Les radars à nuages sont des atouts indéniables pour la Prévision Numérique du Temps (PNT). De par leur petite longueur d’onde, ils possèdent une excellente sensibilité aux particules nuageuses et ils sont facilement déployables à bord de plates-formes mobiles. Cette thèse a permis d’évaluer l’apport des observations de radars à nuages pour la validation et l’initialisation de modèles de PNT à échelle kilométrique. Dans la première partie, un opérateur d’observation pour la réflectivité en bande W a été conçu en cohérence avec le schéma microphysique à un moment d'Arome, le modèle de PNT à échelle kilométrique de Météo-France, mais de façon suffisamment générale pour pouvoir être adapté à un autre modèle de PNT à échelle kilométrique. Il est adaptable pour des radars à visée verticale aéroportés ou au sol. Afin de dissocier les erreurs de positionnement des nuages prévus par Arome, de celles présentes dans l’opérateur d’observation, une nouvelle méthode de validation, appelée "la méthode de la colonne la plus ressemblante (CPR), a été élaborée. Cette méthode a été employée afin de valider et de calibrer l'opérateur d'observation en utilisant les profils de réflectivité collectés par le radar à nuages aéroporté Rasta dans des conditions variées durant la première période d’observations (SOP1) du programme international HyMeX, qui vise à améliorer notre compréhension du cycle de l'eau en méditerranée. La seconde partie s'est intéressée à l'apport respectif de l'assimilation de profils verticaux de réflectivité et de vents horizontaux mesurés par le radar à nuages Rasta dans le système d'assimilation variationnel tridimensionnel (3DVar) d'Arome. Le bénéfice apporté par des conditions thermodynamiques, via l'assimilation de la réflectivité en bande W, et dynamiques, via l'assimilation des profils de vents horizontaux, cohérentes dans l'état initial a également été étudié. Pour assimiler la réflectivité en bande W, la méthode d'assimilation "1D+3DVar", qui est opérationnelle dans Arome pour assimiler les réflectivités des radars de précipitation au sol, a été employée. La méthode de restitution bayésienne 1D de profils d'humidité a été validée avec des mesures d'humidité in situ indépendantes. Puis, les expériences d'assimilation ont été menées sur un événement fortement convectif, ainsi que sur une plus longue période de 45 jours. Les résultats suggèrent notamment que l'assimilation conjointe des profils de réflectivité en bande W et des profils verticaux de vents horizontaux permet d'améliorer les analyses d'humidité, mais suggèrent également une légère amélioration des prévisions des cumuls de précipitation / Cloud radars are an undeniable assets for Numerical Weather Prediction (NWP) models. Because of their very short wavelength, they are extremely sensitive to cloud microphysical properties and are easily deployable aboard moving platforms such as aircraft or spacecraft. This PhD has explored the potential of cloud radar data for the validation and initialisation of kilometre-scale NWP models. In the first part of the PhD, a W-band reflectivity forward operator was designed. It is consistent with the one-moment microphysical scheme used in the Météo-France kilometre-scale NWP model AROME, but in a sufficiently general way that it could be adapted to other kilometrescale NWP models. It was designed in particular for airborne or ground-based vertically pointing cloud radars. To disentangle spatial location errors in the model from errors in the forward operator, a neighbourhood validation method, called the “Most Resembling Method” (MRC), was designed. This validation method was used to validate and calibrate the forward operator using the data collected by the airborne cloud radar RASTA in diverse conditions during the first Special Observation Period (SOP1) of the HyMeX international program, which aims to improve our understanding of the Mediterranean water cycle. The second part focused on the respective roles of the assimilation of reflectivity and horizontal wind profiles, measured by the cloud radar RASTA, in the three dimensional variational (3DVar) assimilation system of AROME. The benefit brought by consistent thermodynamic conditions in the initial state, through the assimilation of the W-band reflectivity, and dynamic ones, through the assimilation of horizontal wind profiles, was also investigated.To assimilate the W-band reflectivity, the two-step assimilation method “1D+3DVar”, operationally employed in AROME to assimilate ground-based precipitation radar data, was used. The efficiency of the 1D Bayesian method in retrieving humidity fields is assessed using independent in-flight humidity measurements. The assimilation experiments were performed for a heavy convective event, as well as over a longer period of 45 days. In particular, the results indicate that the joint assimilation of W-band reflectivity and horizontal wind profiles suggest an improvement of moisture analyses, along with a slight improvement of the rainfall precipitation forecasts.

