De nos jours, la préservation de l'environnement constitue un enjeu prioritaire. La compréhension des phénomènes environnementaux passe par l'étude et la combinaison d'un nombre croissant de données hétérogènes. De nombreuses initiatives internationales (INSPIRE, GEOSS) visent à encourager le partage et l'échange de ces données. Dans ce sujet de recherche, nous traitons de l'intérêt de mettre à disposition des modèles scientifiques sur le web. Nous montrons l'intérêt d'utiliser des applications s'appuyant sur des données géoréférencées et présentons des méthodes et des moyens répondant aux exigences d'interopérabilité. Nous illustrons notre approche par l'implémentation de modèles d'estimation des besoins en eau agricoles et domestiques fonctionnant à diverses échelles spatiales et temporelles. Un prototype basé sur une architecture entièrement orientée services web a été développé. L'outil s'appuie sur les standards Web Feature Service (WFS), Sensor Observation Service (SOS) et Web Processing Service (WPS) de l'OGC. Enfin, la prise en compte des imperfections des données est également abordée avec l'intégration de méthodes d'analyse de sensibilité et de propagation de l'incertitude.

L'analyse de la marche et la mesure du déplacements des articulations humaines ont été largement étudiées. Les artefacts de tissus «mous» sont une source fréquente d'erreur pour la plupart des méthodes de mesure utilisées. La procédure standard en analyse de la marche consiste à utiliser une combinaison de mesures pour l'estimation efficace des angles articulaires et de la position des segments du corps humain. Ce travail propose le développement d'un système d'analyse de la marche reposant sur un robot parallèle à câbles équipé de plusieurs capteurs mesurant spécifiquement les déplacements du genou. Nous considérons le cas général pour lequel les articulations humaines se comportent comme des joints à 6 degrés de liberté reliant deux segments du corps. Afin de déterminer la position et l'orientation de ces segments, 14 câbles y sont attachés, ce qui permet de considérer ces segments comme les organes effecteurs de robots parallèles. Leur position peut alors être calculée à partir de la mesure de la longueur des câbles. Cependant, ces mesures sont entachées de bruit à cause des artefacts de tissus «mous». Afin d'améliorer la précision des résultats, le système propose aussi l'utilisation d'autres capteurs de nature différente : plusieurs capteurs inertiels (avec accéléromètres et gyroscopes), un système de motion capture, des capteurs de pression plantaire, des capteurs de distance (IR et résistance variable) et des capteurs de force pour mesurer la contraction musculaire. Plusieurs approches globales sont disponibles pour l'analyse du genou lors de la marche. Les choix technologiques effectués impactent directement sur la conception de notre système et imposent le développement de matériel spécifique pour mener à bien les mesures, tel que le collier flexible utilisé d'une part pour permettre l'attache des câbles sur les segments du patient et d'autres part pour supporter les capteurs supplémentaires. Nous traitons le collier comme une chaîne cinématique sérielle et nous proposons une méthode d'étalonnage qui ne nécessite pas d'utiliser les mesures angulaires des articulations contrairement aux méthodes existantes. Nous décrivons le protocole expérimental ainsi que les méthodes utilisées pour synchroniser les données issues de plusieurs ordinateurs. Les données sont ensuite fusionnées pour obtenir la pose du collier et donc celle des segments du patient. Enfin, ce travail permet d'identifier les modifications à apporter au système pour une meilleure analyse de la marche, ce qui pourra servir de base à un système de rééducation complet. / Gait analysis and human joint motion measurement has been studied extensively in the recent past. In order to address the effects of soft tissue artifacts (STA), a common source of error in most type of measurements, the standard procedure in gait analysis has been to use a combination of measurement methods for efficient estimation of joint angles and the body segment poses. This work proposes a gait analysis system based on a multi-sensor cable-driven parallel manipulator, focusing specifically on tracking the human knee. Our system assumes a human joint to be a general 6 DOF joint between 2 body segments. In order to measure pose of these body segments, up to 14 wires are attached to these human body segments and this permits the system to treat each of these body segments as the end-effector of a parallel mechanism. The pose of the body segments can thus be determined by measuring the wire lengths and solving the forward kinematics of this parallel architecture. The system is also equipped to use additional sensors including inertial sensors (accelerometers and gyroscopes), a 12 camera optical tracking system, in-shoe pressure sensors, variable length resistive wires, IR distance sensors, force sensors to measure muscle contraction. A number of choices are available in the approach for analyzing the knee during gait activity and the design of the setup depends on these choices. This work discuses the options available and details how they have impacted the choices we make in developing the experimental setup. We discuss the hardware developed and used, and specifically discuss the flexible collar used to attach wires to the patient body and to hold the additional sensors. We treat the collar as a serial kinematic chain and propose a calibration method for it that, unlike commonly used calibration techniques, avoids using joint angle measurements. We then outline the experiment and the methods used to synchronize and fuse the data from all sensors to obtain a pose estimate for the collar and thus, the body segments. Finally, this work helps identify steps necessary to improve the current setup and lays the groundwork for a complete rehabilitation system.

