Un développement rapide et une densification du trafic aérien ont conduit à l'introduction de nouvelles opérations d'approches et d'atterrissage utilisant des trajectoires plus flexibles et des minimas plus exigeants. La plupart des opérations de navigation aérienne sont actuellement réalisées grâce au GNSS, augmenté par les systèmes GBAS, SBAS et ABAS qui permettent d'atteindre des opérations d'approches de précision (pour GBAS et SBAS). Cependant ces systèmes nécessitent la mise en place d'un réseau de station de référence relativement couteux et des diffusions constantes de messages aux utilisateurs de l'espace aérien. Afin de surmonter ces contraintes, le système ABAS intègre à bord des informations fournies par les systèmes de navigation inertielle (INS) ainsi améliorant les performances de navigation. Dans cette logique, les avions commerciaux actuels utilisent une solution de couplage des deux systèmes appelée hybridation GPS/baro-INS. Cette solution permet d'atteindre des niveaux de performance en termes de précision, intégrité, disponibilité et continuité supérieurs aux deux systèmes pris séparément. Malheureusement, les niveaux d'exigences requis par les opérations de précision ou les atterrissages automatiques ne peuvent pas encore être totalement couverts par les solutions d'hybridation actuelles. L'idée principale de cette thèse a été d'étendre le processus d'hybridation en incluant d'autres capteurs ou systèmes actuellement disponibles ou non à bord et d'évaluer les niveaux de performance atteints par cette solution de filtre d'hybridation global. L'objectif ciblé est de pouvoir fournir la plupart des paramètres de navigations pour les opérations les plus critiques avec le niveau de performance requis par les exigences OACI. Les opérations ciblées pendant l'étude étaient les approches de précision (en particulier les approches CAT III) et le roulage sur la piste. L'étude des systèmes vidéo a fait l'objet d'une attention particulière pendant la thèse. La navigation basée sur la vidéo est une solution autonome de navigation de plus en plus utilisée de nos jours axée sur des capteurs qui mesurent le mouvement du véhicule et observent l'environnement. Que cela soit pour compenser la perte ou la dégradation d'un des systèmes de navigation ou pour améliorer la solution existante, les intérêts de l'utilisation de la vidéo sont nombreux. / The quick development of air traffic has led to the improvement of approach and landing operations by using flexible flight paths and by decreasing the minima required to perform these operations. Most of the aircraft operations are supported by the GNSS augmented with GBAS, SBAS and ABAS. SBAS or GBAS allow supporting navigation operations down to precision approaches. However, these augmentations do require an expensive network of reference receivers and real-time broadcast to the airborne user. To overcome, the ABAS system integrates on-board information provided by an INS so as to enhance the performance of the navigation system. In that scheme, INS is coupled with a GPS receiver in a GPS/baro-INS hybridization solution that is already performed on current commercial aircraft. This solution allows reaching better performance in terms of accuracy, integrity, availability and continuity than the two separated solutions. However the most stringent requirements for precision approaches or automatic landings cannot be fulfilled with the current hybridization. The main idea of this PhD study is then to extend the hybridization process by including other sensors already available on commercial aircraft or not and, to assess the performance reached by a global hybridization architecture. It aims at providing most of the navigation parameters in all operations with the required level of performance. The operations targeted by this hybridization are precision approaches, with a particular focus on CAT III precision approach and roll out on the runway. The study of video sensor has been particularly focused on in the thesis. Indeed video based navigation is a complete autonomous navigation opportunity only based on sensors that provide information from the dynamic of the vehicle and from the observation of the scenery. Moreover, from a possible compensation of any loss or degradation of a navigation system to the improvement of the navigation solution during the most critical operations, the interests of video are numerous.

