Cette thèse vise à mieux connaître la structure thermique de la haute atmosphère jovienne dans les régions polaires . Pour cela, deux points sont abordés : la caractérisation des ondes de gravité stratosphériques, et les variations de température dans l'ionosphère. L'étude d'occultations stellaires a permis d'obtenir des profils de température à haute altitude pour les deux hémisphères. Ces profils confirment l'augmentation de température stratosphérique lorsqu'on se rapproche des pôles. L'analyse temps-échelle de ces profils de température a permis de détecter des ondes de gravité, et d'en caractériser certains modes. Cette thèse développe également des méthodes d'étude, caractérise les limites de chaque méthode, et définit des stratégies d'observations pour la détection d'ondes de gravité. L'analyse de données du spectro-imageur BEAR portant sur les raies d'émission de H3+ dans l'infrarouge proche a ensuite permis de mettre en évidence des variations latitudinales et longitudinales de la température ionosphériques dans la zone aurorale, et de les relier aux variations d'abondance de H3+. Les avancées dans les deux domaines permettent de quantifier l'apport énergétique du déferlement d'ondes de gravité d'une part, et des précipitations aurorales d'autre part, au bilan thermique des thermosphères des planètes géantes.

Le bruit d'engrènement devient un critère prépondérant de l'optimisation des performances des transmissions de puissance par engrenages. L'objet de cette étude est d'isoler les paramètres de conception des engrenages, qui agissent sur leur rayonnement acoustique. L'intérêt scientifique est de construire une base solide de résultats dans la perspective de préparer des travaux futurs, plus analytiques. Un banc d'essais, d'une puissance de 100 kW en boucle ouverte et de 78 mm d'entraxe a été mis en place afin de reproduire des conditions réelles de fonctionnement d'engrenages cylindriques droits ou hélicoïdaux. Un dispositif de mesure constitué d'accéléromètres, de codeurs optiques et d'un microphone à champ libre vient compléter le dispositif expérimental au travers d'une chaîne d'acquisition spécifique. Au-delà des techniques classiques de traitement des signaux, une partie importante du travail a consisté à développer un algorithme de Transformée en Ondelettes Rapide (T.O.R. ou F.W.T. en anglais). Une campagne d'essais systématiques organisée autour d'un plan d'expériences a permis de mettre en évidence l'effet, lorsque les conditions de fonctionnement évoluent (couple, vitesse), du rapport de recouvrement, du rapport de conduite, des corrections de denture, mais aussi de l'entraxe de fonctionnement, de l'excentricité, ... . Une part de ce travail est consacrée à l'apport de l'analyse par la méthode des Ondelettes. La morphologie des signaux est représentée dans le plan temps-fréquence, et l'influence de l'excentricité ou de défauts instantanés, plus localisés, peut ainsi être mise en évidence. Le travail présenté dans ce mémoire ouvre de nombreuses perspectives sur le comportement dynamique des engrenages en fonction de leurs caractéristiques et sur la surveillance vibratoire des mécaniques engrenantes.

L'aspect visuel des pièces peintes d'une automobile contribue significativement à la qualité de l'ensemble du véhicule. Si les procédés industriels de dépôt de peinture mis en oeuvre au cours de la fabrication de l'automobile impactent de manière prépondérante l'aspect visuel des tôles revêtues, la qualité intrinsèque de la tôle utilisée n'en est pas moins un facteur essentiel de l'obtention de cet aspect. Nous nous intéressons dans ce projet de thèse à l'influence de la topographie des tôles rugueuses sur l'aspect des pièces automobiles après mise en peinture. Le dépôt des couches successives de cataphorèse, sealer et laque sur la tôle modifie en profondeur la rugosité des surfaces. Plusieurs modèles hydrodynamiques ont été développés au cours de ce projet de thèse, qui permettent de prédire la topographie finale de la tôle revêtue. L'accent est mis sur l'influence de la rhéologie, newtonienne ou non-newtonienne, de la peinture automobile sur la dynamique de l'écoulement. Une des principales difficultés relative à l'étude menée sur la peinture est la mesure des paramètres de rhéologie dans la configuration géométrique des films minces. Une méthode est présentée qui, via la résolution d'un problème inverse, permet une caractérisation in situ de la rhéologie de la peinture constitutive du film. Un important travail expérimental et le développement d'outils de caractérisation de la rugosité des surfaces, basés notamment sur la transformée en ondelette, ont permis de valider l'utilisation des différents modèles en vue de décrire les différentes étapes du procédé de mise en peinture. La question de l'interaction de la lumière avec les surfaces revêtues est enfin brièvement abordée. Un modèle permettant de prendre en compte l'influence de la rugosité et du phénomène de diffusion de la lumière au sein de la couche de peinture est présenté. Des simulations de rendus ont été réalisées à partir de ce modèle et confrontées à des rendus mesurés expérimentalement, qui donnent des résultats prometteurs.

