Les failles décrochantes se caractérisent par des géométries 3D relativement complexes, avec des changements abrupts de structures associés à une segmentation latérale. Ainsi, comprendre comment les failles décrochantes sont segmentées latéralement peut apporter des informations sur la répartition de la déformation et des contraintes le long de ces failles ou encore leur comportement sismique. Dans cette étude nous avons cherché à caractériser ces paramètres pour la faille du Levant. Dans un premier temps nous nous sommes intéressés au comportement sismique de cette faille au cours des derniers millénaires. Pour cela, nous avons réalisé une tranchée paléosismologique le long de la section sud de la faille où les données sur la sismicité historique restent limitées. Cela nous a permis de proposer un scénario de rupture pour la section entre le golfe d’Aqaba et le Mont Liban (~500 km). Le catalogue obtenu montre que la faille a connu plusieurs crises sismiques d’environ 200 ans, durant lesquelles l’ensemble de la faille rompt en cascade, séparées par des périodes de quiescence d’environ 350-400 ans, suggérant que la sismicité suit un modèle de clustering temporel. Ce catalogue nous a également permis d’estimer le déficit de glissement accumulé au cours des derniers 1600 ans. Ce déficit, est homogène pour toute la section de faille considérée, à 2 m de moyenne, ce qui pourrait suggérer l’imminence d’une crise sismique régionale, puisque que la compensation d’un tel déficit se traduirait par l’occurrence d’un séisme de Mw ~7.2 sur chaque section de faille. Dans une deuxième partie, nous avons étudié la répartition de la déformation à long terme dans une zone présentant une géométrie relativement complexe : le golfe d’Aqaba. Dans cette région, nous avons cartographié à partir de données de terrain et d’images satellites un certain nombre de structures secondaires sur les marges du golfe. Ainsi, même si la faille principale se trouve en mer, une partie de la déformation verticale est accommodée à terre. La confrontation des datations thermochronologiques et cosmogéniques réalisées le long de la côte Est du golfe montre une accélération des taux de soulèvement à partir de 5 Ma, qui est interprétée comme une conséquence de la migration du pôle d’Euler associé à la rotation de la plaque Arabique. Cette migration a favorisé un régime transtensif dans le golfe d’Aqaba, entrainant la réactivation de failles anciennes bordant la plaine côtière. Enfin, afin d’évaluer les mécanismes contrôlant la segmentation des failles décrochantes et leur évolution dans le temps, nous avons réalisé des expériences analogiques en boite à sable. Elles nous ont permis de mettre en avant (1) l’impact majeur de l’épaisseur du matériel cassant sur la longueur des segments et (2) la pérennité de la segmentation des failles décrochantes, puisque la segmentation observée sur le terrain obéit aux mêmes lois d’échelle que la segmentation observée aux stades initiaux de déformation dans les boites à sable / Strike slip faults are characterised by complex 3D geometries, with abrupt structural variations and a high degree of lateral segmentation. Hence, understanding the underlying mechanisms of lateral fault segmentation can shed light on the distribution of deformation and stress along these faults, as well as their seismic behaviour. In this study, we have tried to characterise some of these parameters for the Levant fault. We first investigated the seismic behaviour of this fault over the last few thousand years. To do this we realised a paleoseimological trench along the southern section of the fault, in a region where historical seismic data are limited. This allowed us to propose a rupture scenario for the section running from the Gulf of Aqaba to Mount Lebanon (~500km). The resulting catalogue highlights several seismic crises about 200 years long during which the whole fault ruptures in a cascade, interspaced with quiescent periods of about 350-400 years. This suggests that the seismic behaviour of the fault presents temporal clustering. Our catalogue also allowed for the estimation of the slip deficit accumulated over the last 1600 years in the considered section. This deficit is homogeneous along the fault and relatively high (2 m on average), which could suggest that a seismic crisis could happen over the entire region in a near future, as the compensation of such deficit would require the occurrence of a Mw 7.2 event on each section of the fault. After that we studied the distribution of long-term deformation in a region with a relatively complex geometry: the Gulf of Aqaba. In this region we mapped from field data and satellite images several secondary structures on the margins of the gulf. Indeed, even though the main fault is at sea, part of the vertical deformation is accommodated on land. The confrontation of thermochronological and cosmogenic datations along the eastern coast of the gulf shows an acceleration of the uplift rates. We interpret this as a consequence of the migration of the Euler pole associated with the rotation of the Arabian plaque, 5 ky ago. This migration led to an increase of the transtension in the Gulf of Aqaba, which reactivated ancient faults bordering the coastal plain. Finally, in order to quantify the mechanisms controlling the segmentation of strike slip faults and their temporal evolution, we realised sand box experiments. Our results highlight the importance of the thickness of the brittle material and its impact on the segment lengths. They also show the persistence of strike slip faults segmentation since the segmentation observed in the field obeys the same scaling laws as that observed at the early stages of deformation in sand box experiments

