Ce travail de thèse vise à caractériser l’interaction entre composés organiques volatils et poussières minérales atmosphériques. Les COV sélectionnés sont l’isopropanol (IPA), l’isoprène (ISP) et l’acide acétique (AcA). Cinq échantillons naturels de poussières minérales provenant de zones désertiques situées dans plusieurs régions du globe ont été retenus.Il a été mis en évidence que l’origine et donc la composition chimique des poussières naturelles joue un rôle majeur dans la nature de leur interaction avec les COV. Plus particulièrement, les coefficients de capture tendent à croître avec les rapports élémentaires Al/Si et Fe/Si. De plus, il est montré que l’interaction entre COV et poussières est fortement impactée par l’humidité relative et la température.Plusieurs modes d’interaction entre les COV et les poussières étudiés ont été mis en évidence : physisorption, chimisorption ou adsorption réactive. Ils dépendent de la composition chimique des poussières et de la structure des COV. En fonction du mode d’interaction, ces processus hétérogènes peuvent être considérés comme des puits de COV primaires voire des sources de COV secondaires en phase gazeuse. Ce travail met en lumière la contribution des processus hétérogènes dans l’atmosphère. / This thesis investigates the interactions of volatile organic compounds (VOCs) with natural mineral dust samples. The VOCs used are isopropanol (IPA), isoprene (ISP) and acetic acid (AcA). Five natural mineral dust samples originating from various desert regions all over the world are used in this study.It is evidenced that the origin, I.E. the chemical composition, of the natural dust sample plays a significant role in defining the nature of its interaction with the VOCs. In particular, an increase of uptake is observed with increasing Al/Si and Fe/Si elemental rations. Moreover, the dust-VOC interaction is evidenced as being highly impacted by relative humidity and temperature.Various interactions modes have been evidenced between dust and VOCs such as physisorption, chemisorption and reactive sorption depending on the chemical composition of the dust and the structure of the VOC. Depending on the interaction mode, heterogeneous processes can act as a sink of primary VOCs or even a soure of secondary oxygenated VOCs in the gas phase. This work emphasiez the contribution of heterogeneous processes to the atmosphere.

Ce travail propose de nouvelles contributions aux méthodes d’homogénéisation avec des applications aux composite, aux polycristaux et aux milieux poreux. Les propriétés effectives sont déterminées en résolvant un problème élémentaire sur la cellule unitaire que l’on peut reformuler avec l’équation de Lippmann-Schwinger (LS). Celle-ci est résolue en utilisant des développements en série de Neumann. Plusieurs approches sont alors proposées pour calculer les différents termes de la série, en utilisant des approches analytiques ou numériques. Ainsi, dans les deux premiers chapitres, on établit une famille d’équation LS pour la polarisation dans le contexte de la conductivité thermique et de l’élasticité. L’opérateur de cette équation est optimisé afin d’obtenir la meilleur convergence de la série de Neumann et par conséquent la meilleur estimation des propriétés effectives du composite. L’estimation proposée est basée à la fois sur une série tronquée et une estimation du résidu de la série de Neumann. Le travail présenté au chapitre 3 concerne le calcul des propriétés de transport de masse en milieu poreux. De manière classique, la loi de filtration est donnée par la loi de Darcy à l’échelle macroscopique. Dans ce travail, on calcule les termes correctifs à l’équation de Darcy lorsque la condition de stricte séparation des échelles n’est pas vérifiée. Ces termes correctifs sont calculés numériquement en résolvant une équation LS et en utilisant un schéma itératif basé sur la transformée de Fourier Rapide (TFR). Finalement, au chapitre 4, on détermine numériquement des bornes pour les propriétés élastiques des polycristaux en utilisant toujours les approches basées sur la TFR. L’approche proposée permet de tenir compte de la géométrie exacte de la cellule de Voronoi en utilisant les expressions exactes des fonctions formes pour des polygones et des polyèdres. La méthode est appliquée à des polycristaux constitués de monocristaux cubiques / This work proposed some contributions to the homogenization methods with applications to composites materials, polycristals and porous media. The effective properties are determined by solving the unit cell problem and the corresponding Lippmann-Schwinger (LS) equation. The latter is solved by means of Neumann series. Different approaches are considered to evaluate each terms of the series using analytic or numerical approaches. In the first two chapters, we formulate a general class of LS equations for the polarization in the case of conductivity and then elasticity. The operator of the latter is optimized to obtain the best convergence of the associated Neumann series and then of the better estimate of the effective of the composite. The estimate is based on both a truncated Neumann series and an approximation of its residual. In chapter 3, we deal with the mass transport properties of porous media. Classically, the filtration law is given by the Darcy equation at the macroscopic scale. In the present work we compute the corrective terms of the Darcy equation in the situation of no strict scale separation. These corrective terms are determined numerically by solving a LS equation with a fast Fourier Transform (FFT) based iterative scheme. Finally, in chapter 4, we derivative numerically some bounds for the elastic properties of polycristals still by means of an FFT iterative scheme. The approach uses an exact description of the voronoi-unit cell geometry by using the shape functions of polygons and polyhedrons. The method is applied to polycristals constituted of cubic single crystals

