Nous présentons une approche de rendu à base d'images (IBR) qui permet, à partir de photos, de naviguer librement et générer des points de vue quelconques dans des scènes urbaines. Les approches précédentes dépendent des modèles 3D et donnent lieu à des rendus de qualité réduite avec beaucoup d'artefacts. Dans cette thèse, nous proposons une approximation basée sur l'image pour compenser le manque de précision de la géométrie 3D. Nous utilisons un warp d'image guidé par des cartes de profondeur quasi-denses qui donnent lieu à beaucoup moins d'artefacts. En se basant sur cette approche, nous avons développé une méthode entièrement automatique permettant de traiter les scènes complexes. Nous sur-segmentons les images d'entrées en superpixels qui limitent les occlusions sur les bords des objets. Nous introduisons la synthèse de profondeur pour créer une approximation de cette profondeur mal reconstruite dans certaines régions et calculons les warps sur les superpixels pour synthétiser le résultat final. Nous comparons nos résultats à de nombreuses approches récentes. Nous avons analysé les artefacts de l'IBR d'un point de vue perceptif en comparant les artefacts générés par le mélange de plusieurs images avec ceux des transitions temporelles brusques et avons élaboré une méthodologie pour la sélection d'un compromis idéal entre les deux. Nous avons également analysé les distorsions perspectives et avons développé un modèle quantitatif qui permet de prédire les distorsions en fonction des paramètres de capture et de visualisation. Comme application, nous avons mis en œuvre un système de réalité virtuelle qui utilise l'IBR à la place de l'infographie traditionnelle.

La cryptographie visuelle consiste à partager entre plusieurs " Shadow Images " (SIs) un secret qui ne se révèlera à l'oeil de l'observateur qu'à leur superposition. Depuis les travaux de Naor et Shamir, ce procédé cryptographique a été étendu à Des schémas numériques variés, adaptés à diverses problématiques. En revanche, les travaux concernant son implémentation physique sont peu nombreux à ce jour. Cette thèse est consacrée à l'implémentation de la cryptographie visuelle sur des SIs imprimés en demi-tons en vue de l'authentification de documents. Le SI associé au document peut être imprimé sur support opaque ou transparent, les autres SIs étant imprimés sur films transparents. Nous avons résolu la difficulté de leur superposition par une méthode de Fourier permettant le recalage de la structure quasi-périodique d'un SI. La précision de cette méthode nous a permis de développer un système optique de superposition par projection. On verra que les phénomènes physiques responsables du rendu visuel de SIs superposés sont propices à une protection contre la copie illicite du SI associé à un document. La complexité de ces phénomènes et leur dépendance au type d'impression imposent une modélisation physique pour obtenir un rendu précis. Cette approche nous a conduit à considérer la problématique de la reproduction des couleurs et à développer des modèles spectraux adaptés à la superposition de supports imprimés non diffusants et/ou diffusants, en réflexion et en transmission. La précision de ces modèles prédictifs est tout à fait satisfaisante au regard de celle habituellement obtenue dans le domaine de la reproduction des couleurs. Cela nous a permis d'introduire une approche originale de la cryptographie visuelle par ajustement de couleur (color matching) : une même couleur, à une tolérance près basée sur la vision humaine, est générée par différents demi-tons imprimés sur les supports à superposer. La couleur du message peut ainsi constituer un secret partagé entre les SIs de la même façon que l'est le contenu du message. Chaque SI pris individuellement ne laisse fuir aucune information sur la couleur du message, qui ne sera révélée qu'à leur superposition. Cela peut permettre de prévenir une attaque par falsification du SI associé au document (cheating attack ). De plus, le rendu des couleurs étant très dépendant du système d'impression utilisé, une reproduction fidèle à partir d'un système d'impression différent est difficile. La difficulté peut être encore accrue par l'utilisation de caractéristiques d'impression non standard

