La présente thèse est consacrée au recalage et à la fusion d’images de façon dense et déformable via des méthodes d’optimisation discrète. La contribution majeure consiste en un principe de couplage entre recalage géométrique et iconique via l’utilisation de méthodes dites graphiques. Une telle formulation peut être obtenue à partir d’un Champ de Markov Aléatoire binaire et permet de résoudre les deux problèmes simultanément tout en imposant une cohérence à leurs solutions respectives. La méthodologie s’applique à la fusion de paires d’images (dans ses versions symétrique et asymétrique), ainsi qu’au recalage simultané de groupes d’images nécessaire à l’étude de populations. Les qualités principales de notre approche résident dans sa faible complexité algorithmique et sa versatilité. L’utilisation d’une formulation discrète assure une grande modularité concernant tant la mesure de similarité iconique que l’extraction et l’association de points d’intérêt. Les résultats prometteurs obtenus sur les bases de données de référence en flot optique et sur des données médicales tridimensionnelles démontrent tout le potentiel de notre méthodologie / This thesis is devoted to dense deformable image registration/fusion using discrete methods. The main contribution of the thesis is a principled registration framework coupling iconic/geometric information through graph-based techniques. Such a formulation is derived from a pair-wise MRF view-point and solves both problems simultaneously while imposing consistency on their respective solutions. The proposed framework was used to cope with pair-wise image fusion (symmetric and asymmetric variants are proposed) as well as group-wise registration for population modeling. The main qualities of our framework lie in its computational efficiency and versatility. The discrete nature of the formulation renders the framework modular in terms of iconic similarity measures as well as landmark extraction and association techniques. Promising results using a standard benchmark database in optical flow estimation and 3D medical data demonstrate the potentials of our methods.

Les travaux effectués dans cette thèse s'inscrivent dans les problématiques de modélisation d'environnement pour la localisation par vision monoculaire. Nous nous intéressons tout particulièrement à la modélisation des environnements intérieurs dynamiques. Les environnements intérieurs sont constitués d'une multitude d'objets susceptibles d'être déplacés. Ces déplacements modifient de façon notable la structure et l'apparence de l'environnement et perturbent les méthodes actuelles de localisation par vision. Nous présentons dans ces travaux une nouvelle approche pour la modélisation d'un environnement et son évolution au fil du temps. Dans cette approche, nous définissons la scène explicitement comme une structure statique et un ensemble d'objets dynamiques. L'objet est défini comme une entité rigide qu'un utilisateur peut prendre et déplacer et qui est repérable visuellement. Nous présentons tout d'abord comment détecter et apprendre automatiquement les objets d'un environnement dynamique. Alors que les méthodes actuelles de localisation filtrent les incohérences dues aux modifications de la scène, nous souhaitons analyser ces modifications pour extraire des informations supplémentaires. Sans aucune connaissance a priori, un objet est défini comme une structure rigide ayant un mouvement cohérent par rapport à la structure statique de la scène. En associant deux méthodes de localisation par vision reposant sur des paradigmes différents, nous comparons les multiples passages d'une caméra dans un même environnement. La comparaison permet de détecter des objets ayant bougé entre deux passages. Nous pouvons alors, pour chaque objet détecté, apprendre un modèle géométrique et un modèle d'apparence et retenir les positions occupées par l'objet dans les différentes explorations. D'autre part, à chaque nouveau passage, la connaissance de l'environnement est enrichie en mettant à jour les cartes métrique et topologique de la structure statique de la scène. La découverte d'objet par le mouvement repose en grande partie sur un nouvel algorithme de détection de multiples structures entre deux vues que nous proposons dans ces travaux. Etant donné un ensemble de correspondances entre deux vues similaires, l'algorithme, reposant sur le RANSAC, segmente les structures correspondant aux différentes paramétrisations d'un modèle mathématique. La méthode est appliquée à la détection de multiples homographies pour détecter les plans de la scène et à la détection de multiples matrices fondamentales pour détecter les objets rigides en mouvement. La modélisation de l'environnement que nous proposons est utilisée dans une nouvelle formulation de reconnaissance de lieu prenant en compte la connaissance d'objets dynamiques susceptibles d'être présents dans l'environnement. Le modèle du lieu est constitué de l'apparence de la structure statique observée dans ce lieu. Une base de données d'objets est apprise à partir des précédentes observations de l'environnement avec la méthode de découverte par le mouvement. La méthode proposée permet à la fois de détecter les objets mobiles présents dans le lieu et de rejeter les erreurs de détection dues à la présence de ces objets. L'ensemble des approches proposées sont évaluées sur des données synthétiques et réelles. Des résultats qualitatifs et quantitatifs sont présentés tout au long du mémoire.