Objets de collection depuis les temps anciens, de nos jours les pièces de monnaie constituent un marché de plus en plus important. L’évaluation par des experts de l’état de conservation des pièces de monnaie, que nous nommons gradation, joue un rôle important pour déterminer leur valeur sur le marché. Dans le but de grader des pièces de monnaie de manière efficace et objective, la société GENI collabore avec le laboratoire LIRIS, afin d’automatiser le processus de gradation à partir de photos de pièces de monnaie.L’objectif principal de cette thèse est de fournir une aide à la gradation des pièces de monnaie à partir des photos de qualité. Le projet est composé de quatre phases : segmentation des monnaies, identification du type monétaire, détection et reconnaissance du millésime et gradation des monnaies.Dans la première phase, la pièce de monnaie est segmentée de sa photo de manière précise à l’aide d’un modèle paramétrique déformable. Ce dernier permet également d’extraire des caractéristiques de la pièce de monnaie telles que sa taille, son nombre de coins, de pans, etc.Lors de la deuxième phase, nous cherchons dans une base de données le type monétaire de référence correspondant à la pièce de monnaie requête à l’aide de scores de similarité basés sur des graphes. Le premier score se base sur des caractéristiques locales des contours en relief, et le second, qui est semi-global, permet de mettre en évidence des différences de motifs.La troisième phase concerne la reconnaissance du millésime. Il s’agit d’un sujet difficile car les caractères, dans ce contexte, ont un premier plan de couleur très similaire à l’arrière-plan. Après avoir localisé la zone du millésime et l’avoir découpée en imagettes de chiffres, nous proposons une méthode de reconnaissance de chiffres à l’aide de caractéristiques « topologiques ».Enfin, concernant la gradation des monnaies, nous proposons une méthode se basant sur une quantification des « éléments inattendus » comme les rayures et les taches. La pièce de monnaie est d’abord recalée sur une monnaie de référence, puis, nous détectons les « éléments inattendus » significatifs sur des zones d’intérêt. Enfin, concernant les « éléments inattendus » ténus difficiles à repérer individuellement, nous détectons les zones granuleuses à l’aide du Deep Learning. Le résultat obtenu par cette méthode, proche de ce que l’expert réalise « à la main », servira d’aide aux numismates. / Coins have been collected and studied since ancient times. Today, coin collection has become a hobby for anyone who wants to participate in. Coin grading is a way of determining the physical condition of a coin to provide an indicator for its market value. For grading coins on a large scale and in a relatively objective way, the GENI company cooperates with the laboratory LIRIS to automate the process by using coin photos.The main objective of this thesis is to grade coins from well-conditioned photos. The project is composed of four steps: coin segmentation from raw photos, monetary type identification, coin date detection and recognition and, coin grading.The first step is to extract coins from raw photos with a high precision. With a deformable geometric model, we segment precisely round coins, many-sided coins, wavy edged coins and holed coins by recognizing their shapes.The second step consists of coin recognition or monetary type identification. We match the query coin to the most identical type reference by using two similarity scores. The first similarity score is based on local features of relief contours. The second similarity score is a semi-global measure that highlights the difference between relief patterns.The third step is to detect and recognize coin dates. However, the fact that such characters have the same color as the background makes traditional optical character recognition methods difficult to apply. After extracting the date zone and cropping it into digit images, we propose a learning-free method to recognize those digits by analyzing their “topological” features.In the last step, the grading process is carried out by quantification of "unexpected elements" such as scratches and dirty marks. The coin to grade is registered to a reference coin. Then, large “unexpected elements” are detected in some regions of interest. However, some “micro-scratches” are difficult to extract individually but all together make a "grainy" surface. To deal with it, we use Deep Learning techniques to classify those grainy zones containing such “micro-scratches”. The result of our system, which is close to the manual expert one, is considered as a useful help for numismatists.