ALK1 est un récepteur de la famille du TGF-β, principalement exprimé dans les cellules endothéliales. Le ligand physiologique et circulant d'ALK1, BMP9, a été découvert par notre laboratoire en 2007, ce qui a ouvert des possibilités d'étude de la fonction d'ALK1. La première partie de ma thèse a été consacrée à l'analyse fonctionnelle de mutants d'ALK1, retrouvés sur des patients atteints de la maladie de Rendu-Osler de type 2, en réponse à BMP9. Cette étude a permis de : 1) proposer l'haploinsuffisance fonctionnelle comme modèle de la maladie ; 2) développer un test diagnostique pour discriminer les mutations pathogènes des polymorphismes rares, basé sur leur réponse à BMP9 ; 3) d'avoir une meilleure connaissance des acides aminés d'ALK1 importants dans la réponse à BMP9. Un second travail a consisté en la production de la forme mature de BMP9 et du domaine extracellulaire d'ALK1 en vue de l'étude de la structure cristallographique du complexe. L'expression des protéines et leur purification sont en phase d'optimisation. Enfin, un troisième projet consistait en l'analyse du rôle de BMP9 dans l'angiogenèse in vivo. La neutralisation de BMP9 par deux stratégies distinctes induit une augmentation de la densité vasculaire dans la rétine de la souris. Le mécanisme est en cours d'investigation.

Ce mémoire d'habilitation à diriger des recherches résume les différents travaux menés entre 2000 et 2013 au sein du laboratoire SIC, à l'Université de Poitiers. Le coeur de ces activités est la caractérisation, le calcul, la représentation et l'utilisation de la visibilité entre des ensembles convexes de points de l'espace géométrique en dimension $n\ge2$. Nous avons notamment utilisé l'algèbre de Grassmann pour construire un espace de droites, dans lequel le problème de la visibilité peut être discuté. Nous avons proposé deux méthodes de calculs, l'un explicite et complet, et l'autre reposant sur une évaluation paresseuse. Différentes applications en synthèse d'images reposent sur ces travaux. D'autres travaux autour de la visibilité, en synthèse d'images mais aussi dans le domaine de la propagation des ondes, sont présentés dans ce mémoire. L'ensemble a été réalisé à travers l'encadrement de 5 doctorants.

Placé à la frontière entre l'informatique graphique et la physique, le rendu d'image physiquement réaliste est un domaine qui tente de créer des images en simulant le comportement optique des matériaux. Les applications sont multiples : restauration virtuelle d'oeuvre du patrimoine, simulation d'effets optiques, rendu industriel pour la conception, voire même, conception assistée par ordinateur de la couleur. Cette thèse présente les travaux réalisés au cours du projet Virtuelium, un logiciel de rendu d'image physiquement réaliste dont la quatrième version a été développée dans le cadre de cette thèse. Elle en présente les principes et méthodologies utilisés pour les mesures et la validation des résultats. Nous présentons aussi plusieurs travaux réalisés durant cette thèse avec cet outil : de la restauration virtuelle à la bio-photonique sans oublier un aperçu de rendu de "matériaux à effet", pour des applications industrielles (peintures, encres, cosmétiques, etc.).

Cette thèse a été réalisée en parallèle avec le projet de recherche « ENG05 lighting », un programme européen de recherche en métrologie réunissant une quinzaine d’instituts nationaux de métrologie en Europe. L'apparition de nouvelles solutions d’éclairage utilisant des diodes à électroluminescence (DEL) n’apporte pas seulement une efficacité en termes de diminution de puissance consommée mais elles doivent également répondre à des critères dequalité delumière pour l’utilisateur selon l’environnement.L'étude se concentre sur les problématiques du confort visuel ainsi que sur les indices du rendu des couleurs conformes à ceux de la Commission International de l'Eclairage (CIE) qui ne permettent pas de prédire une évaluation fiable en ce qui concerne ces nouveaux éclairages à l’état solide.Cette recherche s’appuie sur les calculs informatisés des métriques existantes, les résultats de plusieurs expériences subjectives réalisées dans un environnement contrôlé et reproductible et leurs caractérisations. Un premier modèle capable de prédire le confort visuel d'un scénario d'éclairage est réalisé et décrit. Plusieurs axes d'amélioration des métriques du rendu des couleurs sont étudiés.L'ensemble des expériences intègre des solutions d'éclairages traditionnelles. A l’aide de carte de luminance, les résultats obtenus sont comparés aux performances des sources respectives.Mots-clefs : Rendu des couleurs, confort visuel, qualité des éclairages, expérience subjective, DEL, DEL, UGR, IRC, CRI, éblouissement, carte de luminance. / The ENG05 project funded by the European Research Metrology Programme (EMRP) addresses measurement aspects of both quantity and quality of new lighting such as solid-state lighting (SSL).The current Colour Rendering Index (CRI) of the CIE (International Commission on Illumination) fails to predict the subjective ranking of the lighting sources based on DEL (light emitting diode). Along with a study of colour rendering metrics based on an extensive computation of relevant metrics and colorimetric calculations, a study on visual comfort is performed and both are presented in this thesis.For interior lighting standards it doesn’t exist a metric able to predict the visual comfort of an environment. Therefore, the aim of this study consists in a contribution to the human visual comfort characterization according to various realistic configurations considering the comparison between DEL luminaries and traditional lighting technologies (fluorescent, halogen).The analysis of the results DEL to develop a model which could be deemed worthy of consideration by CIE.Keywords: color rendering, visual comfort, lighting quality, subjective experiment, DEL, UGR, CRI, glare, luminance maps.