Cette thèse présente tout d'abord un méthode d’exploration mono-robot, ensuite une stratégie coopérative décentralisée d'exploration pour un groupe de robots équipés de range finders. Une carte 2-D de la zone explorée est construite sous la forme de figure en pixels et est étendue par les robots en utilisant un planner local qui décide automatiquement entre l'information gagnée et le coût d'exploration. La carte est construite en utilisant la méthode des moindres carrés pour réduire les erreurs des données des capteurs. En divisant la tâche globale en sous-tâches, un contrôleur intelligent permet de réduire la complexité. Cependant, la fusion de différents comportements avec des objectifs différents peut entraîner des contradictions et modifier ainsi la stabilité du système. Par conséquent, la question de mécanisme de coordination de comportements est essentielle pour réaliser un mouvement sécurisé sans collisions. Une méthode intégrée par la coordination des comportements et de commande par fusion est proposée dans le présent travail. Une nouvelle approche basée sur cinq comportements de base pour la navigation de robots mobiles est discutée. Player/Stage est un projet de logiciel open-source pour la recherche sur la robotique. Ses composants comprennent le serveur de réseau et les simulateurs de robot pour plusieurs types de plates-formes de robots. Nous utilisons principalement simulation sous Player/Stage pour tester nos algorithmes en mono-agents/multi-agents , en cartographie et en navigation. Les résultats obtenus montrent que les solutions proposées sont efficaces et peuvent être utilisées dans des robots réels. / In this Ph. D., we will present firstly a single robot exploration method, then a decentralized cooperative exploration strategy for a team of mobile robots equipped with a range finders. A two dimensional map of the explored area is built in the form of a pixel figure. This is expanded by the robots by using a randomized local planner that authomatically realizes a decision between information gain and navigation cost. In our work, the map is reconstructed using a least-mean square method to reduce the errors of the sensor data. In dividing the overall task into subtasks, the intelligent controller allows reducing the robots task complexity. But the fusion of different behaviors with different objectives may cause contradiction in the procedure and alter the stability of the system. Therefore, the issue of behavior coordination mechanisms is crucial in order to realize the non-collision safety-ensured movements. A method integrated by behavior coordination and command fusion is proposed. A new approach with five basic behaviors for mobile robot navigation is discussed.Player/ Stage is an open-source software project for research in robotics and sensor systems. Its components include the Player network server and the Stage robot platform simulators providing a hardware abstraction layer to several popular robot platforms. Player is one of the most popular robot interfaces in research. We mainly use Player/Stage simulation to test our algorithms in mono-agent/multi-agent exploration, map reconstruction and robot navigation. Obtained results show that the proposed approaches are effective and can be applied in real robots.

On rencontre aujourd'hui la vision par ordinateur employée pour la réalisation de nombreuses applications de la robotique moderne. L'un des axes de recherche actuel qui tend à améliorer ces systèmes est centré sur la commande. L'objectif est de proposer des schémas de commande originaux permettant de lier efficacement les informations mesurées par les capteurs de vision aux actions que l'on souhaite réaliser avec les robots. C'est dans cet aspect que s'inscrit ce document en apportant de nouvelles méthodes à la commande robotique classique faisant intervenir la vision, l'asservissement visuel. Le cas de pertes d'informations visuelles pendant la réalisation d'une tâche d'asservissement visuel est étudié. Dans ce sens, deux méthodes de prédiction qui permettent à la tâche d'être réalisée malgré ces pertes sont présentées. Puis une méthode inédite de correction est proposée. Celle-ci permet d'obtenir de meilleurs résultats de prédiction qu'une méthode classique, comme le démontrent des résultats obtenus en simulation et en condition réelle. Enfin, dans le contexte de la réalisation de plusieurs tâches d'asservissement visuel successives, une nouvelle méthode est présentée. Celle-ci exploite les caractéristiques d'un schéma de commande utilisé depuis quelques dizaines d'années dans l'industrie et la recherche, la commande prédictive basée modèle. Des résultats obtenus en simulation proposent de visualiser les effets de cette méthode sur le comportement d'un drone qui embarque une caméra. / The computer vision is used for the achievement of many applications of modern robotics. One of the current research topics that aims to improve these systems is focused on command. The objective consists to propose original control schemes to effectively link the information measured by the vision sensor to the actions that are to be achieved with the robots. This document is part of this look by bringing new methods to classical robotic control involving vision, the visual servoing.The case of visual information losses during the achievement of a visual servoing task is studied. In this sense, two prediction methods that allow the task to be achieved despite these losses are presented. Then a new method of correction is proposed. This provides better prediction results than a conventional method, as shown by the results obtained in simulation and in real conditions.Finally, in the context of the achievement of several successive visual servoing tasks, a new method is presented. This exploits the characteristics of a control scheme used for several decades in industry and research, model based predictive control. The results obtained in simulation propose to see the effect of this method on the behavior of a drone that embeds a camera.