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Les systèmes de nez et de langues électroniques à base de capteurs chimiques et électrochimiques constituent une solution avantageuse pour la caractérisation des odeurs et des saveurs émanant des produits agroalimentaires. La sélectivité croisée de la matrice des capteurs couplée aux méthodes de reconnaissance de formes est l'élément clé dans la conception et le développement de ces systèmes. Dans cette optique, nous avons démontré la capacité d'un dispositif expérimental de nez électronique à discriminer entre les différents types de drogues, à analyser la fraîcheur des fromages, à identifier entre les fromages adultérés et à différentier entre les eaux potables et usées. Nous avons également réussi à classifier correctement les eaux potables (minérales, de source, gazeuse et de robinet) et usées par utilisation d'une langue électronique potentiométrique. Cette étude a été validée par la Chromatographie en Phase Gazeuse couplée à la Spectrométrie de Masse (CPG-MS). En outre, nous avons développé une langue électronique voltammétrique à base d'une électrode de Diamant Dopé au Bore pour différencier les phases de traitement des eaux usées domestiques et hospitaliers et pour identifier les différents métaux lourds (Pb, Hg, Cu, Cd, Ni et le Zn) contenus dans l'eau du fleuve Rhône. La Voltammétrie à Redissolution Anodique à Impulsion Différentielle (DPASV) a été utilisée comme une méthode électrochimique pour caractériser les eaux étudiées. Enfin, les systèmes multicapteurs hybrides se sont avérés un bon outil analytique pour caractériser les produits de l'industrie agroalimentaire tels que les jus tunisiens et les huiles d'olives marocaines / Electronic noses and tongues systems based on chemical and electrochemical sensors are an advantageous solution for the characterisation of odours and tastes that are emanating from food products. The cross-selectivity of the sensor array coupled with patter recognition methods is the key element in the design and development of these systems. In this context, we have demonstrated the ability of an electronic nose device to discriminate between different types of drugs, to analyse cheeses freshness, to identify adulterated cheeses and to differentiate between potable and wastewaters. We have also succeeded to correctly classify drinking waters (mineral, natural, sparkling and tap) and wastewaters by using a potentiometric electronic tongue. This study was validated by Gas Chromatography coupled with Mass Spectrometry (GC-MS). Furthermore, we have developed a voltammetric electronic tongue based on a Diamond Doped Boron electrode to differentiate treatment stages of domestic and hospital wastewaters and to identify different heavy metals (Pb, Hg, Cu, Cd, Ni and Zn) contained in Rhône river. The Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry (DPASV) was used as an electrochemical method to characterise the studied waters. Finally, the hybrid multisensor systems have proven to be good analytical tools to characterise the products of food industry such as Tunisian juices and Moroccan olive oils

La robotique mobile est un domaine en plein essor. L'un des domaines de recherche consiste à permettre à un robot de cartographier son environnement tout en se localisant dans l'espace. Les techniques couramment employées de SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) restent généralement coûteuses en termes de puissance de calcul. La tendance actuelle vers la miniaturisation des systèmes impose de restreindre les ressources embarquées. L'ensemble de ces constatations nous ont guidés vers l'intégration d'algorithmes de SLAM sur des architectures adéquates dédiées pour l’embarqué.Les premiers travaux ont consisté à définir une architecture permettant à un robot mobile de se localiser. Cette architecture doit respecter certaines contraintes, notamment celle du temps réel, des dimensions réduites et de la faible consommation énergétique.L’implantation optimisée d’un algorithme (EKF-SLAM), en utilisant au mieux les spécificités architecturales du système (capacités des processeurs, implantation multi-cœurs, calcul vectoriel ou parallélisation sur architecture hétérogène), a permis de démontrer la possibilité de concevoir des systèmes embarqués pour les applications SLAM dans un contexte d’adéquation algorithme architecture. Une seconde approche a été explorée ayant pour objectif la définition d’un système à base d’une architecture reconfigurable (à base de FPGA) permettant la conception d'une architecture fortement parallèle dédiée au SLAM. L'architecture définie a été évaluée en utilisant une méthodologie HIL (Hardware in the Loop).Les principaux algorithmes de SLAM sont conçus autour de la théorie des probabilités, ils ne garantissent en aucun cas les résultats de localisation. Un algorithme de SLAM basé sur