La disponibilité de capteurs 3D rapides et précis a favorisé le développement de différentes applications dans les domaines de l’assemblage, de l’inspection, de la conception assistée par ordinateur (CAO), de l’ingénierie inverse, de la construction mécanique, de la médecine, et du divertissement, pour n’en citer que quelques-unes. Alors que les caméras 2D capturent des images 2D de la surface des objets, soit en noir-et-blanc, soit en couleur, les caméras 3D fournissent des informations sur la géométrie de la surface d’un objet. Aujourd’hui, les caméras 3D nouvellement introduites peuvent acquérir l’apparence et la géométrie des objets en même temps. La popularité et la disponibilité de ces modèles 3D a ouvert de nouveaux champs d’intérêts, comme segmentation de modèles 3D, la reconnaissance du modèles 3D, l’estimation des paramètres de modèles 3D et même la modélisation 3D. Dans ce projet, nous visons à faire une reconnaissance intelligente des différentes parties (primitives) d’un objet 3D. À cette fin, nous préparons d’abord une base de données de primitives de CAO 3D (i.e., plans, cylindres, cônes, sphères et tores). Ensuite, en utilisant les algorithmes de segmentation, les objets complexes sont décomposés en leurs primitives et, en utilisant des techniques de reconnaissance des formes, un descripteur est associé à chaque primitive et, enfin, un classificateur est formé pour apprendre les propriétés des primitives. Le manuscrit étudie différentes méthodes liées à ces défis. Une étape supplémentaire est également proposée dans ce projet, par l’estimation des paramètres des primitives et la génération de primitives de CAO, qui complète l’ensemble du processus d’ingénierie inverse. / The availability of fast and accurate 3D sensors has favored the development of different applications in assembly, inspection, Computer-Aided Design (CAD), reverse engineering, mechanical engineering, medicine, and entertainment, to list just a few. While 2D cameras capture 2D images of the surface of objects, either black-and-white or color, 3D cameras provide information on the geometry of an object surface. Today, newly introduced 3D cameras can acquire the appearance and geometry of objects concurrently. The popularity and availability of such these 3D models has opened new fields of interests, such as 3D model segmentation, 3D model recognition, estimation of 3D models’ parameters and even 3D modelling. In this project, we aim at recognizing different parts (primitives) of a 3D object, intelligently. For this purpose, we first prepare a database of 3D CAD primitives (i.g. planes, cylinders, cones, spheres and, tori). Then using segmentation algorithms, the complex objects are decomposed into their primitives and, by utilizing recognition techniques, a descriptor is extracted and associated to each primitive and, finally, a classifier is trained to learn the properties of primitives. The manuscript investigates different methods related to these challenges. An additional step is also proposed in this project which estimates the parameters of primitives and generate the CAD primitives that completes the whole process of reverse engineering.