La Théorie de la Relativité (TRR), est une théorie particulièrement contre-intuitive dont les implications sont inaccessibles à l'expérience sensible humaine ; ce qui pose un certain nombre de difficultés de compréhension aux étudiants. Cependant, la Réalité Virtuelle (RV) offre une approche intéressante en permettant à un utilisateur d'être immergé et d'interagir dans un monde virtuel où la vitesse de la lumière est ramenée à 1 m/s. Les phénomènes relativistes deviennent ainsi directement accessibles par ses sens. Cette caractéristique, point départ de nos travaux, permet alors d’appréhender les phénomènes relativistes par une expérience « par la pratique ». L'enjeu de notre travail porte plus précisément sur la définition de moyens et de méthodes intégrés dans une plate-forme immersive permettant d'appréhender les phénomènes relativistes. Dans ce contexte, nous proposons, tout d’abord, des méthodes novatrices pour simuler les phénomènes relativistes sur un nombre quelconque d'objets en mouvement arbitraire et tenant compte de la dynamique relativiste des objets dans la scène, notamment durant leurs interactions. Nous nous focalisons sur les effets qui déforment les objets vus par l'observateur, à savoir le délai de propagation des photons, la relativité des longueurs et l'effet d'aberration. Nous définissons ensuite des méthodes pour intégrer une simulation relativiste dans un environnement immersif basé intrinsèquement sur un monde newtonien. Nous proposons également une plate-forme expérimentale dans laquelle sont intégrées des méthodes d'interaction utilisées pour mettre en scène un « jeu sérieux », ici un billard relativiste. Enfin, nous démontrons la portée de notre outil expérimental par deux voies : l'une concerne l'utilisation de l'application dans des évaluations de didactique et l'autre concerne un exemple d'extension de l'outil pour mettre en lumière un autre aspect de la Physique relativiste : la relation entre vitesse et énergie. / The Theory of Special Relativity (TSR) is a particularly counterintuitive theory. Its implications are, by nature, out of reach by human experience. Therefore we cannot perceive its effects directly, thus raising problems of comprehension for the students confronted to it. However, Virtual Reality (VR) enables us to overcome this limitation by immersing a user into a world where the velocity of light is reduced to 1 m/s. As a result, the relativistic phenomena become directly perceivable through our senses. This possibility, which is the cornerstone of our work, brings a unique way to apprehend the relativistic phenomenon trough a "hands-on" experiment.In this context, we propose, first, innovative methods to include relativistic effects in simulation containing any number of objects moving in an arbitrary direction and velocity and taking into account the relativistic dynamics of the objects, including object-to-object interaction. We focused on the relativistic phenomenon involved in the deformation of objects: the delay of propagation of the photons from the light source to the observer, as well as the relativity of length and the aberration of light. We describe, second, methods to integrate the simulation techniques, previously introduced, into an immersive environment intrinsically based on Newtonian physics. We also provide interaction methods and a concrete application in a serious game framework: a relativistic carom billiard. Finally, we demonstrate the possibilities of our platform are demonstrated in two ways: one tackles usage in the context of learning evaluation and the other is an extension of the tool to access new pieces of information relevant to TSR, such as the force profile used to launch an object with a relativistic velocity.