Cette étude vise à décrire le rôle de l’héritage et de la segmentation associés au rifting pour la réactivation ainsi qu’à étudier l’importance de l’asymétrie tectonique sur l’évolution thermique syn-rift, en utilisant le système pyrénéo-cantabrique comme laboratoire naturel. L’étude de la jonction entre les segments pyrénéen et cantabrique infirme l’hypothèse d’une faille transformante de Pampelune et met en évidence une zone d’accommodation où les segments de rifts se propagent au nord et au sud des massifs basques, associée à une direction d’extension nord-sud. Lors de la convergence, cette segmentation et le niveau de découplage associé aux évaporites triasiques contrôlent fortement la réactivation ainsi que l’architecture orogénique locale. Enfin, cette étude démontre que l’asymétrie lors de l’hyper-étirement est associée à une évolution thermique asymétrique et diachrone, et souligne l’importance de l’évolution tectonique pour l’architecture thermique. / This study aims to describe the role of rift-inheritance and segmentation for reactivation and to investigate the influence of asymmetric rifting on the syn-rift thermal evolution, using the Pyrenean-Cantabrian system as a natural laboratory. The study of the Pyrenean-Cantabrian junction discards the existence of a Pamplona transform fault between the two rift segments and argues for an accommodation zone where rift segments overlap north and south of the Basque massifs in relation with north-south direction of extension. During convergence, rift segmentation and the Triassic evaporite decoupling horizon controlled the reactivation and the local orogenic architecture. Finally, this study shows that asymmetric hyperextension is associated with asymmetric and diachronous thermal evolution, and highlights the importance of understanding the tectonic evolution to define the thermal architecture.

Ce travail est dédié à la résolution de plusieurs problèmes de grand intérêt en traitement d’images : segmentation, choix de modèle et estimation de paramètres, pour le cas spécifique d’images texturées indirectement observées (convoluées et bruitées). Dans ce contexte, les contributions de cette thèse portent sur trois plans différents : modéle, méthode et algorithmique.Du point de vue modélisation de la texture, un nouveaumodèle non-gaussien est proposé. Ce modèle est défini dans le domaine de Fourier et consiste en un mélange de Gaussiennes avec une Densité Spectrale de Puissance paramétrique.Du point de vueméthodologique, la contribution est triple –troisméthodes Bayésiennes pour résoudre de manière :–optimale–non-supervisée–des problèmes inverses en imagerie dans le contexte d’images texturées ndirectement observées, problèmes pas abordés dans la littérature jusqu’à présent.Plus spécifiquement,1. la première méthode réalise la déconvolution myope non-supervisée et l’estimation des paramètres de la texture,2. la deuxième méthode est dédiée à la déconvolution non-supervisée, le choix de modèle et l’estimation des paramètres de la texture et, finalement,3. la troisième méthode déconvolue et segmente une image composée de plusieurs régions texturées, en estimant au même temps les hyperparamètres (niveau du signal et niveau du bruit) et les paramètres de chaque texture.La contribution sur le plan algorithmique est représentée par une nouvelle version rapide de l’algorithme Metropolis-Hastings. Cet algorithme est basé sur une loi de proposition directionnelle contenant le terme de la ”direction de Newton”. Ce terme permet une exploration rapide et efficace de l’espace des paramètres et, de ce fait, accélère la convergence. / This thesis is addressing a series of inverse problems of major importance in the fieldof image processing (image segmentation, model choice, parameter estimation, deconvolution)in the context of textured images. In all of the aforementioned problems theobservations are indirect, i.e., the textured images are affected by a blur and by noise. Thecontributions of this work belong to three main classes: modeling, methodological andalgorithmic. From the modeling standpoint, the contribution consists in the development of a newnon-Gaussian model for textures. The Fourier coefficients of the textured images are modeledby a Scale Mixture of Gaussians Random Field. The Power Spectral Density of thetexture has a