La pomme de terre est la culture agricole qui est victime du plus grand nombre de maladies et de ravageurs pouvant ainsi causer des dégâts de rendements relativement importants. La télédétection en agriculture permet de spatialiser ces stress par la correspondance entre les caractéristiques biophysiques de la végétation et les propriétés optiques des images. Les aéronefs sans pilote (ASP) constituent des plateformes de plus en plus répandues permettant l’acquisition d’imagerie aérienne à très hautes résolutions spatiale et temporelle. L’objectif général du projet visait à développer un outil d’aide à la surveillance phytosanitaire de cultures de pomme de terre, économique, opérationnel sur le terrain et basé sur la télédétection, en appui aux méthodes traditionnelles de dépistage. Les objectifs spécifiques suivants étaient visés : automatiser une chaîne de traitement d’imagerie pour l’agriculture, acquise à partir d’un aéronef sans pilote ; appliquer des indices basés sur l’imagerie visible proche infrarouge et infrarouge thermique pour la détection de stress dans la culture de la pomme de terre ; développer un outil d’aide à la décision en appui aux méthodes de dépistage actuelles ; évaluer le potentiel des ASP pour le suivi des cultures de pommes de terre. Le projet s’est déroulé en deux phases et sur deux sites d’études au Québec, en Montérégie et au Saguenay-Lac-Saint-Jean. La première année, des corrélations entre les mesures des paramètres biophysiques et les valeurs spectrales de l’imagerie ont permis d’établir une estimation de la biomasse humide à partir de l’indice de végétation MSAVI 2 avec un coefficient de détermination de 0,81. Une fois la relation végétation/imagerie établie, des cartes zonales de ravageurs, maladies et problèmes de développement pour les dépistages ont pu être réalisées la seconde année. Les classifications supervisées des zones de maladies ont été validées à 100 %, celles des ravageurs à 89,5 % et celles des problèmes de développement à 81 %. Enfin, une analyse technico-économique a été effectuée pour évaluer l’utilisation des ASP dans le domaine agricole et comparer l’utilisation d’un tel outil d’aide à la décision par rapport à d’autres types d’imagerie multispectrale (satellite, aérienne). Les coûts de production de cartes de dépistage par ASP sont actuellement beaucoup plus importants que par les autres moyens d’acquisition. Cependant, la croissance du nombre d’entreprises d’opérations et de services par ASP aura vraisemblablement comme conséquence de faire diminuer les coûts de vols dans les prochaines années. De plus, la très haute résolution spatiale et la rapidité de mise en place constituent des avantages techniques qui jouent en faveur de l’emploi des ASP en agriculture. Un projet comme celui-ci illustre l’utilité des ASP en télédétection agricole mais également les nombreuses problématiques à résoudre pour obtenir un produit livrable à l’agriculteur en concordance avec ses besoins techniques et financiers dans une optique de préservation de l’environnement. Du vol de l’ASP jusqu’au traitement de l’imagerie, en passant par l’intégration des capteurs, les défis à relever sont nombreux. Cependant, la ferveur actuelle pour ces technologies est telle que les avancées technologiques dans le domaine sont très rapides. On peut imaginer qu’à l’échelle mondiale, l’utilisation des ASP en agriculture pourrait faire diminuer les quantités d’intrants agricoles tout en augmentant les rendements des cultures.

