Cette thèse se propose d’étudier de manière approfondie les matières colorantes et les techniques de coloration appliquées aux textiles de la culture Nasca. Cette civilisation préhispanique, sans écriture, s’est développée sur la côte sud du Pérou pendant environ neuf siècles (200 ans av. J.-C. ; 700 ans apr. J.-C.). Parmi sa culture matérielle, les textiles sont abondants et nombre d’entre eux sont de grande finesse avec des décors polychromes. La polychromie avait probablement une signification dans la cosmogonie Nasca et le textile est particulièrement chargé de sens dans la culture andine. Pourtant, les matériaux de la couleur demeurent un sujet encore méconnu dans le domaine textile. Il semblait donc intéressant d’identifier au moyen de méthodes physico-chimiques les matières colorantes utilisées par les artistes textiles Nasca. Pour ce faire, une enquête de terrain a été menée en amont pour récolter et identifier les sources colorantes susceptibles d’avoir été employées. Puis un corpus textile a été constitué avec des textiles inédits, issus de fouilles récentes menées sur les sites de Los Molinos, Estaqueria et Cahuachi, l’ancien centre politico-cérémoniel des Nasca. Quelques tissus d’autres cultures (Topará, Mochica et Nasca drivé) ont aussi été analysés pour établir des comparaisons.Les résultats fournissent de précieuses informations qui caractérisent la production tinctoriale et picturale des textiles Nasca. Au-delà de cet aspect technique, ces données sont utiles pour aborder sous un autre angle des problématiques archéologiques plus complexes notamment lorsque l’attribution culturelle des textiles est inconnue ou discutée, comme ceux de la péninsule de Paracas. / This thesis’ aim is to propose an in-depth study of the dye-sources and dyeing and colouring techniques used for textiles in the Nasca civilization. This Pre-Columbian, pre-literate civilization flourished on the southern coast of Peru during some nine centuries (200 BC to 700 AD). In its material culture, textiles are very numerous and many of them are of outstanding quality, with a rich polychromatic ornamentation. Polychromy probably was of great significance among the Nasca and textiles seem to always have been of particular importance in Andean culture. Nevertheless, the material sources of the colours on these dyed and painted textiles have remained a comparatively poorly explored research field. It therefore appeared as a promising, innovative quest to try and identify the colouring matters used by Nasca textile artists, using state-of-the art physico-chemical analytical methods. To this effect, botanical and anthropological field missions were first conducted in order to identify and collect colouring sources that might have been employed by the Nasca dyers and textile painters. A corpus of archaeological textiles was assembled, selecting textiles discovered in the course of recent archaeological excavations on the sites of Los Molinos, Estaqueria and Cahuachi, the latter being the antique political and ceremonial centre of the Nasca civilization. A number of textiles from other cultures (Topará, Mochica and Nasca-derived) were also analyzed to allow comparisons.Our results bring precious new information on the production of dyes and paints on Nasca textiles. Allowing even further prospects than these important technical discoveries, they bring new light into complex archaeological issues, such as the cultural attribution of archaeological textiles whose provenance is unknown or disputed, which is the case for some textiles from the Paracas peninsula.

Les procédés membranaires se sont progressivement démocratisés dans les usines de traitement des eaux. Cependant, leur développement est limité par le colmatage. En présence de mélange de colloïdes organiques et de particules minérales, les mécanismes de colmatage deviennent complexes et impliquent de nombreuses interactions. Ainsi, l'objectif de ces travaux a été de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors de la filtration de suspensions composées de particules minérales et de matières organiques dissoutes et colloïdales. Des extractions et caractérisation de matières organiques ont été réalisées sur une eau de rivière et un effluent secondaire. Les fractions colloïdales (> 3,5 kDa) et dissoutes ont été filtrées sur des membranes d'ultrafiltration en absence et en présence de particules minérales (i.e. argiles). En raison de leur masse moléculaire élevée, les colloïdes organiques ont engendré le plus fort pouvoir colmatant quelle que soit leur origine et leur composition chimique. Par la suite, la filtration de suspensions mixtes constituées de particules minérales et de matières organiques a montré des comportements très différents selon les mélanges étudiés. L'élucidation des mécanismes mis en jeu a permis de développer un modèle phénoménologique permettant de décrire les différentes chutes de flux observées en incluant des mécanismes de blocage de pores et de tamisage du dépôt de particules. / Membrane processes have been gradually implemented in water treatment plants. However, their development is still limited by fouling. The mechanisms of fouling generated by mixtures of organic colloids and mineral particles are more complex and involve interactions between mineral and organic constituents. Thus, the objective of this work was to better understand the mechanisms involved in the filtration of suspensions composed of mineral particles and dissolved and colloidal organic matter. The organic matters from river water and a secondary effluent were first extracted and characterized. The dissolved and colloidal fractions (> 3.5 kDa) were filtered on ultrafiltration membranes in the absence and presence of mineral particles (i.e. clay). Due to their high molecular weight, the organic colloids were the main contributor to membrane fouling whatever their origin and chemical composition. Then, the filtration of suspensions constituted of both mineral particles and organic matter showed very different behaviors depending on the nature of each constituent. A phenomenological model has been developed to describe the observed flux decrease. The model includes pore blocking mechanisms associated to a screening effect of mineral particles cake layer.