parametric form, driven by a set of parameters that encode the texture characteristics.The methodological contribution is threefold and consists in solving three image processingproblems that have not been tackled so far in the context of indirect observationsof textured images. All the proposed methods are Bayesian and are based on the exploitingthe information encoded in the a posteriori law. The first method that is proposed is devotedto the myopic deconvolution of a textured image and the estimation of its parameters.The second method achieves joint model selection and model parameters estimation froman indirect observation of a textured image. Finally, the third method addresses the problemof joint deconvolution and segmentation of an image composed of several texturedregions, while estimating at the same time the parameters of each constituent texture.Last, but not least, the algorithmic contribution is represented by the development ofa new efficient version of the Metropolis Hastings algorithm, with a directional componentof the proposal function based on the”Newton direction” and the Fisher informationmatrix. This particular directional component allows for an efficient exploration of theparameter space and, consequently, increases the convergence speed of the algorithm.To summarize, this work presents a series of methods to solve three image processingproblems in the context of blurry and noisy textured images. Moreover, we present twoconnected contributions, one regarding the texture models andone meant to enhance theperformances of the samplers employed for all of the three methods.

This thesis begins by revisiting and building on themes of labour market segmentation, with particular reference given to Marx's seminal account of segmentation in Capital, Vol.1 (Chapter 25). Marx distinguishes between an active army - the stable full-time employed - and the relative surplus population - the precariously employed reserve army and the residual surplus - and suggests further fragmentation of these main groups into sub-strata. Marx's perspective of segmentation is grounded in fragments of a general theory of employment that, as a long-term tendency, identifies continual advances in constant capital that abolish work and proliferate the reserve army. This thesis builds on these themes by formulating a concept, the 'transference dynamic', which underpins a general theory of employment segmentation. A short history of segmentation under capitalism traces recent phases of development in both developed and lesser-developed nations. Stress is placed on the role of political configurations that regulate capitalism in ways that can either counter the general tendency, such is the case under the Fordist model of capitalism, or strengthen its logic. The theory of employment segmentation and the lessons drawn from the historical account are spliced together with an analysis of the contemporary phase of capitalism, labelled here as the neoliberal model of development. It is demonstrated that the coercive international regulatory dynamic of the neoliberal model reasserts and extends the competitive principle of the capitalist mode of production. Through this extension, nations are transformed into competition-states vying for scarce and globally mobile capital to operate on their shores - the primary source of national prosperity and employment - by implementing capital-friendly neoliberalized policy. This analysis of neoliberal global capitalism reveals an expanding surplus population within a context of deepening international segmentation. This employment crisis is expressed as a hierarchy of nations that is determined in part by their uneven development. Those at the bottom of the hierarchy, comprising a majority portion of the world's population, contain a massive reserve army and residual surplus population unincorporated into wage-based capitalism, without any obvious support of means of life and with little hope for the future. Finally, mainstream solutions are criticized for failing to address either long-run or contemporary drivers of the employment crisis. In response, this thesis pitches a project of multi-faceted radical reform that counter-regulates capitalism by adopting a combination of local, national, regional and global forms of democratic socialist governance.