Ce travail tend à l'amélioration de la détection et de la quantification des minéraux argileux, et plus particulièrement des minéraux argileux " gonflants ", dans la partie superficielle des sols. Cette étude est menée à l'échelle locale et à l'échelle globale pour accompagner la démarche des régions pour la prévention du risque de retrait-gonflement des argiles. La première partie présente les principes généraux de la spectrométrie infrarouge et la base de données utilisés dans la thèse. Nous confrontons ensuite deux approches classiquement utilisées dans les sciences du sol : Les méthodes statistiques (PLSR et ACP) et l'étude des figures d'absorption caractéristiques des minéraux argileux. Elles montrent principalement la quantification de la kaolinite dans un mélange multiphasé et dans un sol. Les limites de ces méthodes pour la quantification de la smectite amènent au développement d'une nouvelle méthode basée sur la transformée en ondelettes continue et la corrélation croisée en ondelette. Cette méthode apparaît être la plus prometteuse pour la quantification fine de la teneur en smectite des sols, à l'échelle locale comme à l'échelle globale, dans les études de prévention des risques de retrait et de gonflement des sols.

Durant les dix dernières années, les réseaux de neurones à fonctions sigmoïdales ont connu de grands succès dans de nombreux domaines. Associés à des algorithmes d'apprentissage efficaces, ils constituent un puissant outil de modélisation non linéaire de processus, grâce à leur propriété d'approximation universelle parcimonieuse. Ce travail de thèse propose une mise en uvre de réseaux d'ondelettes, alternative possible aux réseaux de neurones, pour la modélisation statique et dynamique. Les ondelettes sont une famille de fonctions issues du traitement du signal et de l'image, dont il a été récemment montré qu'elles possèdent la propriété d'approximateur universel. La mise en uvre des réseaux d'ondelettes est effectuée suivant deux approches : - Approche fondée sur la transformée continue: les paramètres des fonctions sont à valeurs continues dans l'ensemble des nombres réels et peuvent donc être ajustés, comme ceux d'un réseau de neurones classique, à l'aide de méthodes de gradient. Nous proposons des réseaux et des algorithmes d'apprentissage pour la modélisation entrée-sortie et d'état. Les résultats obtenus sur des processus simulés et réel montrent que ces réseaux permettent d'obtenir des modèles de performance et de parcimonie équivalentes à celles des réseaux de neurones si des précautions de mise en uvre sont prises. - Approche fondée sur la transformée discrète: les paramètres des fonctions étant à valeurs discrètes, les apprentissages fondés sur des méthodes de gradient ne sont pas applicables. Nous proposons de construire des réseaux par sélection d'ondelettes dans une bibliothèque pré-établie. Cette procédure est également utilisée pour l'initialisation des paramètres des ondelettes avant leur apprentissage. Les résultats obtenus montrent que la procédure proposée confère à l'apprentissage une meilleure indépendance vis-à-vis de l'initialisation aléatoire des autres paramètres ajustables du réseau.

L’objectif de la thèse est d’améliorer les différents traitements et de proposer une visualisation claire et intuitive à l’opérateur des données en sortie d’un géoradar (radargramme) afin de pouvoir localiser de manière précise les réseaux de canalisations enfouis. Notamment, nous souhaitons mettre en évidence les hyperboles présentes dans les radargrammes car celles-ci sont caractéristiques de la présence d'une canalisation. Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à la suppression de l’information inutile (clutter) pouvant gêner la détection des hyperboles. Nous avons ainsi proposé une méthode de filtrage du clutter et du bruit des radargrammes. Ensuite, nous avons travaillé sur l’élaboration d’une méthode permettant de détecter automatiquement les hyperboles dans un radargramme ainsi qu’une estimation de sa fonction mathématique dans des conditions quasi-temps réel. Et enfin nous avons également proposé une méthode de séparation de source permettant de distinguer le clutter et le signal utile du radargramme tout en ayant un impact minimal sur les hyperboles. Ces derniers travaux ouvrent d’autres possibilités pour le filtrage, le rehaussement ou la détection automatique d’hyperboles. / The thesis objective is to improve the different processing in order to make the data acquired by ground penetrating radar (B-scan) more understandable for the operators. Consequently, it will facilitate the pipe localisation. More particularly, we wish to highlight the hyperbolas in the B-scan because they point out the presence of a pipe. First of all, we are interested in removing all the useless information which might hide the hyperbolas. We proposed a filtering method removing unwanted reflections and noise. Then, we worked on an automatic hyperbola detection method and an estimation of their mathematical functions in quasi real time. Finally, we proposed a source separation method to distinguish the unwanted reflections from the hyperbolas with a minimal impact on them. This last work opens interesting perspectives in filtering, hyperbolas enhancement and hyperbola detection.