la théorie ensembliste a été défini garantissant l'ensemble des résultats obtenus. Plusieurs améliorations algorithmiques sont ensuite proposées. Une comparaison avec les algorithmes probabilistes a mis en avant la robustesse de l’approche ensembliste.Ces travaux de thèse mettent en avant deux contributions principales. La première consiste à affirmer l'importance d'une conception algorithme-architecture pour résoudre la problématique du SLAM. La seconde est la définition d’une méthode ensembliste permettant de garantir les résultats de localisation et de cartographie. / Mobile robotics is a growing field. One important research area is Simultaneous Localization And Mapping (SLAM). Algorithms commonly used in SLAM are generally expensive in terms of computing power. The current trend towards miniaturization imposes to restrict the embedded processing units. All these observations lead us to integrate SLAM algorithms on dedicated architectures suitable for embedded systems.The first work was to define an architecture for a mobile robot to localize itself. This architecture must satisfy some constraints, including the real-time, small dimensions and low power consumption. The optimized implementation of a SLAM algorithm, using the best architectural characteristics of the system (capacity of processors, multi-core implementation, SIMD instructions or parallelization on heterogeneous architecture), has demonstrated the ability to design embedded systems for SLAM applications in the context of Hardware-Software codesign.A second approach has been explored with the aim of designing a system based on a reconfigurable architecture (FPGA-based) for a highly parallel architecture dedicated to SLAM. The defined architecture was evaluated using a HIL (Hardware in the Loop) methodology.The main SLAM algorithms use the probabilistic theories, they do not guarantee their localization results. A SLAM algorithm based on interval analysis is defined to guarantee the overall results. Several algorithmic improvements are then proposed. A comparison with probabilistic algorithms highlighted the robustness of the approach.This thesis put forward two main contributions. The first is to affirm the importance of the hardware software codesign to solve the problem of SLAM with real-time constraint. The second is the definition of a new algorithm to ensure the results of localization and mapping.

Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à deux principales problématiques de la télédétection spatiale de milieux urbains qui sont : le "démélange spectral " et la "fusion". Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié le démélange spectral d'images hyperspectrales de scènes de milieux urbains. Les méthodes développées ont pour objectif d'extraire, d'une manière non-supervisée, les spectres des matériaux présents dans la scène imagée. Le plus souvent, les méthodes de démélange spectral (méthodes dites de séparation aveugle de sources) sont basées sur le modèle de mélange linéaire. Cependant, lorsque nous sommes en présence de paysage non-plat, comme c'est le cas en milieu urbain, le modèle de mélange linéaire n'est plus valide et doit être remplacé par un modèle de mélange non-linéaire. Ce modèle non-linéaire peut être réduit à un modèle de mélange linéaire-quadratique/bilinéaire. Les méthodes de démélange spectral proposées sont basées sur la factorisation matricielle avec contrainte de non-négativité, et elles sont conçues pour le cas particulier de scènes urbaines. Les méthodes proposées donnent généralement de meilleures performances que les méthodes testées de la littérature. La seconde partie de cette thèse à été consacrée à la mise en place de méthodes qui permettent la fusion des images multispectrale et hyperspectrale, afin d'améliorer la résolution spatiale de l'image hyperspectrale. Cette fusion consiste à combiner la résolution spatiale élevée des images multispectrales et la haute résolution spectrale des images hyperspectrales. Les méthodes mises en place sont des méthodes conçues pour le cas particulier de fusion de données de télédétection de milieux urbains. Ces méthodes sont basées sur des techniques de démélange spectral linéaire-quadratique et utilisent la factorisation en matrices non-négatives. Les résultats obtenus montrent que les méthodes développées donnent globalement des performances satisfaisantes pour la fusion des données hyperspectrale et multispectrale. Ils prouvent également que ces méthodes surpassent significativement les approches testées de la littérature. / In this thesis, we focused on two main problems of the spatial remote sensing of urban environments which are: "spectral unmixing" and "fusion". In the first part of the thesis, we are interested in the spectral unmixing of hyperspectral images of urban scenes. The developed methods are designed to unsupervisely extract