Le trouble cognitif léger amnésique (TCLa) est caractérisé par un déclin de la mémoire épisodique plus important que ce qui est attendu pour l’âge et le niveau de scolarité, sans interférer significativement avec le fonctionnement. Chaque année, 10 à 15 % des adultes âgés avec TCLa développent la maladie d’Alzheimer (MA). Le stress figure parmi les prédicteurs de la progression du TCLa vers la MA et ce, possiblement via les effets neurotoxiques des hormones de stress telles que le cortisol. Les interventions basées sur la pleine conscience (IBPC), démontrées efficaces pour réduire le stress au plan psychologique et physiologique (c.-à-d., cortisol), représentent une approche novatrice intéressante dans le contexte de la prévention du déclin cognitif associé à la MA. L’objectif de ce mémoire doctoral était d’évaluer les effets d’une IBPC sur le stress au plan psychologique et physiologique des adultes âgés avec TCLa, en comparaison à une intervention basée sur la psychoéducation (IBPE). Les données préliminaires, présentées au Chapitre 5, suggèrent les bénéfices potentiels de l’IBPC et également de l’IBPE pour réduire le stress au plan physiologique et psychologique, respectivement, chez les adultes âgés avec un TCLa. La poursuite de la recherche est essentielle, considérant que ces adultes âgés ont peu d’interventions à leur disposition et que leur qualité de vie est compromise. En effet, l’amélioration du bien-être et de la productivité des adultes âgés avec TCLa, grâce à des interventions telles que l’IBPC ou l’IBPE, pourrait entrainer des gains considérables sur le fardeau socio-économique associé à la MA, un enjeu de santé publique majeur pour la population canadienne vieillissante. / Amnestic mild cognitive impairment (aMCI) is characterized by a greater episodic memory decline than expected for age and education, without significantly interfering with functioning. Each year, 10 to 15% of aMCI older adults develop Alzheimer's disease (AD). Stress figures among predictors of aMCI progression to AD, possibly through neurotoxic effects of stress hormones such as cortisol. Mindfulness based interventions (MBI), shown effective to reduce stress on the psychological and physiological (i.e., cortisol) levels, appear as a relevant novel approach to prevent cognitive decline associated with AD. The aim of this doctoral memoir was to evaluate the impact of a MBI on the psychological and physiological stress of older adults with aMCI, compared to a psychoeducation based intervention (PBI). The preliminary data, presented in Chapter 4, suggest the potential benefits of MBI and also PBI to reduce physiological and psychological stress, respectively, among older adults with aMCI. Further research is essential considering that older adults have few interventions available and compromised quality of life. Indeed, improving well-being and productivity of older adults with aMCI, through interventions such as MBI or PBI, could lead to considerable gains regarding AD’s socio-economic burden, a major public health challenge for Canada's aging population

Par la méditation de pleine conscience, il est possible de développer une conscience soutenue et exempte de jugement de l’expérience du moment présent. Cette méditation s’enseigne par des programmes brefs et structurés nommés interventions basées sur la pleine conscience (IBPC). Une vaste littérature appuie la capacité des IBPC d’améliorer la santé psychologique par l’entraînement de l’acceptation et la surveillance attentive. Leurs effets sur la santé cognitive sont plus équivoques, quoiqu’elles aient le potentiel d’être administrées comme stratégie de remédiation cognitive pour les personnes à risque de déclin futur, incluant les militaires en voie d’être déployés et les personnes âgées en santé. Un déclin cognitif et des symptômes psychologiques qui aggravent le pronostic sont caractéristiques du trouble cognitif léger amnésique (TCLa), un prodrome probable de la maladie d’Alzheimer (MA). Les IBPC peuvent agir à la fois sur la santé cérébrale (réduction des facteurs de risques de la MA) et sur la santé cognitive (entraînement attentionnel) afin d’améliorer les symptômes du TCLa. La présente thèse avait pour objectif de déterminer comment une IBPC permet d’améliorer le profil psychocognitif de personnes âgées encourant un TCLa et quels sont les mécanismes qui sous-tendent ces effets. Pour ce faire, un premier article a recensé les écrits sur les facteurs d’adversité modifiables et le déclin cognitif associé à la MA dans l’optique d’identifier des mécanismes d’action potentiels par des IBPC. Un modèle schématique y illustre le cours de la neurodégénérescence associée au TCLa et à la MA et les effets préventifs possibles par les IBPC via le stress, la dépression et la remédiation du syndrome métabolique. Il ressort de cette recension que la réduction du stress, des symptômes dépressifs et de l’inflammation sont les principaux effets des IBPC qui affectent le développement du TCLa et de la MA. Ensuite, une étude clinique, publiée en deux articles, a testé les effets d’une IBPC chez des personnes âgées ayant un TCLa sur les variables psychologiques et cognitives. L’efficacité et les mécanismes d’action spécifiques d’une IBPC ont été comparés aux effets d’une intervention basée sur la psychoéducation (IBPÉ). Dans le second article de la thèse, les