L'utilisation de la radio flexible permet d'envisager des réseaux sans fil évolutifs, plus efficaces et plus intelligents. Le terme «~radio flexible~» est un terme très général, qui peut s'appliquer à une implanta- tion logicielle des opérations, à une implantation matérielle adaptable basée sur des accélérateurs matériels, ou encore à des implantations mixtes. Il regroupe en fait toutes les implantations de terminaux radio qui ne sont pas figées. Les travaux réalisés durant cette thèse tournent autour de deux points. Le premier est l'utilisation des processeurs graphiques pour la radio flexible, et plus particulièrement pour la radio logicielle. Ces cibles offrent des performances impressionnantes en termes de débit brut de calcul, en se basant sur architecture massivement parallèle. Le parallélisme de données utilisé dans ces processeurs diffère cependant du parallélisme de tâches souvent exploitées dans les applications de radio logicielle. Différentes approches pour résoudre ce problème sont étudiées. Les résultats obtenus sur ce point permettent une nette amélioration du débit de calcul atteignable avec une implantation logicielle, tout en libérant le processeur pour d'autres tâches. Le deuxième point abordé dans cette étude concerne la définition d'un environnement perme- ttant de supporter différentes possibilités d'implantation de la radio flexible. Cet environnement englobe le support de la plateforme hétérogène, et la gestion des applications sur ces plateformes. Bien qu'encore expérimental, les premiers résultats obtenus avec l'environnement montrent ses capacités d'adaptation, et le rendent utilisable pour des applications radio variées sur des plateformes hétérogènes. / The development of flexible radio leads to evolving wireless networks. This character- istic enables more efficient and smarter networks. Flexible radio is not a precise definition. It can be used to describe a software implementation of radio operations, as well as a hardware implementation based on configurable hardware coprocessors. It can also refer to heterogeneous implementations. It describes any implementation which can evolve. During this PhD, we focused on two different aspects of flexible radio. First, the use of graphi- cal processors for flexible radio (and especially software radio) is studied. These execution targets enable impressive performances, when studying raw attainable processing throughput, through the use of massively parallel architectures. The problem is that the data parallelism exhibited by these processors does not match the task parallelism of software radio applications. Different approaches to correct this mismatch are studied in this work. The displayed results show an improvement in the at- tainable software implementation, while letting the processor process other tasks. The other issue addressed in this work is the definition of an environment able to support dif- ferent implementation choices for flexible radio. Support for multiple implementations includes heterogeneous platforms support, as well as application management on these platforms. While this environment is still in early development stage, preliminary results demonstrate its adaptabil ity, and eases development of applications on different heterogeneous platforms.

Ce mémoire de thèse s’intéresse aux réseaux hétérogènes de capteurs sans fil (Wireless Sensor Networks – WSNs) constitués par une multitude de dispositifs de détection qui coexistent malgré leurs caractéristiques différentes. Contrairement aux réseaux homogènes de capteurs, chaque capteur d’un réseau hétérogène est capable de détecter et mesurer différents phénomènes physiques (température, pression, humidité) et générer ainsi un trafic avec des caractéristiques spécifiques, différentes d’un capteur à l’autre.En effet, selon l’application visée, le déploiement initial des nœuds peut être aléatoire, résultant en une répartition non-homogène des nœuds dans l’environnement. Autres facteurs comme l’extinction d’un nœud suite à l’épuisement de sa batterie ou à une faute générique peuvent impacter l’hétérogénéité de la répartition des nœuds. Tous ces phénomènes peuvent être perçus comme une source supplémentaire d’hétérogénéité dans les réseaux de capteurs sans fil. Puisque les facteurs d’hétérogénéité peuvent évoluer tant au cours du temps que dans l’espace, il est indispensable de concevoir des mécanismes adaptatifs pour les réseaux hétérogènes de capteurs afin de réagir et de s’adapter à la dynamique du réseau. De tels mécanismes adaptatifs sont toutefois difficiles à mettre en place. L’objectif majeur de cette thèse est d’étudier les problèmes liés à l’hétérogénéité dans les réseaux de capteurs sans fil afin de concevoir des méthodes de contrôle de l’accès au canal (Medium Access Control – MAC) qui s’adaptent à la dynamique de l’hétérogénéité tout en étant économe d’un point de vue énergétique. Deux sources d’hétérogénéité sont envisagées.Dans un premier temps, nous considérons les problématiques liées aux sources dans trafics multiples chacune dotée de caractéristiques et contraintes spécifiques. Pour pallier ce problème, un protocole MAC adaptatif basé sur une approche asynchrone est proposé ; il consiste en une méthode MAC de préservation de l’énergie, couplée à l’utilisation d’un instant de rendez-vous pour la transmission des données. Le protocole proposé, LA-MAC pour Low-Latency MAC, permet de garantir de façon efficace le transport de messages au travers d’un réseau multi-sauts