the spectra of materials contained in an imaged scene. Most often, spectral unmixing methods (methods known as blind source separation) are based on the linear mixing model. However, when facing non-flat landscape, as in the case of urban areas, the linear mixing model is not valid any more, and must be replaced by a nonlinear mixing model. This nonlinear model can be reduced to a linear-quadratic/bilinear mixing model. The proposed spectral unmixing methods are based on matrix factorization with non-negativity constraint, and are designed for urban scenes. The proposed methods generally give better performance than the tested literature methods. The second part of this thesis is devoted to the implementation of methods that allow the fusion of multispectral and hyperspectral images, in order to improve the spatial resolution of the hyperspectral image. This fusion consists in combining the high spatial resolution of multispectral images and high spectral resolution of hyperspectral images. The implemented methods are designed for urban remote sensing data. These methods are based on linear-quadratic spectral unmixing techniques and use the non-negative matrix factorization. The obtained results show that the developed methods give good performance for hyperspectral and multispectral data fusion. They also show that these methods significantly outperform the tested literature approaches.

Depuis l'invention de l'automobile à la fin du 19eme siècle, la taille du parc ainsi que l'importance du trafic routier n'ont cessées d'augmenter. Ceci a malheureusement été suivi par l'augmentation constante du Nombre d'accidents routiers. Un grand nombre d'études et notamment un rapport fourni par l'Organisation Mondiale de la Santé, a présenté un état alarmant du nombre de blessés et de décès liés aux accidents routiers. Afin de réduire ces chiffres, une solution réside dans le Développement de systèmes d'aide à la conduite qui ont pour but d'assister le conducteur dans sa tâche de conduite. La recherche dans le domaine des aides à la conduite s'est montrée très dynamique et productive durant les vingt dernières années puisque des systèmes tels que l'antiblocage de sécurité (ABS), le programme de stabilité électronique (ESP), le régulateur de vitesse intelligent (ACC), l'assistant aux manœuvres de parking (PMA), les phares orientables (DBL), etc. sont maintenant commercialisés et acceptés par la majorité des conducteurs. Cependant, si ces systèmes ont permis d'améliorer la sécurité des conducteurs, de nombreuses pistes sont encore à explorer. En effet, les systèmes d'aide à la conduite existants ont un comportement microscopique, en d'autres termes ils se focalisent uniquement sur la tâche qu'ils ont à effectuer. Partant du principe que la collaboration entre toutes ces aides à la conduite est plus efficace que leur utilisation en parallèle, une approche globale d'aide à la conduite devient nécessaire. Ceci se traduit par la nécessité de développer une nouvelle génération d'aide à la conduite, prenant en compte d'avantage d'informations et de contraintes liées au véhicule, au conducteur et à son environnement. [...] / Since the origin of the automotive at the end of the 19th century, the traffic flow is subject to a constant increase and, unfortunately, involves a constant augmentation of road accidents. Research studies such as the one performed by the World Health Organization, show alarming results about the number of injuries and fatalities due to these accidents. To reduce these figures, a solution lies in the development of Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) which purpose is to help the Driver in his driving task. This research topic has been shown to be very dynamic and productive during the last decades. Indeed, several systems such as Anti-lock Braking System (ABS), Electronic Stability Program (ESP), Adaptive Cruise Control (ACC), Parking Manoeuvre Assistant (PMA), Dynamic Bending Light (DBL), etc. are yet market available and their benefits are now recognized by most of the drivers. This first generation of ADAS are usually designed to perform a specific task in the Controller/Vehicle/Environment framework and thus requires only microscopic information, so requires sensors which are only giving local information about an element of the Vehicle or of its Environment. On the opposite, the next ADAS generation will have to consider more aspects, i.e. information and constraints about of the Vehicle and its Environment. Indeed, as they are designed to perform more complex tasks, they need a global view about the road context and the Vehicle configuration. For example, longitudinal control requires information about the road configuration (straight line, bend, etc.) and about the eventual presence of other road users (vehicles, trucks, etc.) to determine the best reference speed. [...]

