Les travaux présentés dans ce mémoire se placent dans le contexte des réseaux sans fil sans infrastructure (Ad Hoc) impliquant l’utilisation d’antennes sectorielles simples dans le canal radio à 60 GHz. L’antenne est constituée de plusieurs antennes simples, chacune destinée à un secteur particulier et susceptible d’être commutée mécaniquement pour activer un seul secteur. Il est ainsi possible de choisir le secteur d’émission ou de réception des données. Ce type d’antenne souffre néanmoins d’un problème lié à cette commutation mécanique : elle ne peut pas se faire instantanément. À chaque changement de secteur, une petite quantité de temps est perdue, ce qui diminue l’efficacité de l’ensemble. Ce problème est d’autant plus important lorsque le temps de commutation avoisine le temps d’émission d’un paquet : plus de la moitié de la bande passante peut être gâchée. Les solutions de l’état de l’art permettant de supporter les antennes sectorielles ne prennent généralement pas en compte ce temps de commutation et ne sont donc pas adaptées au problème. La thèse défendue est qu’en prenant en compte ce temps de commutation, il est possible de produire une pile protocolaire performante et adaptée à ce type d’antennes. Nous proposons donc une nouvelle pile protocolaire optimisée comprenant les deux couches basses du modèle OSI. Elle reste donc interopérable avec les systèmes actuels. / The work presented in this paper are placed in the context of wireless networks without infrastructure (Ad Hoc) involving the use of sector antennas in a 60 GHz radio channel. The antenna consists of several simple antennas; each intended for a particular sector and may be mechanically switched to activate a single sector. It is thus possible to choose the area of transmitting or receiving data. This type of antenna nevertheless suffers from a problem with this mechanical switching: it cannot be done instantly. At each change of sector, a small amount of time is lost, which reduces the efficiency. This problem is particularly important when the switching time is around the time needed to send a packet: more than half of the bandwidth can be wasted. The state of the art solutions for supporting sector antennas generally do not take into account this switching time and therefore are not adapted to this problem. The thesis is that by taking into account the switching time, it is possible to produce an efficient and adapted protocol stack to this type of antennas. We therefore propose a new optimized protocol stack including the two lower layers of the OSI model. It then remains interoperable with other systems.

Ce projet adresse le problème de détection des structures directionnelles précises dans les champs de courant. L'accent est mis surtout sur la détection des structures tourbillonnaires, puisque les chercheurs dans le domaine de la dynamique des fluides considèrent ces structures comme étant particulièrement importantes. Chapitre 1 présente la motivation de ce projet et fournit les détails du contexte environnemental et mathématique du problème en soulignant les parties essentielles de la théorie qu'on utilise après pour la solution. Chapitre 2 propose une méthode statistique, basée sur la proportion des vraisemblances, pour adresser le problème particulier de la détection des tourbillons et montre l'efficacité de cette méthode sur les données simulées et réelles en discutant aussi les limitations. Chapitre 3 développe les idées discutées dans les chapitres 1 et 2 pour trouver un outil statistique plus général qui répare les défauts de la première méthode et permet la détection de toutes les structures directionnelles qui peuvent intéresser les chercheurs. Tous les outils nécessaires pour l'analyse des données en utilisant les deux méthodes développées dans ce projet se trouvent dans les annexes A et B de la thèse. / This work addresses the problem of detecting specific directional structures in flows of current. Specific emphasis is placed on vortex detection, as scientists studying fluid dynamics consider this structure to be of particular importance. Chapter 1 presents the motivation behind the project and provides details about the environmental and, subsequently, the mathematical context of the problem, highlighting the essential parts of the theory that is later used to propose the solution. Chapter 2 offers a statistical approach, based on a likelihood ratio, to solving the specific problem of vortex detection and demonstrates the effectiveness of the method on simulated and real data, also discussing the limitations of the approach. Chapter 3 expands on the ideas discussed in Chapters 1 and 2 to derive a generalized statistical test that remedies the flaws of the first approach and extends to the problem of detecting any directional structure of interest. All necessary tools for the analysis of data using the two methods developed in this project are given in Appendix A and B.