deux interventions ont amélioré de façon similaire les symptômes anxio-dépressifs et la qualité de vie associée au vieillissement. La qualité de vie générale et la mémoire sont demeurées stables suite aux deux interventions. L’amélioration de l’acceptation et la réduction des ruminations ont expliqué l’efficacité de l’IBPC, sans contribution de la surveillance attentive. Le troisième article, qui s’intéressait de façon plus approfondie aux effets de l’IBPC sur la cognition, n’a observé aucun effet spécifique sur la mémoire ou l’attention suite à l’IBPC. Les bénéfices attentionnels et subjectifs rapportés étaient similaires à ceux obtenus suite à l’IBPÉ, alors que des effets spécifiques de l’entraînement attentionnel par l’IBPC étaient attendus. L’hypothèse concernant une contribution du contrôle attentionnel à l’amélioration de la mémoire a également été infirmée par l’étude. La thèse appuie donc la pertinence d’une IBPC comme intervention psychologique auprès d’aînés ayant un TCLa. La thèse n’a pas démontré son potentiel d’amélioration de la cognitio, mais il a été proposé qu’elle permette plutôt de ralentir le déclin attendu. La publication de davantage d’études cliniques réalisées auprès d’aînés ayant un TCLa et inspirées des réflexions du dernier chapitre de la thèse, permettra d’approfondir la compréhension des effets de la pleine conscience sur le profil psychologique et sur la cognition. La thèse contribue aux efforts de prévention de la MA en soulignant la pertinence d’une nouvelle option d’intervention non pharmacologique chez une population qui présente une vulnérabilité importante. Ses contributions approfondissent la compréhension des effets et mécanismes d’actions des IBPC et confirment l’importance d’intervenir précocement par des interventions non pharmacologiques chez les personnes ayant un TCLa. / Mindfulness meditation allows to develop a stable and non-judgmental consciousness of the present moment experience. This meditation is taught using brief and structured programs, namely mindfulness-based interventions (MBI). MBI’s benefits on psychological health are allowed by acceptation and monitoring capacity training and have been widely supported. Their effects on cognitive health are more equivocal, but some potential has been shown for cognitive remediation in populations at risk for future decline, including the military about to be deployed and healthy older adults. Amnestic mild cognitive impairment (aMCI), a probable Alzheimer’s disease (AD) prodromal phase, is characterized by cognitive decline and psychological symptoms, which worsen prognosis. It is suggested that MBI could benefit aMCI by promoting both brain health (hence reducing AD risk factors) and cognitive health (through attention training). This thesis aimed at determining to what extent an MBI can improve the psychocognitive profile of older adults with aMCI and to deepen the understanding of the underlying mechanisms of action. To do so, a first article has collated the available literature on changeable adverse factors and cognitive decline associated with AD, with the objective of identifying MBI’s potential mechanisms of action on AD pathology. A schematic model was then developed to illustrate the course of aMCI and AD neurodegeneration, and the MBI possible preventive effects through stress, depression, and metabolic syndrome remediation. This review showed evidence that MBI’s main effects on aMCI and AD development happened through stress, depressive symptoms, and inflammation reduction. Next, a clinical study published in two separate articles tested MBI’s effects on psychological and cognitive variables. The efficacy and specific mechanisms of action of the administered MBI were compared to those of a psychoeducation-based intervention (PBI). In the second article of the thesis, both interventions led to improved anxio-depressive symptoms and aging-related quality of life. General quality of life and memory remained stable after the two interventions. MBI’s efficacy was explained by improvement of acceptation and reductions of ruminations, but not by monitoring changes. The third article, which investigated more deeply the interventions’ effects on cognitive variables, showed no specific benefits on memory or attention following the MBI. The only attentional and subjective cognitive changes reported were similar for both interventions, while MBI-specific effects were expected. The hypothesis regarding an attentional control contribution to memory changes was also denied by the study results. Overall, the thesis supports the relevance of a MBI as a psychological therapeutic option for older adults with aMCI. While its potential to improve cognition was not demonstrated in the thesis, it is suggested that it might instead modify an expected cognitive decline. Further clinical studies in aMCI populations based on the reflections of the last chapter of the thesis are needed to deepen the understanding of mindfulness’ effects and mechanisms of action on psycho-cognitive symptomatology. This thesis contributes to research efforts in AD prevention by backing the relevance of a new non-pharmacological approach for a highly vulnerable population. Its contributions also refine knowledge of MBI effects and mechanisms and confirm the need for early intervention in older adults with aMCI.