Aujourd'hui c'est un fait, nous vivons dans un monde où les enjeux écologiques, économiques et sociétaux sont de plus en plus pressants. Au croisement des différentes lignes directrices envisagées pour répondre à ces problèmes, une vision plus précise de la mobilité humaine est un axe central et majeur, qui a des répercussions sur tous les domaines associés tels que le transport, les sciences sociales, l'urbanisme, les politiques d'aménagement, l'écologie, etc. C'est par ailleurs dans un contexte de contraintes budgétaires fortes que les principaux acteurs de la mobilité sur les territoires cherchent à rationaliser les services de transport, et les déplacements des individus. La mobilité humaine est donc un enjeu stratégique aussi bien pour les collectivités locales que pour les usagers, qu'il faut savoir observer, comprendre, et anticiper.Cette étude de la mobilité passe avant tout par une observation précise des déplacements des usagers sur les territoires. Aujourd'hui les acteurs de la mobilité se tournent principalement vers l'utilisation massive des données utilisateurs. L'utilisation simultanée de données multi-sources, multi-modales, et multi-échelles permet d'entrevoir de nombreuses possibilités, mais cette dernière présente des défis technologiques et scientifiques majeurs. Les modèles de mobilité présentés dans la littérature sont ainsi trop souvent axés sur des zones d'expérimentation limitées, en utilisant des données calibrées, etc. et leur application dans des contextes réels, et à plus large échelle est donc discutable. Nous identifions ainsi deux problématiques majeures qui permettent de répondre à ce besoin d'une meilleure connaissance de la mobilité humaine, mais également à une meilleure application de cette connaissance. La première problématique concerne l'extraction d'informations de mobilité à partir de la fusion de données hétérogènes. La seconde problématique concerne la pertinence de cette fusion dans un contexte réel, et à plus large échelle. Nous apportons différents éléments de réponses à ces problématiques dans cette thèse. Tout d'abord en présentant deux modèles de fusion de données, qui permettent une extraction d'informations pertinentes. Puis, en analysant l'application de ces deux modèles au sein du projet ANR Norm-Atis.Dans cette thèse, nous suivons finalement le développement de toute une chaine de processus. En commençant par une étude de la mobilité humaine, puis des modèles de mobilité, nous présentons deux modèles de fusion de données, et nous analysons leur pertinence dans un cas concret. Le premier modèle que nous proposons permet d'extraire 12 comportements types de mobilité. Il est basé sur un apprentissage non-supervisé de données issues de la téléphonie mobile. Nous validons nos résultats en utilisant des données officielles de l'INSEE, et nous déduisons de nos résultats, des comportements dynamiques qui ne peuvent pas être observés par les données de mobilité traditionnelles. Ce qui est une forte valeur-ajoutée de notre modèle. Le second modèle que nous proposons permet une désagrégation des flux de mobilité en six motifs de mobilité. Il se base sur un apprentissage supervisé des données issues d'enquêtes de déplacements ainsi que des données statiques de description du sursol. Ce modèle est appliqué par la suite aux données agrégés au sein du projet Norm-Atis. Les temps de calculs sont suffisamment performants pour permettre une application de ce modèle dans un contexte temps-réel. / Today it is a fact that we live in a world where ecological, economic and societal issues are increasingly pressing. At the crossroads of the various guidelines envisaged to address these problems, a more accurate vision of human mobility is a central and major axis, which has repercussions on all related fields such as transport, social sciences, urban planning, management policies, ecology, etc. It is also in the context of strong budgetary constraints that the main actors of mobility on the territories seek to rationalize the transport services and the movements of individuals. Human mobility is therefore a strategic challenge both for local communities and for users, which must be observed, understood and anticipated.This study of mobility is based above all on a precise observation of the movements of users on the territories. Nowadays mobility operators are mainly focusing on the massive use of user data. The simultaneous use of multi-source, multi-modal, and multi-scale data opens many possibilities, but the latter presents major technological and scientific challenges. The mobility models presented in the literature are too often focused on limited