Ce travail est consacré à la caractérisation de l'anisotropie des images. Pour y parvenir, il est établi que, dans le cas de textures complexes, la mesure de l'orientation dominante comme celle de l'anisotropie dépendent fortement de l'échelle à laquelle la texture a été observée.<br />Le premier chapitre définit la notion de texture et celle d'échelle d'observation. Les différentes approches de caractérisation texturale existantes sont présentées et leur aptitude à rendre compte des phénomènes directionnels à différentes échelles d'observation est évaluée.<br />Le second chapitre présente les méthodes les plus courantes pour l'estimation de l'orientation dominante d'une texture. Un indicateur local est ensuite proposé : le Vecteur Directionnel Moyen. Il s'appuie sur des caractéristiques locales et peut être calculé à toute échelle d'observation. Ses performances sont étudiées sur des images de synthèse et sur des textures naturelles.<br />Le troisième chapitre introduit un nouvel indicateur d'anisotropie nommé Iso. Il est basé sur le calcul des différences locales des Vecteurs Directionnels Moyens obtenus à une échelle donnée. Ses performances sont comparées à celles des estimateurs classiques de dispersion directionnelle.<br />Le dernier chapitre est consacré à l'évaluation de l'anisotropie de textures complexes (microscopiques et macroscopiques) en fonction de l'échelle d'observation. Un modèle de texture complexe est construit et le comportement de l'indicateur Iso sur ce modèle est établi. L'indicateur est ensuite appliqué à la caractérisation de textures naturelles et de synthèse. Il est ensuite montré que l'évolution de cet indicateur en fonction de l'échelle d'observation fournit une courbe qui caractérise à la fois l'anisotropie de la texture traitée ainsi que la taille des différentes primitives texturales microscopiques et macroscopiques formant cette texture. L'indicateur Iso , calculé à différentes échelles, est appliqué à des textures synthétiques, à des textures de l'album de Brodatz ainsi qu'à des images de matériaux composites observés par microscopie électronique à transmission.

La demande de réduire les coûts de conception et d'exploitation amène aujourd’hui à la recherche de plus d’autonomie à bord des satellites. On souhaite par exemple réduire les frais d'opération en employant moins de main-d'œuvre pour le calcul des trajectoires ou en optimisant l’utilisation des actionneurs. On désire également augmenter la performance des satellites pour obtenir de meilleurs résultats. Cependant, l’apport d’autonomie au sein des satellites ne peut se faire au détriment de la fiabilité. Par ailleurs, la présence de charges utiles sensibles à certains éléments dangereux entourant le satellite (Soleil, Terre...) ou la complexité des missions de mesure ou de pointage demande un apport important en manœuvrabilité directionnelle des satellites. L’apport de l’autonomie impose donc la prise en charge des directions dangereuses qui étaient normalement évitées par les commandes issues de la station au sol. On retrouve donc un besoin d’autonomie de manœuvre auquel il faut ajouter une autonomie d’évitement de directions dangereuses. La méthode du potentiel apparait comme une technique de guidage qui permettrait de combler ces deux besoins. Elle a notamment déjà fait ses preuves dans le domaine d’évitement d’obstacle des robots mobiles autonomes et des robots manipulateurs. C’est une démarche caractérisée par sa simplicité d’utilisation et qui se base sur le principe de forces virtuelles appliquées au véhicule. Les obstacles exercent des forces répulsives et la cible une force attractive. À partir de ces affectations, un champ de potentiel est créé et le vecteur vitesse du véhicule est déterminé par le gradient de ce dernier. L’application de la méthode du potentiel au domaine de l’aérospatiale n’a jamais complètement abouti. En effet, quelques auteurs ont démontré la faisabilité théorique de la méthode, mais sans pour autant tenir compte des contraintes réelles d’une application. Ce projet portera donc sur l'adaptation de cette approche afin de la rendre réalisable sur un satellite en mission.

