Pour l’analyse de la dynamique territoriale il est fondamental une grande quantité de données et leur intégration avec des données spatiales et statistiques facilite ce processus. La thèse se propose d’analyser la dynamique de la superficie agricole des municipalités du Territoire de la Citoyenneté Região Central-RS (TCRCRS) qui fait partie d’une politique publique spatiale de territoires citoyens. Cette dynamique sera analysée à partir d’une technique de détection de changement connue par Rotation Contrôlée par Axe de Non Changement - RCEN. Ainsi, la thèse a comme objectif évaluer les altérations subies par la superficie agricole au long de la période 1985 / 2010 dans les municipalités du TCRCRS en utilisant l’algorithme RCEN. Les étapes méthodologiques suivantes ont été implémentées: utilisation d’images différentes pour l’obtention de pixeis échantillons de non changement; analyse qualitative de l’organisation de la superficie agricole pour les municipalités de Cacequi, Santiago et Tupanciretã, sélectionnés en raison de leur localisation parmi des différentes sous-unités de paysage dans l’État; définition des seuils pour la délimitation des classes thématiques de l’organisation spatiale de la superficie agricole et évaluation de la fiabilité des résultats de la technique RCEN, utilisée pour déterminer la précision de la classification supervisée des images TM Landsat 5 par une matrice de concaténation. La matrice est basée sur l’algèbre de cartes de façon à obtenir une image numérique finale qui exprime toutes les possibilités de l’espace échantillon. Les résultats ont montré que, avec 1% de signification, la technique RCEN peut être utilisée pour détecter la dynamique dans la superficie agricole en utilisant les seuils de vigueur végétatif de l’IDETEC comparés aux résultats des répertoires Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), qui a été obtenu tout en considérant le total de pluies antérieures au passage du senseur, variable qui interfère sur les valeurs moyennes de NDVI. Des images de détections de changements (IDETEC) ont été engendrées pour analyser les cultures agricoles d’hiver et d’été, s’obtenant 99% de confiance en les images choisies pour la distribution spatiale des classes définies par l’adoption des seuils de ( - 0,5σ ; – 1,5σ ; + 0,5σ ; + 1,5σ), en prenant comme point central de la classe de non changement. Les images de détection de changements ont permis d’estimer et de comparer les classes de l’IDETEC avec les estimations du total d’aire plantée de cultures temporaires et des cultures agricoles de riz, avoine, maïs, soja et blé. Les aires obtenues par l’IDETEC à Tupanciretã ont surestimé l’aire agricole présentée par l’IBGE dans les images d’été avec des variations en pourcentages entre 1,11% dans l’IDETEC 1994/2009 et 8,13% dans l’IDETEC 2004/2010 ; pour les images d’hiver l’altération a été de 9,46% dans l’IDETEC 1989/2007 et de 3,44% dans l’IDETEC 1996/2005. À la municipalité de Cacequi, les variations en pourcentages de cultures temporaires ont été surestimées dans les images d’été en 7,71% dans l’IDETEC 1986/2006 et 20,47% dans l’IDETEC 1993/2005 et sous-estimées dans les images d’hiver en 9,42% dans l’IDETEC 1985/2003 et en 18,11% dans l’IDETEC 1996/2007. À Santiago elles ont été sous-estimées pour la période d’été en 24,76% dans l’IDETEC 1984/2009, pour la période d’hiver en 10,52% dans l’IDETEC 1996/2005 et surestimées en 8,23% dans l’IDETEC 2004/2010 et en 26,12% pour l’image d’hiver IDETEC 1989/2007. La technique RCEN a prouvé être capable d’évaluer des altérations dans la superficie agricole de cultures annuelles pour les municipalités de Cacequi, Santiago et Tupanciretã. / Para análise da dinâmica territorial, é fundamental uma grande quantidade de dados e a integração com dados espaciais e estatísticos, facilita esse processo. A tese propõe analisar, a dinâmica da superfície agrícola de municípios do Território da Cidadania Região Central-RS (TCRCRS), território este que, faz parte de uma política pública de territórios da cidadania. Essa dinâmica, será analisada a partir de uma técnica de detecção de mudança, conhecida por Rotação Controlada por Eixo de Não Mudança - RCEN. Assim, a tese objetiva avaliar as alterações na superfície agrícola, no período de 1985 a 2010, em municípios do TCRCRS, utilizando o algoritmo RCEN. As seguintes etapas metodológicas, foram implementadas: utilização de imagens diferentes, para obtenção de pixeis amostrais de não mudança; análise qualitativamente da organização da superfície agrícola, para os municípios de Cacequi, Santiago e Tupanciretã, selecionados por sua localização em diferentes subunidades de paisagem no Estado; definição dos limiares, para delimitação das classes temáticas da organização espacial da superfície agrícola e, avaliação da confiabilidade dos resultados da técnica RCEN, utilizada pra determinar, a precisão da classificação supervisionada das imagens TM Landsat 5, através de uma matriz de concatenação. A matriz, é baseada em álgebra de mapas de tal maneira, a obter uma imagem numérica final que, expresse todas as possibilidades do espaço amostral. Os resultados, mostraram que, com 1% de significância, a técnica RCEN pode ser utilizada, para detectar a dinâmica na