Thesis: M.S., Massachusetts Institute of Technology, Sloan School of Management, 1981 / Bibliography: leaf 115. / by C. Edward O'Hara. / M.S. / M.S. Massachusetts Institute of Technology, Sloan School of Management

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Protein malfunction can cause human diseases, which makes the protein a target in the process of drug discovery. In-depth knowledge of how protein functions can widely contribute to the understanding of the mechanism of these diseases. Protein functions are determined by protein structures and their dynamic properties. Protein dynamics refers to the constant physical movement of atoms in a protein, which may result in the transition between different conformational states of the protein. These conformational transitions are critically important for the proteins to function. Understanding protein dynamics can help to understand and interfere with the conformational states and transitions, and thus with the function of the protein. If we can understand the mechanism of conformational transition of protein, we can design molecules to regulate this process and regulate the protein functions for new drug discovery. Protein Dynamics can be simulated by Molecular Dynamics (MD) Simulations. The MD simulation data generated are spatial-temporal and therefore very high dimensional. To analyze the data, distinguishing various atomic interactions within a protein by interpreting their 3D coordinate values plays a significant role. Since the data is humongous, the essential step is to find ways to interpret the data by generating more efficient algorithms to reduce the dimensionality and developing user-friendly visualization tools to find patterns and trends, which are not usually attainable by traditional methods of data process. The typical allosteric long-range nature of the interactions that lead to large conformational transition, pin-pointing the underlying forces and pathways responsible for the global conformational transition at atomic level is very challenging. To address the problems, Various analytical techniques are performed on the simulation data to better understand the mechanism of protein dynamics at atomic level by developing a new program called Probing Long-distance interactions by Tapping into Paired-Distances (PLITIP), which contains a set of new tools based on analysis of paired distances to remove the interference of the translation and rotation of the protein itself and therefore can capture the absolute changes within the protein. Firstly, we developed a tool called Decomposition of Paired Distances (DPD). This tool generates a distance matrix of all paired residues from our simulation data. This paired distance matrix therefore is not subjected to the interference of the translation or rotation of the protein and can capture the absolute changes within the protein. This matrix is then decomposed by DPD using Principal Component Analysis (PCA) to reduce dimensionality and to capture the largest structural variation. To showcase how DPD works, two protein systems, HIV-1 protease and 14-3-3 σ, that both have tremendous structural changes and conformational transitions as displayed by their MD simulation trajectories. The largest structural variation and conformational transition were captured by the first principal component in both cases. In addition, structural clustering and ranking of representative frames by their PC1 values revealed the long-distance nature of the conformational transition and locked the key candidate regions that might be responsible for the large conformational transitions. Secondly, to facilitate further analysis of identification of the long-distance path, a tool called Pearson Coefficient Spiral (PCP) that generates and visualizes Pearson Coefficient to measure the linear correlation between any two sets of residue pairs is developed. PCP allows users to fix one residue pair and examine the correlation of its change with other residue pairs. Thirdly, a set of visualization tools that generate paired atomic distances for the shortlisted candidate residue and captured significant interactions among them were developed. The first tool is the Residue Interaction Network Graph for Paired Atomic Distances (NG-PAD), which not only generates paired atomic distances for the shortlisted candidate residues, but also display significant interactions by a Network Graph for convenient visualization. Second, the Chord Diagram for Interaction Mapping (CD-IP) was developed to map the interactions to protein secondary structural elements and to further narrow down important interactions. Third, a Distance Plotting for Direct Comparison (DP-DC), which plots any two paired distances at user’s choice, either at residue or atomic level, to facilitate identification of similar or opposite pattern change of distances along the simulation time. All the above tools of PLITIP enabled us to identify critical residues contributing to the large conformational transitions in both HIV-1 protease and 14-3-3σ proteins. Beside the above major project, a side project of developing tools to study protein pseudo-symmetry is also reported. It has been proposed that symmetry provides protein stability, opportunities for allosteric regulation, and even functionality. This tool helps us to answer the questions of why there is a deviation from perfect symmetry in protein and how to quantify it.