Un nombre croissant de données satellitaires et aéroportées acquises dans le domaine micro-ondes sur la surface demer est aujourd’hui disponible. L’interprétation correcte de ces observations dépend d’une part de la précision desmodèles de diffusion électromagnétiques, et d’une autre part de la maîtrise des propriétés hydrodynamiques etstatistiques de la surface. Ces dernières années ont connu une amélioration considérable des modèlesélectromagnétiques et spectraux. Cependant, certains phénomènes sont encore mal compris et non pris en comptepar ces modèles. En particulier, la variation angulaire de la surface de mer est à ce jour non totalement caractériséeet modélisée. Ce travail de thèse concerne l’étude de cette variation azimutale et des asymétries directionnelles de lasurface de mer. Une première étape consiste à effectuer une analyse expérimentale en se basant sur les données dela littérature mais également sur d’autres jeux de données acquises par l’ONERA et le DSTO. Cette analysepermettra de caractériser les asymétries directionnelles en fonction de la géométrie d’observation, l’état de mer et lafréquence électromagnétique. Une seconde étape consiste à proposer des mécanismes physiques pouvant être àl’origine des asymétries directionnelles. L’asymétrie upwind-crosswind étant essentiellement liée à la fonctiond’étalement du spectre directionnel, notre étude théorique a principalement porté sur la caractérisation del’asymétrie upwind-downwind. Nous étudions l’influence de la prise en compte des formes déferlantes, initialementà travers des formes simples de vagues fortement asymétriques, et ensuite à travers une distribution de pentesexpérimentale prenant en compte ces formes de vagues. Les asymétries obtenues par un modèle deux-échellesprenant en compte ces formes de vagues sont en accord qualitatif avec les asymétries observées pour les bandes defréquences X et L. Une étape supplémentaire consiste ensuite à calculer les asymétries obtenues par un code dediffusion rigoureux sur des profils numérisés d’une expérience en soufflerie et permet la validation des résultatsobtenus avec un modèle deux-échelles. / An increasing number of airborne and spaceborne data acquired in the microwave regime on the sea surface is nowavailable. The appropriate interpretation of these observations depends on the precision of the electromagneticscattering models as well as the knowledge of hydrodynamic and statistical properties of the sea surface. Aconsiderable improvement has been realized in electromagnetic and spectral models in the recent years. However,some phenomena are still poorly understood and not correctly taken into account in these models. In particular, theangular variation of the sea surface is still not totally characterized and modeled. This PhD work concerns the studyof this azimuthal variation and the related directional asymmetries. A first step consists in carrying out anexperimental analysis based on data of the literature and other datasets acquired by ONERA and DSTO. Thisanalysis enables the characterization of the directional asymmetries with respect to acquisition geometry, sea stateand electromagnetic frequency. A second step consists in suggesting and testing physical mechanisms that may beat the origin of these directional asymmetries. As the upwind-crosswind asymmetry is essentially related to thespreading function of the directional spectrum, our theoretical study focused on the study of the upwind-downwindasymmetry. We investigate the influence of the presence breaking waves, initially through simple forms of stronglyasymmetric waves, and then through an experimental slope distribution including these wave forms. Theasymmetries obtained by a two-scale model taking into account these wave forms are in qualitative agreement withthe asymmetries observed at X and L bands. A further step consists in calculating the asymmetries using a rigorousmodel on digitized wind tank experiment profiles and allows the validation of the results previously obtained usinga two-scale model.

Cette thèse aborde le problème de la détection de changements sur des images de scènes urbaines en télédétection. Les expériences ont été menées sur des couples d'images satellitaires panchromatiques haute résolution (< 1 m). À travers ce thème général, plusieurs problématiques, correspondant aux divers niveaux d'une chaîne de traitement, sont abordés, depuis la création d'un masque de changements jusqu'au raisonnement à un niveau objet. Dans ce manuscrit, nous abordons premièrement le problème de la détermination d'un masque de changements. Après avoir étudié les limites d'un algorithme de détection de changements, fondé sur l'analyse en composantes principales, nous proposons un algorithme tirant parti de l'invariance des lignes de niveau, fondé sur un modèle d'illumination et des hypothèses sur la régularité de la scène. Par la suite, nous abordons la classification des zones détectées comme changées au cours de l'étape précédente. D'abord, nous nous fondons uniquement sur les radiométries des couples de pixels. Enfin, nous étudions l'intérêt d'une composante géométrique dans la classification. Plus précisément, nous appliquons un algorithme d'approximation polygonale sur les zones connexes issues de la classification précédentes, puis nous classifions les formes obtenues compte tenu des orientations des côtés des polygones obtenus.