Les troubles anxieux et le trouble déficitaire de l’attention avec ou sans hyperactivité (TDA/H) sont les plus fréquents en enfance (prévalences annuelles de 6,5% et 5% respectivement) et sont souvent concomitants (30% des enfants TDA/H présentent un trouble anxieux comorbide). Les symptômes associés peuvent engendrer des répercussions importantes sur leur fonctionnement, lors de cette période développementale cruciale. La pleine conscience (PC), un entrainement visant l’autorégulation de l’attention et des émotions, semble prometteuse afin de diminuer certains symptômes, notamment d’anxiété, mais n’a toutefois jamais été étudiée chez les enfants TDA/H. La présente étude pilote a comme objectifs de 1) vérifier la faisabilité et l’acceptabilité du programme PEACE, développé par le MANDALAB et adapté aux enfants TDA/H de 7 à 11 ans 2) de documenter ses effets possibles sur l’anxiété, le TDA/H, le trait de PC et le fonctionnement global des enfants, 3) de générer des hypothèses sur les caractéristiques susceptibles d’influencer les effets de l’intervention et 4) d’émettre des recommandations en vue de futures études. Une série de cas cliniques menée auprès de quatre enfants TDA/H a permis de documenter l’évolution des différentes variables au moyen de cinq évaluations (2 pré, 1 mi et 2 post). L’inspection visuelle des données, les scores de changement, les Reliable Change Index (RCI), les seuils cliniques, les commentaires et les observations ont permis de répondre aux objectifs. Il semble faisable et acceptable d’offrir PEACE à la population ciblée. Trois enfants ont complété le programme, avec un taux de présence de 100%, et un a été retiré en raison de comportements agressifs. PEACE semble générer des effets bénéfiques significatifs sur l’anxiété et le fonctionnement global des enfants. Les effets sur le TDA/H sont plus mitigés. L’implication parentale semble faciliter la pratique quotidienne de la PC, élément clé dans la généralisation des apprentissages réalisés pendant l’intervention.

L’approche cognitive du trouble obsessionnel-compulsif (TOC) propose un lien bidirectionnel entre les émotions et les cognitions. Cependant, même si des études montrent une association entre les émotions et le TOC, aucune étude ne s’est attardée à la relation entre les émotions, les cognitions et les comportements au cours d’une thérapie cognitive. La présente étude a pour but d’examiner la relation entre les processus cognitif, béhavioral et émotionnel au cours d’une thérapie basée sur les inférences (TBI) chez des personnes souffrant du TOC. Plus précisément, nous avons observé comment les émotions et les symptômes du TOC s’influencent et comment ils s’influencent à travers le temps. Les patients ont rempli un journal de bord tout au long du processus thérapeutique, notant (de 0 à 100) des émotions clés, ainsi que les croyances et les comportements ciblés durant la thérapie. Des analyses à mesures répétées ont été utilisées afin de maximiser le potentiel des données longitudinales. Les résultats montrent que l’anxiété, la tristesse et la joie ont des trajectoires similaires aux croyances et aux comportements au cours de la thérapie. Les forces et limites de l’étude sont discutées. Les implications des résultats pour le traitement des émotions et des pensées à différents moments de la thérapie sont aussi discutées. / Cognitive approach of obsessive-compulsive disorder (OCD) has suggested a bidirectional link between emotions and cognitions. Few studies have looked at a link between those two components. Although some studies tend to show a relationship between emotions and OCD, no study has looked into the relationship between emotions, cognitions and behaviours over the course of a cognitive therapy. The present case series examines the relationship between cognitive, behavioural and emotional processes over the course of an inference-based therapy (IBT) in OCD clients. More precisely, we looked at how emotions and OCD symptoms influence each other and how they influence each other over time (through therapy). Clients filled in daily diaries rating key emotions, behaviours and beliefs over the course of treatment. A longitudinal analysis based on an event-based approach was used to maximize the potential of longitudinal data. Results showed that anxiety, sadness and joy share similar trajectories with beliefs and behaviours over the course of therapy. Strengths and limitations of the study are noted. Implications for targeting emotions and thoughts at different stages of therapy are also discussed.

