Depuis que les études des impacts des changements climatiques ont montré que le milieu marin pourrait être énormément fragilisé par la disparition de certaines espèces de sa faune et de sa flore, ainsi que par le vieillissement rapide de son infrastructure sous-marine, la recherche de systèmes d’observation robustes et continus est classée parmi les sujets de recherche les plus prioritaires des scientifiques. Généralement, l’observation de l’environnement et l’inspection des infrastructures sous-marines se font au moyen des capteurs imageurs tels que les capteurs optiques ou les systèmes acoustiques. Toutefois, ces outils souffrent de certaines limitations lors de leur utilisation. Les caméras optiques fournissent des données caractérisées par une bonne résolution permettant une interprétation facile des scènes observées mais aussi par des problèmes techniques lors de l’acquisition liés aux conditions du milieu marin (e.g. manque de visibilité) empêchant une observation continue du milieu. Les sonars traditionnels produisent aussi des images mais ils n’offrent pas de séquences d’images de haute cadence tels que les capteurs optiques, et leur utilisation est parfois contrainte dans les milieux portuaires et de faible profondeur. C’est pour pallier ces problèmes que les caméras acoustiques ont été conçues. Elles ont la capacité d’acquérir des séquences d’images multi-vues avec une haute cadence et de fonctionner dans des milieux très turbides. Néanmoins, ces caméras ne produisent que des images en 2D où l’élévation de la scène observée est inconnue. Or, une représentation 2D de l’environnement ne peut présenter qu’une partie des informations, elle n’est pas en mesure de représenter "fidèlement" le milieu où le phénomène est observé. Ceci n’est possible qu’à travers une représentation 3D. L’objectif de cette thèse est donc de développer une approche de reconstruction 3D de scènes sous-marines à partir de séquences d’images acquises par des caméras acoustiques. Pour ce faire, nous nous sommes inspirés du principe de la stéréovision pour une reconstruction 3D à partir de points saillants. Néanmoins, la géométrie et la nature bruitée des images acoustiques ne permettent pas une application directe du principe de la stéréovision. Ainsi nous proposons dans cette thèse, une méthodologie de reconstruction 3D qui répond aux problématiques posées par les images des caméras acoustiques. Elle se base, en première partie, sur la conception d'un processus d’extraction de points saillants pertinents sur lesquels, en deuxième partie, va pouvoir s'appuyer la reconstruction 3D de la scène observée. Pour la reconstruction 3D, nous proposons deux approches différentes : une approche curviligne et une approche volumique. Dans ces deux approches, l’algorithme d’optimisation SE-AMC issu de la famille des stratégies d’évolution intervient dans le calcul du mouvement de la caméra entre les images, la détermination de ce mouvement permettant par la suite, l'estimation des informations 3D. La performance de l’approche d’extraction de primitives ainsi que celle des approches de reconstruction 3D ont été évaluées: la première au travers de critères de bonne détection, de répétabilité et de bonne localisation et la deuxième au travers de la comparaison du mouvement et des informations 3D estimés avec des données réelles. / According to recent studies, climate change is having a significant impact on our marine environment inducing temperature increases, chemistry changes, ocean circulation influencing both population dynamics and underwater structure stability. Environmental change is thus a growing scientific concern requiring a regular monitoring of the evolution of underwater ecosystems with appropriate studies combined with accurate and relevant detailed information extraction and preservation. Tracking and modeling such changes in a marine environment is one of the current challenges for underwater exploration. The most common technique used to observe underwater environment, relies on vision-based systems either acoustical or optical. Optical cameras are widely used for acquiring images of the seafloor/underwater structures as they can provide information about the physical properties of the image that will enable the description of the observed scene (color, reflection, geometry). However, the range limitation and non-ideal underwater conditions (dark and turbid waters) make acoustic imaging the most reliable means of sight inside the underwater environment. Traditional sonar systems cannot provide an acoustic image sequences like optical cameras. To overcome those drawbacks, acoustic camera was built. They can produce real time high resolution underwater image sequences, with high refresh rate. Moreover, compared to optical devices, they can acquire acoustic images in turbid, deep and dark water making acoustic camera imaging a reliable means for observing underwater environment. However, although acoustic cameras can provide 2-D resolution of the order of centimeters, they do not resolve the altitude of observed scene. Thus they offer a 2D environment representation which provides incomplete information about the underwater environment. Hence, it would be very interesting to have a system which can provide height information as well as a high resolution. This is the purpose of this thesis where we developed a methodology that enables 3D reconstruction of underwater scenes using sequences of acoustic images. The proposed methodology is inspired from stereovision techniques that allow 3D information computation from image sequences. It consists of two main steps. In the first step, we propose an approach that enables the extraction of relevant salient points from several images. In the second step, two different methods have been proposed (curvilinear approach and volumetric approach) in order to reconstruct the observed scene using images acquired from different viewpoints. The Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy algorithm (SE-AMC) has been used to compute camera movement between images. This movement has been then used to retrieve 3D information. The methodology performances have been evaluated: feature extraction approach has been assessed using criteria of good detection, repeatability and good localization and 3D reconstruction approach has been assessed by comparison between estimated camera movement and 3D information with real data.