superfície agrícola, utilizando limiares de vigor vegetativo da IDETEC, comparados aos resultados dos índices Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), que foi obtido considerando, o total de chuvas antecedentes a passagem do sensor, que é uma variável que interfere, nos valores médios de NDVI. Foram geradas imagens de detecção de mudanças (IDETEC), para analisar culturas agrícolas de inverno e de verão, obtendo-se 99% de confiança nas imagens selecionadas, para a distribuição espacial das classes definidas pela adoção dos limiares de ( - 0,5σ; – 1,5σ ; + 0,5σ; + 1,5σ), utilizando a como ponto central da classe de não mudança. As imagens de detecção de mudanças, permitiram estimar e comparar as classes da IDETEC, com as estimativas do total de área plantada, de lavouras temporárias, das culturas agrícolas de arroz, aveia, milho, soja e trigo As áreas obtidas pela IDETEC em Tupanciretã, superestimaram a área agrícola, apresentada pelo IBGE, nas imagens de verão com variações percentuais entre 1,11% na IDETEC 1994/2009 e 8,13% na IDETEC 2004/2010, para as imagens de inverno, a alteração foi de 9,46% na IDETEC 1989/2007 e de 3,44% na IDETEC 1996/2005. No município de Cacequi, as variações percentuais de lavouras temporárias foram superestimadas nas imagens de verão em 7,71% na IDETEC 1986/2006 e 20,47% na IDETEC 1993/2005 e, subestimadas nas imagens de inverno em 9,42% na IDETEC 1985/2003 e em 18,11% na IDETEC 1996/2007. Em Santiago, foram subestimadas para o período de verão em 24,76% na IDETEC 1984/2009 e, para o período de inverno em 10,52%, na IDETEC 1996/2005 e superestimadas em 8,23% na IDETEC 2004/2010 e, em 26,12% para a imagem de inverno IDETEC 1989/2007. A técnica RCEN, demonstrou ser capaz de estimar alterações na superfície agrícola, de culturas anuais para os municípios de Cacequi, Santiago e Tupanciretã. / For the analysis of territorial dynamics, a great amount of data is fundamental, and the integration of spatial and statistical data facilitates this process. This thesis proposes to analyze the dynamic of the agricultural surface in the Citizenship Country in the Central Area of Rio Grande do Sul (CCCARS), a country that is part of a public policy of citizenship countries. This dynamics will be analyzed by a change detection technique, known as Rotation Controlled of Non-change Axis (RCNA).Thus, this thesis aims to evaluate the alterations in the agricultural surface, in the period from 1985 to 2010, in CCCARS cities, using the RCNA algorithm. The following methodological steps were implemented: the use of different images in order to obtain non-change sampling pixeis; qualitative analysis of the organization of the agricultural surface in the cities of Cacequi, Santiago and Tupanciretã, which were selected due to their location in different subunits of landscapes in the State; determination of thresholds for the delimitation of thematic clusters in the spatial organization of the agricultural surface; and the evaluation of the reliability of the results of RCNA technique, which was used to determine the accuracy of the supervised classification of Landsat TM 5 images through a concatenating matrix. The matrix is based on the map algebra in such manner that expresses all the possibilities of the sampling space. The results showed that with 1% of significance, the RCNA technique can be used to detect the dynamics of the agricultural surface using threshold of the vigor of the vegetative growth compared with the results of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), which were obtained considering the total amount of rain previous to the sensor scanning, which is a variable that interferes in the medium values of NDVI. It was created images of changes detection (IDETEC) in order to analyze summer and winter agricultural crops, obtaining 99% of reliability on the selected images, for the special distribution of the defined clusters by the adoption of the threshold values of de ( - 0,5σ; – 1,5σ ; + 0,5σ; + 1,5σ), using the as a central point of nonchange cluster. The change detection images enabled to estimate and compare IDETEC clusters with the estimate of the total planted area of temporary farm, agricultural crop of rice, oat, corn, soybean and wheat. The areas obtained by IDETEC in Tupanciretã overestimated the agricultural area presented by IBGE, with summer images with percentage variance among 1,11% on IDETEC 1994/2009 and 8,13% on IDETEC 2004/2010, for the winter images, the alteration was of 9,46% on IDETEC 1989/2007 and of 3,44% on IDETEC 1996/2007. In the city of Cacequi, the percentage variance of the temporary farms were overestimated on the summer images in 7,71% on IDETEC 1986/2006 and 20,47% on IDETEC 1993/2005 and , and overestimated on the winter images in 9,42% on IDETEC 1985/2003 and in 18,11% on IDETEC 1996/2007. In Santiago, they were underestimated for the summer period in 24,76% on IDETEC 1984/2009 and , for the winter period in 10,52%, on IDETEC 1996/2005 e and overestimated in 8,23% on IDETEC 2004/2010 and, in 26,12% for the winter image IDETEC 1989/2007. The RCNA technique showed itself to be capable of estimating the agricultural surface alteration in annual crops in the cities of Cacequi, Santiago e Tupanciretã.