grâce à la transmission d’agrégats de données (bursts). De vastes campagnes de simulations numériques corroborent la supériorité de LA-MAC en termes de latence, de taux de paquets correctement délivrés et de consommation énergétique par rapport à d’autres protocoles présentés dans l’état de l’art.Dans un second temps, nous étudions des réseaux dynamiques de capteurs sans fil, dont la densité de nœuds varie en temps et en espace. Cette densité des nœuds dans le réseau peut se définir comme étant le nombre de dispositifs avec des données à émettre par mètre carré. En effet, de brusques augmentations de la densité résultent en un accroissement du taux de paquets perdus en raison d’une hausse de la probabilité de collision des trames. En outre, une baisse de la densité des nœuds peut causer un gaspillage énergétique dû à une écoute oisive. Dans ce mémoire, nous traitons des réseaux dynamiques de capteurs sans fils dans lesquels les nœuds et les liens radio entre ces nœuds peuvent apparaître ou disparaître au cours du temps en raison de l’épuisement de leurs batterie, ou de toute autre opération d’administration du réseau, comme par exemple le déploiement de nœuds additionnels. Le travail présenté démontre qu’il est possible de fournir un support à la qualité de service (QoS) dans les réseaux dynamiques grâce à une méthode MAC adaptative et consciente de la densité, baptisée DA-MAC pour Density Aware MAC. Avec DA-MAC, les nœuds s’appuient sur la valeur de la densité locale et adaptent périodiquement les paramètres locaux qui régissent le protocole afin d’accéder au canal sans collision. L’efficacité du protocole proposé est présentée en comparaison d’autres protocoles de l’état de l’art dans de vastes campagnes de simulations numériques. / In this PhD thesis, we consider heterogeneous Wireless Sensor Networks (WSNs) in which several sensing devices with different characteristics coexist. In contrast to a homogeneous sensor network, in heterogeneous networks different sensors may sense different physical phenomena generating traffic that have different characteristics such as monitoring temperature, pressure, and humidity. Moreover, also information criticality can be heterogeneous. Deployment of nodes also introduces heterogeneity in the network. Depending on the specific application in fact, initial deployment can be random with the result that the distribution of nodes across the playground may be non-homogeneous. In addition to this, other factors such as node death because of energy resource exhaustion, mobility, or generic fault influence the heterogeneity of the distribution of nodes. All these characteristics can be considered as sources of heterogeneity of a WSN. Heterogeneity conditions may evolve during time and space, therefore, the design of a heterogeneous sensor networks requires adaptive mechanisms able to react to different characteristics, which is difficult to achieve. The goal of the thesis is to investigate the problems related to heterogeneity of sources in WSNs to design adaptive MAC methods that are able to take into account heterogeneity variations and are energy-efficient. We focus on two sources of heterogeneity.First, we study the problem of multiple traffic sources with different characteristics and constraints. Providing differentiated Quality of Service (QoS) such as low latency and high delivery ratio in large and multi-hops networks is a challenge due to limited energy resources of nodes. To solve this problem we propose an adaptive MAC protocol based on the asynchronous preamble sampling (PS) approach, a simple energy saving MAC technique, coupled with the idea of using a rendezvous time for data transmission. The proposed protocol (Low-Latency MAC, LA-MAC), is able to ensure efficient message forwarding throughout a multi-hop network thanks to the transmission of bursts. When messages need to be forwarded, each receiver behaves like coordinator to organize efficient transmission of contending senders. The innovation of the proposed protocol comes from combining enriched PS preambles to locally organize data transmission in a collision limited way. Extensive numerical simulations show that LA-MAC outperforms other state-of-the- art protocols in terms of latency, delivery ratio, and energy consumption.The precise evaluation of the energy consumption in large wireless sensor networks that use preamble sampling MAC is difficult. In this thesis, we propose an analytic model for energy evaluation of PS that depends on the instantaneous traffic load of localized regions so that it is independent of the network traffic patterns that can also be heterogeneous. Second, we study dynamic WSNs with density of nodes that varies across space and time. Such networks are characterized by high variability in terms of node densities. Rapid density variation may affect the network state effecting the collision probability and energy consumption of devices. We address the case of dynamic wireless sensor networks in which nodes and/or radio links may appear and disappear over time due to battery exhaustion, node mobility, or network management operations. With the work presented in this thesis we show that it is possible to provide QoS support in dynamic networks using an adaptive Density Aware MAC (DA-MAC) method. The proposed protocol offers a configurable channel sensing phase during which nodes request transmission opportunity in a way that avoids collisions. With DA-MAC, nodes periodically adapt their local protocol parameters to access the channel without collisions depending on local density state. The efficiency of the proposed protocol with respect to other state-of-the-art protocols is shown with extensive numerical simulations.