experimental areas, using calibrated data, etc., and their application in real contexts and on a larger scale is therefore questionable. We thus identify two major issues that enable us to meet this need for a better knowledge of human mobility, but also to a better application of this knowledge. The first issue concerns the extraction of mobility information from heterogeneous data fusion. The second problem concerns the relevance of this fusion in a real context, and on a larger scale. These issues are addressed in this dissertation: the first, through two data fusion models that allow the extraction of mobility information, the second through the application of these fusion models within the ANR Norm-Atis project.In this thesis, we finally follow the development of a whole chain of processes. Starting with a study of human mobility, and then mobility models, we present two data fusion models, and we analyze their relevance in a concrete case. The first model we propose allows to extract 12 types of mobility behaviors. It is based on an unsupervised learning of mobile phone data. We validate our results using official data from the INSEE, and we infer from our results, dynamic behaviors that can not be observed through traditional mobility data. This is a strong added-value of our model. The second model operates a mobility flows decompositoin into six mobility purposes. It is based on a supervised learning of mobility surveys data and static data from the land use. This model is then applied to the aggregated data within the Norm-Atis project. The computing times are sufficiently powerful to allow an application of this model in a real-time context.

Les maladies chroniques impliquant le système respiratoire nécessitent un suivi sur la durée. L’activité physique et les paramètres cardiovasculaires sont essentiels pour ces pathologies. Nous nous sommes intéressés en particulier à la BPCO et à l’apnée obstructive du sommeil. La BPCO est caractérisée par un cercle vicieux d’inactivité : une gêne respiratoire entraîne une diminution de l’activité, qui elle-même augmente la gêne respiratoire par désentraînement. Le monitoring de l’activité, en lien avec la SpO2 est donc essentiel pour cette pathologie. Les désaturations nocturnes sont un paramètre cardinal de l’apnée du sommeil. Un actimètre permet d’évaluer la qualité du sommeil, complétant ainsi le suivi de cette pathologie. De plus, l’activité diurne est un indicateur de l’asthénie provoquée par le syndrome. Le but de ce travail a donc été la mise au point d’un actimètre communicant, capable de mesurer l’activité diurne, d’évaluer le temps de sommeil et de s’interfacer avec un oxymètre de pouls pour synchroniser la collecte de données. À partir des données récoltées durant 26 jours d’enRégistrements, nous avons mis au point et évalué un algorithme permettant de mesurer le temps passé assis, debout et allongé. Cet algorithme a été conçu pour être embarqué dans un microcontrôleur, ayant des ressources de calcul limitées. Nous avons également proposé un algorithme de détection des pas, dont le fonctionnement a été validé sur plus de 5 heures de marche, sur 22 patients différents, contre un comptage manuel. Nous avons enfin proposé une méthode de détection des transitions assis-debout pour l’instrumentation du test de levers de chaise de 3 minutes. Lors de l’analyse nocturne, nous avons mis au point un algorithme de détection du temps de sommeil, testé sur 25 nuits. Nous avons également proposé une méthode d’analyse de l’onde de pouls permettant d’extraire le rapport LF/HF de la variabilité cardiaque, permettant de détecter le sommeil paradoxal. Nous avons montré le résultat de l’agrégation des différentes données acquises par le système formé de l’actimètre et de l’oxymètre lors d’une nuit d’examen, comme outils à disposition du praticien. L’actimètre mis au point dans le cadre de ces travaux et les méthodes d’analyse du signal associées sont adaptés au suivi non invasif de pathologies respiratoires. Ils peuvent également être intégrés à un système de télémédecine via une passerelle informatique pour un suivi de long terme. / Chronic diseases affecting the respiratory system require a long-term monitoring. Physical activity and cardiovascular parameters are essential in those pathologies. We focused on two of those diseases : COPD and obstructive sleep apnea. COPD is characterized by a downward cycle of inactivity : a respiratory impairment leads to a reduction of activity, whose in turn worsen the respiratory impairment by a conditioning loss. As a consequence, activity monitoring and SpO2 are essential for the monitoring of this