Les modèles 3D sont de plus en plus utilisés dans des domaines aussi variés que les divertissements, les jeux vidéo ou les applications à caractère professionnels comme l'architecture ou l'ingénierie. Ils servent tout aussi bien à la visualisation, comme supports de présentation ou comme outils d'analyse. Dans le domaine particulier des sciences de la Terre, les modèles géologiques tridimensionnels sont également largement exploités tant pour l'analyse que pour la visualisation des structures géologiques du sous-sol. Cependant, le processus de modélisation géologique 3D, de l'analyse des données à la construction du modèle 3D, est complexe et peut être long, cela peut nécessiter plusieurs heures à plusieurs jours. Il requiert une excellente expertise en géologie et la connaissance de logiciels hautement spécialisés. Par ailleurs, l'exploitation des modèles géologiques développés selon les processus conventionnels peut s'avérer délicate car ils n'ont pas toujours été construits spécifiquement pour les besoins des applications. Cette thèse présente une utilisation spécifique des systèmes experts pour assister les concepteurs de modèles géologiques 3D. De précédents travaux ont montré que les systèmes experts peuvent prendre en charge les étapes de la construction 3D stricto-sensu. La procédure proposée montre qu'un système expert peut analyser différentes sources de données, en particulier les coupes géologiques, afin d'en extraire les informations nécessaires à l'élaboration du schéma de construction du modèle 3D. Le système expert est ainsi en mesure d'intervenir à tous les niveaux de la modélisation : analyse des données, préparation de la construction 3D et construction 3D. L'emploi d'un système expert tout au long des étapes de modélisation 3D constitue le premier aspect novateur de cette thèse. Cette procédure de modélisation s'appuie sur de nouveaux concepts de contextes de modélisation, contextes géologiques et contextes applicatifs nécessaires à l'acquisition des connaissances nécessaires au système expert. Le contexte de modélisation offre des informations générales tandis que les contextes géologiques fournissent des informations sur les objets et propriétés géologiques susceptibles d'être rencontrés dans la zone d'étude. Enfin, l'identification du contexte applicatif dans lequel sera exploité le modèle géologique dès le début du projet permet de faciliter l'exploitation du modèle géologique pour son application ultérieure. La définition et l'utilisation des contextes représentent la seconde contribution de cette thèse. L'emploi conjugué d'un système expert et des contextes facilitent l'interaction entre les modèles géologiques et les applications qui les exploitent en fournissant une solution intégrée prenant en compte les contraintes et les besoins de la géologie et des applications utilisatrices. Cette intégration constitue la troisième contribution de cette thèse. La mise au point d'un prototype a permis de tester la procédure développée dans cette thèse. Ce prototype est constitué d'une soixantaine de règles, de quinze contextes géologiques relatifs aux structures d'origine glaciaire et de six contextes applicatifs liés à la modélisation hydrogéologique. Il permet, en une vingtaine de minutes, d'analyser et d'exploiter certaines sources de données et d'informations, en particulier les coupes géologiques, et de construire un modèle 3D de qualité comparable à un modèle construit manuellement par les experts. Grâce à l'aide de la Commission Géologique du Canada à Québec, nous avons pu mettre en oeuvre et expérimenter ce prototype sur le site de l'esker saint-Mathieu-Berry, Abitibi (Québec). L'analyse critique de cette expérience et des résultats obtenus ont permis d'établir plusieurs axes de recherche pour de futurs travaux.

Titre de l'écran-titre (visionné le 13 décembre 2023) / Les changements climatiques posent de nombreux défis au secteur forestier du Québec (QC). Lier les connaissances des sciences naturelles et sociales à des stratégies d'adaptation, telles que la migration forestière assistée (MFA), apparaît comme une avenue prometteuse. Cette méthode combine des connaissances issues de différents domaines afin d'identifier les meilleures zones pour l'implantation de certaines espèces d'arbres dans le futur ou encore l'implantation d'arbres issus de provenances méridionales. Toutefois, il serait important de tenir compte de la perception sociale pour lancer le développement de la MFA à grande échelle. Pour enquêter sur cela, des entretiens semi-structurés ont été menés auprès de 18 acteurs clés de la province québécoise. Pour ce faire, une revue de littérature exploratoire a été réalisée sur les études similaires dans d'autres régions. Tous les acteurs interrogés étaient enclins à soutenir la stratégie, à condition qu'elle soit appliquée de manière prudente, avec des projets pilotes et des études qui servent de référence pour de futures applications à grande échelle. Le personnel du ministère des Ressources naturelles et des Forêts (MRNF) et des entreprises forestières privées et les chercheurs forestiers ont tenu des propos plus détaillés dans la reconnaissance des préoccupations techniques : la production de semences, le bon suivi des essais et le bon choix des espèces. Les autres groupes des membres d'organisations non gouvernementales (ONG) intervenants forestiers et des propriétaires privés de forêts ont indiqué qu'ils connaissaient moins bien la recherche actuelle sur la MFA, mais ont souligné l'importance d'aspects tels que la viabilité économique, la participation du public à la prise de décision et la transparence dans les processus décisionnels. Ainsi, nous en déduisons que la communication et l'encouragement de la participation publique sont fondamentaux pour progresser dans une perspective de mise en œuvre de la MFA à grande échelle. Il sera important pour les autorités forestières désirant implanter la MFA de s'impliquer avec les parties prenantes à tous les niveaux pour garantir que la migration des arbres se fasse de manière socialement inclusive et respectueuse des considérations des diverses parties prenantes de l'aménagement forestier au Québec. / Climate change poses many challenges for the forestry sector in Quebec (QC). Linking knowledge from the natural and social sciences with adaptation strategies, such as Forest Assisted Migration (FAM), appears to be a promising avenue. This method combines knowledge from different fields to identify the best areas for the establishment of certain tree species in the future, or the establishment of trees from southern origins. However, it would be important to take social perception into account to launch large-scale FAM development. To investigate this, semi-structured interviews were conducted with 18 key players in the province of Quebec. To do so, an exploratory literature review was carried out on similar studies in other regions. All the players interviewed were inclined to support the strategy, provided it was applied cautiously, with pilot projects and studies serving as benchmarks for future large-scale applications. Members of the Ministry of Natural Resources and Forests, staff of private forestry companies and forestry researchers were more detailed in their recognition of technical concerns: seed production, proper monitoring of experiments and the right choice of species. The other groups of NGO members/forest stakeholders and private forest owners indicated that they were less familiar with current FAM research but stressed the importance of aspects such as economic viability, public participation in decision-making and transparency of decision-making processes. Thus, we deduce that communication and the encouragement of public participation are fundamental to progress in a perspective of large-scale FAM implementation. It will be important for forest authorities responsible for FAM to engage with stakeholders at all levels to ensure that tree migration is carried out in a socially inclusive manner that respects the considerations of the various forest management stakeholders in Quebec.