Les estuaires sont des systèmes hautement dynamiques où interagissent des processus biogéochimiques complexes qui influent sur le devenir de la matière organique et non organique. La confrontation des eaux fluviales et marines induit des changements rapides des principaux facteurs structurant la distribution des organismes vivants et gouvernant la spéciation de certains éléments traces entre phase particulaire et dissoute, ex : gradient de salinité, teneurs en matières en suspension (MES). Ce travail vise à étudier l’estuaire de la Charente, principal fleuve influançant le bassin de Marennes-Oléron (première zone ostreicole française) afin (i) de caractériser la structure de la communauté zooplanctonique en relation avec les paramètres environnementaux, (ii) le fonctionnement de la base du réseau trophique de l’estuaire (identification des sources de matière organique exploitée par les organismes zooplanctoniques et suprabenthiques) et (iii) d’établir un état de contamination par les métaux des compartiments biotiques. L’estuaire de la Charente se distingue par des concentrations en MES extrêmement élevées, présentant néanmoins une contribution importante de la matière organique (efflorescence phytoplanctonique printanière en zone mésohaline et production microphytobenthique). La zone de turbidité maximale semble correspondre à un écotone qui contrôle les flux de matière organique et la distribution des organismes. Le mélange physique des particules issues des systèmes dulcicoles et marins adjacents à l’estuaire avec cette forte charge de matériel resuspendu conduit à une homogénéisation des signatures isotopiques et métalliques particulaires en été et automne le long du gradient de salinité. Les quatre assemblages zooplanctoniques identifiés sont structurés spatialement par la salinité et la concentration en MES et temporellement par les variations de température et de débit fluvial. Malgré la dominance quantitative du matériel détritique au sein du pool de matière organique particulaire (MOP), il semble que les 5 taxons planctoniques ou suprabenthiques dominants étudiés (Eurytemora affinis, Acartia spp., Daphnia spp., Neomysis integer, Mesopodopsis slabberi) présentent une sélectivité importante vis-à-vis de sources primaires distinctes. Cette succession spatio-temporelle d’espèces sélectives conduit à une multiplication des flux trophiques et semble ainsi optimiser à l’échelle annuelle l’exploitation de la MOP disponible. Les concentrations en Cd, Cu, Hg, Pb, V et Zn ont par ailleurs été mesurées dans près de 40 taxons estuariens (zooplancton, benthos, poissons). Malgré des concentrations en métaux dissous et particulaires plus faibles que dans les grands estuaires européens subissant une pression anthropique importante (Seine, Gironde), les niveaux de contamination mesurés dans les différents compartiments biotiques semblent globalement équivalents. Les évènements brefs (crue hivernale, efflorescence phytoplanctonique printanière) altèrent toutefois fortement ce schéma général en modifiant les sources primaires de matière organique disponibles et les concentrations métalliques particulaires (Cd notamment). / Estuaries are highly dynamic systems where complex biogeochemical greatly affect the fate of organic and non-organic matter. The physical mixing of freshwater and saltwater leads to high variability in the main drivers controlling organisms distribution and trace metals partitioning between the particulate and dissolved phases: eg. salinity gradient, suspended particulate matter concentration (SPM). This work aims thus at studying the Charente estuary, which is the main river discharging into the Marennes-Oléron Bay (first oyster producing area in France) in order to (i) characterize the zooplankton community structure and relate it to the main environmental parameters, (ii) identify the main organic matter sources contributing to the functioning of the planktonic food web and (iii) to characterize contamination of the biological compartment of this estuary. Although being one of the most turbid estuaries in Europe, the Charente estuary displays quite high organic matter contribution, especially through a spring phytoplankton bloom in the mesohaline area and microphytobenthic production. The maximum turbidity zone (MTZ) displays some ecotonal characteristics, controlling both organic matter fluxes and organisms distribution. The physical mixing of terrestrially and marine derived particles within the high load of resuspended estuarine particles leads to quite homogeneous isotopic and metallic signatures in particles all along the salinity gradient during summer and autumn. Salinity and SPM concentration significantly controls the spatial distribution of the four zooplankton assemblages identified