Dans ce travail nous démontrons un théorème de simplification uniforme concernant les équations différentielles ordinaires du second ordre singulièrement perturbées au voisinage d'un point dégénéré, appelé point tournant. Il s'agit d'une version analytique d'un résultat formel dû à Hanson et Russell, qui généralise un théorème connu de Sibuya. Pour traiter ce problème, nous utilisons les développements asymptotiques combinés Gevrey introduits par Fruchard et Schäfke. Dans une première partie nous rappelons les définitions et théorèmes principaux de cette récente théorie. Nous établissons trois résultats généraux que nous utilisons ensuite dans la seconde partie de ce manuscrit pour démontrer le théorème principal de réduction analytique annoncé. Enfin nous considérons des équations différentielles ordinaires d'ordre supérieur à deux, singulièrement perturbées à point tournant, et nous démontrons un théorème de réduction analytique.

Cette thèse porte sur l'approche de Programmation dynamique et Hamilton-Jacobi- Bellman pour une classe générale de problèmes déterministes de contrôle optimal avec des coefficients discontinus. Les outils utilisés dans ce travail se basent essentiellement sur la théorie de contrôle, la théorie de viscosité pour les équations aux dérivées partielles, l'analyse nonlisse et les systèmes dynamiques. La première partie de la thèse concerne le problème des trajectoires discontinues sous contraintes sur l'état, où les trajectoires sont solutions de systèmes dynamiques impulsionnels. Un résultat de caractérisation de la fonction de valeur pour de tels problème a été obtenu. Une autre contribution issue de cette partie consiste en l'extension de l'approche HJB pour des problèmes gouvernés par des systèmes dynamiques mesurables en temps et en présence de contraintes sur l'état dépendantes du temps. La deuxième partie est consacrée au problème de contrôle optimal sur domaine stratifié, qui consiste en une réunion de sous-domaines séparés par plusieurs interfaces. Une de motivations de ce travail vient du problème de contrôle hybride. Ici on obtient de nouvelles conditions de transmission sur les interfaces qui garantissent l'unicité et la caractérisation de la fonction de valeur. La troisième partie consiste à étudier l'homogénéisation des équations d'Hamilton-Jacobi dans le cadre d'Hamiltonians discontinus en état. Ce travail considère la perturbation singulière des problèmes de contrôle optimal sur une structure périodique stratifié. Le problème limite est analysé et une équation d'Hamilton-Jacobi associée est établie. Cette équation décrit le comportement limite de la fonction de valeur du problème perturbé lorsque l'échelle de périodicité tend vers 0.

Les technologies multimédias ont récemment connues une grande évolution surtout avec la croissance rapide d'internet ainsi que la création quotidienne de grands volumes de données vidéos. Tout ceci nécessite de nouvelles méthodes performantes permettant d'indexer, de naviguer, de rechercher et de consulter les informations stockées dans de grandes bases de données multimédia. La récupération de données basée sur le contenu vidéo, qui est devenue un domaine de recherche très actif durant cette décennie, regroupe les différentes techniques conçues pour le traitement de la vidéo. Dans le cadre de cette thèse de doctorat, nous présentons des applications permettant la segmentation temporelle d'une vidéo ainsi que la récupération d'information pertinente dans une séquence vidéo. Une fois le processus de classification effectué, il devient possible de rechercher l'information utile en ajoutant de nouveaux critères, et aussi de visualiser l'information d'une manière appropriée permettant d'optimiser le temps et la mémoire. Dans une séquence vidéo, le plan est considéré comme l'unité élémentaire de la vidéo. Un plan est défini comme une suite d'image capturée par une même caméra représentant une action dans le temps. Pour composer une vidéo, plusieurs plans sont regroupés en utilisant des séquences de transitions. Ces transitions se catégorisent en transitions brusques et transitions progressives. Détecter les transitions présentes dans une séquence vidéo a fait l'objet de nos premières recherches. Plusieurs techniques, basées sur différents modèles mathématiques, ont été élaborées pour la détection des changements de plans. L'utilisation de la décomposition en valeur singulière (SVD) ains que la norme Frobenius ont permis d'obtenir des résultats précis en un temps de calcul réduit. Le résumé automatique des séquences vidéo est actuellement un sujet d'une très grande actualité. Comme son nom l'indique, il s'agit d'une version courte de la vidéo qui doit contenir l'essentiel de l'information, tout en étant le plus concis possible. Ils existent deux grandes familles de résumé : le résumé statique et le résumé dynamique. Sélectionner une image représentative de chaque plan permet de créer un scénarimage. Ceci est considéré comme étant un résumé statique et local. Dans notre travail, une méthode de résumé globale est proposée. / With the recent advancement in multimedia technologies, in conjunction with the rapid increase of the volume of digital video data and the growth of internet ; it has becom mandatory to have the hability browse and search through information stored in large multimedia databases. For this purpose, content based video retrieval (CBVR) has become an active area of research durinf the last decade. The objective of this thesis is to present applications for temporal video segmentation and video retrieval based on different mathematical models. A shot is considered as the elementary unit of a video, and is defined as a continuous sequence of frames taken from a single camera, representing an action during time. The different types of transitions that may occur in a video sequence are categorized into : abrupt and gradual transition. In this work, through statistical analysis, we segment a video into its constituent units. This is achieved by identifying transitions between adjacent shots. The first proposed algorithm aims to detect abrupt shot transitions only by measuring the similarity between consecutive frames. Given the size of the vector containing distances, it can be modeled by a log normal distribution since all the values are positive. Gradual shot transition identification is a more difficult task when compared to cut detection. Generally, a gradual transition may share similar characteristics as a dynamic segment with camera or object motion. In this work, singular value decomposition (SVD) is performed to project features from the spatial domain to the singular space. Resulting features are reduced and more refined, which makes the remaining tasks easier. The proposed system, designed for detecting both abrupt and gradual transitions, has lead to reliable performances achieving high detection rates. In addition, the acceptable computational time allows to process in real time. Once a video is partitioned into its elementary units, high-level applications can be processed, such as the key-frame extraction. Selecting representative frames from each shot to form a storyboard is considered as a static and local video summarization. In our research, we opted for a global method based on local extraction. Using refined centrist features from the singular space, we select representative frames using modified k-means clustering based on important scenes. This leads to catch pertinent frames without redoudancy in the final storyboard.

