Thèse en cotutelle : Université Laval Québec, Canada et École nationale supérieure des télécommunications de Bretagne Brest, France / La nécessité et l’importance de représenter une scène en 3-D ont été illustrées par de nombreuses applications en télédétection, telles que la planification urbaine, la gestion des catastrophes, etc. Dans ces applications, les données issues du LiDAR et de l’imagerie optique aérienne et satellitaire ont été largement utilisées. Il existe une complémentarité entre les données issues du LiDAR aéroporté et de l’imagerie optique aérienne/satellite, qui motive la fusion de ces données permettant de représenter des scènes observées en 3-D avec une meilleure précision et complétude. Ces dernières années, l’extraction automatique de l’empreinte des bâtiments dans les scènes urbaines et résidentielles est devenue un sujet d’intérêt croissant dans le domaine de la représentation et de la reconstruction de scènes en 3-D. Avec l’augmentation de la disponibilité d’une quantité massive de données capturées par différents capteurs LiDAR et d’imagerie installés sur des plateformes aériennes et spatiales, de nouvelles opportunités se présentent pour effectuer cette tâche à grande échelle. Cependant, les méthodes de fusion existantes considèrent généralement soit des systèmes d’acquisition hybrides composés de LiDAR et de caméras optiques fixés rigidement, soit des jeux de données acquis à partir de la même plateforme à des dates identiques ou très proches, et ayant la même résolution spatiale. Elles n’ont pas été conçues pour traiter des jeux de données acquis avec des plateformes différentes, dans différentes configurations, à des moments différents, ayant des résolutions spatiales et des niveaux de détail différents. Un tel contexte est appelé contexte d’acquisition non-contraint. D’autre part, l’extraction automatique de l’empreinte des bâtiments à grande échelle est une tâche complexe. Des méthodes existantes ont obtenu des résultats relativement significatifs mais en définissant des formes a priori pour les bâtiments, en imposant des contraintes géométriques, ou en se limitant à des zones spécifiques. De telles hypothèses ne sont plus envisageables pour des jeux de données à grande échelle. Ce travail de recherche est consacré au développement d’une méthode versatile de recalage grossier puis fin de jeux de données collectés selon un contexte d’acquisition non-contraint. Il vise à surmonter les défis associés à ce contexte tels que le décalage spatial entre les jeux de données, la différence de résolution spatiale et de niveau de détail, etc. De plus, ce travail de recherche propose une méthode d’extraction efficace des empreintes des bâtiments, offrant un niveau de précision élevé tout en étant une méthode non-supervisée dédiée aux applications à grande échelle. La méthode proposée, appelée “Super-Resolution-based Snake Model” (SRSM), consiste en une adaptation des modèles de snakes—une technique classique de segmentation d’images—pour exploiter des images d’élévation LiDAR à haute résolution générées par un processus de super-résolution. Il se rapporte au contexte d’acquisition de données non-contraint, servant d’exemple d’application de premier ordre. Des résultats pertinents ont été obtenus lors des évaluations rigoureuses des méthodes proposées, à savoir un niveau de précision hautement souhaitable par rapport aux méthodes existantes. Mots-clés : LiDAR aéroporté, imagerie optique satellitaire et aérienne, recalage de données, information mutuelle, super-résolution, scènes urbaines, extraction de bâtiments, grande échelle.

La connectomique est un des plus grands défis dans la compréhension et le diagnostic des maladies du cerveau. En effet, les mauvaises connexions et le mauvais fonctionnement des circuits du cerveau sont à l'origine de nombreuses maladies neurologiques. Ceci peut être causé par des défauts génétiques, un dérèglement en cours de développement ou à une dégénérescence à un stade ultérieur de la vie. Pour étudier les changements morphologiques à la base des maladies mentales et neurologiques, les technologies d'imagerie actuelles sont limitées. Du fait de la difficulté à acheminer la lumière à l'intérieur de grands volumes de tissus, les études se font bien souvent à partir d'images bidimensionnelles de coupes histologiques et résultent, dans de nombreux cas, à des informations spatiales incomplètes. Dans ce projet, nous avons adopté une stratégie qui permet d'obtenir des images 3D de grands volumes à haute résolution, et ce, sans coupe histologique. D'une part, des techniques de transparisation ont été utilisées afin de minimiser la diffusion de la lumière dans les échantillons de tissus. D'autre part, pour une imagerie plus rapide, nous avons conçu un microscope de fluorescence à feuillet lumineux, à large champ de vue et à haute résolution. Les rayons d'un faisceau laser afocal sont déviés par un axicon pour interagir entre eux et former, dans l'échantillon, une fine aiguille lumineuse qui forme un feuillet lumineux une fois balayée à très grande vitesse dans un plan. Le signal de fluorescence émanant de la section illuminée par le feuillet est collecté selon un axe perpendiculaire par une caméra scientifique CMOS. Cette stratégie a permis de surpasser les systèmes déjà existants en fournissant des images grand volume avec une résolution isotrope de l'ordre du micron. Enfin, ce nouvel outil nous a permis de faire des études précédemment impossibles et aura certainement un impact direct sur l'évaluation post-mortem et l'optimisation de traitements, la découverte de médicaments et l'identification des régions cibles pour les maladies neurodégénératives. / Connectomics is one of the biggest challenges in understanding and diagnosing brain diseases. Indeed, many neurological diseases have their origins in a bad connection or a malfunction of brain circuits. This can be caused by genetic defects, developmental dysfunction or degeneration at a later stage of life. To study the morphological changes underlying mental and neurological diseases, current imaging technologies are limited. In fact, studies are often based on two-dimensional images of histological sections and result, in many cases, in incomplete spatial information. In this project, we adopted a strategy that allows us to obtain 3D images of large volumes at high resolution, without any histological section. On the one hand, optical clearing techniques were used to minimize light scattering in tissue samples. On the other hand, for faster imaging, we have designed a fluorescence light sheet microscope with a large field of view and high resolution. The rays of an afocal laser beam are deflected by an axicon (conical prism) to interact with each other and form, in the sample, a thin needle-shaped beam which, when swept at a very high speed along an axis, forms a light sheet. The fluorescence signal from the section illuminated by the light sheet is collected along a perpendicular axis by a scientific CMOS camera. This strategy has surpassed existing systems by providing large volume images with an isotropic micronic resolution. Finally, this new tool has allowed us to make previously impossible studies and will certainly have a direct impact on postmortem evaluation and treatment optimization, drug discovery and identification of target areas for neurodegenerative diseases.