L'évolution de l'électronique de puissance ces dernières années a entraîné une augmentation de la densité de puissance et une diminution du coût des onduleurs de tension à modulation de largeur d'impulsion (MLI). Ces évolutions ont répandu l'utilisation de convertisseurs de puissance pour les applications de variateurs de vitesse ce qui a permis le développement du concept d' " avion plus électrique ". Ce concept consiste à remplacer un des vecteurs énergétiques (pneumatique ou hydraulique) par l'énergie électrique. Cependant, le développement du réseau électrique a entraîné une augmentation de la tension embarquée, ce qui a conduit à un vieillissement prématuré des équipements électriques embarqués. La forme de tension appliquée, appelée "modulation de largeur d'impulsion" (MLI), est constituée de trains d'impulsions. Avec l'application de ces impulsions, la tension n'est plus distribuée de manière homogène le long du bobinage. Dans ce cas, on pourra observer d'importantes différences de potentiel entre les spires d'une même phase voire entre deux phases du bobinage. En outre, un autre paramètre important provient du type d'enroulement des moteurs utilisés par l'industrie. L'enroulement aléatoire est la technique de bobinage la plus courante pour les moteurs basses tensions car cette méthode présente un faible coût. Le risque induit par ce type d'enroulement est que la première et une des dernières spires de la première bobine peuvent être proches l'une de l'autre. Dans ce cas, jusqu'à 80% de la tension sera supportée par quelques dizaines de microns d'émail, et les systèmes d'isolation existants ne sont pas dimensionnés pour résister à de telles contraintes. L'utilisation de longs câbles reliant l'onduleur au moteur peut aussi provoquer des surtensions importantes aux bornes du moteur. Ce phénomène s'explique par le fait que le câble se comporte comme une ligne de transmission qui n'est pas adaptée en termes d'impédance au bobinage du moteur. De plus, ces importantes différences de potentiel associées à de faibles pressions, présentes dans les zones dépressurisées de l'aéronef, peuvent entraîner l'apparition de décharges partielles. Les décharges partielles sont des décharges électriques qui court-circuitent partiellement l'intervalle entre deux conducteurs. Il existe de nombreuses méthodes de détection bien connues pour les tensions AC et DC, cependant, la détection sous tension de type MLI dans des moteurs basse tension est beaucoup plus complexe. Les signaux de décharge partielle sont en effet intégrés dans le bruit électromagnétique généré par la commutation. Le but de cette thèse est donc de développer un procédé de détection et un procédé de filtrage permettant une détection non intrusive et en fonctionnement (on-line) des décharges partielles dans le domaine aéronautique afin de qualifier les systèmes d'isolation électrique utilisés dans les aéronefs. / The development of power electronics in recent years has led to increase power density and to decrease pulse width modulation (PWM) voltage inverter cost. These developments have expanded the use of power converters for variable speed drive applications which enabled the development of the concept of "more electric aircraft". This concept consists in replacing one of energy carriers (pneumatic or hydraulic) with electrical energy. However, the deployment of electrical energy has increased the onboard voltage, which leads to premature aging of onboard electrical equipment. The shape of the PWM voltage consists of pulse trains. With the application of these pulses, the voltage is no longer homogeneously distributed along the coil. In this case, large differences in potential between the strands are present. In addition, another important parameter derived from the winding type motor used in industry. The random winding is the most common technique for low voltage motors due to its lower cost. The risk generated by this type of winding is that the first and the last turns of the first coil can be facing one another. In this case, up to 80% of the voltage will be supported by a few tens of microns of enamel, and existing insulation systems are not designed to withstand such severe constraints. The use of long cable connecting the inverter to the motor can also cause significant overvoltage at the motor terminals. This phenomenon is explained by the fact that the cable behaves as a transmission line to which the motor coils is not adapted in terms of impedance. In addition, these large potential differences associated with low pressures in the depressurized areas of the aircraft, may cause the occurrence of partial discharge. Partial discharges are electrical discharges that short-circuited partially the gap between two conductors. There are many detection methods well known under AC and DC voltage, however, in the case of the detection under PWM like voltage in low-voltage motors, the detection is much more complex. Partial discharge signals are embedded in the electromagnetic noise generated by the switching. The aim of this thesis is to develop a detection method and filtering method enabling a non-intrusive and an "on-line" partial discharges detection in the aeronautical field in order to qualify the electrical insulation systems used in aircraft.

Pour l’analyse de la dynamique territoriale il est fondamental une grande quantité de données et leur intégration avec des données spatiales et statistiques facilite ce processus. La thèse se propose d’analyser la dynamique de la superficie agricole des municipalités du Territoire de la Citoyenneté Região Central-RS (TCRCRS) qui fait partie d’une politique publique spatiale de territoires citoyens. Cette dynamique sera analysée à partir d’une technique de détection de changement connue par Rotation Contrôlée par Axe de Non Changement - RCEN. Ainsi, la thèse a comme objectif évaluer les altérations subies par la superficie agricole au long de la période 1985 / 2010 dans les municipalités du TCRCRS en utilisant l’algorithme RCEN. Les étapes méthodologiques suivantes ont été implémentées: utilisation d’images différentes pour l’obtention de pixeis échantillons de non changement; analyse qualitative de l’organisation de la superficie agricole pour les municipalités de Cacequi, Santiago et Tupanciretã, sélectionnés en raison de leur localisation parmi des différentes sous-unités de paysage dans l’État; définition des seuils pour la délimitation des classes thématiques de l’organisation spatiale de la superficie agricole et évaluation de la fiabilité des résultats de la technique RCEN, utilisée pour déterminer la précision de la classification supervisée des images TM Landsat 5 par une matrice de concaténation. La matrice est basée sur l’algèbre de cartes de façon à obtenir une image numérique finale qui exprime toutes les possibilités de l’espace échantillon. Les résultats ont montré que, avec 1% de signification, la technique RCEN peut être utilisée pour détecter la dynamique dans la superficie agricole en utilisant les seuils de vigueur végétatif de l’IDETEC comparés aux résultats des répertoires Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), qui a été obtenu tout en considérant le total de pluies antérieures au passage du senseur, variable qui interfère sur les valeurs moyennes de NDVI. Des images de détections de changements (IDETEC) ont été engendrées pour analyser les cultures agricoles d’hiver et d’été, s’obtenant 99% de confiance en les images choisies pour la distribution spatiale des classes définies par l’adoption des seuils de ( - 0,5σ ; – 1,5σ ; + 0,5σ ; + 1,5σ), en prenant comme point central de la classe de non changement. Les images de détection de changements ont permis d’estimer et de comparer les classes de l’IDETEC avec les estimations du total d’aire plantée de cultures temporaires et des cultures agricoles de riz, avoine, maïs, soja et blé. Les