while temperature and river discharge controls their temporal variations. Despite the quantitative dominance of terrestrially derived detrital organic matter, the five dominant planktonic and suprabenthic taxa studied (Eurytemora affinis, Acartia spp., Daphnia spp., Neomysis integer, Mesopodopsis slabberi) display strong selectivity toward different organic matter sources. At the annual scale, the exploitation of the available stock of organic matter seems optimized by this spatio-temporal succession of selective species that leads to multiple trophic pathways. In addition, the concentrations of Cd, Cu, Hg, Pb, V and Zn were measured in nearly 40 estuarine taxa (zooplankton, benthos, fishes). Although particulate and dissolved metal concentrations were somewhat low as compared to those measured in highly impacted European estuaries (Seine, Gironde), the contamination levels recorded in these biotic compartments were of the same order of magnitude. Moreover, brief events such as high water levels and phytoplankton blooms greatly affect this overall pattern by modifying the available organic matter sources and particulate trace metals concentrations (especially Cd).

Les systèmes agroforestiers stockent du carbone dans la biomasse des arbres. Cependant leur intérêt ne se limite pas à ce carbone stocké sous forme de bois. En effet, les arbres produisent de grandes quantités de litières, et apportent également du carbone dans les horizons profonds du sol par la mortalité et l’exsudation racinaire. Or, les sols agricoles, ayant de très faibles teneurs en matière organique, ont un potentiel de stockage en carbone bien plus important que les sols forestiers. A ce jour, il n’existe pratiquement pas de travaux permettant d’avoir une estimation de l’impact des arbres agroforestiers sur le carbone du sol. La plupart des études sont en effet menées sur le stockage de carbone dans la biomasse aérienne des arbres. Une étude a ainsi estimé qu’en climat tempéré et pour des densités comprises entre 50 et 100 arbres/ha, le stockage de carbone serait compris entre 1.5 et 4 tC/ha/an, ce qui est très important comparé au potentiel de stockage d’autres systèmes de culture. On se propose donc dans ce travail de contribuer significativement à la connaissance sur les possibilités de stockage de C dans les sols en agroforesterie. Tout d’abord, nous quantifierons les stocks de C dans les parcelles agroforestières et les comparerons aux témoins agricoles. Nous étudierons également l’hétérogénéité spatiale de ces stocks, sous la ligne d’arbres ou sous la culture intercalaire, et ce à différentes profondeurs. Dans un deuxième temps, nous étudierons les entrées de carbone au sol, notamment via la mortalité racinaire des arbres. Puis, nous étudierons les processus liés à la stabilisation de ce carbone dans les horizons profonds du sol. Enfin, nous chercherons à savoir si l’apport de carbone frais dans les horizons du sol ne pourrait pas entraîner une minéralisation d’une partie du carbone stable du sol, phénomène connu sous le nom du priming effect, et qui pourrait jouer un rôle non négligeable dans le bilan de carbone de ces systèmes. La modélisation sera utilisée afin d’estimer le stockage de carbone sur le long terme. L’étude sera menée dans un contexte de système de culture méditerranéen, sur un site expérimental d’exception. L’analyse mécaniste fournira le cadre conceptuel pour la compréhension de la dynamique du C dans d’autres systèmes agroforestiers à l’avenir. / Agroforestry is a land use type where trees are associated with crops and/or animals within the same field. This agroecosystem could help mitigating climate change, and also contribute to its adaptation. The goal of this thesis was to evaluate the potential of soil organic carbon storage under agroforestry systems. This study was performped at the oldest experimental site in France, a trial supervised by INRA since 1995, but also at farmers' fields. Soil organic carbon stocks were compared between agroforestry and agricultural plots, down to 2 m soil depth. All organic inputs to the soil were quantified (tree roots, leaf litter, crop roots and residues). The stability of additionnal stored carbon was caracterised with soil organic matter fractionation, and soil incubations. A model of soil organic carbon dynamic was described in order to better undrestand this dynamic in agroforestry, especially in deep soil layers. This study revealed the interest and the potential of agroforestry systems in increasing soil organic carbon stocks, with accumulation rates of 0.09 to 0.46 t C ha -1 yr -1. It also reveals the role of tree rows in this storage, and the importance of carbon inputs from root mortality. However, it raises concerns about the stability of this storage.