Le sujet principal de cette thèse est la segmentation 3D de tumeurs du cerveau et de leurs différentes composantes (oedème et nécrose), ainsi que de structures internes du cerveau en IRM. Pour la segmentation de tumeurs nous proposons un cadre général qui est une combinaison des paradigmes fondés sur les régions et les contours. Dans ce cadre, nous segmentons d'abord le cerveau en utilisant une méthode adaptée aux cas pathologiques et extrayons des informations globales sur la tumeur par analyse de symétrie. La deuxième étape segmente la tumeur et ses composantes. Pour cela, nous proposons une méthode nouvelle et originale qui combine l'information de régions et de contours en deux phases. Pour la première, l'initialisation, nous présentons deux nouvelles méthodes. La première est une nouvelle méthode de classification floue qui exploite à la fois l'information des voxels et leurs voisinages (inspirés des champs Markov (MRF)), l'appartenance et la typicalité. La seconde se fonde sur l'analyse de la symétrie. La segmentation initiale de la tumeur est raffinée dans la deuxième phase par un modèle déformable contraint par des relations spatiales. Les relations spatiales sont obtenues en utilisant la segmentation initiale et les tissus environnant la tumeur. La méthode proposée peut être employée pour une grande classe de tumeurs dans n'importe quelle modalité en IRM. Pour segmenter une tumeur et ses composantes automatiquement, le cadre proposé a besoin seulement d'une image CE-T1w (con- trast enhanced T1-weighted) et d'une image FLAIR. Dans le cas d'une image CE-T1w seulement, l'interaction de l'utilisateur peut être nécessaire. Nous avons évalué cette méthode sur une base de données de 20 images CE-T1w et 10 images FLAIR avec différents types de tumeurs. Un autre but de cette thèse est la segmentation de structures internes du cerveau en présence d'une tumeur. Pour cela, une connaissance a priori sur l'anatomie et l'organisation spatiale des structures est fournie par une ontologie. Pour segmenter chaque structure, nous exploitons ses relations spatiales par rapport à d'autres structures, selon la connaissance a priori. Nous choisissons alors les relations spatiales qui sont valables en fonction de la tumeur segmentée. Ces relations spatiales sont alors modélisées dans un cadre flou proposé par notre groupe. Comme pour la tumeur, la procédure de segmentation de chaque structure comporte deux étapes. Dans la première étape nous recherchons la segmentation initiale de la structure dans le cerveau globalement segmenté. Le processus de recherche est fait dans la région d'intérêt fournie par la fusion des relations spatiales. Pour segmenter globalement les structures du cerveau nous employons deux méthodes. La première est la classification floue propos ée et la seconde repose sur les ensembles de niveaux multi-phases. Pour raffiner la segmentation initiale, nous employons un modèle déformable qui est contraint par les relations spatiales de la structure. Cette méthode a été également évaluée sur 10 images CE-T1w pour segmenter les ventricules, les noyaux caudés et les thalami.

Thesis (M.A. (Tourism))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2009.

The haptic exploration of 2-D images is a challenging problem in computer haptics. Research on the topic has primarily been focused on the exploration of maps and curves. This thesis describes the design and implementation of a system for the haptic exploration of photographs. The system builds on various research directions related to assistive technology, computer haptics, and image segmentation. An object-level segmentation hierarchy is generated from the source photograph to be rendered haptically as a contour image at multiple levels-of-detail. A tool for the authoring of object-level hierarchies was developed, as well as an innovative type of user interaction by region selection for accurate and efficient image segmentation. According to an objective benchmark measuring how the new method compares with other interactive image segmentation algorithms shows that our region selection interaction is a viable alternative to marker-based interaction. The hierarchy authoring tool combined with precise algorithms for image segmentation can build contour images of the quality necessary for the images to be understood by touch with our system. The system was evaluated with a user study of 24 sighted participants divided in different groups. The first part of the study had participants explore images using haptics and answer questions about them. The second part of the study asked the participants to identify images visually after haptic exploration. Results show that using a segmentation hierarchy supporting multiple levels-of-detail of the same image is beneficial to haptic exploration. As the system gains maturity, it is our goal to make it available to blind users.