Dans cette thèse, nous abordons le problème SLAM pour des robots évoluant en 3D dans de grands environnements, en utilisant la stéréovision. Une implémentation complète des différentes fonctionnalités nécessaires a été conçue, développée et expérimentée dans différents contextes. La première partie de la thèse traite du problème d'association des données :elle présente un algorithme de mise en correspondance de points d'intérêt détectés dans les images, qui est robuste par rapport au bruit et aux changements de point de vue. La deuxième partie de la thèse est dédiée au développement d'une approche du problème SLAM basée sur le filtrage de Kalman. Les amers sont les points d'intérêt détectés dans les images, dont les coordonnées 3D sont fournies par la stéréovision. La dernière partie de la thèse présente et analyse des résultats obtenus dans différents contextes~: sur des trajectoires de plusieurs centaines de mètres effectuées par un ballon dirigeable évoluant à faible altitude, avec un robot évoluant en environnement naturel non structuré, et avec un robot évoluant en environnements intérieurs. Lorsque la trajectoire ``ferme une boucle'', une méthode rapide de correction de l'estimée des différentes positions par lesquelles le robot est passé permet de reconstruire un modèle numérique du terrain.

La spectrométrie de masse, en particulier le couplage HPLC/MRM3, est un outil bien adapté au diagnostic in vitro, particulièrement en microbiologie clinique. L'utilisation en routine de cette technologie est cependant tributaire de sa sensibilité et de sa spécificité. Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier la possibilité d'éjecter et de détecter simultanément et de façon sélective des ions de ratio masse/charge donnés, ceux-ci étant confinés dans un piège ionique quadrupolaire. Cette approche permet de supprimer les étapes de balayage en masse et d'intégration mathématique du signal en mode MRM3 ce qui permet de gagner à la fois en sensibilité et en spécificité (en diminuant le temps de cycle et en diminuant le rapport signal sur bruit). Cet objectif a été poursuivi premièrement par une étude théorique approfondie des équations du mouvement des ions dans un piège radiofréquence ; deuxièmement par une étude numérique de la stabilité de ces équations et enfin troisièmement par une validation expérimentale de ces résultats théoriques. La présentation de ces trois approches fait l'objet du présent mémoire

Le présent travail a pour but de contribuer à la prise en considération des aspects environnementaux dans le processus de conception de produits par l’étude des échanges d’informations en conception. Plus précisément, la question de recherche abordée est : Quelles sont les conséquences sur le produit lorsque différentes informations du processus de conception sont données à l'expert environnement ?Le développement de ce manuscrit porte, en premier lieu, sur la représentation des informations du produit nécessaires à l'expert environnement. Ensuite, en tenant compte de ces informations de base, un rôle d’expert environnement est créé dans le contexte d’une simulation de conception. Ici, trois niveaux d'information sont définis : le cahier des charges produit, le cahier des charges plus les règles métier et « tous les échanges » (i.e. l’intégration de l’expert dans l’équipe de conception). La comparaison des trois niveaux d’information nous amène, entre autres, à la conclusion suivante : dans un contexte où l’expert est déconnecté de l’équipe de conception, le fait, pour lui, de connaitre les règles métier des autres le rend moins efficace sur la réduction de l'impact environnemental. En fait, il est plus concerné par la faisabilité globale du produit. Cela n’est pas le cas dans un contexte intégré qui mène au meilleur compromis entre faisabilité et performance environnementale du produit / To increase integration of environmental expertise in design process, the present work aims to explore the information exchange matter. More precisely, the research question addressed is: what is the product outcome when different sets of information from the design process are given to the environmental expert?The development of this dissertation covers, first, the representation of product development information from the point of view of the environmental expert. Second, this baseline information is used to create an environmental expert role in the context of a design simulation. Based on this simulation, three sets of information are tested: specifications; specifications plus rules of thumb; and “all design exchanges” (i.e. the expert joins the design team). The comparison of the 3 levels of information reveals, among other results, that: in a context where the environmental expert is disconnected form the design team, and, in which rules of thumb are presented, the expert is less focused on reducing the environmental impact. Nevertheless, he is more concerned with the overall feasibility of the house. This is not the case of an integrated context, which results in the best compromise between feasibility and environmental performance

