Cette thèse traite de l'analyse de nuages de points 3D désorganisé et s'appuie sur deux outils : un algorithme de partitionnement efficace inspiré des C-moyennes floues d'une part, et des outils de filtrage morphologique de représentation à base de triangulation de Delaunay d'autre part. Le cadre applicatif essentiel est la navigation autonome en robotique mobile en environnement inconnu, c'est-à-dire dans modèle. Mais la méthodologie générique développée a été appliquée à d'autres types d'environnements, notamment plus structurés.

ABSTRACT Research in GIScience has identified agent-based simulation methodologies as effective in the study of complex adaptive spatial systems (CASS). CASS are characterized by the emergent nature of their spatial expressions and by the changing relationships between their constituent variables and how those variables act on the system's spatial expression over time. Here, emergence refers to a CASS property where small-scale, individual action results in macroscopic or system-level patterns over time. This research develops and executes a spatially-explicit agent based model of Muscovy Duck home range behavior. Muscovy duck home range behavior is regarded as a complex adaptive spatial system for this research, where this process can be explained and studied with simulation techniques. The general animal movement model framework presented in this research explicitly considers spatial characteristics of the landscape in its formulation, as well as provides for spatial cognition in the behavior of its agents. Specification of the model followed a three-phase framework, including: behavioral data collection in the field, construction of a model substrate depicting land cover features found in the study area, and the informing of model agents with products derived from field observations. This framework was applied in the construction of a spatially-explicit agent-based model (SE-ABM) of Muscovy Duck home range behavior. The model was run 30 times to simulate point location distributions of an individual duck's daily activity. These simulated datasets were collected, and home ranges were constructed using Characteristic Hull Polygon (CHP) and Minimum Convex Polygon (MCP) techniques. Descriptive statistics of the CHP and MCP polygons were calculated to characterize the home ranges produced and establish internal model validity. As a theoretical framework for the construction of animal movement SE-ABM's, and as a demonstration of the potential of geosimulation methodologies in support of animal home range estimator validation, the model represents an original contribution to the literature. Implications of model utility as a validation tool for home range extents as derived from GPS or radio telemetry positioning data are discussed.

Synthetic aperture sonar (SAS) technology has rapidly progressed over the past few years with a number of commercial systems emerging. Such systems are typically based on an autonomous underwater vehicle platform containing multiple along-track receivers and an integrated inertial navigation system (INS) with Doppler velocity log aiding. While producing excellent images, blurring due to INS integration errors and medium fluctuations continues to limit long range, long run, image quality. This is particularly relevant in mine hunting, the main application for SAS, where it is critical to survey the greatest possible area in the shortest possible time, regardless of sea conditions. This thesis presents the simulation, design, construction, and sea trial results for a prototype "active beacon" and remote controller unit, to investigate the potential of such a device for estimating SAS platform motion and medium fluctuations. The beacon is deployed by hand in the area of interest and acts as an active point source with real-time data uploading and control performed by radio link. Operation is tightly integrated with the operation of the Acoustics Research Group KiwiSAS towed SAS, producing one-way and two-way time of flight (TOF) data for every ping by detecting the sonar chirps, time-stamping their arrival using a GPS receiver, and replying back at a different acoustic frequency after a fixed time delay. The high SNR of this reply signal, combined with the knowledge that it is produced by a single point source, provides advantages over passive point-like targets for SAS image processing. Stationary accuracies of < 2 mm RMS have been measured at ranges of up to 36m. This high accuracy allowed the beacon to be used in a separate study to characterise the medium fluctuation statistics in Lyttelton Harbour, New Zealand, using an indoor dive pool as a control. Probability density functions were fitted to the data then incorporated in SAS simulations to observe their effect on image quality. Results from recent sea trials in Lyttelton Harbour show the beacon TOF data, when used in a narrowband motion compensation (MOCOMP) process, provided improvements to the quality of SAS images centred on frequencies of 30 kHz and 100 kHz. This prototype uses simple matched-filtering algorithms for detection and while performing well under stationary conditions, the fluctuations caused by the narrow sonar transmit beam pattern (BP) and changing superposition of seabed multipath often cause dropouts and inaccurate detections during sea trials. An analysis of the BP effects and how the accuracy and robustness of the detection algorithms can be improved is presented. Overcoming these problems reliably is difficult without dedicated large scale testing facilities to allow conditions to be reproduced consistently.

Les limites d'échelle de grands arbres aléatoires jouent un rôle central dans cette thèse.Nous nous intéressons plus spécifiquement au comportement asymptotique de plusieurs fonctions codant des arbres de Galton-Watson conditionnés. Nous envisageons plusieurs types de conditionnements faisant intervenir différentes quantités telles que le nombre total de sommets ou le nombre total de feuilles, avec des lois de reproductions différentes.Lorsque la loi de reproduction est critique et appartient au domaine d'attraction d'uneloi stable, un phénomène d'universalité se produit : ces arbres ressemblent à un même arbre aléatoire continu, l'arbre de Lévy stable. En revanche, lorsque la criticalité est brisée, la communauté de physique théorique a remarqué que des phénomènes de condensation peuvent survenir, ce qui signifie qu'avec grande probabilité, un sommet de l'arbre a un degré macroscopique comparable à la taille totale de l'arbre. Une partie de cette thèse consiste à mieux comprendre ce phénomène de condensation. Finalement, nous étudions des configurations non croisées aléatoires, obtenues à partir d'un polygône régulier en traçant des diagonales qui ne s'intersectent pas intérieurement, et remarquons qu'elles sont étroitement reliées à des arbres de Galton-Watson conditionnés à avoir un nombre de feuilles fixé. En particulier, ce lien jette un nouveau pont entre les dissections uniformes et les arbres de Galton-Watson, ce qui permet d'obtenir d'intéressantes conséquences de nature combinatoire.