Ce mémoire traite du développement d'un procédé de polissage ultrasonique de moule employant un outil de polymère. Cette méthode consiste à faire vibrer à haute fréquence un outil baignant dans un fluide abrasif près de la pièce à polir. Quelques méthodes de polissage sont présentées pour permettre d'expliquer la raison de la recherche d'une nouvelle méthode. Une analyse par éléments finis vérifie le comportement de l'outil par l'étude de ses fréquences de résonance, de son amplitude de vibration et de sa déformation lors de la vibration ultrasonique. Des expériences sont réalisées en trois temps afin de vérifier le potentiel du procédé, puis pour valider s'il permet le polissage jusqu'à un fini de type miroir et finalement pour étudier les paramètres ou combinaisons de paramètres ayant le plus d'effet sur le procédé. Finalement, des observations sur le polissage permettent de tirer des conclusions complémentaires concernant le procédé.

L’objet de ce travail est de produire et de caractériser des composites structuraux à base de polypropylène et de mousse. La première partie est consacrée au renforcement du polypropylène avec des fibres de chanvre en étudiant l’effet de la concentration de la fibre, de la taille des fibres et de la concentration en agent de couplage sur les propriétés mécaniques. Une étude morphologique par photomicrographies a permis d’expliquer les résultats mécaniques en tension et flexion. On montre que 2% d’agent couplant est suffisant pour optimiser les modules. Dans la deuxième partie, des mousses de polypropylène sont produites par compression avec différentes concentrations d'agent gonflant afin de déterminer l’effet de la réduction de densité et du profil de densité sur les propriétés en tension et flexion. Une caractérisation complète de la morphologie des mousses en termes de taille de cellules, de densité de cellules et d’épaisseur de la peau est faite. L'utilisation du profil de densité est nécessaire afin d’obtenir une bonne prédiction des propriétés mécaniques. Finalement, des structures sandwich avec différents pourcentages de peau et de densité de cœur sont produites. Une analyse morphologique du cœur est rapportée avec les propriétés mécaniques en tension et flexion. On montre qu’une très bonne prédiction peut être faite en utilisant simplement la loi des mélanges et le modèle quadratique avec le profil de densité pour l’effet de la peau et du cœur, respectivement. / The aim of this work is to produce and characterize polypropylene structural composite foams. To do so, the work is divided in three parts. The first part is devoted to study the reinforcement of polypropylene with hemp fibres by changing the fibre content, fibre size and coupling agent concentration. Micrographs are used to explain the results of the mechanical properties measured under tensile and flexural stress. It is found that 2% of coupling agent gives the optimum modulus values. In the second part, polypropylene foams are produced by compression moulding with different concentrations of blowing agent to determine the effect of density reduction and density profile on the tensile and flexural properties. The morphological characteristics (cell size, cell density and skin thickness) of the foams are also examined. It is found that the use of the complete density profile is necessary to predict with high precision the mechanical results. Finally, sandwich structures are produced with different skin ratio and core densities. A complete morphological analysis is reported with mechanical properties (tensile and flexural). It is shown that the simple law of mixture and the square power-law combined with the density profile are enough to predict the effect of the skins and core, respectively.