L'objectif industriel de cette thèse est de proposer un modèle de transfert radiatif dans un réacteur de reformage de méthane. Dans ce procédé, des gaz réactifs circulent dans le réacteur tubulaire rempli de pastilles catalytiques.L'empilement de pastilles constitue un milieu poreux où le rapport de la taille caractéristique des pores sur la dimension radiale du réacteur est grand (1=10 à 1=5). De plus, les très forts gradients de porosité dus à l'organisation des pastilles au voisinage des parois ont un impact important sur les transferts thermiques et en particulier les transferts radiatifs.L'objectif scientifique est de développer et valider un modèle de transfert radiatif applicable à des milieux poreux fortement hétérogènes et anisotropes ne suivant pas la loi de Beer. Dans un premier temps, les propriétés radiatives du milieu homogénéisé équivalent au milieu poreux réel sont complètement déterminées par la fonction de distribution cumulée d'extinction Gext, la fonction de phase p et la porosité Π. Ces fonctions, précédemment introduites pour des milieux homogènes éventuellement anisotropes, sont calculées avec une grande précision par une méthode de Monte Carlo. Elles ont été généralisées ici à des milieux hétérogènes. Il a été montré à partir d'un nouveau critère de validité adapté aux milieux hétérogènes que le milieu homogénéisé équivalent ne suit pas la loi de Beer, en particulier au voisinage des parois.De ce fait, l'équation de transfert radiatif généralisée (GRTE) doit prendre en compte l'émission par un milieu non Beerien fortement hétérogène même à la limite optiquement mince : un coefficient d'absorption n'y a pas de sens physique et des corrélations entre émission et transmission apparaissent dues au caractère non Beerien. Le principe de réciprocité et les propriétés des fonctions d'extinction Gext ont permis d'exprimer rigoureusement les termes sources d'émission dans ce type de milieux fortement hétérogènes non Beeriens. Un facteur de corrélation émission-transmission a été introduit. La GRTE, sous forme intégrale, a été résolue par une méthode de transfert de Monte Carlo. Le modèle complet a été appliqué après validation aux réacteurs de reformage de méthane de Air Liquide. / The industrial goal of this work is to propose a radiative transfer model in a tubular reactor of steam methane reforming. During the reforming process, reactive gases are injected in the tubular reactor filled with catalytic pellets. The packed bed of pellets forms a porous medium, and a particular feature of it is that the characteristic pore size is large compared to the reactor inner dimension. In addition, the organization of the pellets in the near-wall region results in important porosity gradients which have a significant effect on the heat transfer, and more specifically on the radiative transfer.The scientific goal is to develop and validate a radiative transfer model applicable to strongly nonhomogeneous, anisotropic and non Beerian porous media.First, the radiative properties of the homogenised phase equivalent to the real porous medium are completely determined by the cumulated distribution function of extinction Gext, the phase function p, and the local porosity Π. These functions, previously introduced for statistically homogeneous and anisotropic porous media, are calculated very accurately by a Monte Carlo method. They have been extended to statistically non-homogeneous porous media. Similarly, the expression of the validity criterion of the Beer law is extended to statistically anisotropic and non-homogeneous porous media : it is proven that for the considered porous media the Beer law is not valid in the homogenised phase, in particular in the vicinity of the walls. As a result, the Generalized Radiative Transfer Equation (GRTE) is needed and the emission source terms must be determined in a strongly nonhomogeneous non Beerian even at the optically thin limit : an absorption coefficient doesn't have any physical meaning and correlations between emission and transmission appear due to the non-Beerian behavior.The reciprocity principle and the properties of the extinction functions Gext allow the emission source terms in this kind of strongly non-homogeneous and non-Beerian media to be accurately determined. A correlation factor emission-transmission has been introduced. The GRTE has been solved by a Monte Carlo method.The complete model is applied, after validation, to the steam methane reformers in use by Air Liquide.