aires obtenues par l’IDETEC à Tupanciretã ont surestimé l’aire agricole présentée par l’IBGE dans les images d’été avec des variations en pourcentages entre 1,11% dans l’IDETEC 1994/2009 et 8,13% dans l’IDETEC 2004/2010 ; pour les images d’hiver l’altération a été de 9,46% dans l’IDETEC 1989/2007 et de 3,44% dans l’IDETEC 1996/2005. À la municipalité de Cacequi, les variations en pourcentages de cultures temporaires ont été surestimées dans les images d’été en 7,71% dans l’IDETEC 1986/2006 et 20,47% dans l’IDETEC 1993/2005 et sous-estimées dans les images d’hiver en 9,42% dans l’IDETEC 1985/2003 et en 18,11% dans l’IDETEC 1996/2007. À Santiago elles ont été sous-estimées pour la période d’été en 24,76% dans l’IDETEC 1984/2009, pour la période d’hiver en 10,52% dans l’IDETEC 1996/2005 et surestimées en 8,23% dans l’IDETEC 2004/2010 et en 26,12% pour l’image d’hiver IDETEC 1989/2007. La technique RCEN a prouvé être capable d’évaluer des altérations dans la superficie agricole de cultures annuelles pour les municipalités de Cacequi, Santiago et Tupanciretã. / Para análise da dinâmica territorial, é fundamental uma grande quantidade de dados e a integração com dados espaciais e estatísticos, facilita esse processo. A tese propõe analisar, a dinâmica da superfície agrícola de municípios do Território da Cidadania Região Central-RS (TCRCRS), território este que, faz parte de uma política pública de territórios da cidadania. Essa dinâmica, será analisada a partir de uma técnica de detecção de mudança, conhecida por Rotação Controlada por Eixo de Não Mudança - RCEN. Assim, a tese objetiva avaliar as alterações na superfície agrícola, no período de 1985 a 2010, em municípios do TCRCRS, utilizando o algoritmo RCEN. As seguintes etapas metodológicas, foram implementadas: utilização de imagens diferentes, para obtenção de pixeis amostrais de não mudança; análise qualitativamente da organização da superfície agrícola, para os municípios de Cacequi, Santiago e Tupanciretã, selecionados por sua localização em diferentes subunidades de paisagem no Estado; definição dos limiares, para delimitação das classes temáticas da organização espacial da superfície agrícola e, avaliação da confiabilidade dos resultados da técnica RCEN, utilizada pra determinar, a precisão da classificação supervisionada das imagens TM Landsat 5, através de uma matriz de concatenação. A matriz, é baseada em álgebra de mapas de tal maneira, a obter uma imagem numérica final que, expresse todas as possibilidades do espaço amostral. Os resultados, mostraram que, com 1% de significância, a técnica RCEN pode ser utilizada, para detectar a dinâmica na superfície agrícola, utilizando limiares de vigor vegetativo da IDETEC, comparados aos resultados dos índices Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), que foi obtido considerando, o total de chuvas antecedentes a passagem do sensor, que é uma variável que interfere, nos valores médios de NDVI. Foram geradas imagens de detecção de mudanças (IDETEC), para analisar culturas agrícolas de inverno e de verão, obtendo-se 99% de confiança nas imagens selecionadas, para a distribuição espacial das classes definidas pela adoção dos limiares de ( - 0,5σ; – 1,5σ ; + 0,5σ; + 1,5σ), utilizando a como ponto central da classe de não mudança. As imagens de detecção de mudanças, permitiram estimar e comparar as classes da IDETEC, com as estimativas do total de área plantada, de lavouras temporárias, das culturas agrícolas de arroz, aveia, milho, soja e trigo As áreas obtidas pela IDETEC em Tupanciretã, superestimaram a área agrícola, apresentada pelo IBGE, nas imagens de verão com variações percentuais entre 1,11% na IDETEC 1994/2009 e 8,13% na IDETEC 2004/2010, para as imagens de inverno, a alteração foi de 9,46% na IDETEC 1989/2007 e de 3,44% na IDETEC 1996/2005. No município de Cacequi, as variações percentuais de lavouras temporárias foram superestimadas nas imagens de verão em 7,71% na IDETEC 1986/2006 e 20,47% na IDETEC 1993/2005 e, subestimadas nas imagens de inverno em 9,42% na IDETEC 1985/2003 e em 18,11% na IDETEC 1996/2007. Em Santiago, foram subestimadas para o período de verão em 24,76% na IDETEC 1984/2009 e, para o período de inverno em 10,52%, na IDETEC 1996/2005 e superestimadas em 8,23% na IDETEC 2004/2010 e, em 26,12% para a imagem de inverno IDETEC 1989/2007. A técnica RCEN, demonstrou ser capaz de estimar alterações na superfície agrícola, de culturas anuais para os municípios de Cacequi, Santiago e Tupanciretã. / For the analysis of territorial dynamics, a great amount of data is fundamental, and the integration of spatial and statistical data facilitates this process. This thesis proposes to analyze the dynamic of the agricultural surface in the Citizenship Country in the Central Area of Rio Grande do Sul (CCCARS), a country that is part of a public policy of citizenship countries. This dynamics will be analyzed by a change detection technique, known as Rotation Controlled of Non-change Axis (RCNA).Thus, this thesis aims to evaluate the alterations in the agricultural surface, in the period from 1985 to 2010, in CCCARS cities, using the RCNA algorithm. The following methodological steps were implemented: the use of different images in order to obtain non-change sampling pixeis; qualitative analysis of the organization of the agricultural surface in the cities of Cacequi, Santiago and Tupanciretã, which were selected due to their location in different subunits of landscapes in the State; determination of thresholds for the delimitation of thematic clusters in the spatial organization of the agricultural surface; and the evaluation of the reliability of the results of RCNA technique, which was used to determine the accuracy of the supervised classification of Landsat TM 5 images through a concatenating matrix. The matrix is based on the map algebra in such manner that expresses all the possibilities of the sampling space. The results showed that with 1% of significance, the RCNA technique can be used to detect the dynamics of the agricultural surface using threshold of the vigor of the vegetative growth compared with the results of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), which were obtained considering the total amount of rain previous to the sensor scanning, which is a variable that interferes in the medium values of NDVI. It was created images of changes detection (IDETEC) in order to analyze summer and winter agricultural crops, obtaining 99% of reliability on the selected images, for the special distribution of the defined clusters by the adoption of the threshold values of de ( - 0,5σ; – 1,5σ ; + 0,5σ; + 1,5σ), using the as a central point of nonchange cluster. The change detection images enabled to estimate and compare IDETEC clusters with the estimate of the total planted area of temporary farm, agricultural crop of rice, oat, corn, soybean and wheat. The areas obtained by IDETEC in Tupanciretã overestimated the agricultural area presented by IBGE, with summer images with percentage variance among 1,11% on IDETEC 1994/2009 and 8,13% on IDETEC 2004/2010, for the winter images, the alteration was of 9,46% on IDETEC 1989/2007 and of 3,44% on IDETEC 1996/2007. In the city of Cacequi, the percentage variance of the temporary farms were overestimated on the summer images in 7,71% on IDETEC 1986/2006 and 20,47% on IDETEC 1993/2005 and , and overestimated on the winter images in 9,42% on IDETEC 1985/2003 and in 18,11% on IDETEC 1996/2007. In Santiago, they were underestimated for the summer period in 24,76% on IDETEC 1984/2009 and , for the winter period in 10,52%, on IDETEC 1996/2005 e and overestimated in 8,23% on IDETEC 2004/2010 and, in 26,12% for the winter image IDETEC 1989/2007. The RCNA technique showed itself to be capable of estimating the agricultural surface alteration in annual crops in the cities of Cacequi, Santiago e Tupanciretã.