Les relations donneurs d'ordres – fournisseurs évoluent de plus en plus vers des relations de partenariat. Le fournisseur voit ainsi son métier évoluer vers la maîtrise de la conception et de la réalisation de ses produits. Dans ce contexte, les forgerons ont développés les pièces « Net Shape », c'est-à-dire des pièces dont les surfaces fonctionnelles principales sont obtenues directement par formage, sans reprise d'usinage. De nouveaux besoins sont alors apparus dans le domaine de la forge, comme le contrôle dimensionnel et géométrique de précision. Ce contrôle a, non seulement, pour objectif de vérifier la conformité de la pièce en relation avec une fonctionnalité attendue, mais aussi de mieux comprendre chaque étape du processus de fabrication. Sans remettre en cause ni le tolérancement, ni le processus de fabrication, le choix du mesurande, pour évaluer à la fois chaque étape du processus de fabrication et la qualité fonctionnelle de la pièce obtenue, est déterminant. Dans ces travaux, le choix du mesurande pour contrôler un pignon conique forgé « Net Shape » pour différentiel automobile est discuté avec ce double objectif. Il doit être représentatif de l'engrènement, d'où une étude sur les paramètres normalisés de qualification d'un pignon et la façon de les estimer. Il doit également permettre de mieux appréhender le processus de fabrication afin de l'améliorer. Le nouveau mesurande utilisé, mieux représentatif des surfaces fonctionnelles, impose un contrôle avec une machine à mesurer à coordonnées. Le résultat de mesure est dépouillé avec une méthode mathématique vectorielle qui permet de dissocier l'influence de chaque phénomène physique ou technologique représentatif de la fonctionnalité ou du processus de fabrication dès lors qu'ils sont identifiés. L'étude du pignon dans plusieurs états au cours du processus de fabrication aide à mieux comprendre chaque phénomène physique afin d'aboutir à la description mathématique de leurs effets, difficulté de la méthode utilisée. Dans un premier temps, seule une étude qualitative de quelques états de la pièce au cours de son processus de fabrication a été réalisée.

Le travail réalisé dans ce mémoire de thèse s'inscrit dans le cadre d'une expérience effectuée à l'institut Paul Scherrer (PSI) et dédiée à la mesure du moment dipolaire électrique du neutron (nEDM). Une sensibilité de 1027 e.cm est attendue à la fin 2013. La mesure est réalisée avec des neutrons ultra-froids (UCN) polarisés. Pour ce faire, de nouveaux systèmes de polarisation, de transport et d'inversion de spin ont été réalisés. Leur étude est présentée dans ce mémoire. Ils sont actuellement utilisés auprès de l'expérience. Grâce à des mesures de champs magnétiques effectuées sur le spectromètre, des simulations de champs réalisées avec les codes Radia et Maentouch, ainsi qu'à des simulations Monte-Carlo effectuées avec le code Geant4, l'efficacité du dispositif de polarisation a été calculée. L'efficacité mesurée en direct est de 88.5 0.3%, soit légèrement moins que la valeur attendue de 95%. Par ailleurs, la prise de données préliminaire effectuée en octobre 2011 a permis de déterminer certains des paramètres fondamentaux de l'expérience, tel les constantes de temps de remplissage, de stockage et de dépolarisation longitudinale du spectromètre. Ces paramètres sont encourageants pour la suite de l'expérience.

Les techniques polarimétriques et interférométriques SAR (PolInSAR) en bande P (250Mhz - 500Mhz), offrent une solution à échelle mondiale pour l'étude des paramètres de la biomasse végétale. L'objectif de ce travail de doctorat est de proposer une analyse de la précision d'estimation que l'on peut espérer obtenir à l'aide de ces techniques pour certains paramètres tels que la hauteur de la végétation et du sol, en s'appuyant sur une des modélisation de la végétation les plus utilisées (modèle RVoG). Nous avons tout d'abord déterminé la Borne de Cramér-Rao (BCR) qui permet de fournir une borne inférieure à la variance d'estimation lorsque cette dernière est sans biais. Cette étude montre qu'il peut exister une grande diversité de situations, avec dans les cas favorables un écart type d'estimation de l'ordre du mètre pour une taille d'échantillon de 100 pixels. Il a pu ainsi être montré que la technique d'estimation la plus utilisée conduit à des variances proches de la BCR dans un grand nombre de situations. Cette étude a également permis d'analyser les performances quand on réduit l'information polarimétrique (Polarimétrie Compacte). Nous avons ensuite analysé l'influence de quelques écarts au modèle RvoG (fluctuations de la hauteur du sol et de la végétation, et décorrélation temporelle). La décorrélation temporelle semble être la perturbation la plus critique car elle peut fortement biaiser l'estimation. Finalement nous avons illustré, sur des forêts tropicales et tempérées, certains de ces résultats théoriques à l'aide de données acquises par les systèmes radar RAMSES et SETHI de l'ONERA en bande P. / Polarimetric and Interferometric SAR techniques (PolInSAR) offer a global solution for vegetal biomass parameters monitoring. In the scope of this thesis, we propose to analyze the estimation precision that can be achieved with those techniques for some parameters such as ground and vegetation height, based on one of the most widely used PolInSAR vegetation model (RVoG model). We have first determined the Cramer-Rao bound (CRB), which gives a lower bound on the estimation variance, for unbiased estimation. This study shows a high diversity of situations, with in the best cases a precision of around 1 meter for a sample size of 100 pixels. It was shown that the most commonly used estimation method leads to estimation variances close to the CRB in a lot of situations. This study also allowed us to analyze the performance loss when polarimetric information is reduced (Compact Polarimetry). Then, we analyzed the influence of some deviations from the RVoG model (ground and vegetation height fluctuations, and also temporal decorrelation). Temporal decorrelation seems to be the most concerning issue as it can lead to high estimation bias. These theoritical results have been illustrated on tropical and tempered forests using P band data acquired by RAMSES and SETHI, the ONERA radar systems.