Depuis plusieurs décennies, la communauté informatique graphique s’intéresse à la simulation physique du mouvement et du rendu des fluides. Ils nécessitent d’approcher numériquement des systèmes complexes d’équations aux dérivées partielles, coûteux en temps de calcul. Ces deux domaines trouvent entre autres des applications dans le domaine vidéoludique, qui requiert des performances pouvant offrir des résultats en temps interactif, et dans la simulation d’écoulements réalistes et complexes pour les effets spéciaux, nécessitant des temps de calcul et d’espace mémoire beaucoup plus considérables. Les modèles de la dynamique des fluides permettent de simuler des écoulements complexes, tout en offrant à l’artiste la possibilité d’interagir avec la simulation. Toutefois, contrôler la dynamique et l’apparence des vagues reste difficile. Cette thèse porte d’une part sur le contrôle du mouvement des vagues océaniques dans un contexte d’animation basée sur les équations de Navier-Stokes, et sur leur visualisation réaliste. Nos deux contributions principales sont : (i) un modèle de forces externes pour contrôler le mouvement des vagues, avec leur hauteur, leur point de déferlement et leur vitesse. Une extension du modèle pour représenter l’interaction entre plusieurs vagues et des vagues tournantes est également proposée. (ii) une méthodologie pour visualiser les vagues, à l’aide d’une méthode de rendu réaliste, en s’appuyant sur des données optiques des constituants océaniques pour contrôler l’apparence du fluide considéré comme milieu participant. La simulation et le contrôle de la dynamique des vagues sont mis en oeuvre dans un simulateur basé sur la méthode SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics). Afin d’obtenir des performances interactives, nous avons développé un moteur de simulation SPH tirant parti des technologies GPGPU. Pour la visualisation physico-réaliste, nous utilisons un moteur de rendu existant permettant de représenter des milieux participants. Utilisés conjointement, les deux contributions permettent de simuler et contrôler la dynamique d’un front de mer ainsi que son apparence, sur la base de ses paramètres physiques. / Physics based animation and photorealistic rendering of fluids are two research field that has been widely addressed by the computer graphics research community. Both have applications in the video-entertainment industry and used in simulations of natural disasters, which require high computing performance in order to provide interactive time results. This thesis first focuses on simulating breaking wave on modern computer architecturesm and then to render them in the case of oceanic environments. The first part of this thesis deals with physics-based animation of breaking waves, and describes a simple model to generate and control such waves. Current methods only enable to simulate the effects but not the causes of water waves. The implementation of our method takes advantage of GPGPU technologies because of its massively parallel nature, in order to achieve interactive performances. Besides, the method was designed to provide the graphist user-control of the physical phenomena, which enables to control in real time all the physical parameters of the generated waves, in order to achieve the desired result. The second part of this thesis deals with the optical properties of water in oceanic environments and describes a model that enables to realistically render an oceanic scene. Its second goal is to provide user-control of the oceanic constituants amount to tune the appearance of the oceanic participating media.