Les appareils modernes sont constitués de plusieurs sous-systèmes de différentes sortes qui communiquent et interagissent. L'hétérogénéité de ces sous-systèmes et leurs interactions complexes rendent très délicate leur développement. L'approche d'ingénierie dirigée par les modèles apporte une solution en permettant l'expression de nombreux modèles structurels et comportementaux de natures très diverses. Dans ce contexte, il est nécessaire de construire un modèle unique qui intègre ces différents modèles afin d'y appliquer des méthodes de validation et de vérification pour permettre aux ingénieurs système de comprendre et de valider un comportement global. Cependant, la coordination manuelle des différents modèles qui composent le système est une opération source d'erreurs et les approches automatiques proposent des patrons de coordination ad-hoc pour certaines paires de langages. Dans ces approches, le patron de coordination est souvent encapsulé dans un outil dont il est difficile d'extraire les liens avec le système global. Cette thèse propose le Behavioral Coordination Operator Language (BCOoL), un langage dédié à la spécification de patrons de coordination entre des langages à partir de la définition d'opérateurs de coordination. Ces opérateurs sont employés afin d'automatiser la coordination de modèles exprimés dans ces langages. BCOoL est implémenté comme une suite de plugins qui s'appuient sur l'Eclipse Modeling Framework et présente ainsi un environnement complet pour l'exécution et la vérification de différents modèles coordonnés. / Modern devices embed several subsystems with different characteristics that communicate and interact in many ways. This makes its development complex since a designer has to deal with the heterogeneity of each subsystem but also with the interaction between them. To tackle the development of complex systems, Model Driven Engineering promotes the use of various, possibly heterogeneous, structural and behavioral models. In this context, the coordination of behavioral models to produce a single integrated model is necessary to provide support for validation and verification. It allows system designers to understand and validate the global and emerging behavior of the system. However, the manual coordination of models is tedious and error-prone, and current approaches to automate the coordination are bound to a fixed set of coordination patterns. Moreover, they encode the pattern into a tool thus limiting reasoning on the global system behavior. In this thesis, we propose a Behavioral Coordination Operator Language (B-COoL) to reify coordination patterns between specific domains by using coordination operators between the Domain-Specific Modeling Languages used in these domains. Those operators are then used to automate the coordination of models conforming to these languages. B-COoL is implemented as plugins for the Eclipse Modeling Framework thus providing a complete environment to execute and verify coordinated models. We illustrate the use of B-COoL with the definition of coordination operators between timed finite state machines and activity diagrams. We then use these operators to coordinate and execute the heterogeneous models of a surveillance camera system.

La Reconnaissance Optique de Caractères (OCR) est un processus qui convertit les images textuelles en documents textes éditables. De nos jours, ces systèmes sont largement utilisés dans les applications de dématérialisation tels que le tri de courriers, la gestion de factures, etc. Dans ce cadre, l'objectif de cette thèse est de proposer un système OCR qui assure un meilleur compromis entre le taux de reconnaissance et la vitesse de traitement ce qui permet de faire une dématérialisation de documents fiable et temps réel. Pour assurer sa reconnaissance, le texte est d'abord extrait à partir de l'arrière-plan. Ensuite, il est segmenté en caractères disjoints qui seront décrits ultérieurement en se basant sur leurs caractéristiques structurelles. Finalement, les caractères sont reconnus suite à la mise en correspondance de leurs descripteurs avec ceux d'une base prédéfinie. L'extraction du texte, reste difficile dans les documents hétérogènes scannés avec un arrière-plan complexe et bruité où le texte risque d'être confondu avec un fond texturé/varié en couleurs ou distordu à cause du bruit de la numérisation. D'autre part, la description des caractères, extraits et segmentés, se montre souvent complexe (calcul de transformations géométriques, utilisation d'un grand nombre de caractéristiques) ou peu discriminante si les caractéristiques des caractères choisies sont sensibles à la variation de l'échelle, de la fonte, de style, etc. Pour ceci, nous adaptons la binarisation au type de documents hétérogènes scannés. Nous assurons également une description hautement discriminante entre les caractères se basant sur l'étude de la structure des caractères selon leurs projections horizontale et verticale dans l'espace. Pour assurer un traitement temps réel, nous parallélisons les algorithmes développés sur la plateforme du processeur graphique (GPU). Nos principales contributions dans notre système OCR proposé sont comme suit :Une nouvelle méthode d'extraction de texte à partir des documents hétérogènes scannés incluant des régions de texte avec un fond complexe ou homogène. Dans cette méthode, un processus d'analyse d’image est employé suivi d’une classification des régions du document en régions d’images (texte avec un fond complexe) et de textes (texte avec un fond homogène). Pour les régions de texte on extrait l'information textuelle en utilisant une méthode de classification hybride basée sur l'algorithme Kmeans (CHK) que nous avons développé. Les régions d'images sont améliorées avec une Correction Gamma (CG) avant