L'analyse des images numériques, bien que largement étudiée, reste encore aujourd'hui un réel défi. Avec pour objectifs la description pertinente et la reconnaissance sémantique du contenu de celles-ci, de nombreuses applications requièrent une attention particulière quant à cette analyse. Pour répondre à ces besoins, l'analyse du contenu des images est réalisée de façon automatique grâce à des méthodes informatiques se rapprochant par exemple des mathématiques, des statistiques, de la physique. Une façon pertinente et reconnue de représenter les objets observés dans les images réside dans leur segmentation. Couplée à la classification, la segmentation permet une ségrégation sémantique de ces objets. Cependant, les méthodes existantes ne peuvent être considérées comme génériques, et bien que motivées par de nombreux domaines (militaire, médical, satellite, etc.), celles-ci sont continuellement réévaluées, adaptées et améliorées. Par exemple, les images satellites se démarquent dans le milieu de l'image de par leur spécificité d'acquisition, de par leur support ou de par le sujet d'observation (la Terre dans notre cas).Cette thèse à pour but d'explorer les méthodes de caractérisation et de segmentation supervisées exploitant la notion de texture. Les sols observés depuis l'espace, à des échelles et des résolutions différentes, peuvent être perçus comme texturés. Les cartes d'occupation des sols peuvent être obtenues par la segmentation d'images satellites, notamment en utilisant l'information texturale. Nous proposons le développement d'algorithmes de segmentation compétitifs caractérisant la texture par l'utilisation de représentations multi-échelles des images obtenues par décomposition en ondelettes et de classificateurs supervisés tels que les Support Vector Machines. Dans cette optique, cette thèse est principalement articulée autour de plusieurs projets de recherche nécessitant une étude des images à des échelles et des résolutions différentes, ces images étant elles-mêmes de nature variée (e.g. multi-spectrales, optiques, LiDAR). Nous dériverons, pour ces différents cas d'étude, certains aspects de la méthodologie développée. / The analysis of digital images, albeit widely researched, continues to present a real challenge today. In the case of several applications which aim to produce an appropriate description and semantic recognition of image content, particular attention is required to be given to image analysis. In response to such requirements, image content analysis is carried out automatically with the help of computational methods that tend towards the domains of mathematics, statistics and physics. The use of image segmentation methods is a relevant and recognized way to represent objects observed in images. Coupled with classification, segmentation allows a semantic segregation of these objects. However, existing methods cannot be considered to be generic, and despite having been inspired by various domains (military, medical, satellite etc), they are continuously subject to reevaluation, adaptation or improvement. For example satellite images stand out in the image domain in terms of the specificity of their mode of acquisition, their format, or the object of observation (the Earth, in this case).The aim of the present thesis is to explore, by exploiting the notion of texture, methods of digital image characterization and supervised segmentation. Land, observed from space at different scales and resolutions, could be perceived as being textured. Land-use maps could be obtained through the segmentation of satellite images, in particular through the use of textural information. We propose to develop competitive algorithms of segmentation to characterize texture, using multi-scale representations of images obtained by wavelet decomposition and supervised classifiers such as Support Vector Machines.Given this context, the present thesis is principally articulated around various research projects which require the study of images at different scales and resolutions, and which are varying in nature (eg. multi-spectral, optic, LiDAR). Certain aspects of the methodology developed are applied to the different case studies undertaken.

L'objectif de ce travail de thèse est l'élaboration d'un instrument de mesure optique dédié à la caractérisation de lentilles à gradient d'indice et d'asphériques de grandes dimensions. Pour parvenir à une caractérisation complète de la structure : variation spatiale de l'indice et de la topographie de surface, nous avons mis en place un banc d'interférométrie spectrale. Ce dispositif conduit à l'observation de spectres cannelés en lumière blanche (faible cohérence temporelle) porteurs d'une information de déphasage spectral entre les deux ondes qui interfèrent. <br />L'originalité de ce travail provient de l'utilisation d'une source supercontinuum de lumière blanche généré par pompage optique dans une fibre microstructurée. Cette source aux performances remarquables en termes de : largeur spectrale, de densité de puissance et de cohérence spatiale, permet d'analyser des composants peu étudiés jusqu'à présent.<br />L'exploitation des interférogrammes enregistrés nécessite la mise en place de traitements numériques adaptés. Ainsi les spectrogrammes périodiques associés aux mesures profilométriques sont traités par une méthode de décalage de phase 7 points, et les spectrogrammes non périodiques correspondant aux mesures de dispersion sont traités par une technique d'analyse simultanée temps-fréquence (transformée en ondelettes) couplée à une méthode d'ajustement de l'intensité par moindres carrés. <br />Les résultats expérimentaux mettent en évidence les différentes possibilités de l'interférométrie spectrale, la mesure de profil de surface avec une résolution nanométrique, la mesure de la variation spectrale de l'indice de groupe avec une résolution de 10-3, et la caractérisation simultanée des aberrations chromatiques et géométriques de systèmes imageurs.