L’analyse de la marche a émergé comme l’un des domaines médicaux le plus im- portants récemment. Les systèmes à base de marqueurs sont les méthodes les plus fa- vorisées par l’évaluation du mouvement humain et l’analyse de la marche, cependant, ces systèmes nécessitent des équipements et de l’expertise spécifiques et sont lourds, coûteux et difficiles à utiliser. De nombreuses approches récentes basées sur la vision par ordinateur ont été développées pour réduire le coût des systèmes de capture de mou- vement tout en assurant un résultat de haute précision. Dans cette thèse, nous présentons notre nouveau système d’analyse de la démarche à faible coût, qui est composé de deux caméras vidéo monoculaire placées sur le côté gauche et droit d’un tapis roulant. Chaque modèle 2D de la moitié du squelette humain est reconstruit à partir de chaque vue sur la base de la segmentation dynamique de la couleur, l’analyse de la marche est alors effectuée sur ces deux modèles. La validation avec l’état de l’art basée sur la vision du système de capture de mouvement (en utilisant le Microsoft Kinect) et la réalité du ter- rain (avec des marqueurs) a été faite pour démontrer la robustesse et l’efficacité de notre système. L’erreur moyenne de l’estimation du modèle de squelette humain par rapport à la réalité du terrain entre notre méthode vs Kinect est très prometteur: les joints des angles de cuisses (6,29◦ contre 9,68◦), jambes (7,68◦ contre 11,47◦), pieds (6,14◦ contre 13,63◦), la longueur de la foulée (6.14cm rapport de 13.63cm) sont meilleurs et plus stables que ceux de la Kinect, alors que le système peut maintenir une précision assez proche de la Kinect pour les bras (7,29◦ contre 6,12◦), les bras inférieurs (8,33◦ contre 8,04◦), et le torse (8,69◦contre 6,47◦). Basé sur le modèle de squelette obtenu par chaque méthode, nous avons réalisé une étude de symétrie sur différentes articulations (coude, genou et cheville) en utilisant chaque méthode sur trois sujets différents pour voir quelle méthode permet de distinguer plus efficacement la caractéristique symétrie / asymétrie de la marche. Dans notre test, notre système a un angle de genou au maximum de 8,97◦ et 13,86◦ pour des promenades normale et asymétrique respectivement, tandis que la Kinect a donné 10,58◦et 11,94◦. Par rapport à la réalité de terrain, 7,64◦et 14,34◦, notre système a montré une plus grande précision et pouvoir discriminant entre les deux cas. / Gait analysis has emerged as one of the most important medical field recently due to its wide range of applications. Marker-based systems are the most favoured methods of human motion assessment and gait analysis, however, these systems require specific equipment and expertise, and are cumbersome, costly and difficult to use. Many re- cent computer-vision-based approaches have been developed to reduce the cost of the expensive motion capture systems while ensuring high accuracy result. In this thesis, we introduce our new low-cost gait analysis system that is composed of two low-cost monocular cameras (camcorders) placed on the left and right sides of a treadmill. Each 2D left or right human skeleton model is reconstructed from each view based on dy- namic color segmentation, the gait analysis is then performed on these two models. The validation with one state-of-the-art vision-based motion capture system (using the Mi- crosoft Kinect v.1) and one ground-truth (with markers) was done to demonstrate the robustness and efficiency of our system. The average error in human skeleton model estimation compared to ground-truth between our method vs. Kinect are very promis- ing: the joints angles of upper legs (6.29◦ vs. 9.68◦), lower legs (7.68◦ vs. 11.47◦), feet (6.14◦ vs. 13.63◦), stride lengths (6.14cm vs. 13.63cm) were better and more stable than those from the Kinect, while the system could maintain a reasonably close accu- racy to the Kinect for upper arms (7.29◦ vs. 6.12◦), lower arms (8.33◦ vs. 8.04◦), and torso (8.69◦ vs. 6.47◦). Based on the skeleton model obtained by each method, we per- formed a symmetry study on various joints (elbow, knee and ankle) using each method on two different subjects to see which method can distinguish more efficiently the sym- metry/asymmetry characteristic of gaits. In our test, our system reported a maximum knee angle of 8.97◦ and 13.86◦ for normal and asymmetric walks respectively, while the Kinect gave 10.58◦ and 11.94◦. Compared to the ground-truth, 7.64◦ and 14.34◦, our system showed more accuracy and discriminative power between the two cases.