L'analyse de données sismiques pour l'étude du sous-sol est un travail long et difficile qui demande beaucoup de connaissances a priori au géophysicien qui l'effectue. L'outil informatique permet d'accélérer ce travail par une mise en valeur des zones d'intérêt, formées de continuités (horizons) et discontinuites (failles, domes de sel ...). L'analyse par ondelettes est particulièrement adaptée à l'étude des continuités et discontinuités et permet, à l'aide d'ondelettes directionnelles, de détecter des fractures, problème extrêmement difficile. Nous présentons dans ce travail un exposé succint de la théorie des ondelettes suivi des différents algorithmes de la transformée en ondelettes ainsi que les problèmes de représentation d'une telle transformée. Nous introduisons la notion d'ondelette directionnelle, sensible aux discontinuités dans une direction donnée et étudions quelques-unes de ses propriétés. Divers applications aux images sismiques sont exposées. Une méthode de filtrage basée sur l'algorithme à trous pour l'amélioration du pointe d'horizons est présentée. L'utilisation de la transformée en ondelettes directionnelles aboutit, entre autres, à la détection de failles. Ceci peut être améliorer par l'utilisation d'un filtrage préalable adapté et la représentation angle-espace-échelle.

Dans la vie actuelle, les données directionnelles sont présentes dans la majorité des domaines, sous plusieurs formes, différents aspects et de grandes tailles/dimensions, d'où le besoin de méthodes d'étude efficaces des problématiques posées dans ce domaine. Pour aborder le problème de la classification automatique, l'approche probabiliste est devenue une approche classique, reposant sur l'idée simple : étant donné que les g classes sont différentes entre elles, on suppose que chacune suit une loi de probabilité connue, dont les paramètres sont en général différents d'une classe à une autre; on parle alors de modèle de mélange de lois de probabilités. Sous cette hypothèse, les données initiales sont considérées comme un échantillon d'une variable aléatoire d-dimensionnelle dont la densité est un mélange de g distributions de probabilités spécifiques à chaque classe. Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à la classification automatique de données directionnelles, en utilisant des méthodes de classification les mieux adaptées sous deux approches: géométrique et probabiliste. Dans la première, en explorant et comparant des algorithmes de type kmeans; dans la seconde, en s'attaquant directement à l'estimation des paramètres à partir desquels se déduit une partition à travers la maximisation de la log-vraisemblance, représentée par l'algorithme EM. Pour cette dernière approche, nous avons repris le modèle de mélange de distributions de von Mises-Fisher, nous avons proposé des variantes de l'algorithme EMvMF, soit CEMvMF, le SEMvMF et le SAEMvMF, dans le même contexte, nous avons traité le problème de recherche du nombre de composants et le choix du modèle de mélange, ceci en utilisant quelques critères d'information : Bic, Aic, Aic3, Aic4, Aicc, Aicu, Caic, Clc, Icl-Bic, Ll, Icl, Awe. Nous terminons notre étude par une comparaison du modèle vMF avec un modèle exponentiel plus simple ; à l'origine ce modèle part du principe que l'ensemble des données est distribué sur une hypersphère de rayon ρ prédéfini, supérieur ou égal à un. Nous proposons une amélioration du modèle exponentiel qui sera basé sur une étape estimation du rayon ρ au cours de l'algorithme NEM. Ceci nous a permis dans la plupart de nos applications de trouver de meilleurs résultats; en proposant de nouvelles variantes de l'algorithme NEM qui sont le NEMρ , NCEMρ et le NSEMρ. L'expérimentation des algorithmes proposés dans ce travail a été faite sur une variété de données textuelles, de données génétiques et de données simulées suivant le modèle de von Mises-Fisher (vMF). Ces applications nous ont permis une meilleure compréhension des différentes approches étudiées le long de cette thèse.