La méthode IIM (Immersed Interface Method) permet d'étendre certaines méthodes numériques à des problèmes présentant des discontinuités. Elle est utilisée ici pour étudier un fluide incompressible régi par les équations de Navier-Stokes, dans lequel est immergée une membrane exerçant une force singulière. Nous utilisons une méthode de projection dans une grille de différences finies de type MAC. Une dérivation très complète des conditions de saut dans le cas où la viscosité est continue est présentée en annexe. Deux exemples numériques sont présentés : l'un sans membrane, et l'un où la membrane est immobile. Le cas général d'une membrane mobile est aussi étudié en profondeur. / The Immersed Interface Method allows us to extend the scope of some numerical methods to discontinuous problems. Here we use it in the case of an incompressible fluid governed by the Navier-Stokes equations, in which a membrane is immersed, inducing a singular force. We use a projection method and staggered (MAC-type) finite difference approximations. A very complete derivation for the jump conditions is presented in the Appendix, for the case where the viscosity is continuous. Two numerical examples are shown : one without a membrane, and the other where the membrane is motionless. The general case of a moving membrane is also thoroughly studied.

On s'intéresse, dans cette thèse, à des questions concernant le nombre maximum de points rationnels d'une courbe singulière définie sur un corps fini, sujet qui, depuis Weil, a été amplement abordé dans le cas lisse. Cette étude se déroule en deux temps. Tout d'abord on présente une construction de courbes singulières de genres et corps de base donnés, possédant un grand nombre de points rationnels : cette construction, qui repose sur des notions et outils de géométrie algébrique et d'algèbre commutative, permet de construire, en partant d'une courbe lisse X, une courbe à singularités X', de telle sorte que X soit la normalisée de X', et que les singularités ajoutées soient rationnelles sur le corps de base et de degré de singularité prescrit. Ensuite, en utilisant une approche euclidienne, on prouve une nouvelle borne sur le nombre de points fermés de degré deux d'une courbe lisse définie sur un corps fini.La combinaison de ces résultats, à priori indépendants, permet notamment d'étudier le problème de savoir quand la borne d'Aubry-Perret, analogue de la borne de Weil dans le cas singulier, est atteinte. Cela nous amène de façon naturelle à l'étude des propriétés des courbes maximales et, lorsque la cardinalité du corps de base est un carré, à l'analyse du spectre des genres de ces dernières. / In this PhD thesis, we focus on some issues about the maximum number of rational points on a singular curve defined over a finite field. This topic has been extensively discussed in the smooth case since Weil's works. We have split our study into two stages. First, we provide a construction of singular curves of prescribed genera and base field and with many rational points: such a construction, based on some notions and tools from algebraic geometry and commutative algebra, yields a method for constructing, given a smooth curve X, another curve X' with singularities, such that X is the normalization of X', and the added singularities are rational on the base field and with the prescribed singularity degree. Then, using a Euclidian approach, we prove a new bound for the number of closed points of degree two on a smooth curve defined over a finite field.Combining these two a priori independent results, we can study the following question: when is the Aubry-Perret bound (the analogue of the Weil bound in the singular case) reached? This leads naturally to the study of the properties of maximal curves and, when the cardinality of the base field is a square, to the analysis of the spectrum of their genera.