pathology. Nocturnal oxygen desaturation are a main feature of sleep apnea. An actimeter allows for sleep quality evaluation, and is a logical choice for a complementary measure of this disease. Moreover, diurnal activity is an indicator of the degree of physical weakness that can occur as a consequence of sleep apnea. The main goal of the work has been the developement of a connected actimeter, able to monitor diurnal activity, estimate the duration of sleep and collect data from a pulse oximeter to synchronise the data. From 26 days of accelerometric measures, we designed and validated an algorithm that compute the time spend sitting, standing and lying. This algorithm has been designed to be embedded in a microcontroler with limited computing power. We also proposed a step detection algorithm validated on 5 hours of walking, on 22 different patients, against a visual count. Finally, we designed a method to detect the sitting-standing change of posture to monitor the 3-minutes chair stand test. On the nocturnal aspect, we designed an algorithm used to estimate the sleep duration during a night. It as been tested on 25 nights. We also proposed a pulse wave analysis method to extract the LF/HF ratio of cardiac variability, to detect REM sleep. We showed the result of the aggregation of the different parameters collected by the system composed of the actimeter and the oximeter during a monitored night, as a tool to the healthcare professional. The actimeter design in the context of this work and the associated signal processing methods are appropriate to the monitoring of respiratory pathologies with a light equipment. They also can be integrated into a telemedecine system through a gateway computer, allowing for a long-term monitoring.

Les Systèmes d'Information Géographique (SIG) gèrent des informations complexes localisées dans un espace géographique. Durant la dernière décennie, ces systèmes ont vu l'émergence d'une part des SIG en trois dimensions et plus particulièrement des modèles numériques de terrain (MNT) et d'autre part de l'intégration de données temporelles. Les travaux de recherche en informatique présentés dans ce manuscrit s'attaquent à ces deux thématiques et sont appliqués au domaine maritime. En termes de MNT, ces recherches ont essentiellement porté sur l'intégration de MNT terrestre et maritime. Une méthode de fusion générant un MNT continu a été définie. Elle est basée sur l'appariement d'éléments caractéristiques linéaires (crêtes, talwegs, lignes de rupture de pente). Elle emploie des distances linéaires discrètes introduites par Fréchet. Ces distances fournissent des vecteurs d'appariement autorisant la fusion de MNT à l'aide d'une technique de déformation élastique. En ce qui concerne les SIG spatio-temporels, ces travaux concernent les déplacements d'objets mobiles et plus particulièrement les navires. Dans le cadre de la navigation maritime, les SIG ont une place prépondérante via les aides à la navigation, les systèmes de surveillance du trafic et les simulateurs de formation. Dans ce cadre, un nouveau modèle de représentation des déplacements, la vue relative, a été formalisé. Ce formalisme s'appuie sur la perception humaine de l'espace spatio-temporel et des objets mobiles. Cette représentation est complémentaire de la représentation absolue. Les déplacements relatifs vis-à-vis d'un objet référent sont ainsi plus facilement analysables. Les évolutions des distances et des vitesses relatives sont mieux perçues. Parallèlement, une simulation des activités de navires à l'aide de systèmes multi-agents a été conçue. Les déplacements simultanés d'un grand nombre de navires dans un environnement maritime sont ainsi simulés. Elle prend en compte les différentes activités concurrentes des objets mobiles et les contraintes géographiques. Qui plus est, elle intègre des raisonnements à base de patrons pour reproduire les raisonnements humains. Finalement, à partir des bases de données historiques des positions d'objets mobiles dans un environnement ouvert, des techniques d'extractions des trajectoires et de fouille de données spatio-temporelles ont été réalisées. Elles permettent pour chaque itinéraire et chaque type d'objets de définir des routes types spatio-temporelles et de détecter à la volée des comportements inhabituels. Ces travaux, bien qu'appliqués au domaine maritime, sont génériques. Les méthodes de fusion de MNT peuvent être appliquées à tous types de MNT ayant des zones de recouvrement. De même, les travaux de modélisation, d'analyses et de simulation sur les objets mobiles sont adaptables à tous les déplacements d'objets mobiles dans des espaces ouverts.