La détection de peau consiste à détecter les pixels correspondant à une peau humaine dans une image couleur. Les visages constituent une catégorie de stimulus importante par la richesse des informations qu’ils véhiculent car avant de reconnaître n’importe quelle personne il est indispensable de localiser et reconnaître son visage. La plupart des applications liées à la sécurité et à la biométrie reposent sur la détection de régions de peau telles que la détection de visages, le filtrage d'objets 3D pour adultes et la reconnaissance de gestes. En outre, la détection de la saillance des mailles 3D est une phase de prétraitement importante pour de nombreuses applications de vision par ordinateur. La segmentation d'objets 3D basée sur des régions saillantes a été largement utilisée dans de nombreuses applications de vision par ordinateur telles que la correspondance de formes 3D, les alignements d'objets, le lissage de nuages de points 3D, la recherche des images sur le web, l’indexation des images par le contenu, la segmentation de la vidéo et la détection et la reconnaissance de visages. La détection de peau est une tâche très difficile pour différentes raisons liées en général à la variabilité de la forme et la couleur à détecter (teintes différentes d’une personne à une autre, orientation et tailles quelconques, conditions d’éclairage) et surtout pour les images issues du web capturées sous différentes conditions de lumière. Il existe plusieurs approches connues pour la détection de peau : les approches basées sur la géométrie et l’extraction de traits caractéristiques, les approches basées sur le mouvement (la soustraction de l’arrière-plan (SAP), différence entre deux images consécutives, calcul du flot optique) et les approches basées sur la couleur. Dans cette thèse, nous proposons des méthodes d'optimisation numérique pour la détection de régions de couleurs de peaux et de régions saillantes sur des maillages 3D et des nuages de points 3D en utilisant un graphe pondéré. En se basant sur ces méthodes, nous proposons des approches de détection de visage 3D à l'aide de la programmation linéaire et de fouille de données (Data Mining). En outre, nous avons adapté nos méthodes proposées pour résoudre le problème de la simplification des nuages de points 3D et de la correspondance des objets 3D. En plus, nous montrons la robustesse et l’efficacité de nos méthodes proposées à travers de différents résultats expérimentaux réalisés. Enfin, nous montrons la stabilité et la robustesse de nos méthodes par rapport au bruit. / Skin detection involves detecting pixels corresponding to human skin in a color image. The faces constitute a category of stimulus important by the wealth of information that they convey because before recognizing any person it is essential to locate and recognize his face. Most security and biometrics applications rely on the detection of skin regions such as face detection, 3D adult object filtering, and gesture recognition. In addition, saliency detection of 3D mesh is an important pretreatment phase for many computer vision applications. 3D segmentation based on salient regions has been widely used in many computer vision applications such as 3D shape matching, object alignments, 3D point-point smoothing, searching images on the web, image indexing by content, video segmentation and face detection and recognition. The detection of skin is a very difficult task for various reasons generally related to the variability of the shape and the color to be detected (different hues from one person to another, orientation and different sizes, lighting conditions) and especially for images from the web captured under different light conditions. There are several known approaches to skin detection: approaches based on geometry and feature extraction, motion-based approaches (background subtraction (SAP), difference between two consecutive images, optical flow calculation) and color-based approaches. In this thesis, we propose numerical optimization methods for the detection of skins color and salient regions on 3D meshes and 3D point clouds using a weighted graph. Based on these methods, we provide 3D face detection approaches using Linear Programming and Data Mining. In addition, we adapted our proposed methods to solve the problem of simplifying 3D point clouds and matching 3D objects. In addition, we show the robustness and efficiency of our proposed methods through different experimental results. Finally, we show the stability and robustness of our methods with respect to noise.