d'appliquer CHK. Les résultats obtenus d'expérimentations, montrent que notre méthode d'extraction de texte permet d'attendre un taux de reconnaissance de caractères de 98,5% sur des documents hétérogènes scannés.Un Descripteur de Caractère Unifié basé sur l'étude de la structure des caractères. Il emploie un nombre suffisant de caractéristiques issues de l'unification des descripteurs de la projection horizontale et verticale des caractères réalisantune discrimination plus efficace. L'avantage de ce descripteur est à la fois sa haute performance et sa simplicité en termes de calcul. Il supporte la reconnaissance des reconnaissance de caractère de 100% pour une fonte et une taille données.Une parallélisation du système de reconnaissance de caractères. Le processeur graphique GPU a été employé comme une plateforme de parallélisation. Flexible et puissante, cette architecture offre une solution efficace pour l'accélération des algorithmesde traitement intensif d'images. Notre mise en oeuvre, combine les stratégies de parallélisation à fins et gros grains pour accélérer les étapes de la chaine OCR. En outre, les coûts de communication CPU-GPU sont évités et une bonne gestion mémoire est assurée. L'efficacité de notre mise en oeuvre est validée par une expérimentation approfondie / The Optical Character Recognition (OCR) is a process that converts text images into editable text documents. Today, these systems are widely used in the dematerialization applications such as mail sorting, bill management, etc. In this context, the aim of this thesis is to propose an OCR system that provides a better compromise between recognition rate and processing speed which allows to give a reliable and a real time documents dematerialization. To ensure its recognition, the text is firstly extracted from the background. Then, it is segmented into disjoint characters that are described based on their structural characteristics. Finally, the characters are recognized when comparing their descriptors with a predefined ones.The text extraction, based on binarization methods remains difficult in heterogeneous and scanned documents with a complex and noisy background where the text may be confused with a textured background or because of the noise. On the other hand, the description of characters, and the extraction of segments, are often complex using calculation of geometricaltransformations, polygon, including a large number of characteristics or gives low discrimination if the characteristics of the selected type are sensitive to variation of scale, style, etc. For this, we adapt our algorithms to the type of heterogeneous and scanned documents. We also provide a high discriminatiobn between characters that descriptionis based on the study of the structure of the characters according to their horizontal and vertical projections. To ensure real-time processing, we parallelise algorithms developed on the graphics processor (GPU). Our main contributions in our proposed OCR system are as follows:A new binarisation method for heterogeneous and scanned documents including text regions with complex or homogeneous background. In this method, an image analysis process is used followed by a classification of the document areas into images (text with a complex background) and text (text with a homogeneous background). For text regions is performed text extraction using a hybrid method based on classification algorithm Kmeans (CHK) that we have developed for this aim. This method combines local and global approaches. It improves the quality of separation text/background, while minimizing the amount of distortion for text extraction from the scanned document and noisy because of the process of digitization. The image areas are improved with Gamma Correction (CG) before applying HBK. According to our experiment, our text extraction method gives 98% of character recognition rate on heterogeneous scanned documents.A Unified Character Descriptor based on the study of the character structure. It employs a sufficient number of characteristics resulting from the unification of the descriptors of the horizontal and vertical projection of the characters for efficient discrimination. The advantage of this descriptor is both on its high performance and its simple computation. It supports the recognition of alphanumeric and multiscale characters. The proposed descriptor provides a character recognition 100% for a given Face-type and Font-size.Parallelization of the proposed character recognition system. The GPU graphics processor has been used as a platform of parallelization. Flexible and powerful, this architecture provides an effective solution for accelerating intensive image processing algorithms. Our implementation, combines coarse/fine-grained parallelization strategies to speed up the steps of the OCR chain. In addition, the CPU-GPU communication overheads are avoided and a good memory management is assured. The effectiveness of our implementation is validated through extensive experiments