Au cours de ces travaux de thèse, nous nous sommes intéressés d'un point de vue global aux algorithmes en Traitement d'Image et plus particulièrement en Morphologie Mathématique, selon certaines techniques nouvelles de programmation. L'évolution matérielle des moyens informatiques suit les prédictions de la loi de Moore. Cependant, une évolution parallèle, d'ordre logicielle, met à la disposition de la recherche scientifique des moyens de programmation nouveaux, dont la méta-programmation. Les avantages sont considérables, tant en terme scientifique par les possibilités offertes, qu'en termes simplement pratiques (portabilité, capitalisation des développements, réduction des erreurs, etc.). La présentation des travaux est structurée autour de la conception d'une bibliothèque de traitement - morphologique - d'image. Les différents aspects sont illustrés en partie par des exemples pris dans les domaines de la vidéosurveillance et de la sécurité automobile, et issus de projets industriels. Nous présentons dans un premier temps le cadre informatique utilisé pour l'écriture algorithmique. Afin de rendre efficace l'utilisation des nouvelles techniques de programmation, une étude préalable des notions mathématiques en Morphologie Mathématique - images, graphes, relations d'ordre, voisinages, éléments structurant, ... -, ainsi que des outils informatiques associés, est réalisée. La séparation correcte des rôles permet en outre l'écriture des structures indépendamment de la nature des données qu'ils contiennent, l'automatisation de nombreuses opérations par le compilateur, et une écriture algorithmique fidèle à une formulation mathématique. La conjonction de ces développements ouvre un grand champ d'exploration comme celui émanant des images nD et hyperspectrales, dont nous nous proposons d'explorer certains aspects. Le support des images nD associé à la programmation générique a sollicité le développement d'un algorithme de transformée exacte en distance. Les hypothèses sur la fonction distance sont faibles (homogénéité dans l'espace et convexité de la boule unité associée) afin d'utiliser les mêmes développements pour une large classe de fonction. Suite à une étude théorique, nous proposons un algorithme de calcul basé sur des propagations. Le même algorithme est utilisé pour l'ensemble des illustrations (fonctions de distance - L2, L5, orienté, non isométrique, ... - sur des images 4D). Les transformées morphologiques en distance sont d'approche totalement différente et d'usage courant en morphologie mathématique. Elles connaissent actuellement de nouveaux développements grâce à l'extension numérique proposée par Beucher: les « quasi-distances ». Nous proposons un algorithme de calcul rapide de ces distances. La couleur et plus généralement les images multispectrales (données vectorielles) sont d'une manipulation délicate en morphologie mathématique. Nous présentons trois approches complémentaires: l'utilisation de métriques couleurs, des statistiques locales et enfin les relations d'ordre lexicographique. Notre cadre informatique et algorithmique est parfaitement adapté à ces trois types de traitement. Le cadre métrique permet d'étendre la définition du gradient morphologique aux espaces couleurs, et plusieurs métriques dans Lab et HLS sont envisagées. Cette formulation est cependant coûteuse en termes de calcul et devient impraticable lorsque le voisinage utilisé pour le gradient s'agrandit. L'usage de statistiques locales permet de contourner ce problème. Nous nous sommes particulièrement intéressés à des statistiques circulaires dans HLS, ce qui nous a amené à la définition d'un gradient chromatique dans cet espace. Enfin, l'utilisation de relation d'ordre lexicographique étend le cadre algébrique classique à la couleur, sans modification fondamentale des algorithmes. Dans cette optique, nous verrons quels sont les moyens à notre disposition pour étendre la plupart des opérateurs (extrema, reconstruction, granulométries, ...) en maintenant un coût de développement bas. Deux études illustrent ces développements : la caractérisation chromatique de la peau, robuste aux changements d'illumination (contexte automobile), et la détection des zones de mouvement (vidéosurveillance). Le dernier sujet d'intérêt concerne la segmentation, et plus particulièrement l'algorithme de ligne de partage des eaux. L'implémentation de référence à l'aide de files d'attente hiérarchiques conduit à certains biais que nous corrigeons. L'algorithme proposé étant générique, nous l'appliquons sur des images de dimension 4, sur des reliefs en précision flottante ou couleur. Nous modifions ensuite la construction des bassins versants de manière à contourner certaines difficultés rencontrées lors de la segmentation avec un nombre faible de marqueurs. La première modification injecte dans le processus de propagation une information extérieure exprimée sous forme de fonction de coût. Cette fonction concerne aussi bien le contour que l'intérieur de la région en cours de construction. La seconde modification utilise une contrainte locale et rend le fluide visqueux. Des analogies sont établies entre ces nouvelles propagations et les équations d'évolution de courbe à l'aide de dérivées partielles.