L’agriculture de précision est un mode de culture qui consiste à prendre en compte la variabilité intra-parcellaire afin d'appliquer le bon traitement au bon endroit. Depuis les années 80, l’agriculture de précision s’est développée grâce à l’arrivée d’outils de géolocalisation (GPS), de matériels permettant une gestion modulée des cultures et surtout d'une multitude de données issues de prélèvements sur le terrain, d'images et de capteurs. Dans ce contexte, l’agriculture de précision a fait émerger de nouveaux problèmes à la fois combinatoires et complexes afin de répondre à des enjeux de performance économique, technique et environnementale.Cette thèse porte sur l'utilisation de la programmation par contraintes pour résoudre des problèmes de tournées dans le contexte de l’agriculture de précision et, plus précisément, en viticulture de précision.Un problème de tournées de véhicule consiste à déterminer une flotte de véhicules afin de visiter une liste de clients ou de réaliser des tournées d’interventions. Le but est de minimiser le coût total des tournées tout en respectant différentes contraintes. Ce problème est une extension classique du problème du voyageur de commerce et fait partie des problèmes NP-difficiles.La programmation par contraintes est un outil très puissant capable de résoudre des problèmes combinatoires comme les problèmes de tournées. Elle fournit des algorithmes de filtrage dédiés à des contraintes de circuits qui permettent de résoudre de façon efficace des problèmes associant ces contraintes de circuit à d'autres contraintes plus spécifiques.La première contribution de cette thèse est la formalisation du problème de la vendange sélective et sa modélisation sous la forme d’un problème d’optimisation sous contraintes. Le problème de la vendange sélective consiste à trouver la trajectoire optimale d’une machine à vendanger qui récolte et sépare deux qualités de raisins. En plus d’être un problème de tournées peu commun, la gestion du remplissage simultané des deux bacs augmente la combinatoire du problème. Plusieurs modèles sont présentés et testés sur des données réelles provenant de vignobles situés dans le sud de la France.La deuxième contribution est l’établissement d’une nouvelle contrainte globale de tournées nommée WeightedSubCircuits. Elle permet d'aborder le problème plus général de tournées multiples dans lequel on cherche à couvrir une partie du graphe par un ensemble de circuits disjoints de coût minimal. Un algorithme de filtrage partiel de cette contrainte est également présenté. Des expérimentations ont été réalisées, notamment sur un problème de planning de techniciens intervenant sur des vignobles en Californie qui a été modélisé dans le cadre de cette thèse. Ces résultats préliminaires ont montré l'intérêt du filtrage apporté par cette nouvelle contrainte. / L’agriculture de précision est un mode de culture qui consiste à prendre en compte la variabilité intra-parcellaire afin d'appliquer le bon traitement au bon endroit. Depuis les années 80, l’agriculture de précision s’est développée grâce à l’arrivée d’outils de géolocalisation (GPS), de matériels permettant une gestion modulée des cultures et surtout d'une multitude de données issues de prélèvements sur le terrain, d'images et de capteurs. Dans ce contexte, l’agriculture de précision a fait émerger de nouveaux problèmes à la fois combinatoires et complexes afin de répondre à des enjeux de performance économique, technique et environnementale.Cette thèse porte sur l'utilisation de la programmation par contraintes pour résoudre des problèmes de tournées dans le contexte de l’agriculture de précision et, plus précisément, en viticulture de précision.Un problème de tournées de véhicule consiste à déterminer une flotte de véhicules afin de visiter une liste de clients ou de réaliser des tournées d’interventions. Le but est de minimiser le coût total des tournées tout en respectant différentes contraintes. Ce problème est une extension classique du problème du voyageur de commerce et fait partie des problèmes NP-difficiles.La programmation par contraintes est un outil très puissant capable de résoudre des problèmes combinatoires comme les problèmes de tournées. Elle fournit des algorithmes de filtrage dédiés à des contraintes de circuits qui permettent de résoudre de façon efficace des problèmes associant ces contraintes de circuit à d'autres contraintes plus spécifiques.La première contribution de cette thèse est la formalisation du problème de la vendange sélective et sa modélisation sous la forme d’un problème d’optimisation sous contraintes. Le problème de la vendange sélective consiste à trouver la trajectoire optimale d’une machine à vendanger qui récolte et sépare deux qualités de raisins. En plus d’être un problème de tournées peu commun, la gestion du remplissage simultané des deux bacs augmente la combinatoire du problème. Plusieurs modèles sont présentés et testés sur des données réelles provenant de vignobles situés dans le sud de la France.La deuxième contribution est l’établissement d’une nouvelle contrainte globale de tournées nommée WeightedSubCircuits. Elle permet d'aborder le problème plus général de tournées multiples dans lequel on cherche à couvrir une partie du graphe par un ensemble de circuits disjoints de coût minimal. Un algorithme de filtrage partiel de cette contrainte est également présenté. Des expérimentations ont été réalisées, notamment sur un problème de planning de techniciens intervenant sur des vignobles en Californie qui a été modélisé dans le cadre de cette thèse. Ces résultats préliminaires ont montré l'intérêt du filtrage apporté par cette nouvelle contrainte.