Les aérosols influencent le bilan radiatif global et les processus nuageux. Leurs propriétés optiques et physico-chimiques sont mesurées au sol avec une grande précision à l'échelle locale. Les satellites permettent un suivi des aérosols à des résolutions spatio-temporelles raisonnables. Deux instruments et leurs algorithmes sont utilisés pour restituer les épaisseurs optiques des aérosols au dessus des océans et des terres : un a été appliqué aux données AATSR afin de restituer l'épaisseur optique dans le visible alors que l'autre permet de restituer les propriétés optiques dans l'UV à partir de OMI. Ces algorithmes ont été développés et testés sur le Nord-Ouest de l'Europe et sur le bassin amazonien. Les cas étudiés se situaient dans des zones industrialisées avec des couches d'aérosols de forte épaisseur optique sous le vent de sources locales avec de forts gradients de concentration. Les résultats montrent une bonne restitution des concentrations en aérosols.

Associée à d'autres techniques observationnelles, la polarimétrie dans le visible ou dans le proche infrarouge permet d'étudier la morphologie des champs magnétiques à la périphérie de nombreuses régions de formation stellaire. A l'intérieur des nuages molécualires la morphologie des champs est connue par polarimétrie submillimétrique, mais rarement pour les mêmes régions. Habituellement, il manque une échelle spatiale intermédiaire pour pouvoir comparer correctement la morphologie du champ magnétique galactique avec celle située à l'intérieur des nuages moléculaires. -- Cette thèse propose les moyens nécessaires pour réaliser ce type d'analyse multi-échelle afin de mieux comprendre le rôle que peuvent jouer les champs magnétiques dans les processus de formation stellaire. La première analyse traite de la région GF 9. Vient ensuite une étude de la morphologie du champ magnétique dans les filaments OMC-2 et OMC-3 suivie d'une analyse multi-échelle dans le complexe de nuages moléculaires Orion A dont OMC-2 et OMC-3 font partie. -- La synthèse des résultats couvrant GF 9 et Orion A est la suivante. Les approches statistiques employées montrent qu'aux grandes échelles spatiales la morphologie des champs magnétiques est poloïdale dans la région GF 9, et probablement hélicoïdale dans la région Orion A. A l'échelle spatiale des enveloppes des nuages moléculaires, les champs magnétiques apparaissent alignés avec les champs situés à leur périphérie. A l'échelle spatiale des coeurs, le champ magnétique poloïdal environnant la région GF 9 est apparemment entraîné par le coeur en rotation, et la diffusion ambipolaire n'y semble pas effective actuellement. Dans Orion A, la morphologie des champs est difficilement détectable dans les sites actifs de formation d'OMC-2, ou bien très fortement contrainte par les effets de la gravité dans OMC-1. Des effets probables de la turbulence ne seont détectés dans aucune des régions observées. -- Les analyses multi-échelles suggèrent donc qu'indépendamment du stade évolutif et de la gamme de masse des régions de formation stellaires, le champ magnétique galactique subit des modifications de sa morphologie aux échelles spatiales comparables à celles des coeurs protostellaires, de la même façon que les propriétés structurelles des nuages moléculaires suivent des lois d'autosimilarité jusqu'à des échelles comparables à celles des coeurs. / Together with other observational methods, visible and near infrared polarimetry can help tu understand the morphology of magnetic fields in the neighborhood of several star-forming regions. inside molecular clouds, this morphology can be deduced with the help of submm polarimetry but rarely in the same regions. When both observational methods are used for the same region, there is a gap in the spatial scales to correctly compare the Galactic magnetic field with the magnetic field probed inside the clouds. -- This thesis proposes the necessary steps to make this type of multi-scle analysis and to better understand the role that can be played by magnetic fields in stellar formation regions. The GF 9 region is the first region analysed with this method. Then, a study of the morphology of the magnetic field located in filamentary molecular clouds OMC-2 and OMC-3 is presented, followed by a multi-scale analysis of the Orion A region, the