Afin d'explorer l'utilisabilité de technologies de réalité augmentée pour s'interfacer avec le logiciel de numérisation 3D des capteurs Creaform, les Hololens de Microsoft ont été retenues pour ses différentes fonctionnalités. Un emploi envisagé pour ce système était d'utiliser les Hololens pour inspecter un modèle 3D numérisé en le superposant sur l'objet qu'il représente.Ce mémoire décrit les étapes menant à l'obtention de ce résultat et les lacunes de cette approche. Pour numériser la surface d'un objet, il doit être couvert de pastilles rétro-réfléchissantes.Ces marqueurs servent de points de repère pour certains capteurs Creaform et pour l'approche présentée. Deux photos de l'objet sont prises avec les Hololens afin d'effectuer des calculs stéréoscopiques avec les marqueurs détectés. Les positions 3D de ces marqueurs sont estimées avec ces calculs et elles forment le nuage de points pour le référentiel des lunettes Hololens. Des appariements entre ce nuage de points et celui du capteur Creaform sont déduits et un alignement est calculé pour superposer le modèle 3D sur l'objet. / To explore the usability of augmented reality technologies interfacing with Creaform's 3Dscanning software, Microsoft's Hololens was chosen for its diverse functionalities. One envisioned application for this system was utilizing the Hololens to inspect a scanned 3D model by overlaying it onto the corresponding object. This document outlines the steps taken to achieve this outcome and highlights the shortcomings of this approach.To scan the surface of an object, it must be covered with retro-reflective markers. These markers serve as reference points for certain Creaform sensors and for the presented approach.Two photos of the object are taken with the Hololens to perform stereoscopic calculations with the detected markers. The 3D positions of these markers are estimated using these calculations,forming the point cloud for the Hololens reference frame. Matches between theHololens' and the Creaform's sensor point clouds are deduced, and an alignment is calculated to overlay the 3D model onto the object.

La mine Canadian Malartic, a été exploitée de 1935 à 1965 principalement pour ses zones à haute teneur aurifère, soit dans des lentilles de grauwackes altérées du Pontiac et dans des veines de quartz dans un porphyre non silicifié. À la suite des travaux de forage effectués par la Corporation Minière Osisko, il existe un grand nombre de données qui permet d'obtenir une meilleure compréhension du gisement aurifère Archéen, tant au niveau de la répartition tridimensionnelle de l'or et des altérations associées, que des structures majeures contrôlant les zones aurifères. La modélisation 3D du gisement a permis d'établir la géométrie du contact entre le porphyre et les grauwackes du Pontiac, conjointement avec les teneurs en or et les principales altérations du camp minier de Malartic, soit la calcite, la silice et la pyrite. La distribution de ces altérations hydrothermales montre une très forte association spatiale avec le porphyre-ouest et les structures qui y sont rattachées. Plus à l'est du gisement, l'or et les altérations sont corrélés au contact du porphyre et se propagent dans les sédiments suivant les plans de faiblesse présents, litage et failles. Bien qu'elles ne soient pas développées de façon uniforme au travers du gisement, les brèches constituent un contrôle important des minéralisations. Trois types majeurs de brèches sont répertoriés, traduisant différentes étapes dans la genèse de Canadian Malartic. Le premier type est une brèche chimique à matrice de biotite-calcite-pyrite±silice, à fragments silicifiés, biotitiques et fortement corrodés et montre un enrichissement en Au-Ag-Bi-W. Le deuxième type est une brèche à matrice siliceuse, dans lequel deux sous-types se recoupent. La brèche la plus précoce, à quartz grisâtre cryptocristallin, possède les caractéristiques d'une fracturation hydraulique: fragments anguleux, jointifs, peu corrodés, et une faible distribution granulométrique. Celle-ci est recoupée par une brèche hydrothermale plus tardive, à quartz laiteux plus grossier et à fragments souvent corrodés. Ce deuxième sous-type est le seul type de brèche rencontré dans les unités porphyriques; aucune brèche hydraulique n'y a été observée. Le dernier type de brèche est caractérisé par un stockwerk à carbonates-séricite-chlorite±feldspath-k ne présentant aucune corrélation avec les teneurs en or. Elles enregistreraient une chute brutale de pression. Le gisement de Canadian Malartic présente des caractéristiques atypiques d'un gite de type porphyrique. Il y a cependant plusieurs facteurs favorisant une minéralisation syn-magmatique et à faible profondeur (<5km): altération potassique bien développée, forte association spatiale de l'or et des altérations avec un porphyre syn-tectonique, et plusieurs générations de processus de bréchifications. Les caractéristiques générales du gisement ont des affinités principales avec les gisements d'or liés aux intrusions et aux skarns aurifères, mais plus particulière Canadian Malartic possède plusieurs éléments de ressemblance avec le gisement de Boddington, en Australie. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Gisement d'or, Modélisation 3D, Brèche, Pontiac, Porphyre.