La détection cohérente combinée avec le traitement du signal s’est imposée comme le standard pour les systèmes de communications optiques longue distance à 100 Gb/s (mono-porteuse) et au-delà. Avec l'avènement des convertisseurs numérique-analogique à haute vitesse et haute résolution, la génération de formats de modulation d'ordre supérieure avec filtrage numérique est devenue possible, favorisant l’émergence de transmissions à forte densité spectrale. En outre, la généralisation des liaisons non gérées en dispersion permet une modélisation analytique du canal optique et favorise l'utilisation d’outils puissants de la théorie de l'information et du traitement du signal. En se fondant sur ces outils, de nouveaux formats de modulation à entrelacement temporel dits hybrides et formats multidimensionnels sont étudiés et mise en oeuvre expérimentalement. Leur impact sur les algorithmes de traitement du signal et sur le débit d'information atteignable est analysé en détail. La conception de transpondeurs de prochaine génération à 400 Gb/ s et 1 Tb/s reposant sur des signaux à débit-symbole élevé est également étudiée. Ces systèmes sont intéressants pour réduire le coût par bit en augmentant la capacité émise par transpondeur. L'élaboration d'algorithmes de traitement du signal avancés associés à l’utilisation de composants optoélectroniques à l'état de l'art ont permis la démonstration d’expériences records: d’une part la première transmission mono-porteuse à 400 Gb/s sur une distance transatlantique (pour une efficacité spectrale de 6 b/s/Hz) d’autre part la première transmission à 1 Tb/s basée sur la synthèse en parallèle de plusieurs tranches spectrales (8 b/s/Hz) / Coherent detection in combination with digital signal processing is now the de facto standard for long-haul high capacity optical communications systems operating at 100 Gb/s per channel and beyond. With the advent of high-speed high-resolution digital-to-analog converters, generation of high order modulation formats with digital pulse shaping has become possible allowing the increase of system spectral efficiency. Furthermore, the widespread use of transmission links without in-line dispersion compensation enables elegant analytical optical channel modeling which facilitates the use of powerful tools from information theory and digital signal processing. Relying on these aforementioned tools, the introduction of time-interleaved hybrid modulation formats, multi-dimensional modulation formats, and alternative quadrature amplitude modulation formats is investigated in high-speed optical transmission systems. Their impact on signal processing algorithms and achievable information rate over optical links is studied in detail. Next, the design of next generation transponders based on high symbol rate signals operating at 400 Gb/s and 1 Tb/s is investigated. These systems are attractive to reduce the cost per bit as more capacity can be integrated in a single transponder. Thanks to the development of advanced signal processing algorithms combined with state-of-the-art opto-electronic components, record high-capacity transmission experiments are demonstrated: the first single carrier 400 Gb/s transmission over transatlantic distance (at 6 b/s/Hz) and the first 1 Tb/s net data rate transmission based on the parallel synthesis of multiple spectral slices (at 8 b/s/Hz)

Les nouvelles technologies d'imagerie basées sur la tomodensitométrie en coupe permettent l'évaluation de très haute qualité de la structure 3D de l'aorte thoracique. La reconstruction virtuelle et les modèles géométriques de l'aorte sont indispensables à l'exploitation des images dont le temps de traitement manuel reste cependant considérable et les outils numériques insuffisants ou inadaptés pour mesurer correctement sa morphologie. L'aorte n'est pas un simple tube de conduction du sang mais un organe de régulation de la pulsatilité des ondes de pression provoquées par l'éjection cardiaque. Ses désordres biomécaniques peuvent accélérer la formation de calcifications dans sa paroi et entrainer des risques de graves complications, comme les anévrismes et les dissections. La réparation aortique basée sur l'implantation d'endoprothèses est en pleine évolution et requiert des renseignements morphologiques précis pour en améliorer le taux de succès. Notre objectif a été d'étudier la géométrie tridimensionnelle de l'aorte en développant des algorithmes appropriés. Une plateforme informatique a été conçue et testée pour étudier trois pathologies de l'aorte: l'athérosclérose calcifiée, l'anévrisme et la dissection. L'hypothèse du travail a été que la géométrie spécifique des artères de chaque individu joue un rôle complémentaire à celui des facteurs de risque traditionnels dans le développement de ces pathologies. Notre premier travail a montré que trois facteurs résument 80% de la variabilité géométrique de l'aorte thoracique: le volume aortique, le déroulement et la symétrie de l'arche aortique, avec des taux de variabilité respectifs de 46%, 22% et 12%. Dans deux travaux suivants, nous avons montré que les calcifications de l'aorte thoracique se concentrent principalement dans la crosse et dans le segment descendant proximal, et que cette distribution était associée à la morphologie de l'aorte indépendamment de l'âge, du sexe, de la surface corporelle et des facteurs de risque traditionnels. Le quatrième travail a montré que le score de dépôt calcique dans toute l'aorte thoracique incluant la crosse était plus étroitement associé aux complications non-cardiaques, vasculaires périphériques et cérébrales, que le score traditionnel de calcium coronaire. Il faut noter que la crosse aortique n'est pas visualisée dans les études de routine de calcium coronaire sans injection. Le cinquième travail décrit un modèle déformable capable de segmenter la lumière aortique dans un contexte pathologique. Il a été appliqué pour étudier de façon automatisée la taille d'un anévrisme abdominal avant et après la pose d'une endoprothèse. Dans le dernier travail, la méthode précédente a été adaptée pour étudier la géométrie aortique des patients atteints de dissection comparativement à un groupe témoin de patients qui en étaient indemnes. Trois variables géométriques ont été identifiées dans le modèle de prédiction du risque de dissection: le diamètre de la crosse, la longueur de l'aorte thoracique et l'âge. En conclusion, nos résultats montrent que les maladies aortiques sont étroitement associées à la géométrie de l'aorte indépendamment des facteurs de risque traditionnels. Les algorithmes que nous avons développés ouvrent la voie à l'automatisation et à une réduction de la variabilité des mesures. / New imaging technologies, including those associated with multislice computed tomography, allow to evaluate the structure of the thoracic aorta in 3D with an impressive resolution. Aortic virtual reconstruction and geometric modeling are essential for imaging evaluation because manual measurements are time-consuming, and the available tools still need to be adapted to complex aortic morphologies. The aorta is more than a simple tubular conduit vessel for blood. It also regulates the pulsatile pressure waves that are injected into the arterial system by the left ventricle. The biomechanical disorders produced by these waves can