During vertebrate embryo development, the body axis is subdivided into repeated structures, called somites. Somites bud off from an un-segmented tissue called the pre-somitic mesoderm (PSM) in a sequential and periodic manner, tightly controlled by an in built molecular clock, called the "segmentation clock". According to current understanding, the clock is comprised of: (i) an autonomous cellular oscillator consisting of an intracellular negative feedback loop of Her genes within the PSM cells, (ii) Delta-ligand and Notch-receptor coupling that facilitates synchronization of oscillators among the PSM cells, (iii) Tissue level waves of gene expression that emerge in the posterior PSM and move coherently towards anterior, leading to global arrest of oscillations in the form of somites. However, the movement of cellular oscillators within the PSM before the formation of somitic furrows, a prominent feature of the tissue as observed through this work has not been experimentally considered as a constituent of the segmentation clock so far. Our work aims to incorporate movement of cellular oscillators in the framework of the segmentation clock. It is well known from theoretical studies that the characteristics of relative motion of oscillators affect their synchronization properties and the patterns of oscillations they form. Particularly, theoretical studies by Uriu et al., PNAS (2010) suggest that cell movements promotes synchronization of genetic oscillations. Here, we established experimental techniques and image analysis tools to attain quantitative insight on (i) diffusion co-efficient of cellular oscillators, (ii) dynamics of a population of oscillators, within the PSM aiming towards concomitant understanding of the relationship between movement and synchronization of cellular oscillators. In order to quantitatively relate cellular oscillators and their motion within the PSM, I established imaging techniques that enabled visualization of fluorescenctly labeled nuclei as readouts of cell positions in live embryo, and developed dedicated segmentation algorithm and implemented tracking protocol to obtain nuclei positions over time in 3D space. Furthermore, I provide benchmarking techniques in the form of artificial data that validate segmentation algorithm efficacy and, for the first time proposed the use of transgenic embryo chimeras to validate segmentation algorithm performance within the context of in vivo live imaging of embryonic tissues. Preliminary analysis of our data suggests that there is relatively high cell mixing in the posterior PSM, within the same spatial zone where synchronous oscillations emerge at maximum speed. Also, there are indications of gradient of cell mixing along the anterior-posterior axis of the embryo. By sampling single cell tracks with the help of nuclei markers, we have also been able to follow in vivo protein oscillations at single cell resolution that would allow quantitative characterization of coherence among a population of cellular oscillators over time. Our image analysis work flow allows testing of mutant embryos and perturbation of synchrony dynamics to understand the cause-effect relationship between movement and synchronization properties at cellular resolution. Essentially, through this work, we hope to bridge the time scales of events and cellular level dynamics that leads to highly coordinated tissue level patterns and thereby further our understanding of the segmentation clock mechanism.

The haptic exploration of 2-D images is a challenging problem in computer haptics. Research on the topic has primarily been focused on the exploration of maps and curves. This thesis describes the design and implementation of a system for the haptic exploration of photographs. The system builds on various research directions related to assistive technology, computer haptics, and image segmentation. An object-level segmentation hierarchy is generated from the source photograph to be rendered haptically as a contour image at multiple levels-of-detail. A tool for the authoring of object-level hierarchies was developed, as well as an innovative type of user interaction by region selection for accurate and efficient image segmentation. According to an objective benchmark measuring how the new method compares with other interactive image segmentation algorithms shows that our region selection interaction is a viable alternative to marker-based interaction. The hierarchy authoring tool combined with precise algorithms for image segmentation can build contour images of the quality necessary for the images to be understood by touch with our system. The system was evaluated with a user study of 24 sighted participants divided in different groups. The first part of the study had participants explore images using haptics and answer questions about them. The second part of the study asked the participants to identify images visually after haptic exploration. Results show that using a segmentation hierarchy supporting multiple levels-of-detail of the same image is beneficial to haptic exploration. As the system gains maturity, it is our goal to make it available to blind users.