Durant ma thèse j'ai exploré les liens morphologiques et physiques entre les phases poussière et stellaire des galaxies spirales proches.J'ai travaillé sur 46 galaxies de l'échantillon KINGFISH à l'aide des données IRAC/MIPS/PACS/SPIRE (de 3.6 à 500 microns).Un biais usuel dans la mesure de l'orientation des galaxies spirales est dû à l'utilisation d'une seule isophote. Pour supprimer ce biais j'ai extrait de nombreuses isophotes des cartes galactiques, j'ai créé un critère pour quantifier la similitude des forme des isophotes. J'ai extrait des zones dans chaque carte où les formes des isophotes se ressemblent. Dans de nombreuses cartes les formes des isophotes sont cohérentes avec l'idée d'un disque sous-jacent et ce malgré des variations de formes des isophotes qui peuvent ponctuellement être notable. De là j'ai obtenu pour chaque galaxie une orientation du disque par carte. En comparant les formes obtenues pour chaque galaxie dans différentes cartes j'ai selectionné 20 galaxies sur 46 dans lesquelles l'accord en terme d'orientation du disque entre les différentes cartes était acceptable. Dans ces galaxies les zones associées au disque galactique ont une taille typique allant jusqu'à 1/3 du rayon galactique visible (R25) que ce soit pour la phase poussière aussi bien que pour la phase stellaire. Ces 20 galaxies sont moins lumineuses dans le visible, moins lumineuses dans l'IR, moins barrées, et de type plus tardifs que la moyenne. Pour ces 20 galaxies, les orientations obtenues par ma méthode sont plus proches des orientations obtenues à partir d'études cinématiques H-alpha que de celles obtenues par une autre étude photometrique utilisant une seule isophote (RC3).A partir des orientations obtenues par ma méthode et par l'étude cinématique H-alpha j'ai moyenné azimuthalement les brillances de surface pour obtenir des profiles radiaux de distribution spectrales d'énergie. Après avoir ajusté dessus un modèle d'émission de la poussière cosmique (Galliano 2011), j'ai trouvé que la densité surfacique d'énergie interceptée par la poussière était proportionnelle au produit de la masse totale de poussière sur la ligne de visée par le champ de radiation interstellaire moyen ressenti par la poussière sur la ligne de visée. Cette densité d'énergie interceptée par la poussière est mieux corrélé à la luminosité bolométrique stellaire totale que la densité surfacique en masse de poussière ou le champ de radiation ressenti par la poussière. Il est donc probable que les étoiles agées à tout le moins soit une importante source de chauffage pour la poussière cosmique. L'énergie interceptée par la poussière est aussi très bien corrélée avec l'énergie totale émise dans l'infrarouge. J'ai également trouvé que la poussière semble intercepter une plus large quantité d'énergie provenant des étoiles dans les galaxies plus actives à former des étoiles.Les profiles radiaux en masse de poussière sont moins bien décrits que les profils en masse stellaire par des profiles de Sersic. Par ailleurs pour les ajustements acceptables par des fonctions de Sersic, les distributions statistiques des indices de Sersic et des rayons de demi masse totale ont des largeurs statistiques plus grandes pour la poussière que pour les étoiles.J'ai également trouvé que le rapport densité surfacique maximum de poussière sur densité surfacique maximum d'étoile est un facteur important à considérer pour expliquer la variation avec le type morphologique du rapport densité surfacique d'énergie interceptée par la poussière sur densité surfacique d'énergie émise par les étoiles. Cette variation pourrait être liée à une variation entre