accelerate the formation of calcium deposits within the arterial wall. Furthermore, they are thought to be responsible for severe aortic complications, including aneurysms and dissections. Endovascular aortic repair is a modern technique based on the implantation of an endograft to restore the normal blood flow. Precise morphological measurements are required to improve this technique, for both surgery planning and patient follow up. Our objective was to develop original algorithms to study the aortic geometry in 3D. A computing platform was designed and tested to analyze three main aortic pathologies: calcified atherosclerosis, aneurysms and dissections. The hypothesis of our study was that the individual arterial geometry of a subject plays a complementary role in the development of vascular pathologies beyond traditional risk factors. Our first work revealed that 80% of the total geometric variability in the thoracic aorta might be explained using 3 factors: the aortic volume, the aortic arc unfolding and its asymmetry. Variability percentages accounted for 46%, 22% and 12%, respectively. The next 2 works, showed that calcifications in the thoracic aorta were concentrated in the aortic arch and in the proximal descending segment. This spatial distribution was associated with aortic morphology, independently of age, sex, body surface area and traditional risk factors. Our fourth article revealed that calcium deposits in the entire thoracic aorta (including the aortic arch) was associated with non-cardiac events, beyond the standard coronary artery calcium score. It is noteworthy that the aortic arch region is systematically excluded from standard scans. Our fifth manuscript described a novel deformable model applied to the aortic segmentation under pathological contexts. It was used to estimate the size and shape of abdominal aneurysms before and after endograft implantation. In the last work, this method was adapted to study the geometry of the thoracic aorta of patients with an aortic dissection with respect to a control group. Three anatomic variables were identified for the risk prediction model: the aortic arch diameter, the thoracic aortic length and the age of the patient. In conclusion, our results show that aortic diseases are closely associated with aortic geometry, independently from traditional risk factors. The developed algorithms improved the automation of measurements and reduced the variability of the estimations.

Technique récente, la microscopie à rayons X offre aujourd'hui une résolution spatiale supérieure à celle de la microscopie optique (20 nm contre 200 nm en microscopie optique confocal laser). Elle offre également un meilleur pouvoir de pénétration que la microscopie électronique (jusqu'à 10 μm contre 1 μm en microscopie électronique à moyenne et haute tension). Ainsi, la microscopie à rayons X mous (longueurs d'onde comprises entre 2,4 et 4,3 nanomètres) permet l'analyse à haute résolution en 2 ou 3 dimensions d'échantillons biologiques placés dans des conditions proches de leur milieu naturel (contrairement aux microscopes électroniques classiques qui imposent une préparation des échantillons). Cependant, la réduction de la dose absorbée par l'échantillon nécessite des durées d'expositions aussi courtes que possible. Or, effectuer une acquisition avec peu de photons se fait au détriment du rapport signal sur bruit des images. Un de nos objectifs a été le développement d'outils pour l'amélioration et la restauration de ces images. La première partie de nos travaux a consisté à déterminer la fonction de transfert du microscope à rayons X en transmission et à comparer les résultats obtenus avec le modèle théorique de la formation des images. Dans la seconde partie, nous avons complété les modèles existants liant le nombre de photons et le contraste, en prenant en compte le mode de formation des images dans le microscope. La troisième partie de ces travaux concerne le développement de techniques de traitement numérique des images dans le but d'améliorer et de restaurer des images obtenues par microscopie à rayons X avec de faibles temps d'exposition. Ces processus ont été appliqués à l'étude par microscopie à rayons X de différents types d'échantillons biologiques

Ce travail a pour but l'optimisation du traitement numérique de signaux générés dans le cristal de ICs d'un calorimètre électromagnétique, dans le cadre d'expériences à haut taux de comptage telle que Belle II. La scintillation du cristal est convertie en signal électronique par une photopentode de Hamamatsu avec un gain de 150±2 électrons par photoélectron, pour être amplifiée par un préamplificateur. Le shaper, un filtre actif de type CR-(RC)^4, effectue ensuite une mise en forme du signal, qu'un ADC numérise alors pour qu'il soit traité numériquement par le DSP. À partir de formes de référence, le DSP peut extraire l'énergie déposée par une particule incidente et le temps d'occurence de son passage. Pour définir les formes de référence, on a déterminé que sur les trois approches étudiées, soit des formes moyennes expérimentales, soit à partir de la fonction analytique pour un filtre actif ou soit une somme de 3 gaussiennes, la plus optimale est l'ajustement de cette dernière fonction, que ce soit avec un générateur d'impulsions ou un cristal de ICs. De plus, la règle pour convertir l'amplitude des signaux mesurés en énergie déposée dans le cristal a été établie, malgré une gamme dynamique étroite. On a aussi observé des temps moyens de propagation de la scintillation dans le cristal de 47±4 ns et 3,4±0,5 $\mu$s, liés aux deux états d'excitation accessibles aux atomes du ICs, mais aussi à la géométrie du cristal, aux réflexions de photons sur les parois et au temps de réaction des circuits électroniques, qui allongent ces temps de scintillation mesurés. / The goal of this work is to optimize the digital processing of signals generated in the CsI crystal of an electromagnetic calorimeter, in the context of high counting rate experiments like Belle II. The scintillation from the crystal is converted into an electronic signal by a Hamamatsu photopentode with a gain of 150±2 electrons per photoelectron, to then be amplified by a preamplifier. The signal is then shaped by the shaper, a CR-(RC)^4 active filter, before it is digitized by an ADC, to be processed by the DSP. Using reference shapes, the DSP can extract the energy deposited by an incident particle and the time of occurence of it going through the crystal. To define the reference shapes, we determined that of the three approaches studied, which are experimental average shapes, the analytical function for an active filter and the sum of 3 gaussian functions, the best results were achieved using the last one, both with the pulse generator and the CsI crystal. Also, a conversion formula has been established to convert the measured signals' amplitudes into deposited energy in the crystal, despite a narrow dynamic range. We also observed average propagation times of the scintillation through the crystal of 47±4 ns and 3,4±0,5 $\mu$s, related to the two accessible excitation states of the CsI atoms, but also to the crystal's geometry, the reflections of photons on its surface and the reaction time of the electronics circuits, which make those scintillation times appear longer.

