L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement statistique des relevés de mesures en chambre réverbérante à brassage de modes (CRBM). Dans un premier temps, nous nous intéressons aux lois de distribution des mesures de champ et de puissance, relevées au sein du volume utile, dans la situation d'une cavité sur-dimensionnée. Sur une base expérimentale, nous mettons en évidence des écarts significatifs entre le modèle de cavité idéale et la distribution réelle des mesures, en fonction de la dimension du récepteur. Cette première phase s'appuie sur des outils statistiques particulièrement bien adaptés aux lois de distribution que l'on étudie.<br />Dans un second temps, nous développons un modèle d'estimation de l'efficacité de brassage, mécanique et électronique, simple à mettre en oeuvre, et permettant une meilleure exploitation du brassage des modes. La démarche normative actuelle s'avère très insuffisante pour déterminer le nombre d'échantillons indépendants dont on dispose réellement. Notre méthode s'appuie sur des concepts statistiques largement adoptés dans d'autres disciplines telles que la finance, la climatologie, etc. De nombreuses expérimentations viennent valider la démarche que nous proposons.<br />Dans un troisième temps, nous présentons quelques applications des résultats de cette thèse dans un contexte CEM (compatibilité électromagnétique) et radiofréquences. Les résultats issus de cette thèse permettent notamment d'adapter et optimiser les protocoles d'essais répondant aux exigences de l'utilisateur en terme d'incertitude de mesure pour de multiples applications. Nous montrons par exemple que le gabarit normatif de calibrage d'une CRBM peut évoluer vers un gabarit plus réaliste. Par ailleurs, que ce soit pour la caractérisation d'antennes (efficacité, gain de diversité, etc.) ou la simulation de canaux de propagation réels, une meilleure maîtrise des lois de distribution et de l'indépendance des mesures apporte une précision accrue de l'essai.

L'aspect de la radio logicielle et plus précisément celui de la paramétrisation sous l'approche opérateur commun est traité dans cette thèse. Dans ce contexte, l'étude des codes cycliques en particulier les codes de Reed-Solomon (RS) est considérée. Dans l'optique d'impliquer l'opérateur FFT, utilisé dans différentes fonctions comme la fonction de filtrage, la (dé)modulation OFDM dans le codage et décodage RS, nous avons ressorti une classe spécifique des codes RS définie dans le corps de Galois CG(Ft). Nous avons ensuite proposé un opérateur FFT reconfigurable (DMFFT) capable de réaliser deux fonctionnalités : FNT pour le décodage RS et la FFT classique. L'opérateur DMFFT est implémenté sur des composants FPGA et comparé à l'approche Velcro qui consiste à implémenter séparément les deux opérateurs FFT et FNT. Cette implémentation a montré que l'approche reconfigurable permet d'obtenir une économie en mémoire environ 25 % et une réduction de complexité environ 18 %. Dans le but de traiter les codes RS classiques utilisés dans les standards actuels, nous avons proposé deux scénari permettant de réaliser d'une façon optimale un opérateur tri mode (TMFFT) qui est capable de réaliser, en plus de deux fonctionnalités de l'opérateur DMFFT, la transformée de Fourier dans les corps finis CG(2m).

Les travaux présentés dans cette thèse concernent une étude d'antennes large bande pour application automobile. L'objectif est de proposer des antennes discrètes et efficaces. Pour cela, après une étude d'antériorité, notre choix s'est porté sur le concept car-antenna qui consiste à utiliser la structure du véhicule comme élément rayonnant. Dans un premier temps, ce principe est appliqué à des structures métalliques simples telles qu'un parallélépipède ou une représentation simplifiée d'un véhicule de type Citroën C2 à l'échelle 1/2 avant d'être appliqué à des véhicules réels principalement dans la bande FM. Les impédances ainsi que les diagrammes de rayonnement théoriques et mesurés des structures ont montré qu'une amplification raisonnable du car-antenna permet d'approcher les performances de l'antenne fouet FM de référence. Nous avons observé que le diagramme de rayonnement du car-antenna s'oriente en fonction de la localisation du point excitateur. Dans la dernière partie, cette propriété est exploitée pour faire de la diversité de diagramme. Les calculs et les mesures faits dans ce sens ont montré que grâce à cette méthode, le besoin de l'amplification peut être largement revu à la baisse.