les galaxies de la force de la structure spirale. / In my PHD work I explored the links between the physical properties of interstellar dust and other components of nearby spiral galaxies especially their stellar content. I worked on 46 disk galaxies from KINGFISH with IRAC/MIPS/PACS/SPIRE maps (3.6 - 500 microns). A bias is usually introduced in estimating disk orientations by using only a single surface brightness isophote. Thus I devised different surface brightness levels separated by constant steps in surface brightness and extracted isophotes at these levels in all FIR maps as well as in all IRAC 4.5 microns maps. To further assess the coherence of the shapes of isophotes across galactic disks, I built a quantitative indicator of the difference in shape between two ellipses with same center and same semi-major axis.I defined an acceptable level of difference between isophote shapes, by comparing disk orientations found in litterature. Using this level, I found regions inside the galactic disks where the isophotal shapes are similar. From these, I extracted one disk orientation per wavelength band. I found in the vast majority of the disk galaxy maps, be it dominated by stellar or dust emission, that a large fraction of the isophotes I extracted are coherent with the idea of an underlying disk. Comparing, for each galaxy, disk orientations extracted at all wavelengths, I found evidence in 20 galaxies out of 46, that on radial ranges as large as 1/3 of the visible disk (as measured by R25), the shapes of isophotes are morphologically similar. Thus for these 20 galaxies I devised consistent disk orientations both for the stellar and dust content. These 20 galaxies are less luminous, less emitting in the IR w.r.t. the optical, less barred, and characterized by later stage types than average. I also found that the disk orientations devised by my photometric method yield results more similar to H-alpha kinematic orientations than other photometric studies based on a single isophote level.Using the orientations I found and H-alpha dynamics disk orientations, I averaged azimuthally surface brightnesses to produce radial spectral energy distributions (SED) profiles. Once fitted with a cosmic dust emission model, they resulted in radial profiles of dust and stellar content properties. I found the dust intercepted power to be proportionnal to the product of the total dust mass and the average ISRF shining on dust. This former quantity is better correlated with the bolometric stellar luminosity than any of the dust mass or the dust heating ISRF separately. Thus the old stellar populations may be an important heating source for dust. The power intercepted by dust is also very well correlated with the total infrared power. The dust intercepts a larger quantity of power coming from stars in more actively star forming galaxies.Dust exhibit radial mass surface density profiles less well described by Sersic functions than stellar ones. When both profiles are well fitted by Sersic functions, stellar density profiles have smaller half mass radii than the isophotal optical radius (R25) separately in later type galaxies, but also in more quiescent galaxies. Sersic index and half mass radius distributions have larger widths for dust than for stellar surface density profiles.I also found that the ratio of dust over stellar surface density is an important factor to explain the variations with galactic morphological type of the ratio of dust intercepted power over the power emitted by old stellar populations. This later link could be intertwined with spiral structure strength in stage types later than 2.