Cette thèse présente de nouveaux développements en détection de particules chargées et traitement tout-numérique d'impulsions pour application à l'analyse avec des faisceaux d'ions rapides (IBA). Un ensemble de 16 détecteurs gravés sur une puce de Si est mis en œuvre, ce qui fournit un angle solide de détection environ 100 fois plus grande que celle des détecteurs utilisés auparavant pour l'IBA. Seize chaines d'acquisition sont également mises en œuvre avec une approche 'tout-numérique' pour le traitement des signaux issus des détecteurs. Dans son ensemble, le système ainsi développé a une résolution en énergie équivalent à celle des détecteurs standards. La considérable quantité d'information ainsi générée est traitée de manière cohérente en ajustant des spectres en énergie simulé aux spectres mesurés grâce à un algorithme de recuit simulé, avec le NDF DataFurnace. Les grandes angles solides disponibles sont exploitées pour des études par rétrodiffusion de Rutherford (RBS) et canalisation d'ions de l'isolant topologique Bi2Se3 enrichi en fer en vue d'études de l'effet thermoélectrique, de spintronique ou encore la computation quantique, ainsi que pour des études par RBS et analyse par réactions nucléaires (NRA) de matériaux pour la photovoltaïque organique, basés sur tetraphenyldibenzoperiflanthene (DBP) comme photo-absorbant avec oxydes de métaux de transition pour injection de charge. / This thesis presents new developments in charged particle detection and digital pulse processing for application in analysis with fast ion beams - Ion Beam Analysis (IBA). In particular a charged particle detector array, consisting of 16 independent charged particle detectors on a single silicon chip is implemented giving an overall solid angle of detection around two orders of magnitude greater than the standard charged particle detectors used in IBA. Sixteen parallel data acquisition channels are implemented using a fully digital approach for nuclear pulse processing. The overall system has an energy resolution equivalent to that of standard detectors. The large amount of data generated is handled in a self-consistent way by spectrum fitting with a simulated annealing algorithm via the NDF DataFurnace. The large solid angles thus achieved are exploited in Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and ion channelling studies of the topological insulator Bi2Se3 enriched in Fe, in view of studies of the thermo-electric effect, spintronics and quantum computing, and in RBS and Nuclear Reaction Analysis (NRA) studies of organic photovoltaic materials based on tetraphenyldibenzoperiflanthene (DBP) as the photo-absorber and transition metal oxide charge injectors.