Les avancements récents dans les technologies sans fil ont vu l'émergence de techniques de localisation qui constitue une base utile et rentable pour offrir des nouveaux services. Ces services topo-dépendants ont été de plus en plus bénéfiques pour les opérateurs et les entreprises de télécommunications. Divers services topo-dépendants peuvent être offerts 'a l'utilisateur tels que le suivi, la publicité, la sécurité, et la gestion. Les réseaux sans fil eux-mêmes peuvent bénéficier de l'information de localisation pour améliorer les performances de leurs différentes couches. Le routage, la synchronisation et l'annulation d'interférences sont quelques exemples o'u l'information de localisation peut être fructueuse. Un système de localisation doit être capable d'exécuter deux tâches principales : la mesure des paramètres topo-dépendants (RSSI, TOA, et TDOA) et l'estimation de la position en utilisant des estimateurs appropriés. L'objectif principal de cette thèse est l'étude de différentes techniques d'estimation de la position: algébriques et géométriques. Les techniques algébriques étudiées sont les moindres carrés, le maximum de vraisemblance, et la programmation semi-définie. La technique géométrique RGPA proposée est basée sur l'analyse par intervalles et la représentation géométrique des paramètres topo-dépendants. L'accent est mis sur la fusion de différents paramètres topo-dépendants et son influence sur la précision de positionnement. L'estimation et la mesure des paramètres topo-dépendants sont également étudiées en utilisant une campagne de mesures ULB afin d'avoir une compréhension complète du domaine de localisation.

Dans les systèmes de communications sans fil, le canal de transmission entre les antennes d'émission et de réception est l'une des principales sources de perturbation pour le signal. Les modulations multiporteuses, telles que l'OFDM (pour orthogonal frequency division multiplexing), sont très robustes contre l'effet des multi-trajets, et permet de retrouver le signal émis avec un faible taux d'erreur, quand elles sont combinées avec un codage canal. L'estimation de canal joue alors un rôle clé dans les performances des systèmes de communications. Dans cette thèse, on étudie des techniques fondées sur les estimateurs LS (pour least square, ou moindres carrés) et MMSE (pour minimum mean square error, ou erreur quadratique moyenne minimum). La technique MMSE est optimale, mais est beaucoup plus complexe que LS, et nécessite la connaissance a priori des moments de second ordre du canal et du bruit. Dans cette présentation, deux méthodes permettant d'atteindre des performances proches de LMMSE en évitant ses inconvénients sont étudiées. Une troisième partie étudie quant à elle les erreurs d'estimation dues aux interpolations.

Les travaux présentés s'intéressent au traitement des signaux à valeurs sur des espaces non-commutatifs, en particulier sur le groupe des rotations et les quaternions. Principalement, ce sont les signaux et processus aléatoires qui sont au centre de nos préoccupations, et nous présentons quelques résultats illustrant leur intérêt en physique des ondes polarisées. Nous montrons par exemple comment les processus aléatoires sur le groupe des rotations permettent d'étudier la diffusion multiple des ondes dans les milieux aléatoires et l'apparition de la phase géométrique pour les ondes polarisées dans ces milieux. Les résultats obtenus sont basés sur des notions empruntées à la théorie des groupes et de la représentation, la théorie des processus aléatoires et de l'estimation ainsi qu'à la géométrie différentielle. L'application majeure des résultats présentés est l'étude des ondes élastiques dans les milieux aléatoires.

L'imagerie hyperspectrale consiste à acquérir une scène spatiale à plusieurs longueurs d'onde, de manière à reconstituer le spectre des pixels. Cette technique est utilisée en microscopie pour extraire des informations spectrales sur les spécimens observés. L'analyse de telles données est bien souvent difficile : lorsque l'image est observée à une résolution suffisamment fine, elle est dégradée par l'instrument (flou ou convolution) et une procédure de déconvolution doit être utilisée pour restaurer l'image originale. On parle ainsi de problème inverse, par opposition au problème direct consistant à modéliser la dégradation de l'image observée, étudié dans la première partie de la thèse. Un autre problème inverse important en imagerie consiste à extraire les signatures spectrales des composants purs de l'image ou sources et à estimer les contributions fractionnaires de chaque source à l'image. Cette procédure est qualifiée de séparation de sources, accomplie sous contrainte de positivité des sources et des mélanges. La deuxième partie propose des contributions algorithmiques en restauration d'images hyperspectrales. Le problème de déconvolution est formulé comme la minimisation d'un critère pénalisé et résolu à l'aide d'une structure de calcul rapide. Cette méthode générique est adaptée à la prise en compte de différents a priori sur la solution, tels que la positivité de l'image ou la préservation des contours. Les performances des techniques proposées sont évaluées sur des images de biocapteurs bactériens en microscopie confocale de fluorescence. La troisième partie de la thèse est axée sur la problématique de séparation de sources, abordé dans un cadre géométrique. Nous proposons une nouvelle condition suffisante d'identifiabilité des sources à partir des coefficients de mélange. Une étude innovante couplant le modèle d'observation instrumental avec le modèle de mélange de sources permet de montrer l'intérêt de la déconvolution comme étape préliminaire de la séparation. Ce couplage est validé sur des données acquises en microscopie confocale Raman.