La modélisation 3d automatique d'un environnement à partir d'images est un sujet toujours d'actualité en vision par ordinateur. Ce problème se résout en général en trois temps : déplacer une caméra dans la scène pour prendre la séquence d'images, reconstruire la géométrie, et utiliser une méthode de stéréo dense pour obtenir une surface de la scène. La seconde étape met en correspondances des points d'intérêts dans les images puis estime simultanément les poses de la caméra et un nuage épars de points 3d de la scène correspondant aux points d'intérêts. La troisième étape utilise l'information sur l'ensemble des pixels pour reconstruire une surface de la scène, par exemple en estimant un nuage de points dense.Ici nous proposons de traiter le problème en calculant directement une surface à partir du nuage épars de points et de son information de visibilité fournis par l'estimation de la géométrie. Les avantages sont des faibles complexités en temps et en espace, ce qui est utile par exemple pour obtenir des modèles compacts de grands environnements comme une ville. Pour cela, nous présentons une méthode de reconstruction de surface du type sculpture dans une triangulation de Delaunay 3d des points reconstruits. L'information de visibilité est utilisée pour classer les tétraèdres en espace vide ou matière. Puis une surface est extraite de sorte à séparer au mieux ces tétraèdres à l'aide d'une méthode gloutonne et d'une minorité de points de Steiner. On impose sur la surface la contrainte de 2-variété pour permettre des traitements ultérieurs classiques tels que lissage, raffinement par optimisation de photo-consistance ... Cette méthode a ensuite été étendue au cas incrémental : à chaque nouvelle image clef sélectionnée dans une vidéo, de nouveaux points 3d et une nouvelle pose sont estimés, puis la surface est mise à jour. La complexité en temps est étudiée dans les deux cas (incrémental ou non). Dans les expériences, nous utilisons une caméra catadioptrique bas coût et obtenons des modèles 3d texturés pour des environnements complets incluant bâtiments, sol, végétation ... Un inconvénient de nos méthodes est que la reconstruction des éléments fins de la scène n'est pas correcte, par exemple les branches des arbres et les pylônes électriques.

Les systèmes de traduction automatique obtiennent aujourd'hui de bons résultats sur certains couples de langues comme anglais - français, anglais - chinois, anglais - espagnol, etc. Les approches de traduction empiriques, particulièrement l'approche de traduction automatique probabiliste, nous permettent de construire rapidement un système de traduction si des corpus de données adéquats sont disponibles. En effet, la traduction automatique probabiliste est fondée sur l'apprentissage de modèles à partir de grands corpus parallèles bilingues pour les langues source et cible. Toutefois, la recherche sur la traduction automatique pour des paires de langues dites "peu dotés" doit faire face au défi du manque de données. Nous avons ainsi abordé le problème d'acquisition d'un grand corpus de textes bilingues parallèles pour construire le système de traduction automatique probabiliste. L'originalité de notre travail réside dans le fait que nous nous concentrons sur les langues peu dotées, où des corpus de textes bilingues parallèles sont inexistants dans la plupart des cas. Ce manuscrit présente notre méthodologie d'extraction d'un corpus d'apprentissage parallèle à partir d'un corpus comparable, une ressource de données plus riche et diversifiée sur l'Internet. Nous proposons trois méthodes d'extraction. La première méthode suit l'approche de recherche classique qui utilise des caractéristiques générales des documents ainsi que des informations lexicales du document pour extraire à la fois les documents comparables et les phrases parallèles. Cependant, cette méthode requiert des données supplémentaires sur la paire de langues. La deuxième méthode est une méthode entièrement non supervisée qui ne requiert aucune donnée supplémentaire à l'entrée, et peut être appliquée pour n'importe quelle paires de langues, même des paires de langues peu dotées. La dernière méthode est une extension de la deuxième méthode qui utilise une troisième langue, pour améliorer les processus d'extraction de deux paires de langues. Les méthodes proposées sont validées par des expériences appliquées sur la langue peu dotée vietnamienne et les langues française et anglaise.

Innomhuspositioneringssystem kan med fördel användas i många olika tillämpningar, allt från sjukhus till shoppingcenter. Denna rapport behandlar olika tekniker och lösningar för att designa ett positioneringssystem. Rapporten tar även upp i detalj hur ett system kan konstrueras av ZigBee kombinerat med dödräkning.