Titre de l'écran-titre (visionné le 1er février 2024) / La curiethérapie à haut débit de dose permet de faire des traitements localisés du cancer en utilisant une source radioactive placée temporairement à proximité ou dans la tumeur du patient à l'aide des implants. La source est acheminée par un projecteur de source. Le succès de ce type de traitement est en partie lié à la localisation exacte de ces implants grâce à l'imagerie médicale tridimensionnelle (3D) ; leurs coordonnées 3D sont utilisées pour optimiser la dose administrée à la tumeur tout en épargnant les tissus sains environnants. Présentement en clinique, les coordonnées sont obtenues par reconstruction manuelle par des physicien(ne)s médical(e)s, mais il peut y avoir des erreurs d'identification lorsque les cathéters se chevauchent, l'épaisseur de coupe des images est trop grande ou le contraste n'est pas suffisant. Le Centre intégré de cancérologie du CHU de Québec-Université Laval, possède l'un des trois prototypes de recherche de projecteur de source au monde qui intègre un capteur de suivi électromagnétique (EM). Celui-ci permet la reconstruction automatique de la géométrie 3D des implants, ainsi surmontant les limitations des reconstructions basées sur les images, tel que le contraste et la résolution spatiale. L'un des défis de la technologie EM est qu'elle ne partage pas intrinsèquement le même référentiel que l'imagerie médicale du patient. Ce mémoire compare des méthodologies de reconstruction des implants avec le capteur EM (statique et en mouvement continu) dans des environnements cliniquement pertinents, ainsi que des méthodes pour recaler ces mesures dans le référentiel d'un ensemble d'images de tomodensitométrie (TDM) et d'imagerie par résonance magnétique (IRM). Un nouveau fantôme a été utilisé pour faire des expériences d'assurance qualité et valider une méthode de recalage novatrice basée sur la géométrie d'un applicateur gynécologique. La méthodologie d'acquisition EM en mouvement continu et la méthode de recalage avec l'applicateur ont permis d'erreurs de recalage moyennes (EM vers TDM) avec une exactitude cliniquement acceptable (< 2 mm) et un temps de reconstruction de 6 minutes dans les salles de curiethérapie avec TDM et IRM. Puisque l'applicateur est aussi visible dans l'IRM, cette méthodologie pourrait potentiellement être étendue pour la planification de curiethérapie gynécologique interstitielle utilisant seulement l'IRM, où les cathéters interstitiels sont difficiles à visualiser. Bien qu'il reste encore à faire plusieurs mesures de validation, cette approche pourrait éviter le déplacement des patientes pour faire un examen d'imagerie TDM afin de reconstruire les cathéters, gagnant ainsi du temps et évitant le rayonnement supplémentaire du TDM.