molecular cloud complex in which these clouds are embedded. -- The results covering both regions can be summarized as follows. it is statistically shown that the large scale morphology of the field is poloidal in the GF 9 region, and probably toroidal in the Orion A complex. On the smaller spatial scale of the envelopes of the clouds, the magnetic fields appear to be aligned with the fields at their periphery. On the spatial scale of the cores, the poloidal magnetic field located in the vicinity of GF 9 is apparently twisted and entrained by the rotation of the core and ambipolar diffusion does not seem to be effective at the present time. In Orion A, the morphology of the fields can hardly be probed in active sites of stellar formation in OMC-2, and is strongly constrained by the effects of gravity in OMC-1. There is no evidence for turbulence in all the observed regions. -- All in all, the multiscale analyses suggest that independently of the evolutionary state or of the range in mass of the star-forming regions, the magnetic field morphology is significantly affected on spatial scales similar to those of cores, in the same way that molecular clouds properties remain self-similar down to the spatial scales similar to those of cores. / Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie du Canada

Dans cette thèse, nous présentons des méthodes pour construire une surface géologique optimal à partir d’une quantité énorme de points 3D extraits de cubes sismiques. Appliquer le processus à l’ensemble des points induit un risque important de contraction de la surface de sorte que l’extraction de la frontière initiale est une étape importante permettant une simplification à l’intérieur de la surface. La forme globale de la surface sera alors mieux respectée pour la reconstruction de la surface triangulaire finale. Nos propositions sont basées sur la régularité des données qui permet, même si des données sont manquantes, d’obtenir facilement les informations de voisinage. Tout d’abord, nous présentons une nouvelle méthode pour extraire et simplifier la frontière d’une surface d’élévation définie par un ensemble de voxels dans un grand volume 3D où des données sont manquantes. Deuxièmement, une méthode pour simplifier la surface à l’intérieur de sa frontière est présentée. Elle comprend une étape de simplification grossière optionnelle suivie par une étape plus fine basée sur l’étude des courbures. Nous tenons également compte du fait que la densité de données doit changer graduellement afin de recevoir à la dernière étape d’une surface triangulée avec de meilleurs triangles. Troisièmement, nous avons proposé une nouvelle méthode rapide pour trianguler la surface après simplification. / Reconstructing surfaces with data coming from an automatic acquisition technique always entails the problem of mass of data. This implies that the usual processes cannot be applied directly. Therefore, it leads to a mandatory data reduction process. An effective algorithm for a rapid processing while keeping the original model is a valuable tool for constructing an optimal surface and managing the complex data.In this dissertation, we present methods for building an optimal geological surface from a huge amount of 3D points extracted from seismic cubes. Applying the process to the whole set of points induces an important risk of surface shrinking so that the initial boundary extraction is an important step permitting a simplification inside the surface. The global surface shape will then be better kept for the reconstruction of the final triangular surface. Our proposals are based on the regularity of data which permits, even if data are missing, to easily obtain the neighboring information. Firstly, we present a new method to extract and simplify the boundary of an elevation surface given as voxels in a large 3D volume having the characteristics to be sparse. Secondly, a method for simplifying the surface inside its boundary is presented with a rough optional simplification step followed by a finer one based on curvatures. We also keep into consideration that the density of data must gradually change in order to receive in the last step a triangulated surface with better triangles. Thirdly, we have proposed a new and fast method for triangulating the surface after simplification.