Les méthodes classiques d'imagerie SAR (Synthetic Aperture Radar) font l'hypothèse d'isotropie (les points imagés se comportent de la même manière selon l'angle sous lequel ils sont vus) et de blancheur (les points imagés ont le même comportement dans la bande fréquentielle émise) des réflecteurs imagés. Néanmoins, ces hypothèses ne sont plus valables avec l'émergence de nouvelles capacités d'imagerie (large bande fréquentielle, grandes excursions angulaires, ...).<br /><br />L'objectif du travail de thèse a consisté à développer une méthode d'analyse temps-fréquence basée sur l'utilisation d'ondelettes continues permettant de mettre en lumière les phénomènes d'anisotropie et de coloration des points imagés.<br /> <br />Une grande partie du travail a consisté à exploiter le caractère coloré et anisotrope des réflecteurs pour discriminer une cible dans une image SAR.<br /> <br />Enfin l'analyse par ondelettes continues a été étendue à la polarimétrie pour améliorer la classification des cibles aléatoires et cibles déterministes puis à l'interférométrie afin obtenir une meilleure estimation de la hauteur des cibles.

Ce mémoire concerne le développement de méthodes de traitement, de mise en relation et d'interprétation de données des Sciences de la Terre. Partant du constat que, de par leur nature complexe (non-stationnarité, multi-échelles), les signaux géophysiques-géologiques gagneraient beaucoup à être étudiés à l'aide de méthodes non-stationnaires, nous proposons d'utiliser des méthodes d'analyse basées sur le formalisme mathématique de la transformation en ondelettes continues. Présentées et illustrées sur des exemples synthétiques et naturels, les propriétés d'analyse locale et multi-échelles des ondelettes ouvrent de nombreuses perspectives, inaccessibles avec les méthodes classiques du traitement du signal. En particulier, les techniques développées à une ou deux dimensions visent à éclater toute l'information dans une représentation « espace-échelle », propice à dévoiler la dynamique complexe, la nature multi-échelles et/ou les interactions au sein du système étudié. Ne nécessitant aucune hypothèse sur la nature des signaux, ces techniques sont polyvalentes et permettent de reconnaître les processus agissant sur divers systèmes. L'analyse en ondelette a été appliquée à l'étude de la paléointensité relative du champ magnétique terrestre. La ré-inspection des enregistrements magnétiques du site Ocean Drilling Program 983, caractérisés par des composantes significatives à des fréquences correspondant aux paramètre orbitaux de la Terre, a permis d'opter pour une origine lithologique (climatique) plutôt que pour l'expression de la géodynamo elle-même. On confirme ainsi la représentativité de l'enregistrement de la paléointensité et sa possibilité à être corrélé avec d'autres enregistrements mondiaux. Dans le cadre de la surveillance sismique, nous avons développé un algorithme de pointé automatique de phases sismiques. Utilisées comme des filtres passe-bande naturellement bien localisés en temps et en fréquence, nous avons montré que les ondelettes permettent de détecter, de distinguer et de pointer les séismes proches et lointains, en rejetant les pointés incertains et le bruit. Sur les bases de développements méthodologiques liés à l'étude bi-dimensionnelle des champs de galaxies et des champs de fractures, nous avons développé une nouvelle méthode qui, appliquée aux organisations minérales de sections de granite, a permis de détecter et de quantifier en termes de taille, de forme, d'orientation et de distribution spatiale, les différents niveaux d'organisation minérale. A partir de cette approche, on peut étudier le comportement complexe d'un magma –milieu biphasé solide liquide- qui cristallise tout en se déformant, et ainsi, mieux cerner l'histoire dynamique des massifs granitiques. Appliquée à la distribution spatiale de la séquence de répliques du séisme d'Arudy de 1980 (M=5.1, Pyrénées Orientales), la méthodologie précédente a permis d'identifier des plans potentiels de rupture. La combinaison de ces résultats avec les mécanismes au foyer disponibles et avec les marqueurs géologiques et géomorphologiques a conduit à proposer et valider un modèle tectonique local sous la forme d'une terminaison en queue de cheval d'orientation E-W. Les perspectives ouvertes par ce mémoire laissent présager d'un champ énorme de développement d'outils et de réflexions nouvelles. Même si les problèmes abordés dans cette thèse ont concerné exclusivement des données mono-dimensionnelles et des données binaires (noir et blanc) bi-dimensionnelles, la voie est ouverte pour étendre les méthodologies précédentes à des données bidimensionnelles non-binaires (couleur) et tri-dimensionnelles.