In this thesis, we study statistical inference for entropy, divergence, and related functionals of one or two probability distributions. Asymptotic properties of particular nonparametric estimators of such functionals are investigated. We consider estimation from both independent and dependent observations. The thesis consists of an introductory survey of the subject and some related theory and four papers (A-D). In Paper A, we consider a general class of entropy-type functionals which includes, for example, integer order Rényi entropy and certain Bregman divergences. We propose U-statistic estimators of these functionals based on the coincident or epsilon-close vector observations in the corresponding independent and identically distributed samples. We prove some asymptotic properties of the estimators such as consistency and asymptotic normality. Applications of the obtained results related to entropy maximizing distributions, stochastic databases, and image matching are discussed. In Paper B, we provide some important generalizations of the results for continuous distributions in Paper A. The consistency of the estimators is obtained under weaker density assumptions. Moreover, we introduce a class of functionals of quadratic order, including both entropy and divergence, and prove normal limit results for the corresponding estimators which are valid even for densities of low smoothness. The asymptotic properties of a divergence-based two-sample test are also derived. In Paper C, we consider estimation of the quadratic Rényi entropy and some related functionals for the marginal distribution of a stationary m-dependent sequence. We investigate asymptotic properties of the U-statistic estimators for these functionals introduced in Papers A and B when they are based on a sample from such a sequence. We prove consistency, asymptotic normality, and Poisson convergence under mild assumptions for the stationary m-dependent sequence. Applications of the results to time-series databases and entropy-based testing for dependent samples are discussed. In Paper D, we further develop the approach for estimation of quadratic functionals with m-dependent observations introduced in Paper C. We consider quadratic functionals for one or two distributions. The consistency and rate of convergence of the corresponding U-statistic estimators are obtained under weak conditions on the stationary m-dependent sequences. Additionally, we propose estimators based on incomplete U-statistics and show their consistency properties under more general assumptions.

Made available in DSpace on 2016-04-27T16:34:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tania Machado de Carvalho.pdf: 1115040 bytes, checksum: 52f8641e74f063f199ab593ce8badab9 (MD5) Previous issue date: 2009-08-26 / Secretaria da Educação do Estado de São Paulo / This study has since objective analyses the meanings attributed by the teachers who participated like pupils of the Program of Continued Education (PEC Formation University) to the experience of formation provided by this course, whose realization it happened by means of a promoted convention, from 2001 to 2003, between the State General office of Education of Sao Paulo and three universities of Sao Paulo (USP, PUC-SP and UNESP). While focusing as the teachers survived such experience of formation, this work looks to understand the forms for which these professionals realize several formative situations that constituted the proposal of the course. To identify and to characterize such perceptions questionnaires were applied, in the year of 2008, to 73 teachers ex-prisoners of the course, pertaining to the directors of education of Northern I of the city of Sao Paulo. The data organized in pictures and charts, are analysed by the theoretical support of authors like A. Nóvoa, M. Tardif, M. Huberman, C. Dubar and P. Bourdieu, as well as with the help of other inquiries already carried out on the subject, being considered the distances of these teachers and his position, be in the social space for his origins economical-partner and his cultural habits, be regarding the process of profissionalização in the teaching, professional distances and phase in which they are in the run. The obtained results reveal what: it the question is teachers who have families of social and economical origin marked by the low purchaising power, with a patriarchal model, in which, the education of the women was not a priority factor delimitador of his professional and formative choices. Under the strength of this familiar and cultural context, the teachers see the formative situations that had made that marks for few choices, but, like a social profit , that found in the teaching a door of social ascent and social mobility , through which they could give to the children a better life, a childhood different from what most of them had .Para, the teaching was the only way of continuing the study and guaranteeing a profession. The fact of being interacting with the exterior world and to occupying a determined social space, in a profession that they consider of social relevance it seems to justify the choice of the profession and the meaning of same in the trajectory of