Etude de capteurs interferometriques biréfringents a fibres monomodes. Le principe de base du capteur est la biréfringence induite dans une fibre par courbure sous traction

Étant donnée une fonction bornée (supérieurement ou inférieurement) $f:\mathbb{N}^k \To \Real$ par une expression mathématique, le problème de trouver les points extrémaux de $f$ sur chaque ensemble fini $S \subset \mathbb{N}^k$ est bien défini du point de vu classique. Du point de vue de la théorie de la calculabilité néanmoins il faut éviter les cas pathologiques où ce problème a une complexité de Kolmogorov infinie. La principale restriction consiste à définir l'ordre, parce que la comparaison entre les nombres réels n'est pas décidable. On résout ce problème grâce à une structure qui contient deux algorithmes, un algorithme d'analyse réelle récursive pour évaluer la fonction-coût en arithmétique à précision infinie et un autre algorithme qui transforme chaque valeur de cette fonction en un vecteur d'un espace, qui en général est de dimension infinie. On développe trois cas particuliers de cette structure, un de eux correspondant à la méthode d'approximation de Rauzy. Finalement, on établit une comparaison entre les meilleures approximations diophantiennes simultanées obtenues par la méthode de Rauzy (selon l'interprétation donnée ici) et une autre méthode, appelée tétraédrique, que l'on introduit à partir de l'espace vectoriel engendré par les logarithmes de nombres premiers. / Given a (lower or upper) bounded function $f:\mathbb{N}^k \To \Real$ by a mathematical expression. The problem to find the extremal points of $f$ on any bounded set $S \subset \mathbb{N}^k$ is well-defined from a classical point of view. Nevertheless, from a computability theory perspective, it should be avoided the possibility of pathologies when this problem has infinite Kolmogorov complexity. The main constraint is that the order relationship between computable reals is not effectively solvable. We solve this problem by means of a structure containing two algorithms. The first one allows to evaluate the cost function while the second one transforms each value of the cost function in a point in an infinite dimensional vector of a space. We develop three particular cases, one of them corresponding to the Rauzy approximation method. Finally, we make a comparison between the best simultaneous Diophantine approximations obtained by the Rauzy method (our optimization-oriented version of it) and our tetrahedral method, that is one of the main achievement of this work.

Cette thèse s'inscrit dans le prolongement du résultat d'Apéry donnant l'irrationalité de ζ (3) et de celui de Ball-Rivoal prouvant qu'il existe une infinité d'entiers impairs en lesquels la fonction zêta de Riemann prend des valeurs irrationnelles. Un outil crucial dans la démonstration de Ball-Rivoal est le critère d'indépendance linéaire de Nesterenko, qui a été généralisé par Fischler et Zudilin pour exploiter sous des hypothèses très restrictives la présence de diviseurs communs aux coefficients des formes linéaires. Une généralisation ultérieure due à Fischler s'applique lorsqu'on dispose d'approximations simultanées des nombres réels en question (et non plus de combinaisons Z-linéaires petites de ces nombres).Dans cette thèse, on améliore ce dernier résultat en affaiblissant considérablement les hypothèses sur les diviseurs. On démontre aussi un critère d'indépendance linéaire analogue, dans l'esprit de celui de Siegel. Dans une autre partie en commun avec Zudilin, on construit, en utilisant des identités hypergéométriques, des approximations simultanées de ζ (2) et ζ (3) qui permettent de démontrer en même temps l'irrationalité de ces deux nombres. En appliquant essentiellement le critère démontré précédemment, on en déduit une minoration des combinaisons Z-linéaires de 1, ζ 2) et ζ (3), sous des hypothèses de divisibilité très fortes sur les coefficients (si bien que l'indépendance linéaire sur Q de ces trois nombres est toujours conjecturale). / This Ph.D. thesis lies in the path opened by Apéry who proved the irrationality of ζ(3) andalready followed by Ball-Rivoal who proved that there are infinitely many odd integers at which Riemann zeta function takes irrational values. A fundamental tool in the proof of Ball-Rivoal is Nesterenko’s linear independence criterion. This criterion has been generalized by Fischler and Zudilin to use common divisors of the coefficients of linear forms, under some restrictive assumptions. Then Fischler gave another generalization for simultaneous approximations (instead of small Z-linear combinations).In this Ph.D. thesis, we improve this last result by greatly weakening the assumption on thedivisors. We prove also an analogous linear independence criterion in the spirit of Siegel. Inanother part joint with Zudilin, we construct simultaneous linear approximations to ζ(2) and ζ(3) using hypergeometric identitites. These linear approximations allow one to prove at thesame time the irrationality of ζ(2) and that of ζ(3). Then, using a criterion from the previouspart, we deduce a lower bound on Z-linear combinations of 1, ζ(2) and ζ(3), under somestrong divisibility hypotheses on the coefficients (so that the Q-linear independence of thesethree numbers still remains an open problem).