Les études astrochimiques de la formation stellaire sont particulièrement importantes pour la compréhension de l'évolution de l'Univers, du milieu interstellaire diffus à la formation des systèmes stellaires. Les récentes avancées en matière de modélisation chimique permettent d'apporter de nouveaux résultats sur le processus de formation stellaire et les structures mises en jeu. L'objectif de ma thèse était donc d'apporter un regard neuf sur la chimie de la formation stellaire en utilisant les récentes avancées sur le modèle chimique Nautilus. J'ai pour cela étudié l'évolution de la chimie du soufre durant la formation stellaire pour tenter d'apporter de nouvelles réponses au problème de déplétion du soufre. J'ai d'abord effectué une révision du réseau chimique soufré et étudié son effet sur la modélisation du soufre dans les nuages denses. En comparant aux observations, j'ai montré que le modèle textsc{Nautilus} était capable de reproduire les abondances des espèces soufrées dans les nuages denses en utilisant comme abondance élémentaire de soufre son abondance cosmique. Ce résultat m'a permis d'apporter de nouveaux indices sur les reservoirs de soufre dans ces objets. Puis j'ai effectué une étude complète de la chimie du souffre dans les coeurs chauds en me concentrant sur les effets sur la chimie de la composition pre-effondrement. J'ai également étudié les conséquences des différentes simplifications couramment faites pour la modélisation des coeurs chauds. Mes résultats montrent que la composition pre-effondrement est un paramètre majeur de l'évolution chimique des coeurs chauds, fournissant de nouveaux indices pour expliquer la variété de compositions en espèces soufrées observée dans ces objets. De plus, ma recherche a mis en évidence la nécessité d'uniformiser les modèles de chimie utilisés pour les coeurs chauds. Enfin, j'ai développé une méthode efficace pour inverser les paramètres initiaux d'effondrement de nuages denses en me basant sur une base de données de modèles physico-chimiques d'effondrement, ainsi que sur l'observation d'enveloppes de protoétoiles de Classe 0. A partir d'un échantillon de 12 sources, j'ai pu en déduire des probabilités concernant les possibles paramètres initiaux d'effondrement de la formation d'étoiles de faible masse. / Astrochemical studies of star formation are of particular interest because they provide a better understanding of how the chemical composition of the Universe has evolved, from the diffuse interstellar medium to the formation of stellar systems and the life they can shelter. Recent advances in chemical modeling, and particularly a better understanding of grains chemistry, now allow to bring new hints on the chemistry of the star formation process, as well as the structures it involves. In that context, the objective of my thesis was to give a new look at the chemistry of star formation using the recent enhancements of the Nautilus chemical model. To that aim, I focused on the sulphur chemistry throughout star formation, from its evolution in dark clouds to hot cores and corinos, attempting to tackle the sulphur depletion problem. I first carried out a review of the sulphur chemical network before studying its effects on the modeling of sulphur in dark clouds. By comparison with observations, I showed that the textsc{Nautilus} chemical model was the first able to reproduce the abundances of S-bearing species in dark clouds using as elemental abundance of sulphur its cosmic one. This result allowed me to bring new insights on the reservoirs of sulphur in dark clouds. I then conducted an extensive study of sulphur chemistry in hot cores and corinos, focusing on the effects of their pre-collapse compositions on the evolution of their chemistries. I also studied the consequences of the use of the common simplifications made on hot core models. My results show that the pre-collapse composition is a key parameter for the evolution of hot cores which could explain the variety of sulphur composition observed in such objects. Moreover, I highlighted the importance of standardizing the chemical modeling of hot cores in astrochemical studies. For my last study, I developed an efficient method for the derivation of the initial parameters of collapse of dark clouds via the use of a physico-chemical database of collapse models, and comparison with observations of Class 0 protostars. From this method, and based on a sample of 12 sources, I was able to derive probabilities on the possible initial parameters of collapse of low-mass star formation.