La commande et l'estimation des systèmes bilinéaires restent un problème ouvert en automatique du fait de la nature non linéaire des systèmes. Même si ces systèmes semblent proches des systèmes linéaires, leur étude nécessite une approche différente. En effet, les entrées peuvent générer des singularités qui doivent être explicitement prises en compte dans la synthèse de lois de commande et des observateurs. Cette spécifité du rôle des entrées dans les propriétés des systèmes bilinéaires nous a amenés à traiter le problème de l'observation à partir de deux approches : - une approche de type LPV (Linear Parameter Varying, Linéaire à Paramètres Variants) ; une approche basée sur l'analyse structurelle des systèmes. L'une des contributions présentées dans ce mémoire réside dans l'utilisation de l'approche LPV pour la prise en compte des entrées de commande afin de concevoir un observateur pour les systèmes bilinéaires. L'approche H8 pour le filtrage des perturbations a été étudiée pour deux types d'observateurs, l'observateur à grand gain et l'observateur fonctionnel. Des approches LMI permettent la synthèse et l'optimisation de ces filtres. Ainsi différentes commandes saturées basées sur ces observateurs ont été proposées : la commande bang bang, la commande quadratique, la commande linéaire, l'utilisation couplée de di_érentes commandes. Une autre partie de mon travail a consisté à exploiter la structure des systèmes bilinéaires afin de relaxer le conservatisme dans le traitement des entrées lors de la synthèse d'un observateur. Nous avons ainsi conçu des observateurs à deux étages afin de séparer les dynamiques uniformément observables et celles qui ne le sont pas afin d'y appliquer différents types d'observateurs LPV. Cette approche montre en outre les possibilités d'association de divers types d'observateurs pour les systèmes de grandes dimensions. / The control and the estimation of the bilinear systems remain an unsolved problem in control theory because of the nonlinear nature of the systems. Even if these systems seem close to the linear systems, their study requires a different approach. Indeed, control input can generate singularities which must be explicitly taken into account in the synthesis of the control laws and the observers. Therefore the problem of the observation was treated following two main approaches : LPV approach ; approach based on the structural analysis of the bilinear systems. One of the contributions presented in this thesis is the use of the LPV approach taking into account the inputs of command in order to design an observer for the bilinear systems. The H8 approach for filtering of the disturbances was studied for two kinds of observers, the observer with high gain, especially adapted to the uniformly observable systems, and the functional observer. LMI approaches allow the synthesis and the optimization of these filters. So thanks to this approach, various saturated control laws based on these observers were proposed : bang bang control, quadratic control, linear control, coupled use of controls. Another part of this thesis focuses on exploiting the structure of the bilinear systems in order to reduce conservatism in the processing of the inputs in observer synthesis. A two-stage observer is designed in order to separate dynamics of the uniformly observable part and those of the non uniformly observable part, in order to apply various types of LPV observers to each part. Moreover this approach shows the possibilities of association of various types of observers for the large-scale systems.