these teachers. Of being a teacher what these professionals were building from the childhood, the representations remain still today, when the fragility of his formation, which did not make possible them to re-conceive these choices in a critical perspective, retaking his history itself of life and formation was given. This process of formation, full of gaps and survived in not much critical way, took the teachers to talk about his choices and about the profession, taking for base affectionate aspects as "vocation", gift , call and supervaluing the practical aspects of the profession, which cover up again the determinants and social impositions that had along his distances of formation. The PEC-Formação Universitária made possible they one certificate of superior teaching, a reunion with the knowledge, a bigger security and prestige before the group of work, did not represent them to me, in fact, for those it is a teacher, a change of vision on the teaching profession / Este estudo tem por objetivo analisar os significados atribuídos pelos professores que participaram como alunos do Programa de Educação Continuada (PEC Formação Universitária) à experiência de formação proporcionada por este curso, cuja realização se deu mediante um convênio promovido, de 2001 a 2003, entre a Secretaria Estadual de Educação de São Paulo e três universidades paulistas (USP, PUC-SP e UNESP). Ao focalizar como os professores vivenciaram tal experiência de formação, este trabalho busca compreender as formas pelas quais esses profissionais percebem as diversas situações formativas que constituíram a proposta do curso. Para identificar e caracterizar tais percepções foram aplicados questionários, no ano de 2008, a 73 professores egressos do curso, pertencentes à Diretoria de Ensino Norte I da cidade de São Paulo. Os dados, organizados em quadros e tabelas, são analisados com o apoio teórico de autores como A. Nóvoa, M. Tardif, M. Huberman, C. Dubar e P. Bourdieu, bem como com o auxílio de outras pesquisas já realizadas sobre o tema, considerando-se os percursos desses professores e sua posição, seja no espaço social por suas origens sócio-econômica e seus hábitos culturais, seja em relação ao processo de profissionalização no magistério, percursos profissionais e fase em que se encontram na carreira. Os resultados obtidos revelam que: se trata de professoras que têm famílias de origem social e econômica marcada pelo baixo poder aquisitivo, com um modelo patriarcal, no qual, a educação das mulheres não era prioridade fator delimitador de suas escolhas profissionais e formativas. Sob a força desse contexto familiar e cultural, as professoras vêem as situações formativas que tiveram marcadas por poucas escolhas, mas, como um ganho social , elas encontraram no magistério uma porta de ascensão social e mobilidade social , através da qual puderam dar aos filhos uma vida melhor, uma infância diferente da que tiveram .Para a maioria delas, o magistério foi o único meio de continuar o estudo e garantir uma profissão. O fato de estar interagindo com o mundo exterior e ocupando um determinado espaço social, numa profissão que consideram de relevância social parece justificar a escolha da profissão e o significado da mesma na trajetória dessas professoras. As representações de ser professora que essas profissionais foram construindo desde a infância, permanecem ainda hoje, dada a fragilidade de sua formação, que não lhes possibilitou reconhecer essas escolhas, numa perspectiva crítica, retomando sua própria história de vida e formação. Esse processo de formação, cheio de lacunas e vivenciado de modo pouco crítico, levou as professoras a falarem de suas escolhas e da profissão, tomando por base aspectos afetivos como vocação , dom , chamado e supervalorizando os aspectos práticos da profissão, que acabam por encobrir os determinantes e imposições sociais que tiveram ao longo de seus percursos de formação. O PEC-Formação Universitária possibilitou-lhes um certificado de ensino superior, um reencontro com o saber, uma maior segurança e prestígio diante do grupo de trabalho, mas não representou, de fato, para essas professoras, uma mudança de visão sobre a profissão docente

La réalité virtuelle (RV) va révolutionner de nombreux domaines comme le domaine médical, industriel, architectural, etc. C'est devenu un élément important dans la phase de développement d'une solution, notamment dans le domaine architectural. Que ce soit pour la commercialisation ou la revue de projet, la RV permet de faire des visites virtuelles de maisons visualisées à l'échelle réelle en environnement virtuel (EV). Aujourd'hui, l'architecte dispose d'un véritable outil de commercialisation en proposant aux acheteurs potentiels des visites virtuelles de maisons. Lors de ces visites virtuelles, le client peut avoir une idée de la maison. Avec la visualisation à l'échelle 1:1 le client a la possibilité d'explorer la maison et peut ainsi se projeter plus facilement dans la maison pour prendre plus facilement des décisions. L'espoir est que cette visite virtuelle puisse conduire plus rapidement à une signature de précontrat. Par ailleurs, lors du processus de conception, l'architecte peut effectuer une revue