Cette thèse a pour objectif d’expliquer pourquoi l’insertion de comptes-rendus de perception ou CRP dans un fragment narratif, lorsqu’elle entraîne une rupture dans la progression thématique de ce fragment, ne compromet pas sa compréhension.Les études narratologiques (Hamon, Adam et Petitjean) définissent les textes descriptifs comme des séquences qui se caractérisent par des marqueurs d’introduction et de clôture corrélés. Les études sur l’accès cognitif à l’information (Vogeleer) montrent, par ailleurs, que les CRP décrivent une situation accessible dans la situation spatio-temporelle d’un sujet. Ce sont des énoncés thétiques qui se caractérisent par leur absence de thème (Furukawa). A l’écrit, le contexte gauche d’un CRP peut compenser son absence de thème en décrivant une situation qui permet d’inférer le lieu cible de perception (Emma s’approcha de la fenêtre) d’un sujet introduit en amont. Les énoncés de ce type sont ainsi apparentés au DIL.La classification d’un corpus de CRP intégrant les noms fenêtre(s) et porte(s), nous a conduit à distinguer six types de CRP parmi lesquels les séquences de compte rendu de perception indirect libre ou CRPIL sont les plus fréquentes. Dans ces séquences, lorsque le premier CRP de l’extrait n’a aucun lien avec son contexte gauche, il décrit une situation perçue accessible dans la situation spatio-temporelle du sujet qui la perçoit, qui est donc inédite jusqu’à son introduction dans le monde fictif. La coïncidence spatio-temporelle entre le sujet et cette situation peut être dénotée dans certains extraits par un SP spatial ou temporel antéposé dans le premier CRP de la séquence et potentiellement cadratif (Charolles). Ce SP signale le point de vue du sujet introduit en amont, dénote le lieu cible ou la localisation temporelle de la situation décrite dans le CRP et permet d’interpréter tous les CRP de la séquence. Dans les extraits ne mentionnant pas de SP, le lieu cible et le temps de la situation perçue sont inférés dès l’introduction du premier CRP, cette inférence validant tous les CRP de la séquence. La rupture topicale suscitée par l’introduction des CRP signale, dans tous les cas, l’émergence du point de vue d’un personnage introduit en amont. / The aim of this thesis is to explain why the inclusion of perceptual reports (PRs) in a literary narrative does not interfere with the comprehension of such narratives, despite when breaking their thematic progression.Narratological studies (Hamon, Adam and Petitjean) define descriptive texts as sequences characterised by correlated introductory and closing markers. Furthermore, research on evidentiality (Vogeleer) shows that PR describe a situation that is accessible in the space/time situation of a subject. PRs are thetics statements characterised by a lack of topic (Furukawa). In the written form, the left context of the PR may make up for the lack of topic by describing a situation that may be used to infer the place targeted by the perception (Emma s’approcha de la fenêtre) of a subject introduced earlier. Statements of this type are thus similar to represented speech and thought or RST.The classification of a corpus of PRs incorporating the nouns fenêtre(s) and porte(s), leads us to distinguish six PRs types among which represented perceptual reports (RPRs), are most frequent. In these sequences, when the first PR of the excerpt has no link to its left context, it describes a perceived situation accessible in the spatial/temporal situation of the subject that perceives it, which is therefore unknown until introduced into the fictitious world. The spatial and temporal coincidence of the subject and this situation may be noted in certain excerpts by a spatial or temporal prepositional phrase (PP) that is placed earlier in the first PR of the sequence and that is potentially framing (Charolles). This PP signals the point of view of the subject introduced earlier, denotes the target location or temporal location of the situation described in the PR and makes it possible to interpret all the PRs in the sequence. In the excerpts that do not mention a PP, the target location and time of the perceived situation are inferred once the first PR is introduced, with this inference validating all perceptual reports in the sequence. The topical break caused by the introduction of PRs signals, in all cases, the emergence of the point of view of a character introduced earlier.