Le problème de non-reproductibilté numérique surgit dans les calculs parallèles principalement à cause de la non-associativité de l’addition flottante. Les environnements parallèles changent dynamiquement l’ordre des opérations. Par conséquent, les résultats numériques peuvent changer d’une exécution à une autre. Nous garantissons la reproductibilité en étendant autantque possible l’arrondi correct à des séquences de calculs plus importantes que les opérations arithmétique exigées par le standard IEEE-754. Nous introduisons RARE-BLAS une implémentation des BLAS qui est reproductible et précise en utilisant les transformations sans erreur et les algorithmes de sommation appropriés. Nous présentons dans cette thèsedes solutions pour le premier (asum, dot and nrm2) et le deuxième (gemv and trsv) niveaux des BLAS. Nous développons une implémentation de ces solutions qui utilise les interfaces de programmation parallèles (OpenMP et MPI) et les jeu d’instructions vectorielles. Nous comparons l’efficacité de RARE-BLAS à une bibliothèque optimisé (Intel MKL) et à des solutionsreproductibles existantes. / Numerical reproducibility failures rise in parallel computation because floating-point summation is non-associative. Massively parallel systems dynamically modify the order of floating-point operations. Hence, numerical results might change from one run to another. We propose to ensure reproducibility by extending as far as possible the IEEE-754 correct rounding property to larger computing sequences. We introduce RARE-BLAS a reproducible and accurate BLAS library that benefits from recent accurate and efficient summation algorithms. Solutions for level 1 (asum, dot and nrm2) and level 2 (gemv and trsv) routines are designed. Implementations relying on parallel programming API (OpenMP, MPI) and SIMD extensions areproposed. Their efficiency is studied compared to optimized library (Intel MKL) and other existing reproducible algorithms.