AL’érosion interne est l’une des principales causes d'instabilité des ouvrages de retenue hydrauliques tels que les digues, les levées et les barrages. Cette pathologie peut mener à la ruine de l’ouvrage avec des pertes humaines et d’importants dégâts matériels. Ce travail de thèse est consacré à la caractérisation de la suffusion dans les sols homogènes et hétérogènes, et participe aux études menées dans le cadre du projet national ERINOH (ERosion INterne des Ouvrages Hydrauliques). Les essais menés sur l’EFA ont été effectués sur des échantillons homogènes constitués de sables et de fines (Kaolinite, Illite ou Silt) reconstitués au laboratoire. Les résultats ont montré l’importance du type et du pourcentage des fines sur la résistance à l’érosion. Par la suite, les résultats de ces essais ont été comparés aux résultats obtenus avec les mêmes matériaux réalisés à l’IFFSTAR (Paris) avec le dispositif d’érosion de trou HET. Les résultats des classifications selon les deux dispositifs placent chaque matériau testé dans des catégories similaires. Les deux approches expérimentales (EFA et HET) peuvent donc être complémentaires pour la classification des sols vis-à-vis de l’érosion interne. L’utilisation de l’EFA se révèle être plus appropriée pour des sols à faible proportion de fines qui ne peuvent pas être testés au HET. Les essais réalisés en colonne ont été effectués sur deux types de matériaux : des sols homogènes et des sols hétérogènes. Les essais sur sols homogènes ont été menés sur des matériaux constitués de sables et de fines (Argiles et Limon) à différentes proportions. Les essais ont montré également l’influence du type et du pourcentage de fines sur l’initiation et la cinétique de l’érosion. Quant aux essais sur sols hétérogènes, ils sont répartis en trois catégories : les essais sur sol bi-couches, les essais sur sol ségrégé et les essais sur sol naturel. Les essais sur sol bi-couhes ont servi à montrer l’influence sur la suffusion d’une hétérogénéité géométrique créée par une discontinuité granulométrique sur l’érosion. Ces essais ont montré aussi qu’un sol ségrégé pouvait dans certaines conditions être légèrement plus résistant à l’érosion. Dans ces essais, l’étude de l’évolution de la perméabilité en cours d’essai et l'analyse granulométrique après essai montrent une redistribution granulaire au sein de l’échantillon, qui peut mener à une meilleure résistance à la suffusion. Les essais sur le sol naturel (graves du Rhin) ont montré que ce dernier présente une résistance à la suffusion sous les sollicitations hydrauliques, en raison de la propriété d’auto-filtration. Les mesures de pressions le long de l’échantillon ont permis de mettre en évidence la variation des gradients hydrauliques locaux, paramètres indirects de redistribution de fines dans l’échantillon avec un colmatage potentiel. / AInternal erosion is one of main causes of instabilities of hydraulic retaining structures such as dykes, levees and dams. This problem can lead to the collapse of the structure with considerable material damage and sometimes human losses. This study is devoted to characterisation of suffusion in homogeneous and heterogeneous soil. It also participates to other studies performed in the framework of the the national project ERINOH (INternal ERosion in Hydraulic Structures). Tests using the device EFA (Erosion Function Apparatus) were performed on homogeneous samples made of sand and fines (Kaolinite, Illite ou Silt) prepared in the laboratory. The results showed the importance of the type and the percentage of fines on the erosion resistance. Thereafter, these results were compared to other results obtained from similar samples and performed at IFFSTAR (Paris) using HET (Hole Erosion Test) device. This comparison showed important differences on estimating the hydraulic shear stress. Nevertheless, classification results for both devices place tested samples in similar categories. These two devices (EFA and HET) can be complementary in soil classification against internal erosion. The EFA showed that it can perform tests on samples containing lower percentage of fines which cannot be tested on the HET device. Tests on erosion columns were performed on two different kinds of soils : homogeneous et heterogeneous soils. Homogeneous soils were made of sand and fines (clays and Silt) at different fines contents in the whole composition. The results showed the importance of the type and the percentage of fines on the initiation and evolusion of the suffusion. Tests performed on heterogeneous soils were splitted into three different categories : Two-layers sample tests, segregated sample tests and tests carried out with natural soils. Test using two-layers sample showed the influence of a geometrical heterogeneity created by granulometric discontinuity on suffusion. Segregation tests showed that under fixed conditions segregated sample can be slightly more resistant against internal erosion. The observation of permeability and post-test grain size analysis showed redistribution of soil particles that can lead to better resistance against suffusion. Test performed on natural soil (Rhine gravels) showed substancial resistance against suffusion under hydraulic load due to auto-filtration properties. Pressure measurments along the sample showed the variation of local hydraulic gradients, indirect parameters of fines redistribution in the sample with partial clogging.

Le but de cette thèse est de développer des catalyseurs hétérogènes utilisés dans l’estérification de l’acide oléique en triméthylpropane afn de produire un bio-lubrifiant : le triméthylolpropane trioléate. Quatre groupes de catalyseurs furent étudiés 1) hétéropolyacides (HPA) immobilisés sur de la silice après dépôt d’oxyde de zirconium; une forte immobilisation des HPA sur la silice fut obtenue avec notamment une bonne résistance au phénomène de lixiviation garantissant une bonne stabilité du catalyseur. 2) silice macroporeuse (Si(HIPE)) fonctionnalisée avec trois différentes phases actives (HPA, SO3H-/PO3H2-, phosphates de zirconium) : ces catalyseurs présentent une morphologie facile à manipuler mais la réaction se trouve être inhibée par emprisonnement des réactifs et des produits dans les pores. 3) nanoparticules magnétiques fonctionnalisées (MNP) : plusieurs approches furent étudiées pour protéger les MNP lors d’une utilisation à bas pH. La surface recouverte ou greffée avec des MNP a été modifiée pour les groupements sulfoniques. Catalyseurs MNP sont non seulement actifs mais aussi facilement récupérables (propriété magnétiques) et donc réutilisables et recyclables. 