de projet en EV avec le client afin de le guider dans ses choix et d'affiner le recueil des besoins. À l'issue de cette revue, ensemble, ils valident le plan de la maison en termes de taille et d'agencement des pièces, de position des fenêtres, etc. Par conséquent, la RV permet un gain de temps et d'argent considérable aux architectes. Les décisions prises en EV sont généralement basées sur la perception des distances et des volumes. Par conséquent, l’efficacité des décisions prises dépend de la capacité des visiteurs à porter un jugement sans biais sur ce qu’ils voient dans l’EV par rapport à l’environnement réel correspondant. Plusieurs études ont montré que l'estimation des distances en EV est différente de l'estimation en environnement réel. De multiples facteurs peuvent être à l'origine de ce problème, comme le dispositif d'affichage, le champ de vision restreint, la qualité graphique, etc. Malgré les différentes études consacrées à cette problématique, les causes de ce phénomène restent diverses et mal identifiées. Notre travail s'inscrit dans le cadre d'un projet architectural : le projet CIMBEES. Ce projet vise à intégrer la RV dans le processus de vente/achat et de conception au travers de la visite virtuelle et de la revue de projet en EV. Notre travail consiste à concevoir et à évaluer l'outil de revue de projet architectural en EV. La phase de conception consiste à proposer un outil de revue de projet permettant la visualisation des maquettes numériques à l'échelle réelle et offrant une interaction qui répond aux besoins des architectes. Au cours de cette phase nous avons développé un outil de revue de projet et nous avons modélisé les maquettes numériques nécessaires à partir de plans réels de maison.Dans la phase d'évaluation de l'outil de revue de projet architectural, nous nous sommes intéressés à la problématique de la perception des distances en EV. L'objectif de cette évaluation est d'identifier et d'étudier les facteurs les plus importants pour l'outil afin de proposer des paramètres adaptés à notre contexte applicatif (les visites virtuelles). Pour ce faire, nous avons effectué une étude expérimentale qui porte sur l'étude de l'influence de trois facteurs sur la perception des distances : 1) le profil cognitif des utilisateurs, 2) le contexte environnemental et 3) la vitesse de navigation [...] / Virtual reality (VR) will revolutionize many fields such as medicine, industry, architecture, etc. It has become an important element in the development of a solution, particularly in the architectural field. Whether for marketing or project review, VR allows virtual visits of homes in virtual environment (VE) at real scale. Today, the architect has a real marketing tool by providing to potential customer virtual visits of homes. During these virtual visits, the customer can get an idea of the house. With the visualization at scale 1: 1, the customer has the opportunity to explore the house and he can easier project himself into the house to take decisions more easily. The hope is that, this virtual visit would more quickly lead to a signing agreement.Furthermore, during the design process, the architect can make a project review in VE with customer to guide his choices and refine the collection of needs. Following this review, together, they validate the plan of the house in terms of size and layout of rooms, window position, etc. Therefore, the VR allows considerable time and money saving for architects. Decisions taken in VE are generally based on the perception of distances and volumes. Therefore, the effectiveness of the decisions depends on the ability of customers to make judgments about what they see in the VE similar to the judgments they would have made in the corresponding real environment. Several studies have shown that the estimation of distances in VE is different from the estimation in real environment. Several factors can be the source of this problem such as the display device, the limited field of view, graphical quality, etc. Despite these studies, factors that cause this phenomenon remain unclear, and diverse. Our work is part of an architectural project: CIMBEES project. This project aims to integrate VR in the process of selling / buying and of the design through virtual visits and project review in VE. Our work is to design and evaluate architectural project review tool. The design stage is to suggest a project review tool for the visualization of digital mockups at real scale in VE and providing interaction that meets the needs of architects. During this stage we developed a project review tool and we modeled necessary digital mockups from real house plans. In the evaluation stage of the architectural project review tool, we were interested at the problem of the perception of distances in VE. The aim of this evaluation is to identify and to study the most important factors for the tool, to propose suitable parameters for our application context (virtual visits). To do this, we conducted an experimental study that focuses on the study of the influence of three factors on the perception of distances: 1) the cognitive profile of users, 2) the environmental context and 3) the speed of navigation. [...]