Ce document présente une synthèse des activités de recherche menées depuis une dizaine d'années en premier lieu dans le cadre du Laboratoire Ifremer-IRD de Sclérochronologie des Animaux Aquatiques et du département Sciences et Technologies Halieutiques de l'Ifremer puis au sein du département Signal & Communications de Télécom Bretagne et du Laboratoire en Sciences et Techniques de l'Information, de la Communication et de la Connaissance. De manière générale, ces activités se situent à l'interface des STIC1 et de l'océanographie. Dans le cadre d'approches interdisciplinaires, ces travaux ont visé à exploiter et développer des outils et méthodes de traitement du signal et des images pour (i) fournir de nouvelles représentations des processus/scènes observés, (ii) exploiter ces représentations pour inférer ou reconstruire des informations d'intérêt du point de vue thématique. Trois domaines thématiques relevant de la télédétection de l'océan au sens large ont été privilégiés : initialement, les otolithes comme marqueurs des traits de vie individuels des poissons et la télédétection acoustique des fonds marins et de l'écosystème pélagique, et plus récemment la télédétection satellitaire de la surface de l'océan. Ces problématiques conduisent notamment à aborder différentes problématiques génériques du traitement du signal et des images telles que l'analyse de la géométrie de signaux multivariés (y compris des formes), l'analyse et la reconnaissance de textures, l'interpolation de données manquantes, la reconnaissance de scènes et d'objets à travers différents cadres méthodologiques (modèles probabilistes, inférence bayésienne, approches variationnelles, apprentissage statistique,...). A partir de cette expertise est envisagé le potentiel, encore largement inexploré, d'une exploration des bases d'observations multi-échelles et multi-modales de l'océan, pour la caractérisation et la modélisation des processus clés déterminant les dynamiques des écosystèmes marins. Cette analyse met en évidence les enjeux réels du traitement de l'information dans ce contexte thématique et permet de dégager des problématiques scientifiques que l'on cherchera à développer dans les prochaines années.

Le diagnostic assisté par ordinateur du cancer du sein devient de plus en plus une nécessité vu la croissance exponentielle du nombre de mammographies effectuées chaque année. En particulier, le diagnostic des masses mammaires et leur classification suscitent actuellement un grand intérêt. En effet, la complexité des formes traitées et la difficulté rencontrée afin de les discerner nécessitent l'usage de descripteurs appropriés. Dans ce travail, des méthodes de caractérisation adaptées aux pathologies mammaires sont proposées ainsi que l'étude de différentes méthodes de classification est abordée. Afin de pouvoir analyser les formes des masses, une étude concernant les différentes techniques de segmentation est réalisée. Cette étude nous a permis de nous orienter vers le modèle du level set basé sur la minimisation de l'énergie de la région évolutive. Une fois les images sont segmentées, une étude des différents descripteurs proposés dans la littérature est menée. Cependant, ces propositions présentent certaines limites telles que la sensibilité au bruit, la non invariance aux transformations géométriques et la description générale et imprécise des lésions. Dans ce contexte, nous proposons un nouveau descripteur intitulé les points terminaux du squelette (SEP) afin de caractériser les spiculations du contour des masses tout en respectant l'invariance à l'échelle. Un deuxième descripteur nommé la sélection des protubérances (PS) est proposé. Il assure de même le critère d'invariance et la description précise de la rugosité du contour. Toutefois, le SEP et le PS sont sensibles au bruit. Une troisième proposition intitulée le descripteur des masses spiculées (SMD) assurant une bonne robustesse au bruit est alors réalisée. Dans l'objectif de comparer différents descripteurs, une étude comparative entre différents classifieurs est effectuée. Les séparateurs à vaste marge (SVM) fournissent pour tous les descripteurs considérés le meilleur résultat de classification. Finalement, les descripteurs proposés ainsi que d'autres couramment utilisés dans le domaine du cancer du sein sont comparés afin de tester leur capacité à caractériser convenablement le contour des masses en question. La performance des trois descripteurs proposés et notamment le SMD est mise en évidence à travers les comparaisons effectuées.

L'objectif de ce travail est de répondre à la question de détection des bandes de fréquences libres. Le cadre d'étude est l'accès opportuniste au spectre radio. <br />Deux méthodes de détection sont envisageables. La détection d'énergie est une méthode simple, de complexité de calcul réduite et n'exigeant aucune information sur le signal à détecter, mais elle nécessite une connaissance exacte de la variance du bruit supposé blanc gaussien. La détection cyclostationnaire est plus robuste vis-à-vis des incertitudes d'estimation de la variance du bruit et capable de détecter des signaux à faibles RSB. Nous avons proposé deux algorithmes de détection cyclostationnaire. Dans le premier, la fréquence cyclique dans le signal est supposée connue, alors que dans le deuxième la cyclostationarité est détecté de manière aveugle. Cependant, pour minimiser le temps de détection des bandes libres, nous proposons une architecture hybride de détection combinant les détections d'énergie et cyclostationnaire.