La radiothérapie guidée par imagerie permet d'offrir des traitements plus précis, alors que la radiothérapie adaptative semble prometteuse. Afin de caractériser la position d'équilibre de la tumeur au poumon, des séries d'images de tomodensitométrie par faisceau conique (ou CBCT pour Cone-Beam Computed Tomography) ont été utilisées. La variation du volume tumoral macroscopique (ou GTV pour Gross Tumor Volume), le déplacement du centre de masse et des extrémités ont été mesurés pour un ensemble de 34 patients à partir de contours GTV tracés sur chacun des CBCT. Une des façons de faire de la radiothérapie adaptative est d'utiliser le recalage dé-formable d'images (ou DIR pour Deformable Image Registration). Ainsi, deux logiciels de DIR ont été testés afin de comparer leur performance respective. Les CBCTs ainsi que les contours GTV ont été déformés et comparés à ceux tracés manuellement lors de la caractérisation de la position d'équilibre. De grandes variations et déplacements ont été observés chez la tumeur au poumon, ce qui justifie l'utilisation de l'imagerie CBCT lors des traitements de radiothérapie. Les deux logiciels de recalage deformable d'images présentent des avantages et des inconvénients. La méthodologie n'est pas au point, mais les résultats sont intéressants et ouvrent la voie à d'autres investigations.

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Cette recherche-création étudie le potentiel des espaces de transition à offrir une diversité d'ambiances lumineuses dans le parcours entre l'intérieur et l'extérieur. Le cadre théorique s'appuie principalement sur la conception biophilique, la diversité environnementale et la perception visuelle. Trois concepts qui sont mis en relation à travers une solution architecturale; l'espace de transition. L'espace architectural éclairé naturellement offre un environnement visuel diversifié qui varie au rythme des cycles naturels affectant la perception des occupants. Dans le parcours entre l'intérieur et l'extérieur, l'espace de transition, par son volume simple et sa fonction transitoire, offre une stratégie spatiale qui permet le contrôle de la lumière naturelle de manière à enrichir les qualités lumineuses des espaces et articuler le niveau de proximité entre l'extérieur et l'intérieur ; entre la nature et l'architecture. Le cadre d'expérimentation jumèle la simulation numérique et la simulation analogique comme outils d'exploration des ambiances lumineuses dans un parcours architectural à l'étape de conception. Une conception typologique a été privilégiée pour favoriser la transposition des stratégies proposées à différentes situations d'aménagement où les architectes doivent composer avec la relation intérieur-extérieur et le contrôle de la lumière naturelle. La simulation en maquette offre une approche itérative tactile et intuitive permettant de bâtir les séquences spatiales et de les photographier sous la lumière du soleil. Une méthode mixte d'analyse permet d'évaluer les ambiances lumineuses perçues à l'aide des images HDR de la maquette et des données du facteur lumière du jour par simulation. En somme, les résultats démontrent qu'une diversité lumineuse stimulante peut être générée par l'ajout de l'espace de transition éclairé naturellement et que ce type d'aménagement peut augmenter les opportunités de contact avec la nature. Cette recherche montre l'intérêt d'une expérimentation typologique en maquette et la pertinence d'une méthode mixte d'analyse pour établir un lexique d'évaluation des ambiances lumineuses selon les critères de design.