Notre étude portait sur la similarité fonctionnelle entre mode réel et mental au niveau de la perception et la production spatiotemporelle par le biais d’une tâche continue et répétitive.L’hypothèse était que, lors de l’utilisation de la même tâche motrice en deux modes d’action, la différence d’implication de l’horloge interne et/ou de programme moteur va engendrer une différence entre les patterns des mouvements ainsi qu’une différence dans la perception et la précision spatio-temporelle dans chacun des deux modes d’action.D’après les résultats, il s’avère que les modes mental et réel partagent la même échelle de temps. Le tempo a significativement affecté la perception temporelle en mode réel et mental. Des effets de surestimation avec le tempo rapide ont été retenus pour les deux modes d’action. Cela appuie notre hypothèse secondaire, à savoir «L’amplification des feedbacks sensoriels périphériques est de nature à faciliter un contrôle impulsionnel du temps malgré une exécution de mouvements continus. Les caractéristiques des mouvements (vitesse, variabilité de la forme, précision spatiotemporelle) seront donc modifiées par la présence de Feedback périphérique de nature impulsionnelle »Cependant, le fait de donner des Feedback auditif, tactile ou les deux combinés ne joue pas significativement sur les patterns produits par les sujets. Cela va à l’inverse de notre hypothèse principale qui prévoyait des perceptions spatiotemporelles différentes entre les deux modes selon le Feedback employé. / Our study focused on the functional similarity between the spatiotemporal perception and production, in real and mental execution of ellipses drawing as a continuous and repetitive task.We hypothesized that the same motor task in mentally or real produced action would generate different patterns of movement (spatiotemporal precision) and different time perceptions.According to the results, it seems that the mental and real modes share the same time scale. The tempo has significantly affected the temporal perception in real and mental mode. Overestimation of time was present in both modes of action.These data support our secondary hypothesis "The amplification of peripheral sensory feedback is likely to facilitate impulse control time despite an execution of continuous movements.The movement characteristics (speed, shape variability, precision spatiotemporal) will therefore be modified by the presence of feedback periphery with impulse nature".

De nombreux travaux menés durant les quinze dernières années ont permis de montrer le potentiel de l'altimétrie satellitaire radar pour le suivi du niveau des eaux continentales (mers intérieures, lacs, zones d'inondations et grands

Dans le domaine agricole, l'application du principe du développement durable s'est faite en même temps que la prise de conscience des limites de l'agriculture productiviste pour donner naissance à l'agriculture durable. Cette dernière englobe toute une série d'approche de la conduite des cultures dont les plus connues sont l'agriculture biologique et l'agriculture raisonnée.<br />Une autre approche, l'agriculture de précision, s'appuie sur de l'information géographique à très grande échelle et des outils adaptés (Systèmes d'Information Géographique et analyse spatiale) pour gérer la variabilité intraparcellaire afin d'optimiser les coûts d'exploitation et de limiter les impacts environnementaux des opérations culturales. La pratique de l'agriculture de précision, en particulier la mise en oeuvre opérationnelle de la modulation des intrants, nécessite le découpage de la parcelle en quelques grandes entités homogènes.<br />Une méthode de zonage a donc été développée. Dans un premier temps, des tests ont été effectués sur la base de l'Aide MultiCritère à la Décision. Mais cette approche a été abandonnée pour des raisons d'applicabilité. La méthode développée au final s'appuie sur une classification mixte intégrant plusieurs contraintes spatiales et permettant la prise en compte du savoir de l'exploitant agricole. Elle permet d'obtenir rapidement et simplement des zonages satisfaisants tout en offrant quelques indicateurs de validité.<br />Une étude visant à modéliser la structure spatiale de données onéreuses en en utilisant d'autres l'étant nettement moins a été menée. Nous avons montré qu'avec notre méthode de zonage, il était possible d'approcher correctement la structure spatiale de plusieurs variables agronomiques pertinentes en se basant sur une combinaison de cartes de résistivité électrique, de rendement et d'images satellitaires.

Cette thèse concerne principalement les algorithmes permettant l'extraction précise d'informations contenues dans les images. De nombreux algorithmes de vision par ordinateur s'appuyant sur le modèle sténopé pour caractériser la prise d'images, une méthode corrigeant les distorsions de l'image par rapport à ce modèle est proposée dans le premier chapitre. Cette méthode a la particularité de n'utiliser aucun modèle de distorsion. L'extraction précise de points dans les images est également réalisée. Dans un premier temps, la localisation de points dont une modélisation du signal existe est réalisée. Deux types de points sont étudiés : les coins de l'image, et le centre de cibles circulaires. Une méthode de mise en correspondance précise de points entre deux images termine ce chapitre. Les précisions atteintes sont de l'ordre de 1/10ème de pixel pour les coins, et de 1/20ème de pixel pour les cibles et les mises en correspondance. Toutes les valeurs de précisions fournies ont été validées par différents tests réalisés sur des images réelles. Le dernier chapitre étudie la reconstruction tridimensionnelle de points de la scène observée. Pour différentes méthodes de reconstruction (triangulation ou décomposition des matrices perspectives suivant la matrice fondamentale), la précision de la reconstruction obtenue est analysée en fonction de la précision de l'extraction des indices de la scène. Enfin, les points reconstruits sont reliés par une surface triangulaire.