La vision par ordinateur est un domaine qui consiste à extraire ou identifier une ou plusieurs informations à partir d'une ou plusieurs images dans le but soit d'automatiser une tache, soit de fournir une aide à la décision. Avec l'augmentation de la capacité de calcul des ordinateurs, la vulgarisation et la diversification des moyens d'imagerie tant dans la vie quotidienne, que dans le milieu industriel, ce domaine a subi une évolution rapide lors de dernières décennies. Parmi les différentes modalités d'imagerie pour lesquels il est possible d'utiliser la vision artificielle cette thèse se concentre sur l'imagerie infrarouge. Plus particulièrement sur l'imagerie infrarouge pour les longueurs d'ondes comprises dans les bandes moyennes et longues. Cette thèse se porte sur deux applications industrielles radicalement différentes. Dans la première partie de cette thèse, nous présentons une application de la vision artificielle pour la détection du moment de vêlage en milieux industriel pour des vaches Holstein. Plus précisément l'objectif de cette recherche est de déterminer le moment de vêlage en n'utilisant que des données comportementales de l'animal. À cette fin, nous avons acquis des données en continu sur différents animaux pendant plusieurs mois. Parmi les nombreux défis présentés par cette application l'un d'entre eux concerne l'acquisition des données. En effet, les caméras que nous avons utilisées sont basées sur des capteurs bolométriques, lesquels sont sensibles à un grand nombre de variables. Ces variables peuvent être classées en quatre catégories : intrinsèque, environnemental, radiométrique et géométrique. Un autre défit important de cette recherche concerne le traitement des données. Outre le fait que les données acquises utilisent une dynamique plus élevée que les images naturelles ce qui complique le traitement des données ; l'identification de schéma récurrent dans les images et la reconnaissance automatique de ces derniers grâce à l'apprentissage automatique représente aussi un défi majeur. Nous avons proposé une solution à ce problème. Dans le reste de cette thèse nous nous sommes penchés sur la problématique de la détection de défaut dans les matériaux, en utilisant la technique de la thermographie pulsée. La thermographie pulsée est une méthode très populaire grâce à sa simplicité, la possibilité d'être utilisée avec un grand nombre de matériaux, ainsi que son faible coût. Néanmoins, cette méthode est connue pour produire des données bruitées. La cause principale de cette réputation vient des diverses sources de distorsion auquel les cameras thermiques sont sensibles. Dans cette thèse, nous avons choisi d'explorer deux axes. Le premier concerne l'amélioration des méthodes de traitement de données existantes. Dans le second axe, nous proposons plusieurs méthodes pour améliorer la détection de défauts. Chaque méthode est comparée à plusieurs méthodes constituant l'état de l'art du domaine. / Abstract Computer vision is a field which consists in extracting or identifying one or more information from one or more images in order either to automate a task or to provide decision support. With the increase in the computing capacity of computers, the popularization and diversification of imaging means, both in industry, as well as in everyone's life, this field has undergone a rapid development in recent decades. Among the different imaging modalities for which it is possible to use artificial vision, this thesis focuses on infrared imaging. More particularly on infrared imagery for wavelengths included in the medium and long bands. This thesis focuses on two radically different industrial applications. In the first part of this thesis, we present an application of artificial vision for the detection of the calving moment in industrial environments for Holstein cows. More precisely, the objective of this research is to determine the time of calving using only physiological data from the animal. To this end, we continuously acquired data on different animals over several days. Among the many challenges presented by this application, one of them concerns data acquisition. Indeed, the cameras we used are based on bolometric sensors, which are sensitive to a large number of variables. These variables can be classified into four categories: intrinsic, environmental, radiometric and geometric. Another important challenge in this research concerns the processing of data. Besides the fact that the acquired data uses a higher dynamic range than the natural images which complicates the processing of the data; Identifying recurring patterns in images and automatically recognizing them through machine learning is a major challenge. We have proposed a solution to this problem. In the rest of this thesis we have focused on the problem of defect detection in materials, using the technique of pulsed thermography. Pulse thermography is a very popular method due to its simplicity, the possibility of being used with a large number of materials, as well as its low cost. However, this method is known to produce noisy data. The main cause of this reputation comes from the various sources of distortion to which thermal cameras are sensitive. In this thesis, we have chosen to explore two axes. The first concerns the improvement of existing data processing methods. In the second axis, we propose several methods to improve fault detection. Each method is compared to several methods constituting the state of the art in the field.

La culture des fraises est l'une des productions fruitières les plus importantes dans le monde. Hormis la qualité gustative des fruits, l'intérêt pour cette culture est lié aux effets bénéfiques sur la santé. Au Canada, l'utilisation des grands tunnels pour la culture de petits fruits devient de plus en plus populaire, car son utilisation permet de prolonger de plus d'un mois la période de production des fraises. Une expérience a été réalisée en 2006 et 2007 à l'île d'Orléans (Québec) pour déterminer les effets de différents types de paillis de plastique (blanc sur noir, noir, gris sur gris et vert) sur le fraisier d'automne "Seascape" (Fragaria x ananassa Duchesne). De manière générale, les différents paillis de plastique ont eu peu d'influence sur le rendement total, le rendement vendable, la teneur en sucre et leur capacité antioxydante. Par contre, ils ont eu une influence significative sur le poids moyen des fruits. Des différences significatives du rendement total, du rendement vendable, de la croissance, et de la teneur en sucres ont été observées au niveau des grands tunnels par rapport aux fraisiers cultivés en plein champ.