Le but de cette thèse est de construire, à partir d'un ensemble donné d'exemples de contours d'objets, un critère qui exprime quantitativement la ressemblance entre une forme quelconque et ces exemples. Ce critère permettra ainsi d'avoir un a priori sur la forme de l'objet à rechercher dans une nouvelle image à segmenter. On définit tout d'abord mathématiquement l'ensemble de "toutes les formes". L'étude de plusieurs métriques sur cet ensemble conduit à leur équivalence topologique. Une approximation dérivable de la distance de Hausdorff permet alors de construire un chemin entre deux formes quelconques par descente de gradient. Le gradient d'une application dépendant d'une forme est un champ de déformation appartenant à son espace tangent; il dépend de son produit scalaire, qui peut alors être vu comme un a priori sur les champs de déformation en changeant qualitativement les évolutions. Une extension de la notion de gradient à des a priori non linéaires est également proposée. Les champs instantanés de déformation d'une forme vers une autre obtenus par gradient d'une distance permettent de définir la "moyenne" d'un ensemble donné de contours, ainsi que les modes caractéristiques de déformation qui lui sont associés, exprimant la variabilité de la forme dans l'échantillon étudié. De ces statistiques sur les formes on déduit plusieurs critères de segmentation, qui sont testés et illustrés sur quelques exemples. Des statistiques assez similaires sont également menées sur des images (au lieu de formes) dans une approche difféomorphique, testées sur des photographies de visages, puis utilisées dans une tâche de reconnaissance d'expression.

De nombreuses études montrent que les détecteurs corticaux pourraient résulter de l'application d'un principe de réduction de redondance par indépendance statistique de leurs activités. L'analyse en Composantes Indépendantes est utilisée ici pour générer ces détecteurs, puis leurs performances sont analysées en terme de codage et de description pour catégoriser des images sémantiquement. La propriété d'indépendance statistique permet notamment de vaincre la « malédiction de la dimension » dans un contexte de classification d'images. Un second volet concerne la sémantique des images et la perception visuelle. Des sujets humains sont confrontés à des séries d'expérimentation, captant leur jugement de similarités visuelles, afin de pouvoir identifier les catégories sémantiques, d'apprécier l'apport de modalités perceptives comme la chrominance versus la luminance, et de mettre en évidence des asymétries perceptives.

Cette thèse bénéficie de la mise à disposition publique récente des grands relevés infrarouges et visibles et s'inscrit dans le cadre de l'Observatoire Virtuel émergent. Nous avons réalisé un "Master Catalogue of stars towards the Magellanic Clouds" (MC2) basé sur l'identification croisée multi-longueur d'onde des catalogues de sources ponctuelles DENIS, 2MASS, GSC-II et UCAC. D'importants résultats sur la précision et la calibration astro-photométriques de ces catalogues ont été établis. Le MC2 est accessible en ligne au travers d'une interface web spécialement conçue pour gérer sa nature composite. Nous avons produit des vues multi-spectrales du GNM, où ses populations stellaires variées se distinguent de façon remarquable dans les diagrammes couleur-couleur et couleur-magnitude construits à partir de magnitudes à la fois visibles et infrarouges. Nous avons calibré les magnitudes absolues des étoiles de type B dans le proche-infrarouge, en fonction de leur type spectral. Nous avons combiné des mesures de distance de grande qualité basées sur les données Hipparcos avec la photométrie homogène des sources ponctuelles proche-infrarouges 2MASS. Les données ont été corrigées de l'extinction et nous avons évalué par le biais de simulations la contribution de divers erreurs de mesure et effets physiques (binarité, rotation) à la dispersion observée sur la calibration. C'est une étape nécessaire à la détermination de la structure du disque jeune Galactique et des distances et propriétés de jeunes amas ouverts découverts par les grands relevés infrarouges tels 2MASS. Nous avons commencé une analyse morphologique et multi-longueur d'onde de régions ionisées et de leurs étoiles dans le GNM, imagées en bande étroite. L'interaction réciproque des étoiles massives avec le milieu interstellaire environnant permet d'approfondir l'histoire de formation stellaire locale et le contenu stellaire de ces régions ainsi que d'obtenir un schéma de leur évolution dynamique.