4) résines échangeuses de cations ; elles ont montré un réel potentiel industriel grâce à une stabilité remarquable et une possibilité de recyclage unique. Pour les résines de type gel, une étape dite de « pre-swelling » a été développée pour augmenter leurs productivités. Ces résines sont sélectives vers la formation des mono- et diesters, tandis que le triester se forme à cause de la présence d’acide oléique résiduel ou la température élevée du système. Cette coopération entre les catalyses homogène et hétérogène permet de paramétrer la réaction industrielle en la démarrant avec la résine échangeuse d’ions à basse température et la terminer à plus haute température pour obtenir le triester. / This project aims at developing heterogeneous catalysts for the esterification of oleic acid (OA) with trimethylolpropane (TMP) to produce an automotive bio-lubricant, namely trimethylolpropane trioleate (TMPTO). Four groups of catalysts were studied: 1) heteropolyacids (HPA) immobilized onto silica through the link of zirconia; 2) functionalized with three different active phases (HPA, SO3H-/PO3H2-, zirconium phosphates) macroporous Si(HIPE); 3) functionalized magnetic nanoparticles (MNP); and 4) cation ion-exchange resins. We developed a method for the strong immobilization of the HPA onto silica and obtained stable-toward-leaching catalysts (first group of catalysts) which can be easily recycled for the further uses. The Si(HIPE)-materials (second group) have convenient shape that makes them easy to operate but they inhibited the reaction due to entrapment of the reagents and the products inside the small pores. The work dedicated to MNP (third group) investigated different approaches to protect MNP for the use at low pH of the reaction of interest. We found that silica coating of MNP as well as organic silane grafting promote the MNP stability. The surface of coated and grafted MNP was modified to the sulfonic moieties. The MNP-catalysts are easily recoverable by magnet, active and recyclable. Concerning the ion-exchange resins (fourth group), they possess unique stability and recyclability showing potential for the industrial applications. For the gel-type resin the so-called “pre-swelling” step was developed to increase the productivity of the resin. We also found that the resins catalyze the formation of mono- and diesters, whereas the final triester is generated thanks to the residual OA or high temperature of the system. This cooperative scenario between heterogeneous and homogeneous catalysis allows designing the industrial reaction starting with ion-exchange resin at lower temperature and completing it at higher temperature to obtain the triester.

L'objectif principal de cette thèse est de développer un modèle numérique capable de proposer une représentation fine des phénomènes de fissuration pour les matériaux quasi-fragiles à matrice cimentaire. Dans ce sens, l'échelle pertinente retenue est l'échelle mesoscopique. L'échelle mesoscopique est ici de l'ordre du centimètre et le matériau peut être considéré comme bi-phasique (agrégats inclus dans un mortier, contenant lui même des inclusions de taille inférieure). Par ailleurs, de part la diversité des phénomènes de fissuration pour les matériaux quasi-fragiles comme le béton, il est nécessaire de mettre en place un modèle capable de représenter explicitement les fissures à l'interface agrégats/mortier et/ou dans n'importe quelles des deux phases (agrégats et mortier). La modélisation numérique des phénomènes de fissuration proposée s'inscrit, ici, dans le cadre de la méthode des éléments finis à discontinuité forte. Plus précisément, la fissure est ici définie comme l'apparition d'une discontinuité de déplacements ou encore d'une zone d'épaisseur nulle dans laquelle toutes les déformations sont localisées. Elle correspond au cas extrême des bandes de localisation observées dans les sols ou les roches avec une largeur des bandes tendant vers zéro. Par ailleurs, le modèle proposé intégre aussi une discontinuité faible (discontinuité de déformations) afin de capturer les hétérogénéités sans que le maillage soit contraint. Finalement le but est d'intégrer ce meso-modèle dans le cadre d'une approche multi-échelle séquencée permettant le transfert des informations du niveau mesoscopique vers le niveau macroscopique ou au moins sa borne inférieure, le Volume élémentaire Représentatif. Cette approche séquencée permet, par exemple, de déterminer une surface de rupture macroscopique (dans l'esprit d'une fonction seuil) intégrant les principales caractéristiques des matériaux cimentaires. / The main goal of this work is to develop a numerical model capable of providing a fine representation of cracks phenomenon in the case of quasi-brittle material such as concrete. In that way, the relevant chosen scale is the mesoscopic one. The order of magnitude of this scale is here tehe centimeter and the material can be considered as a two-phase material (aggregates melt into a mortar matrix). In addition, due to the diversity of cracks phenomenon in concrete like-material, it is necessary to introduce a model able to explicitely represent cracks at the interface aggregates/mortar matrix and/or in any of the two phases. The numerical cracks phenomenon modeling proposed in this work is cast in the framework of the finite element method with strong discontinuity. Moreover, the proposed model takes into account a weak discontinuity in order to capture heterogeneities without a mesh constrained by the phyysical interfaces between the aggregates and the mortar matrix. Finally, the aim is to use this meso-model in the framework of a sequential multi-scale approach which allows to transfer information from the meso-scale toward the macro-scale.