Lors de ces dernières décennies, la recherche de nouveaux instruments générant des recettes publiques est apparue comme un phénomène commun dans des Etats dont les conditions politiques, juridiques et économiques diffèrent pourtant sensiblement. De manière générale, les difficultés financières rencontrées par les États ont favorisé le développement de la parafiscalité mais aussi un certain essor de l’utilisation d’instruments d’obtention de recettes publiques liés au principe du bénéfice. Parmi ces instruments se trouvent les redevances, qui procurent un montant non négligeable de recettes publiques aux États à l’heure actuelle.A partir les années 80, les lois mexicaines présentent une définition de la redevance qui intègre dans son sein les redevances pour service rendu et les redevances domaniales, en leur attribuant un caractère fiscal. Après trois décennies, le régime juridique des redevances dans ce pays se caractérise par un manque considérable de lisibilité. Une technique normative déficiente et l’absence d’un effort de systématisation tant dans les lois qui les établissent que dans la jurisprudence rendent difficile de cerner les redevances comme un tout harmonieux et cohérent.Face à cette problématique, notre thèse a pour objectif de contribuer à l’étude de la redevance en droit mexicain. Dans une Première Partie, nous identifions les éléments qui suggèrent une affirmation progressive de la redevance en tant que catégorie de ressources publiques possédant une logique et un fonctionnement propres. Dans une Deuxième Partie, nous analysons les spécificités des deux grandes modalités de redevance. / Over the past decades, in a context of budgetary pressure, governments turned to fees imposed on those that receive a specific benefit. Since the collection of public service fees increased in the last years, they constitute an important source of revenue for governments. This phenomenon is widespread in many countries, regardless of their economic, political, or legal framework.In Mexico, user fees and fees for the special use or exploitation of the public domain, are levied by both federal and local governments. Nevertheless, since the 1980’s these fees are considered as mandatory levies in this country. Currently, federal and local laws need to be amended in order to establish clearly these fees. Indeed, since several fees exist in Mexican law, it is necessary to investigate if user fees and fees for the special use or exploitation of the public domain belong to the same category. Also, it is necessary to distinguish them from taxes. This thesis aims to contribute to the understanding of fees in Mexican law. First, it is analyzed the definition and legal nature of such fees as well as the constitutional principles that are applied. Second, it is provided an overview of the main characteristics of both user fees and fees for the special use or exploitation of the public domain at federal and local level.

Au cours des deux dernières décennies, les applications temps réel ont montré des améliorations colossales dans la génération de rendus photoréalistes. Cela est principalement dû à la disponibilité de modèles 3D avec une quantité croissante de détails. L'approche traditionnelle pour représenter et visualiser des objets 3D hautement détaillés est de les décomposer en un maillage basse fréquence et une carte de déplacement encodant les détails. La tessellation matérielle est le support idéal pour implémenter un rendu efficace de cette représentation. Dans ce contexte, nous proposons une méthode générale pour la génération et le rendu de maillages multi-résolutions compatibles avec la tessellation matérielle. Tout d'abord, nous introduisons une métrique dépendant de la vue capturant à la fois les distorsions géométriques et paramétriques, permettant de sélectionner la le niveau de résolution approprié au moment du rendu. Deuxièmement, nous présentons une nouvelle représentation hiérarchique permettant d'une part des transitions temporelles et spatiales continues entre les niveaux et d'autre part une tessellation matérielle non uniforme. Enfin, nous élaborons un processus de simplification pour générer notre représentation hiérarchique tout en minimisant notre métrique d'erreur. Notre méthode conduit à d'énormes améliorations tant en termes du nombre de triangles affiché qu'en temps de rendu par rapport aux méthodes alternatives. / In the last two decades, real-time applications have exhibited colossal improvements in the generation of photo-realistic images. This is mainly due to the availability of 3D models with an increasing amount of details. Currently, the traditional approach to represent and visualize highly detailed 3D objects is to decompose them into a low-frequency mesh and a displacement map encoding the details. The hardware tessellation is the ideal support to implement an efficient rendering of this representation. In this context, we propose a general framework for the generation and the rendering of multi-resolution feature-aware meshes compatible with hardware tessellation. First, we introduce a view-dependent metric capturing both geometric and parametric distortions, allowing to select the appropriate resolution at rendertime. Second, we present a novel hierarchical representation enabling on the one hand smooth temporal and spatial transitions between levels and on the other hand a non-uniform hardware tessellation. Last, we devise a simplification process to generate our hierarchical representation while minimizing our error metric. Our framework leads to huge improvements both in terms of triangle count and rendering time in comparison to alternative methods.