L'un des principaux défis de la physique nucléaire moderne est de comprendre la structure nucléaire des éléments les plus lourds. Les barrières de fission calculées dans le modèle de la goutte liquide macroscopique ne parviennent pas à expliquer la stabilité des noyaux avec un nombre de protons Z≥90. Cette barrière disparaît pour les éléments transfermium (Z≥100) qui ne sont donc stabilisés que par des effets quantiques de couche. Les noyaux lourds sont un laboratoire unique pour étudier l'évolution de la structure nucléaire dans des conditions extrêmes de masse et de champ Coulombien. Bien que de nombreuses théories s’accordent sur l'existence d’un « îlot de stabilité », les prédictions sur son emplacement exact en terme de nombre de protons et neutrons varient grandement. Les études expérimentales des noyaux transfermium s’avèrent donc essentielles pour contraindre les modèles théoriques et mieux comprendre l’évolution des couches nucléaires.L'interaction entre le mouvement des particules individuelles et les degrés de liberté collectifs du noyau a été investiguée dans le 251Fm par le biais de la spectroscopie combinée délectrons de conversion interne et de photons γ. Les états excités du 251Fm ont été peuplés dans la décroissance α du 255No, produit dans les 2 réactions suivantes: 208Pb(48Ca, 1n)255No et 209Bi(48Ca, 2n)255Lr. Les expériences ont été réalisées au JINR, FLNR, Dubna. Les faisceaux intenses ont été délivrés par le cyclotron U-400, et les séparateurs VASSILISSA ou SHELS ont été utilisés pour sélectionner les résidus de fusion-évaporation. Le spectromètre GABRIELA a été utilisé pour effectuer des mesures des propriétés de décroissance caractéristique corrélées en temps et en position pour isoler les noyaux d'intérêt. La spectroscopie d'électrons de conversion interne du 251Fm a été réalisée pour la première fois. Ces mesures ont permis d'établir les multipolarités de plusieurs transitions et de quantifier le rapport de mélange M2/E3 dans la désintégration de l'isomère 5/2+. Le B (E3) valeur extraite est comparée à celles des autres membres de la chaîne isotonique N=151 et les calculs QRPA utilisant l'interaction effective de Gogny.Au cours de ce travail, une nouvelle méthode graphique d’extraction des rapports de mélange de transitions nucléaires a été développé. Cette méthode intuitive et illustrative et ses limites d'application, ainsi que certains aspects du calcul des rapports de mélange au-delà de ces limites, sont décrites et discutées.Les détecteurs silicium double-face à strips (DSDS) sont largement utilisés en spectrométrie nucléaire, en particulier au plan focal de séparateurs pour détecter l'implantation et la désintégration ultérieure des noyaux les plus lourds. Il a été constaté que la présence de strips mécaniquement déconnectés sur une face du DSDS peut conduire à l'apparition de pics d'énergie abaissée sur la face opposée en raison de la variation de la capacité totale. Cet effet, ainsi que les méthodes de correction du spectre, ont été étudiés et discutés. L'utilisation de simulations GEANT4 pour résoudre les effets de sommation α-ECI dans le DSDS et pour contraindre les coefficients de conversion interne des transitions impliquées dans la désexcitation du noyau d’intérêt est présentée à l’aide de l’exemple du 221Th.Une bonne partie des travaux ont été consacrés à la R&D pour un nouveau système électronique numérique pour le spectromètre GABRIELA et aux tests comparatifs de plusieurs cartes d'acquisition numériques. Les résultats de ces tests, ainsi que les algorithmes de traitement numérique du signal mis en œuvre pour une analyse non biaisée hors ligne sont présentés. / One of the major challenges of modern nuclear physics is to understand the nuclear structure of the heaviest elements. Fission barriers calculated within the macroscopic liquid drop model fail to explain the stability of nuclei with a number of protons Z≥90. Transfermium elements (Z≥100) have a vanishing liquid-drop barrier and are solely stabilized by quantum shell effects. They provide a unique laboratory to study the evolution of nuclear structure under the extreme conditions of large mass and strong Coulomb force. Though many theories agree on the existence of an “Island of Stability”, the predictions on its exact location in terms of number of protons and neutrons vary greatly. Hence the systematic study of transfermium nuclei is essential to constrain theoretical models and to get a better understanding of the evolution of nuclear shells.The interplay between single-particle and collective degrees of freedom in 251Fm was investigated by means combined internal conversion electron (ICE) and γ-ray spectroscopy. Excited states in 251Fm were populated via the α-decay of 255No produced in the two following fusion-evaporation reactions: 208Pb(48Ca, 1n)255No and 209Bi(48Ca, 2n)255Lr. The experiments were performed at the FLNR, JINR, Dubna. The intense beams were delivered by the U-400 cyclotron and the separators VASSILISSA or SHELS were used to select fusion evaporation residues. At their focal planes the GABRIELA spectrometer was used to perform a time and position correlated measurement of the characteristic decay properties to further isolate the nuclei of interest. ICE spectroscopy of 251Fm was performed for the first time. These measurements allowed to establish the multipolarities of several transitions in 251Fm and to quantify the M2/E3 mixing ratio in the decay of the low-lying 5/2+ isomer. The extracted B(E3) value is compared to those found in other members of the N=151 isotonic chain and to the QRPA calculations using the Gogny effective interaction.During this work, a novel graphical method of extracting mixing ratios for nuclear transitions has been developed. This intuitive and illustrative method and it’s limits of applicability, as well as certain aspects of the calculation of mixing ratios beyond these limits, are described and discussed.Double-sided silicon strip detectors (DSSD) are widely used in nuclear spectrometry, in particular at the focal plane of separators to detect the implantation and subsequent decay of the heaviest nuclei. It was found that the presence of mechanically disconnected strips on one face of the DSSD may lead to the occurrence of lower energy peaks on the opposite face due to the change of the total capacitance. This effect, along with the methods of restoring the correct spectra, has been studied and discussed. The use of GEANT4 simulations for resolving α-ICE summing in the DSSD and for constraining the internal conversion coefficients of the transitions involved in the decay of the nucleus of interest is presented with the example of 221Th.A significant part of the thesis work was dedicated to the R&D for a new digital electronics system for the GABRIELA spectrometer and to the comparative tests of several digital acquisition cards. The results of these tests, as well as the digital signal processing algorithms implemented for an unbiased off-line analysis are presented.

Nous nous intéressons à l'analyse du mouvement des objets déformables dans les séquences d'images médicales. Après un rappel des méthodes existantes, nous adoptons un modèle élastique qui évolue dans les images en se déformant sous l'action de forces tendant à le rapprocher vers les contours de l'objet, et en obéissant aux équations de la dynamique. Ce modèle permet d'effectuer un suivi du mouvement de la frontière de l'objet déformable : il s'agit d'une courbe dans les séquences d'images bidimensionnelles et d'une surface dans les séquences d'images tridimensionnelles. Afin d'analyser et de quantifier le mouvement du modèle, nous utilisons la technique de l'analyse modale, qui consiste à se placer dans la base des modes propres du système. Non seulement les équations s'écrivent plus simplement dans la base modale, mais surtout, on peut effectuer une très bonne approximation en éliminant les composantes de haute fréquence du mouvement. L'analyse modale ouvre la voie à la représentation spectrale des déformations, qui permet leur comparaison et leur classification à des fins de diagnostic automatique. Couplée à l'analyse de Fourier, elle permet un traitement spatio-temporel très efficace du mouvement des surfaces déformables (notamment le mouvement de la paroi ventriculaire), prouvant ainsi l'intérêt de la méthode en analyse et en compression de mouvement. De nombreux exemples de traitement sur des images médicales sont présentés.