熱影像可獲取不同於可見光與近紅外光的溫度資訊，可運用於監測地表火山及斷層帶的溫度或災害防治上。以往於空載或衛載上的熱感測器解析度皆較低，判釋熱影像受到限制；如今，低成本、高機動性的無人飛行載具發展趨於成熟，可搭載熱感測器，並近空垂直拍攝近景熱影像，得到較高空間解析度之熱影像。 然而，熱影像上之地物內容與邊緣較一般可見光影像模糊，若要將熱影像應用於地理空間資訊系統上時，為使熱影像可與其他地面坐標資料結合，勢必需先幾何改正熱影像，並以相同區域之數值地表模型，正射化熱影像，同時三維展示熱影像與地表模型，提供研究者地形與熱分佈資訊；此外，對於火山地帶來說，高程資料也常是研究者判釋分析的重點資訊，此做法可看出區域之溫度分佈。 為正射糾正熱影像，利用共線式執行空中三角測量平差，本研究不僅率定熱像儀，求其內方外元素，更以空中三角測量平差，計算熱影像之外方位元素。此外，因熱影像紀錄地表輻射資訊，與可見光資訊大不相同，故熱影像經共線式空中三角測量平差後，建製之數值地表模型 (Digital Surface Model, DSM)，並非該拍攝地區之真實地表起伏模型，因此本研究利用一既有的DSM，正射糾正空中三角測量後之熱影像，並以誤差向量圖表示正射糾正之成果。 / Usually, thermal images contain abundant temperature information which can often be used to monitor the surface temperature or volcanic disaster prevention. Previously, thermal images acquired by satellite platform have low resolution. Today, low-cost, highly maneuverable unmanned aerial vehicle (UAV) can carry thermal sensors and obtain close-range thermal images with high spatial resolution. Due to the distortion of thermal sensor, geometric correction should be applied to the thermal images. In this study, a UAV-borne thermal sensor has been calibrated, and used for taking thermal images. The exterior orientation elements of the thermal images have been determined by using aerial triangulation. A digital surface model generated by LiDAR was then used to ortho-rectify the thermal images. Gray values of the rectified thermal images were also normalized for generating a thermal mosaic. The resultant rectified thermal mosaic has excellent appearance for showing the temperature distribution and elevation simultaneously.

SectionBuilder is an innovative finite element based tool, developed for analysis and design of composite beam cross-sections. The tool can handle the cross-sections with parametric shapes and arbitrary configurations. It can also handle arbitrary lay-ups for predefined beam cross-section geometries in a consistent manner. The material properties for each layer of the cross-section can be defined on the basis of the design requirements. This tool is capable of dealing with multi-cell composite cross-sections with arbitrary lay-ups. It has also the benefit of handling the variation of thickness of skin and D-spars for beams such as rotor blades. A typical cross-section is considered as a collection of interconnected walls. Walls with arbitrary lay-ups based on predefined geometries and material properties are generated first. The complex composite beam cross-sections are developed by connecting the walls using various types of connectors. These connectors are compatible with the walls, i.e., the thickness of the layers of the walls must match with those of the connectors at the place of connection. Cross-sections are often reinforced by core material for constructing realistic rotor blade cross-sections. The tool has the ability to integrate core materials into the cross-sections. A mapped mesh is considered for meshing parametric shapes, walls and various connectors, whereas a free mesh is considered for meshing the core materials. A new algorithm based on the Delaunay refinement algorithm is developed for creating the best possible free mesh for core materials. After meshing the cross-section, the tool determines the sectional properties using finite element analysis. This tool computes sectional properties including stiffness matrix, compliance matrix, mass matrix, and principal axes. A visualization environment is integrated with the tool for visualizing the stress and strain distributions over the cross-section.

Different wave power technologies are in development around the world in different stages of prototype testing. So far only a few devices have been deployed offshore at full scale for extended periods of time. Little data is published about how these different devices perform. This thesis presents results from experiments with the full-scale offshore wave energy converters at the Lysekil research site on the Swedish west coast. The theories, experiments, measurements, performance evaluations and developments of the submerged transmission in the direct driven permanent magnet linear generator are in focus. The reciprocating submerged transmission fulfills the purpose of transmitting the absorbed mechanical wave energy through the capsule wall into the generator, while preventing the seawater from entering the capsule and reducing the life time of the converter. A measuring system with seven laser triangulation sensors has been developed to measure small relative displacements between piston rod and seal housing in the submerged transmission with excellent accuracy for the purpose of evaluating both functional behavior and successive wear in-situ. A method for calculating relative tilt angles, azimuth angles, differential tilt angles, and successive wear in the submerged transmission has been developed. Additional sensors systems have been installed in the converter enabling correlation and a thorough investigation into the operating conditions of the transmission and the converter. The thesis presents unique results from the measurements. A data acquisition system transmits the signals from the converter on the seabed to an onshore measuring station. Results are presented in time-, frequency- and the time-frequency domain. The results have given important information for further development of the submerged transmission, which is important to the survivability of the system. The thesis describes the status of research, and is a step that may influence future designs of wave energy devices for reaching survivability and a cost-effective renewable energy system. / <p>Published is a preprint version of the full text and should be combined by the errata.</p> / The Lysekil Wave Power Project