Parce que les processus nuageux sont des processus complexes qui opèrent à des échelles spatiales très différentes, l'évolution de l'effet radiatif des nuages (CRE) dans un climat qui se réchauffe est incertaine. Afin de mieux comprendre l'évolution du CRE, il est utile de l'exprimer en fonction de propriétés nuageuses fondamentales et observables. Dans l'infrarouge (LW), l'altitude des nuages est une des propriétés fondamentales, ainsi que leur couverture et leur opacité. Les observations collectées par le lidar spatial CALIOP durant la dernière décennie nous ont permis d'exprimer le CRE LW en fonction de cinq propriétés nuageuses. Nous montrons que le CRE LW dépend linéairement de l'altitude des nuages. Cette linéarité permet de décomposer les variations du CRE LW en contributions dues aux cinq propriétés nuageuses. On observe ainsi que la couverture des nuages opaques a piloté les variations du CRE LW durant la dernière décennie. L'analyse de simulations climatiques suivant la même approche à l'aide d'un simulateur lidar montre que les variations du CRE LW dans le climat actuel sont pilotées par l'altitude des nuages opaques, en désaccord avec les observations. Lorsqu'on étend cette analyse aux rétroactions nuageuses LW simulées dans un climat futur, on remarque que celles-ci sont également pilotées par l'altitude des nuages opaques. Ces résultats suggèrent que les observations par lidar spatial apportent une forte contrainte observationnelle sur les rétroactions nuageuses LW, qui sont l'une des principales sources d'incertitude dans les prévisions d'évolution de la température moyenne globale dues aux activités humaines. / Because cloud processes are complex processes which operate at very different spatial scales, the evolution of the cloud radiative effect (CRE) in a warming climate is uncertain. To improve our understanding of the evolution of the CRE, it is useful to express it as a function of fundamental and observable cloud properties. In the infrared (LW), the altitude of clouds is one of the fundamental properties, together with their cover and opacity. The observations collected by the space-lidar CALIOP during the last decade allowed us to express the LW CRE using five cloud properties. We show that the LW CRE depends linearly on the cloud altitude. This linearity allows to decompose the variations of the LW CRE into contributions due to the five cloud properties. We observe that the cover of the opaque clouds drove the variations of the LW CRE during the last decade. The analysis of climate simulations performing the same approach by means of a lidar simulator shows that the variations of the LW CRE in the current climate are driven by the opaque cloud altitude, in disagreement with the observations. When we extend this analysis to the LW cloud feedback simulated in a future climate, we notice that they are also driven by the opaque cloud altitude. These results suggest that the space-lidar observations bring a strong observational constraint on the LW cloud feedbacks, which are one of the main sources of uncertainty in predicting future global average temperature evolution due to human activities.

Les systèmes de cartographie mobile sont de plus en plus utilisés pour la cartographie des scènes urbaines. La technologie de scan laser mobile (où le scanner est embarqué sur un véhicule) en particulier permet une cartographie précise de la voirie, la compréhension de la scène, la modélisation de façade, etc. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la détection de changement entre des nuages de points laser de cartographie mobile. Tout d'abord, nous étudions la détection des changements a partir de données RIEGL (scanner laser plan) pour la mise à jour de bases de données géographiques et l'identification d'objet temporaire. Nous présentons une méthode basée sur l'occupation de l'espace qui permet de surmonter les difficultés rencontrées par les méthodes classiques fondées sur la distance et qui ne sont pas robustes aux occultations et à l'échantillonnage anisotrope. Les zones occultées sont identifiées par la modélisation de l'état d'occupation de l'espace balayé par des faisceaux laser. Les écarts entre les points et les lignes de balayage sont interpolées en exploitant la géométrie du capteur dans laquelle la densité d'échantillonnage est isotrope. Malgré quelques limites dans le cas d'objets pénétrables comme des arbres ou des grilles, la méthode basée sur l'occupation est en mesure d'améliorer la méthode basée sur la distance point à triangle de façon significative. La méthode de détection de changement est ensuite appliquée à des données acquises par différents scanners laser et à différentes échelles temporelles afin de démontrer son large champs d'application. La géométrie d'acquisition est adaptée pour un scanner dynamique de type Velodyne. La méthode basée sur l'occupation permet alors la détection des objets en mouvement. Puisque la méthode détecte le changement en chaque point, les objets en mouvement sont détectés au niveau des points. Comme le scanner Velodyne scanne l'environnement de façon continue, les trajectoires des objets en mouvement peut être extraite. Un algorithme de détection et le suivi simultané est proposé afin de retrouver les trajectoires de piétons. Cela permet d'estimer avec précision la circulation des piétons des circulations douces dans les lieux publics. Les changements peuvent non seulement être détectés au niveau du point, mais aussi au niveau de l'objet. Ainsi nous avons pu étudier les changements entre des voitures stationnées dans les rues à différents moments de la journée afin d'en tirer des statistiques utiles aux gestionnaires du stationnement