Dans ce mémoire, nous avons proposé une nouvelle approche pour la stabilisation des polytopes de systèmes SISO LTI avec un contrôleur d’ordre fixe. En utilisant le théorème des segments étendus, nous avons montré que, pour stabiliser un polytope de systèmes LTI, il suffit de stabiliser simultanément tous ses sommets en considérant une condition supplémentaire associée à ces derniers. Nous avons présenté également dans ce mémoire des méthodes originales pour la synthèse des contrôleurs simultanés en combinant les techniques polynomiales et l’optimisation linéaire. Avec les méthodes de synthèse proposées, nous avons montré non seulement que le contrôleur stabilise simultanément les sommets du polytope de systèmes (commande simultanée), mais également tous les systèmes appartenant au polytope (commande robuste). Il s’agit donc de contrôleur simultané et robuste pour les polytopes de systèmes. Avant de pouvoir énoncer des résultats concernant la commande simultanée de l’ensemble des segments d’un polytope de systèmes, nous avons étudié la commande d’un segment de systèmes avec un contrôleur LTI. Ce segment de systèmes est défini par les deux systèmes situés à chacune de ses extrémités et par un paramètre appartenant à un intervalle donné. La question de la stabilisation de cette classe de systèmes incertains a été formulée comme celle d’un problème de commande simultanée de deux systèmes situés aux extrémités avec une contrainte d’égalité des parties paires de chacun des deux polynômes caractéristiques en boucle fermée. Des conditions d’existence d’un régulateur stabilisant un segment de systèmes ont été données en utilisant deux critères de stabilité polynomiaux : le critère d’Hermite-Fujiwara et le critère d’Hermite-Biehler. Les résultats obtenus pour la commande simultanée d’un segment de systèmes ont été étendus à la stabilisation d’un polytope de systèmes. Ce problème a été réduit à la stabilisation des sommets du polytope avec un contrôleur simultané générant des polynômes caractéristiques en boucle fermée ayant la même partie paire (ou impaire). Des conditions d’existence de ces contrôleurs simultanés robustes d’ordre fixe sont données en utilisant les deux critères de stabilité mentionnés ci-dessus. Des algorithmes de synthèse sont également développés pour calculer ces régulateurs / In this manuscript, a new approach is proposed for the stabilization of polytopes of SISO LTI systems with a fixed order controller. Using the extended segment theorem, we have shown that to stabilize a polytope of LTI systems, it is sufficient to simultaneously stabilize all its vertices by considering an additional condition associated with them. In this paper, we have also presented original methods for the synthesis of simultaneous controllers by combining polynomial techniques and linear optimization. With the proposed synthesis methods, we have shown not only that the controller simultaneously stabilizes the vertices of the system polytope (simultaneous control), but also all systems belonging to the polytope (robust control). It is therefore a simultaneous and robust controller for system polytopes. Before stating results concerning the simultaneous control of all the segments of a polytope of systems, we have studied the control of a segment of systems with an LTI controller. This segment of systems is defined by the two systems located at each of its ends and by a parameter belonging to a given interval. The question of the stabilization of this class of uncertain systems has been formulated as that of a problem of simultaneous control of two systems located at the ends with an equal constraint of the even parts of each of the two characteristic polynomials in closed loop. Conditions of existence of a stabilizing controller for a segment of systems have been given using two polynomial stability criteria : the Hermite-Fujiwara criterion and the Hermite-Biehler criterion. The results obtained for the simultaneous control of a segment of systems have been extended to the stabilization of a polytope of systems. This problem has been reduced to the stabilization of the vertices of the polytope with a simultaneous controller generating closed loop characteristic polynomials having the same even (or odd) part. The existence conditions of these robust, fixed-order and simultaneous controllers are given using the two stability criteria mentioned above. Synthesis algorithms are also developed to design these controllers