Thèse ou mémoire avec insertion d’articles / De nos jours, les industries se concentrent davantage sur le développement de matériaux respectueux de l'environnement pour améliorer la sécurité, réduire le poids, augmenter l'efficacité énergétique et réduire la contamination. La fibre de carbone renforce les plastiques (CFRP) en raison de ses caractéristiques uniques telles qu'un rapport résistance / poids élevé, une bonne résistance à la corrosion et une résistance élevée à la fatigue elle fait partie des matériaux préférables dans l'industrie. En tant qu'outil de contrôle de la qualité et de gestion de l'assurance de la qualité, les Contrôle non destructif (CND) jouent un rôle vital dans des secteurs tels que l'aérospatiale, les pipelines et les ponts, car ils peuvent aider à prévenir les défaillances susceptibles de nuire à la sécurité, à la fiabilité et à l'environnement. La thermographie pulsée active (PT) est une technique de test non destructif pour l'inspection des matériaux et des structures dans la science et l'industrie. Plusieurs algorithmes de traitement ont été développés pour améliorer et valoriser les données thermographiques captées afin de détecter les anomalies et de les caractériser précisément. L'analyse robuste en composantes principales (RPCA) via la décomposition en matrices de faible rang et clairsemées présente un cadre puissant pour de nombreuses applications telles que le traitement d'images, le traitement vidéo et la vision par ordinateur 3D. Le Robust-PCA proposé est une approche de réduction de dimensionnalité et surpasse la méthode PCA. De plus, la matrice de bas rang extraite de Robust-PCA utilisant un multiplicateur de Lagrange augmenté inexact (IALM) réduit le bruit des données brutes. Différentes approches de traitement sont proposées pour détecter et caractériser les irrégularités des structures produites lors de la fabrication et en service. Robust-PCA via IALM peut être utilisé comme pré-traitement et post-traitement sur des approches de pointe (c'est-à-dire PCT, PPT et PLST) pour réduire le bruit sur les données thermographiques. Le contraste au bruit (CNR) et le coefficient de similarité s'améliorent nettement lorsque le RPCA est utilisé comme prétraitement. Cependant, le post-traitement sur la sortie PLST montre une amélioration des résultats finaux. En outre, des modèles d'apprentissage automatique tels que les auto-encodeurs (AE) pour la surveillance de données non linéaires complexes ont été étudiés. L'application d'un auto-encodeur sous-complet avec un accent sur la détection de défauts montre des résultats comparables aux approches traditionnelles, c'est-à-dire PCA. Afin d'augmenter la fiabilité et l'applicabilité de l'Thermographie Infrarouge pour une inspection structurelle efficace, la classification des défauts existants et l'estimation de la profondeur, le bag-of-feature (BoF) a été utilisé. Les résultats ont représenté que la méthode proposée peut avoir une estimation raisonnable des défauts et une classification parmi trois types de trous à fond plat, d'insert en Téflon et d'extraction. / Nowadays, industries are more focused on developing environmentally friendly materials to improve safety, reduce weight, increase fuel efficiency, and lower contamination. Carbon fiber reinforces plastics (CFRP) due to its unique features such as high strength-to-weight ratio, good corrosion resistance, and high fatigue resistance is among the preferable material in the industry. As a quality control and quality assurance management tool, NDT plays a vital role in industries such as aerospace, pipelines, and bridges, as it can help prevent failures that could harm safety, reliability, and the environment. Active pulsed thermography (PT) is a non-destructive testing technique for material and structure inspection in science and industry. Several processing algorithms have been developed to improve and enhance the captured thermographic data to detect anomalies and characterize them precisely. Robust principal component analysis (RPCA) via decomposition into low-rank and sparse matrices present a powerful framework for many applications such as image processing, video processing, and 3-D computer vision. The proposed Robust-PCA is a dimensionality reduction approach and outperforms the PCA method. Moreover, the extracted low-rank matrix from Robust-PCA using inexact augmented Lagrange multiplier (IALM) reduces the noise of raw data. Different processing approaches are proposed to detect and characterize the irregularities in structures produced during manufacturing and in-service. Robust-PCA via IALM can be used as pre-processing and post-processing on state-of-the-art approaches (i.e., PCT, PPT, and PLST) to reduce the noise on thermographic data. The contrast-to-noise ratio (CNR) and similarity coefficient clearly improve when RPCA is employed as pre-processing. However, post-processing on PLST output shows improvement in final results. Furthermore, machine learning models like autoencoders (AEs) for monitoring complex nonlinear data have been investigated. The application of an undercomplete-autoencoder with a focus on fault detection shows comparable results with traditional approaches, i.e., PCA. In order to increase the reliability and applicability of IRT for effective structural inspection, classification of existing defects, and depth estimation, bag-of-feature (BoF) has been utilized. Results have represented that the proposed method can have a reasonable estimation of defects and classification among three types of flat-bottom-hole, Teflon-insert, and pull-out.