urbain. Dans ce cas, les voitures sont détectés en premier lieu, puis les voitures correspondantes sont comparées entre des passages à différents moments de la journée. Outre les changements de voitures, l'offre de stationnement et les types de voitures l'utilisant sont également des informations importantes pour la gestion du stationnement. Toutes ces informations sont extraites dans le cadre d'un apprentissage supervisé. En outre, une méthode de reconstruction de voiture sur la base d'un modèle déformable générique ajusté aux données est proposée afin de localiser précisément les voitures. Les paramètres du modèle sont également considérés comme caractéristiques de la voiture pour prendre de meilleures décisions. De plus, ces modèles géométriquement précis peuvent être utilisées à des fins de visualisation. Dans cette thèse, certains sujets liés à la détection des changements comme par exemple, suivi, la classification, et la modélisation sont étudiés et illustrés par des applications pratiques. Plus important encore, les méthodes de détection des changements sont appliquées à différentes géométries d'acquisition de données et à de multiples échelles temporelles et au travers de deux stratégies: “bottom-up” (en partant des points) et “top-down” (en partant des objets) / Mobile mapping systems are increasingly used for street environment mapping, especially mobile laser scanning technology enables precise street mapping, scene understanding, facade modelling, etc. In this research, the change detection from laser scanning point clouds is investigated. First of all, street environment change detection using RIEGL data is studied for the purpose of database updating and temporary object identification. An occupancy-based method is presented to overcome the challenges encountered by the conventional distance-based method, such as occlusion, anisotropic sampling. Occluded areas are identified by modelling the occupancy states within the laser scanning range. The gaps between points and scan lines are interpolated under the sensor reference framework, where the sampling density is isotropic. Even there are some conflicts on penetrable objects, e.g. trees, fences, the occupancy-based method is able to enhance the point-to-triangle distance-based method. The change detection method is also applied to data acquired by different laser scanners at different temporal-scales with the intention to have wider range of applications. The local sensor reference framework is adapted to Velodyne laser scanning geometry. The occupancy-based method is implemented to detection moving objects. Since the method detects the change of each point, moving objects are detect at point level. As the Velodyne scanner constantly scans the surroundings, the trajectories of moving objects can be detected. A simultaneous detection and tracking algorithm is proposed to recover the pedestrian trajectories in order to accurately estimate the traffic flow of pedestrian in public places. Changes can be detected not only at point level, but also at object level. The changes of cars parking on street sides at different times are detected to help regulate on-street car parking since the parking duration is limited. In this case, cars are detected in the first place, then they are compared with corresponding ones. Apart from car changes, parking positions and car types are also important information for parking management. All the processes are solved in a supervised learning framework. Furthermore, a model-based car reconstruction method is proposed to precisely locate cars. The model parameters are also treated as car features for better decision making. Moreover, the geometrically accurate models can be used for visualization purposes. Under the theme of change detection, related topics, e.g. tracking, classification, modelling, are also studied for the reason of practical applications. More importantly, the change detection methods are applied to different data acquisition geometries at multiple temporal-scales. Both bottom-up (point-based) and top-down (object-based) change detection strategies are investigated

Les centres de calcul cloud consomment d'importantes quantités d'énergie et il devient nécessaire de réduire leur consommation en raison des changements climatiques actuels. Bien que des propositions d'optimisations énergétiques existent, elles ne tiennent pas compte des utilisateurs finaux. Cette thèse propose d'inclure les utilisateurs cloud dans l'optimisation énergétique afin de réduire la consommation d'énergie des centres de calcul. L'inclusion se fait, dans un premier temps, en délivrant une information énergétique pour sensibiliser, puis dans un second temps, en fournissant des moyens d'action. Les contributions portent sur les couches cloud IaaS et PaaS. Nos résultats montrent que les utilisateurs tolérants à la variation des performances (e.g. retarder l'obtention de résultats) permettent de réduire la consommation d'énergie des centres de calcul. / Cloud datacenters consume large amounts of energy and it becomes necessary to reduce their consumption due to current climate changes. Although energy optimization propositions exist, they do not take into account end-users. This thesis proposes to include cloud users in the energy optimization as a means to reduce datacenters energy consumption. The inclusion is done, first, by delivering energy related information to raise awareness, and second, by providing means of actions. Contributions are located at IaaS and PaaS cloud layers. Our results show that users tolerant to performance variation (e.g. delay in obtaining execution results) allow to reduce datacenters energy consumption.