Outil de génération et d'assemblage automatique dans le système PAOLA des dispositifs périphériques des PLA complexes. Le programme GATA génèse automatiquement des amplificateurs d'entrées, de sorties et d'interface. Il possède une optimisation électrique, et géométrique et topologique effectué sous les contraintes de placement des entrées-sorties, une bibliothèque de cellules qui contient la description de l'ensemble des dispositifs périphériques du PLA, une adaptabilité à une technologie nouvelle. AQUARIUM est un programme d'assemblage automatique de dispositifs des PLA. Ce programme tient compte de l'environnement des PLA ainsi que des contraintes fournies par le concepteur pour effectuer un assemblage des amplificateurs avec la matière ET/OU

La simulation numérique de comportement des futurs produits est largement utilisée sur les modèles virtuels de produits avant leur fabrication physique. Cependant, le processus pourrait encore être optimisé en particulier pendant la phase d'optimisation du comportement de produit. Ce processus implique la répétition de quatre étapes principales de traitement : conception de CAO, création de maillage, enrichissement de sémantique par la modélisation du comportement physique et enfin calcul par éléments finis (EF). L'analyse de comportement de produit est effectuée à partir de la première solution de conception puis sur les nombreuses boucles successives d'optimisation de produit. Chaque évaluation de solution nécessite le même volume de temps que celui nécessaire pour la première conception de produit, cela est particulièrement crucial dans le contexte de maintenance de produit et d'évaluation de cycle de vie de produit. Cette thèse propose un nouveau cadre de travail pour l'optimisation de produit à partir de simulation par EF menées successivement sans retour à la CAO initiale du produit, ce qui réduit les activités de préparation de maillages et d'enrichissement sémantique E.F. Plus concrètement, l'idée est d'opérer directement le maillage enrichi par la sémantique E.F pour optimiser le produit. Dans cette thèse, les concepts sous-jacents et les composants conçus pour le développement de ces opérateurs de modification sont présentés et analysés. Une spécification d'opérateur de haut niveau est proposée selon une structure modulaire qui permet ensuite une réalisation facile des différents opérateurs de modification de maillage. Enfin, quatre déclinaisons de cet opérateur de maillage de haut niveau sont présentées: la fusion, la fissuration, le perçage et le congé d'arête. Ces opérateurs ont été prototypés et validés sur des modèles E.F. académiques et industriels, permettant de démontrer leur efficacité et la pertinence de l'approche proposée.

L’objectif des études théoriques et expérimentales présentées dans ce travail était de cerner à l’aide des critères objectifs fiables un niveau optimum de découpage textuel pour la traduction spécialisée assistée par un système de mémoire de traduction (SMT) pour les langues française et polonaise. Afin de réaliser cet objectif, nous avons élaboré notre propre approche : une nouvelle combinaison des méthodes de recherche et des outils d’analyse proposés surtout dans les travaux de Simard (2003), Langlais et Simard (2001, 2003) et Dragsted (2004) visant l’amélioration de la viabilité des SMT à travers des modifications apportées à la segmentation phrastique considérée comme limitant cette viabilité. A la base des observations de quelques réalisations effectives du processus de découpage textuel dans la traduction spécialisée effectuée par l’homme sans aide informatique à la traduction, nous avons déterminé trois niveaux de segmentation potentiellement applicables dans les SMT tels que phrase, proposition, groupes verbal et nominal. Nous avons ensuite réalisé une analyse comparative des taux de réutilisabilité des MT du système WORDFAST et de l’utilité des traductions proposées par le système pour chacun de ces trois niveaux de découpage textuel sur un corpus de douze textes de spécialité. Cette analyse a permis de constater qu’il n’est pas possible de déterminer un seul niveau de segmentation textuelle dont l’application améliorerait la viabilité des SMT de façon incontestable. Deux niveaux de segmentation textuelle, notamment en phrases et en propositions, permettent en effet d’assurer une viabilité comparable des SMT. / The aim of the theoretical and experimental study presented in this work was to define with objective and reliable criterion an optimal level of textual segmentation for specialized translation from French into Polish assisted by a translation memory system (TMS). In this aim, we created our own approach based on research methods and analysis tools proposed particularly by Simard (2003), Langlais and Simard (2001, 2003) and Dragsted (2004). In order to increase the SMT performances, they proposed to eliminate a sentence segmentation level from SMT which is considered an obstacle to achieve satisfying SMT performances. On the basis of the observations of text segmentation process realized during a specialized translation made by a group of students without any computer aid, we defined three segmentation levels which can be potentially used in SMT such as sentences, clauses and noun and verb phrases. We realized then a comparative study of the influence of each of these levels on the reusability of WORDFAST translation memories and on the utility of translations proposed by the system for a group of twelve specialized texts. This study showed that it is not possible to define a unique text segmentation level which would unquestionably increase the SMT performances. Sentences and clauses are in fact two text segmentation levels which ensure the comparable SMT performances.

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