Récemment, il y a eu une montée en popularité de l'utilisation de produits en polymère renforcé de fibres (PRF) collés à l'externe (EB) pour renforcer les structures en béton armé (BA). Cependant, cette technique a rencontré des limites de durabilité et des complications pratiques. En réponse à ces défis, la technique d'ancrage en surface proche (NSM) a émergé comme une alternative prometteuse pour renforcer les structures en BA, visant à surmonter ces lacunes. Les systèmes NSM-PRF se composent de barres ou de bandes qui sont incorporées dans des rainures préfabriquées dans le béton, en utilisant des adhésifs. Bien que la technique NSM ait été appliquée avec des barres traditionnelles en PRF de carbone (PRFC) et de verre (PRFV), l'introduction récente de PRF de basalte (PRFB) a élargi les options. Cependant, l'inclusion de barres PRFB dans les normes approuvées a été entravée par un manque de recherche sur leur efficacité en tant que renfort, en particulier dans les applications NSM. Notamment, les études précédentes n'ont pas examiné en profondeur leur utilisation en tant que barres NSM. De plus, l'utilisation de la technique NSM-PRF s'est principalement concentrée sur les poutres en BA, avec une exploration limitée de sa faisabilité pour renforcer les dalles en BA. L'application de cette technique aux dalles avec des ouvertures ou des dalles endommagées par la corrosion reste largement inexplorée. Étant donné la rareté d'informations sur son efficacité dans ces scénarios, une évaluation des performances de liaison et de la durabilité à long terme des barres NSM-PRF est impérative. Pour combler ces lacunes dans la littérature existante, cette étude vise à évaluer les performances des barres NSM à la fois au niveau des composants et au niveau des structures. Au niveau des composants, une investigation expérimentale et analytique sur les performances de liaison des barres NSM a été menée en deux étapes. Dans la première étape, 66 spécimens de liaison NSM en forme de C ont été construits et testés sous traction directe, incorporant divers matériaux tels que PRFV, PRFB, PRFC et acier inoxydable (SS). Les paramètres étudiés comprenaient la configuration de surface de la barre, la longueur collée de la barre et les types d'adhésifs. Les résultats ont indiqué que l'époxy surclassait les autres adhésifs, et les barres NSM-PRFB et PRFV déformées et sablées présentaient des résistances à la liaison similaires. Dans la deuxième étape, 78 spécimens de liaison en forme de C, renforcés avec des barres NSM-PRFB et PRFV, ont été soumis à des tests après exposition à des environnements agressifs. Les barres NSM-PRFB et PRFV ont démontré une excellente durabilité de liaison après 120 jours d'immersion dans de l'eau salée. Cependant, les spécimens soumis à des cycles d'humidification et de séchage ont présenté de légères variations de résistance à la liaison, tandis que ceux exposés à de l'eau salée pendant 30 et 60 jours et à des cycles de gel-dégel ont subi des pertes significatives de leur résistance à la liaison. Au niveau structurel, l'étude a examiné le comportement en flexion de dalles unidirectionnelles renforcées à l'aide de différentes configurations NSM. Les dalles renforcées avec des bandes EB-PRFC ont également été testées pour comparaison. Le programme expérimental comprenait 34 dalles à grande échelle (150 x 600 x 3000 mm), catégorisées en dalles sans dommages, dalles avec ouvertures découpées et dalles corrodées. Les résultats ont souligné l'efficacité remarquable des barres NSM-BFRP dans l'amélioration des performances en flexion des dalles renforcées. Numériquement, des modèles d'éléments finis 3D ont été développés pour simuler le comportement non linéaire des dalles renforcées avec les méthodes NSM et EB, avec ou sans ouvertures découpées. Les résultats ont montré une forte concordance avec les résultats expérimentaux. Analytiquement, les directives de conception décrites dans l'ACI 440 (2017) ont été évaluées. La conclusion était que les formulations de l'ACI fournissaient une prédiction raisonnable mais conservatrice de la résistance ultime des dalles renforcées avec les barres NSM. Enfin, cette étude a comblé le vide dans nos connaissances sur l'efficacité des barres PRFB en tant que barres de renforcement NSM. Les résultats de cette étude ont été diffusés à travers **six articles de revues** et **trois communications lors de conférences**, comme