Le Cloud Computing est un paradigme émergent dans les technologies de l'information. L'un de ses atouts majeurs étant la mise à disposition des ressources fondée sur le modèle pay-as-you-go. Les ressources Cloud se situent dans un environnement très dynamique. Cependant, chaque ressource provisionnée offre des services fonctionnels et peut ne pas offrir des services non fonctionnels tels que la supervision, la reconfiguration, la sécurité, etc. Dans un tel environnement dynamique, les services non fonctionnels ont une importance critique pour le maintien du niveau de service des ressources ainsi que le respect des contrats entre les fournisseurs et les consommateurs. Dans notre travail, nous nous intéressons à la supervision, la reconfiguration et la gestion autonomique des ressources Cloud. En particulier, nous mettons l'accent sur les applications à base de services. Ensuite, nous poussons plus loin notre travail pour traiter les ressources Cloud d'une manière générale. Par conséquent, cette thèse contient deux contributions majeures. Dans la première contribution, nous étendons le standard SCA (Service Component Architecture) afin de permettre l'ajout de besoins en supervision et reconfiguration à la description des composants. Dans ce contexte, nous proposons une liste de transformations qui permet d'ajouter automatiquement aux composants des facilités de supervision et de reconfiguration, et ce, même si ces facilités n'ont pas été prévues dans la conception des composants. Ceci facilite la tâche au développeur en lui permettant de se concentrer sur les services fonctionnels de ses composants. Pour être en conformité avec la scalabilité des environnements Cloud, nous utilisons une approche basée sur des micro-conteneurs pour le déploiement de composants. Dans la deuxième contribution, nous étendons le standard OCCI (Open Cloud Computing Interface) pour ajouter dynamiquement des facilités de supervision et de reconfiguration aux ressources Cloud, indépendamment de leurs niveaux de service. Cette extension implique la définition de nouvelles Ressources, Links et Mixins OCCI pour permettre d'ajouter dynamiquement des facilités de supervision et de reconfiguration à n'importe quelle ressource Cloud. Nous étendons par la suite nos deux contributions de supervision et reconfiguration afin d'ajouter des capacités de gestion autonomique aux applications SCA et ressources Cloud. Les solutions que nous proposons sont génériques, granulaires et basées sur les standards de facto (i.e., SCA et OCCI). Dans ce manuscrit de thèse, nous décrivons les détails de nos implémentations ainsi que les expérimentations que nous avons menées pour l'évaluation de nos propositions / Cloud Computing is an emerging paradigm in Information Technologies (IT). One of its major assets is the provisioning of resources based on pay-as-you-go model. Cloud resources are situated in a highly dynamic environment. However, each provisioned resource comes with functional properties and may not offer non functional properties like monitoring, reconfiguration, security, accountability, etc. In such dynamic environment, non functional properties have a critical importance to maintain the service level of resources and to make them respect the contracts between providers and consumers. In our work, we are interested in monitoring, reconfiguration and autonomic management of Cloud resources. Particularly, we put the focus on Service-based applications. Afterwards, we push further our work to treat Cloud resources. Consequently, this thesis contains two major contributions. On the first hand, we extend Service Component Architecture (SCA) in order to add monitoring and reconfiguration requirements description to components. In this context, we propose a list of transformations that dynamically adds monitoring and reconfiguration facilities to components even if they were designed without them. That alleviates the task of the developer and lets him focus just on the business of his components. To be in line with scalability of Cloud environments, we use a micro-container based approach for the deployment of components. On the second hand, we extend Open Cloud Computing Interface standards to dynamically add monitoring and reconfiguration facilities to Cloud resources while remaining agnostic to their level. This extension entails the definition of new Resources, Links and Mixins to dynamically add monitoring and reconfiguration facilities to resources. We extend the two contributions to couple monitoring and reconfiguration in order to add self management capabilities to SCA-based applications and Cloud resource. The solutions that we propose are generic, granular and are based on the de facto standards (i.e., SCA and OCCI). In this thesis manuscript, we give implementation details as well as experiments that we realized to evaluate our proposals