La compréhension et la prévention des mécanismes d'endommagement ayant un impact sur les cinétiques de production et les taux de récupération reste un problème ouvert en ingénierie de réservoir. L'objectif de cette étude repose sur la caractérisation du comportement hydromécanique de roches gréseuses et carbonatés en 'condition de réservoir' et l'identification des mécanismes locaux responsables des évolutions de perméabilité mesurables macroscopiquement. L'essentiel du travail expérimental s'est articulé autour d'un dispositif triaxial original, permettant de mesurer en cours de chargement les évolutions de perméabilité dans les directions principales du tenseur de contraintes. La validation de notre protocole effectuée, une première campagne d'essais en compression hydrostatique et uniaxiale sur les grès de Fontainebleau et de Bentheim permet, d'une part, une analyse plus fine du comportement intrinsèque de ces matériaux par la mise en évidence et la prise en compte d'effets expérimentaux, et d'autre part d'étudier l'impact de l'endommagement fragile sur les perméabilités directionnelles. Une seconde série d'expériences de compression, selon différents chemins de chargement, a été réalisée sur un carbonate, le calcaire d'Estaillades. En régime de déformation élastique, la modélisation de la réduction de perméabilité a été appréhendée par une approche Réseau de Pores, basée sur une représentation simplifiée de l'espace poreux et extraite des reconstructions 3D par µ-tomographie RX. Si la rupture fragile des échantillons ne perturbe que très peu la perméabilité initiale, à plus haute pression effective, les diminutions de perméabilité peuvent atteindre 90% et sont alors associées aux mécanismes de pore collapse. L'analyse des échantillons déformés, couplée aux techniques de corrélation d'images acquises in-situ sur des dispositifs de compression simple sous MEB et sous Optique, permet une meilleure prise compte du rôle des échelles d'hétérogénéités dans la localisation des déformations et de mieux définir leur impact sur les évolutions de perméabilités à l'échelle de l'échantillon.

Nous étudions le modèle des automates cellulaires en adoptant successivement deux points de vue --celui des représentations syntaxiques locales puis celui des dynamiques globales-- et en cherchant à établir des liens entre eux par différentes approches ou outils --algébrique, combinatoire, et de la théorie de la calculabilité. Au cours de notre étude de la structure des règles de transition locales, nous introduisons une nouvelle classe d'automates (appelés automates cellulaires captifs) définie par une contrainte locale très simple. Nous établissons une loi 0-1 sur cette classe qui a pour corollaire que presque tous les automates cellulaires captifs sont intrinsèquement universels. En revanche, nous montrons qu'il est indécidable de savoir si un automate cellulaire captif est intrinsèquement universel ou pas. Dans une seconde partie, nous poursuivons l'étude des automates cellulaires en cherchant au contraire à nous affranchir le plus possible de leur représentation syntaxique pour insister sur leurs propriétés dynamiques globales. Notre problématique devient celle de la classification et de l'étude de notions de complexité selon ce point de vue global. L'outil fondamental est celui de simulation. Nous étendons les résultats de N. Ollinger sur les structures de pré-ordre (nouvelles relations de simulations et nouvelles propriétés induisant des structures d'idéal ou de filtre) et étudions également l'effet du produit cartésien sur ces structures. Nous établissons une construction qui peut s'interpréter comme un produit cartésien limite et nous permet d'exhiber des chaînes infinies croissantes de longueur omega+omega dans l'un des pré-ordres étudiés. Enfin, nous nous intéressons aux dynamiques séquentielles et aux automates cellulaires universels pour le calcul Turing. Nous construisons un treillis infini d'automates cellulaires Turing-universels qui sont tous à distance infinie de tout automate cellulaire intrinsèquement universel.