Titre de l'écran-titre (visionné le 31 octobre 2023) / L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est une technique d'imagerie non invasive. Celle-ci utilise les champs magnétiques afin de mesurer les changements hémodynamiques induits par le mécanisme du couplage neurovasculaire dans une région du cerveau donnant une mesure indirecte de l'activité neuronale. La réalisation d'études IRMf sur des souris éveillées pose diverses difficultés et défis techniques nécessitant l'utilisation de sédatifs ou d'anesthésiques. Or, certains facteurs comme le stress et l'état d'anesthésie sont reconnus pour altérer la fonction cérébrale affectant simultanément la fidélité des résultats recueillis. Le but de ce projet est ainsi d'étudier la faisabilité de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle à 1 tesla chez la souris éveillée. D'abord, une méthode de fixation a été développée afin de restreindre les mouvements d'une souris permettant de l'imagerie anatomique et fonctionnelle in vivo. Un paradigme en bloc alternant une période de repos et une période de stimulation a été élaboré en utilisant un mélange gazeux de dioxyde de carbone et d'oxygène à titre de stimulation. Le tout, afin d'induire des changements sanguins comparables à ceux provoqués par le couplage neurovasculaire. Ensuite, une analyse statistique, sur les images fonctionnelles, a permis d'obtenir deux cartes d'activation en comparant les deux différents blocs avec stimulation et au repos. Finalement, les résultats obtenus à l'IRMf sont comparés avec la technique d'imagerie optique intrinsèque pour vérifier la concordance des réponses mesurées par diverses méthodes d'imagerie. Ainsi, l'obtention de ces cartes montre qu'une étude IRMf sur une IRM 1T avec souris éveillée est possible. / Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a non-invasive imaging technique that uses magnetic fields to measure hemodynamic changes induced by the mechanism of neurovascular coupling in a region of the brain giving an indirect measure of neuronal activity. Performing fMRI studies on awake mice poses various technical difficulties and challenges requiring the use of sedatives or anesthetics. However, certain factors such as stress and the state of anesthesia are known to alter brain function, simultaneously affecting the fidelity of the collected results. The aim of this project is to study the feasibility of functional magnetic resonance imaging at 1 tesla in awake mice. First, a mouse holder was developed to restrict the movements of a mouse's head allowing for anatomical and functional imaging in vivo. A block paradigm of alternating a period of rest and a period of stimulation was developed using a gaseous mixture of carbon dioxide and oxygen as stimulation in order to induce blood changes comparable to those caused by neurovascular coupling. Then, a statistical analysis on those functionals images made it possible to obtain two activation maps by comparing the two different blocks of stimulation and at rest. Finally, the results obtained by fMRI are compared with the intrinsic optical imaging technique to verify the concordance of the responses through different imaging methods. Thus, obtaining these maps shows that an fMRI study on a 1T MRI with awake mice is possible.

Le travail accompli vise le développement de nanoparticules composites d’oxyde de fer potentiellement utilisables dans le domaine biomédical. En effet, les besoins en composites superparamagnétiques biocompatibles sont de plus en plus importants. Grâce à leurs propriétés magnétiques extraordinaires, les nanoparticules d’oxyde de fer sont des composés prometteurs pour une utilisation en tant qu’agent de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM), pour le marquage et l’imagerie cellulaire ou encore comme agents thérapeutiques. Chacune de ces applications requiert un type spécifique de nanoparticules magnétiques. La stratégie choisie a donc consisté, en premier lieu, à développer une synthèse reproductible de nanoparticules d’oxyde de fer « sur-mesure » dont la distribution de taille serait la plus étroite possible. Cet objectif a pu être atteint grâce à la méthodologie des plans d’expériences. Cet outil statistique offre de nombreux avantages comme la modélisation et l’optimisation de la synthèse. La stabilisation et la fonctionnalisation de la surface de ces nano-objets représente également un point crucial de ce travail. Ces étapes sont en effet nécessaires pour assurer le comportement désiré en milieu physiologique ainsi qu’un greffage ultérieur de vecteurs spécifiques selon l’application biomédicale envisagée. En conclusion, cette thèse de doctorat a permis la mise au point d’une méthode de synthèse versatile de dispersions de particules magnétiques stables pouvant répondre aux besoins des applications thérapeutiques et diagnostiques. Ces nouvelles nanoparticules constituent ainsi une alternative particulièrement intéressante aux ferrofluides actuellement utilisés dans le domaine biomédical.