Volume visualization is one important part of scientific visualization. It has developed basing on absorbing the relative knowledge of computer delineation, computer visualization and computer image disposal. The knowledge of this branch is of much importance in computer application. Since it deals with contents with deeper meaning and it is more theoretic, having more arithmetic means, it generally stands for the level of computer application. The study and application of volume visualization is like a raging fire. My country started comparatively later in this field. This thesis gives systematic representation and discuss in the field of tomography image 3D reconstruction. It mainly discusses after rotation, translation, filtering, interpolation and sharpening a series of 2D CT scanning images, get the boundary data of different object to form 3D volume data and actualize the 3D reconstruction of the object, and at the same time implement the function of display, translation, rotation, scaling and projection the volume data. Basing on the implementation of these functions according to software programming, this thesis gives a sum up to each algorithm of 3D volume visualization processing. The method to actualize the 3D reconstruction of the tomography image is mainly about the image processing, image transformation, the way to actualize 3D reconstruction and image compression, etc. In image processing, it talks about getting the anchor points in the tomography image, the geometrie transformation of the image, getting the boundary of the target, cross section display and the smoothing and sharpening of the image. In the transformation of the image, this thesis deals with the algorithm and implementation principle of the geometric transformation (transition, rotation, and scaling) of the 2D image, the three-dimensionalization of the planar data, construction of the stereo mode, geometric transformation of the 3D graph, curve-fitting, the processing of hidden line and hidden surface, color processing. It also introduces the thoughts of using OpenGL to develop and actualize tomography image 3D reconstruction system, including using OpenGL to transform the coordinate, solid model building, to actualize 3D rotation and projection. Recently, the methods of applying chemotherapy to deal with cancer in hospitals of our country are different. Hospital with great fund takes import software to design while most of the hospitals take domestic software. These kinds of software are designed by DAHENG Company in BeiJing, WEIDA Company in ShenZhen. The programs in the software these two hospitals' doctors use to treat are images fielding in the plane not making radiation design under the mode of omnibearing cubic display. Under this circumstance the judgment of the key part can not remain precise, and this part is the most important part that the doctors need. The above problem is the aim of this project. This thesis mainly deals with the subject that after calibrating and sharpening the series of 2D CT images, extract the boundary data of different bodies to form a 3D volume data and actualize 3D reconstruction and at the same time actualize the function of display, translation, rotation, scaling and projection. Mostly basing on the application of medical area, this thesis aims at making further research on computer graphies, computer vision and computer image processing through the study and application of volume visualization in this field. By the study and development of the volume visualization technology in this project, it can provide simulation and display functions to the observer before the operation and the radiotherapy as well as providing the chance to simulate the real teaching and practicing link to the medical school in the teaching process, and increase the clinic level and teaching level of medical area. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : volume visualization, volume data, tomography image, 3D reconstruction, anchor point, boundary data, periphery boundary, OpenGL.

Thèse doctorat : Traitement du signal et télécommunications : Rennes 1 : 2005. / Bibliogr. p. 159-175.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Automatique et Informatique industrielle : Lille 1 : 2004. / N° d'ordre (Lille 1) : 3441. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. [164]-170. Liste des publications.

Thèse de doctorat : Mécanique. Biomécanique : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. : 124 réf.

Reproduction de : Thèse de 3e cycle : informatique : Grenoble, INPG : 1984. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 105-109.

Thèse de doctorat : Electronique, électrotechnique, automatique. Vision et robotique : Strasbourg : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 8 p.