détaillé tout au long de la thèse. / Strengthening of reinforced concrete (RC) structures is a process that is increasingly inevitable and necessary. Recently, there has been a surge in the popularity of utilizing externally bonded (EB) fiber-reinforced polymer (FRP) products for strengthening RC structures. However, this technique has encountered durability limitations, practical complications, and vulnerability to mechanical damage and vandalism. In response to these challenges, the near-surface mounted (NSM) technique has emerged as a promising alternative to the EB methods for reinforcing RC structures, aiming to overcome their shortcomings. The NSM-FRP systems consist of bars or strips that are embedded in pre-made grooves in the concrete substrate, using adhesives characterized by their good bond to the surrounding concrete. While the NSM technique has been applied with traditional carbon-FRP (CFRP) and glass-FRP (GFRP) bars, the recent introduction of basalt-FRP (BFRP) has broadened the options. Yet, the inclusion of BFRP bars in approved FRP standards and codes has been hindered by a lack of research on their effectiveness as reinforcement, particularly in NSM applications. Notably, previous studies have not thoroughly investigated their use as NSM bars. Furthermore, the utilization of the NSM-FRP technique has predominantly focused on RC beams, with limited exploration into its feasibility for strengthening RC slabs. The application of this technique to slabs with cut-out openings or corrosion-damaged slabs, common in various engineering contexts such as parking garages, buildings, and bridges, remains largely unexplored. Given the scarcity of information on its efficiency in these scenarios, a comprehensive evaluation of the bonding performance and long-term durability of NSM-FRP bars is imperative. To address these gaps in the existing literature, this study aims to assess the performance of NSM bars at both the component level and the structural levels. On the component level, a comprehensive experimental and analytical investigation into the bond performance of NSM bars was conducted in two stages. In the initial stage, 66 C-shaped pullout NSM bond specimens were constructed and tested under direct pullout loading configuration, incorporating various materials such as BFRP, GFRP, CFRP, and stainless-steel (SS) bars. The parameters investigated included bar surface configuration, bonded length of the NSM bar, and types of adhesives. Results indicated that epoxy outperformed other adhesives, and both deformed and sand-coated NSM-BFRP and GFRP bars exhibited similar bond strengths. In the second stage, 78 C-shaped pullout specimens, reinforced with NSM-BFRP and GFRP bars, underwent testing after exposure to aggressive environments. The NSM-BFRP and GFRP bars demonstrated excellent bond durability after 120 days of immersion in salted water. However, specimens subjected to wet-dry cycles exhibited slight variations in bond strength, while those exposed to salted water for 30 and 60 days and freeze-thaw cycles experienced significant losses in their bond strength. On the structural level, the study investigated the flexural behavior of one-way RC slabs strengthened using various NSM configurations. Slabs strengthened with EB-CFRP strips were also tested for comparison. The experimental program involved 34 large-scale slabs (150 x 600 x 3000 mm), categorized into slabs with no damage, slabs with cut-out openings, and corroded slabs. The results highlighted the remarkable effectiveness of NSM-BFRP bars in enhancing the flexural performance of the strengthened slabs, even in scenarios involving lower steel reinforcement ratios. Numerically, 3D finite element (FE) models were developed to simulate the nonlinear behavior of the NSM- and EB-strengthened slabs, both with and without cut-out openings. The results showed strong agreement with the experimental findings. Analytically, the design guidelines outlined in ACI 440 (2017) were evaluated. The conclusion reached was that ACI formulations provided a reasonable yet conservative prediction of the ultimate strength of the NSM-strengthened slabs. Finally, this study has filled the gap in our knowledge about the efficacy of BFRP bars as NSM strengthening bars. The outcomes of this study have been disseminated through **six journal articles** and **three conference papers**, as detailed throughout the thesis.