Cette thèse porte sur la citation dans l'imagerie contemporaine, plus exactement sur le transfert complet ou partiel d’images dans un lieu d’accueil de médium différent. L'objectif est de démontrer comment, en choisissant un médium autre que celui de l'image citée, l'artiste citant se présente et se représente comme «relanceur» des arts. L’hypothèse est la suivante: pour le citateur, l'acte citationnel repose sur deux objectifs qui se confrontent: celui de s'identifier à l'autre cité et de reconnaître la valeur exemplaire du modèle; celui de s'approprier l'image source et de la recomposer par le biais d’une pratique personnelle dans un contexte qui favorise les mélanges et les déplacements de tous ordres à distance des hiérarchies conventionnelles. L'étude s'appuie sur le concept d’«icono-logique» développé par le sémioticien Pierre Fresnault-Deruelle qui stipule que toute image fonctionne par rapport à d’autres images virtuelles. Cette notion est à la base de l'élaboration du schéma de la mobilité citationnelle qui guide les analyses de cas. La méthode spécifiquement axée sur les conséquences du changement de médium cherche à faire ressortir les écarts spatiotemporels et structurels entre les œuvres citantes et les œuvres citées, distanciations qui instaurent un système de déplacements liés à des facteurs d’expression (médium, style) et de contenu (genre et motifs). La thèse est divisée en deux parties: la première présente les états de faits, le type de corpus, les assises théoriques majeures et la méthodologie. La seconde regroupe les analyses de cas. Le Chapitre 1 aborde d’un point de vue critique les différentes théories sémiotiques portant sur la citation et élabore une réflexion sur les nouveaux paradigmes en regard de la pratique artistique aux XXe et XXIe siècles. Le Chapitre 2 porte sur les circonstances de prégnance des œuvres citantes en lien avec le concept de la doxa. Le postulat est le suivant: en citant le modèle dans un médium différent, le citateur bouscule les structures et les habitudes culturelles et, en cela, les images sont non seulement paradoxales, elles sont parodiques et ironiques. Cependant, considérant que l'acte citationnel est essentiellement imitatif, il est étroitement lié à la théorie de la mimêsis. Ainsi, en tant que re-production, la citation participe de la mouvance «icono-logique», en ce qu’elle sollicite l'activation de la mémoire du récepteur et fait appel à sa connaissance d’une vaste imagerie. Le Chapitre 3 réfléchit sur les constituants du schéma de la mobilité quant aux écarts spatiotemporels (mobilité horizontale) et aux écarts structurels (mobilité verticale) qui mettent en relief la manière dont les images citantes interrogent plus qu’elles ne renient les répartitions traditionnelles des genres et des thèmes et créent des lieux inédits de représentation. Les Chapitres 4 et 5 regroupent les analyses de cas rassemblées sous les rubriques Médiums courants en art et Médiums populaires. Afin de faire ressortir la complexité du remodelage, chaque couplage d’une ou de plusieurs œuvres citées et d’une image citante est systématiquement abordé sur le plan de l'expression et sur le plan du contenu. À la fin de chacune des analyses sont relevées les principales stratégies citationnelles reliées au transfert de médium. En conclusion et pour ouvrir la réflexion sur d’autres possibilités de transferts, deux cas très récents seront appelés à témoins. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : citation, médium, transfert, déplacement, appropriation.

Diss.--Mathematics--Zurich--Swiss federal institute of technology, 1998. / Bibliogr. p. 151-156.

Texte remanié de: Thèse de doctorat--Paris 11, 2005. / Bibliogr. p. 147-150. Résumé en français et en anglais. ISSN exact de la collection : 0078-3781.

Thèse de doctorat--Signal et images--Paris--ENST, 2006. / Bibliogr. p. 153-166. Résumé en français et en anglais.

Thèse doctorat : Images et Systèmes : Villeurbanne, INSA : 2003. / Le chapitre 4 intitulé "Caractérisation du Cryogel pour l'élastographie sonore" est rédigé en anglais. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 117-126. Publications de l'auteur p. 127-128.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Informatique : Lyon 2 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.