons une base de données cinématiques pour observer le comportement de suivi lors du déplacement de groupes de piétons à partir d'un procédé expérimental original utilisant la technologie de capture de mouvements optoélectronique. Le traitement des données acquises requiert le développement d'une méthode spécifique de reconstruction des données brutes. La base de données ainsi obtenue représente le premier résultat de notre travail. Dans un deuxième temps, nous proposons une analyse détaillée de ces données. Nous mettons en évidence d'une part, la nature des interactions locales entre les sujets, et d'autre part les phénomènes globaux qui émergent de la combinaison de ces interactions dont en particulier la formation de vague de vitesses qui se propagent. Cette analyse constitue notre deuxième résultat majeur et conduit à notre troisième et dernier résultat : un modèle numérique d'interaction locale de suivi que nous calibrons sur les données expérimentales acquises. Les résultats de simulation sont finalement évalués quant à leur capacité à reproduire les phénomènes macroscopiques observés et analysés. Enfin, nous montrons des cas d'usage pratique de notre modèle.