Au cours des deux dernières décennies, l'économie industrielle a fait un pas dans l'économiedes services. De nombreuses illustrations témoignent de cette évolution comme le montrent lesnouveaux modèles d’affaires mis en oeuvre par les industriels. Ceux ci sont de plus en plusnombreux à passer de la logique traditionnelle axée sur la vente de s produits à la lo gique« servicielle » qui se focalise sur les effets utiles et la performance d’usage de la solution par lesparties prenantes . Dans ce contexte, les systèmes produits services (PSS) sont considérés commel’ une des mises en oeuvre possibles de la servitisat ion des entreprises manufacturières qui, desurcroît, s’annonce comme une possibilité prometteuse au plan du développement durable. Les PSSattire nt en conséquence l'attention de nombreux praticiens et chercheurs en raison de leur potentiel àsatisfaire le s exigences des clients par des solutions plus économiques, plus personnalisé e s et plusdurables. Cependant, dans le marché actuel, la plupart des solutions PSS sont poussées par lesfournisseurs en fonction de leurs propres capacités et de leur potentiel interne d'innovation sanstenir compte, la plupart du temps d es utilisations et d es valeurs réelles que représentent les offresproposées aux bénéficiaires. Il en résulte que les fonctionnalités des offres, souvent modulaires(différents scénarios de combinaisons de produits et de services ), sont parfois inutiles, parfoisredondantes et qu’ une grande quantité de déchets est produite lors de la production et de la mise enoeuvre de ce type de solution s ; ce qui est antinomique avec l’effet recherchéCet te thèse associe un concept complémentaire au concept de PSS existant pour obtenir unPSS orienté client (COPSS) qui se concentre sur les exigences des clients et leur satisfaction, sur laperformance économique de la solution, sur les autres exigences des fournisseurs de la solution,ainsi que sur la performance de la solution en terme de développement durable. A fin de concevoirdes solutions COPSS répondant véri table ment à ce cahier des charges , un cadre de conceptionintégré basé sur une approche tridime nsionnelle d'ingénierie simultanée est proposé. Selon ce cadre,la solution est construite en considérant simultanément la conception de la solution (offre COPSS),la conception des processus et d u réseau support à cette offre. C e cadre adopte plus précisé ment lapersonnalisation de masse comme méthodologie de conception de base pour concevoir l es offres etles processus supports et l’ architecture multi agent AGORA pour concevoir le réseau support. Afind’être éprouvé, le cadre proposé est mis en oeuvre sur un cas d’application / The world industrial economy has been witnessing to step into service economyduring last two decades. Evidence can be easily found to prove it, such as the shift ofmore and more manufacturers from traditional product centric logic intoservice oriented logic, sharing economy’s growth in popularity over the last severalyears, changing their business model and renting the usage of the p roduct theymanufacture, etc. Product Service Systems (PSS), under this context, are seen as onesolution to help companies to address the servitization process. PSS captures a lot ofpractitioners and researchers’ attention because of its potential to sat isfy customers’requirements of more economical, more c ustomized and more sustainable services inthe modern service economy context. However, in the current marketplace, most PSSsolutions are pushed by providers based on their own capabilities and their internalpotential for innovations and unfortunately, they most of the time ignore real usagesand values for beneficiaries. In this context, functions of offerings (different scenariosof combinations of products and services) are sometimes useless and ov erlapped and alarge amount of waste is being produced when producing and implementing this kindof solution....