L'objet de cette thèse est d’étudier l'existence de solution pour une classe de systèmes d'évolution fortement couplés, ainsi que la limite singulière d'une équation aux dérivées partielles d'advection-réaction-diffusion.Au chapitre 1, nous d écrivons brièvement la dérivation d'un modèle d'intrusion saline pour des aquifères confinés et non confinés. Dans ce but nous nous appuyons sur la loi de Darcy et la loi de conservation de masse en négligeant l'effet de la dimension verticale.Au chapitre 2, nous considérons un système qui généralise le modèle d'intrusion saline dans des aquifères non confinés. C'est un système non linéaire parabolique dégénéré fortement couplé. Après avoir discrétisé en temps, gelé et tronqué des coefficients et finalement régularisé les équations, nous appliquons le théorème de Lax-Milgram pour prouver l'existence et l'unicité de la solution d'un problème linéaire associé. Nous appliquons ensuite un théorème du point fixe pour démontrer l'existence d'une solution du problème non linéaire approché. Nous obtenons de plus une estimation d'entropie, qui permet en particulier de démontrer la positivité de la solution. Finalement, nous passons à la limite dans le système et dans l'entropie pour prouver l'existence de solution pour le problème initial.Au chapitre 3, nous montrons l'existence de solution pour un système qui contient en particulier le modèle d'intrusion saline dans des aquifères confinés. Ce système est semblable au système du chapitre 2, mais la pression intervient comme inconnue supplémentaire. Il se rajoute la contrainte que la somme des hauteurs inconnues est une fonction donnée et la pression est en fait un multiplicateur de Lagrange associé à cette contrainte. Nous obtenons de nouveau une inégalité d'entropie et nous effectuons également une estimation sur le gradient de la pression.Au chapitre 4, nous nous intéressons à la description d'interfaces abruptes qui se déplacent selon un mouvement donné, par exemple le mouvement par courbure moyenne. Des singularités peuvent apparaître en temps fini ce qui explique la nécessité de définir une nouvelle notion de surface. Dans ce chapitre, on introduit la notion de "varifolds", ou surfaces généralisées, qui étendent la notion de "manifolds". A ces varifolds on associe une courbure moyenne généralisée ainsi qu'une vitesse normale généralisée.Au chapitre 5, nous considérons une équation d'advection-réaction-diffusion qui intervient dans un système de chimiotaxie-croissance proposé par Mimura et Tsujikawa. L'inconnue est la densité de population qui est soumise aux effets de diffusion et de croissance et qui a tendance à migrer vers des forts gradients de la substance chimiotactique. Quand un petit paramètre tend vers zéro, la solution converge vers une fonction étagée ; l'interface diffuse associée converge vers une interface abrupte qui se déplace selon un mouvement par courbure moyenne perturbé. Nous représentons ces interfaces par des varifolds définis à partir de la fonctionnelle de Lyapunov du problème d'Allen-Cahn. Nous établissons une formule de monotonie et nous montrons une propriété d'équipartition de l'énergie. Nous prouvons de plus que le varifold est rectifiable et que la fonction de multiplicité associée est presque partout entière. / The aim of this thesis is to study the existence of a solution for a class of evolution systems which are strongly coupled, as well as the singular limit of an advection-reaction-diffusion equation.In chapter 1, we describe briefly the derivation of a seawater intrusion model in confined and unconfined aquifers. For this purpose we combine Darcy's law with a mass conservation law and we neglect the effect of the vertical dimension.In chapter 2, we consider a system that generalizes the seawater intrusion model in unconfined aquifers. It is a strongly coupled nonlinear degenerate parabolic system. After discretizing in time, freezing and truncating the coefficients and finally regularizing the equations we apply Lax-Milgram theorem to prove the existence of a unique solution for the elliptic linear associated system. Then we apply a fixed point theorem to prove the existence of a solution for the nonlinear approximated problem. We obtain in addition an entropy estimate, which allows us in particular to prove the positivity of the solution. Finally, we pass to the limit in the system and the entropy in order to prove the existence of a solution for the initial problem.In chapter 3, we prove the existence of a solution for a system that contains in particular the seawater intrusion model in confined aquifers. This system is very similar to that introduced in chapter 2, only the pressure is a new unknown and we have the constraint that the sum of the unknown heights is a given function. The pressure is the Lagrange multiplier associated to the constraint. We obtain again an entropy estimate and we establish an estimate on the gradient of the pressure.In chapter 4, we are interested in the study of sharp interfaces that moves by a certain flow, by mean curvature flow for example. Singularities may occur in finite time which explains the necessity of having a differnet notion of surfaces. In this chapter, we introduce the notion of "varifolds" or generalized surfaces that extend the notion of manifolds. To these varifolds we associate a generalized mean curvature and a generalized normal velocity.In chapter 5, we consider an advection-reaction-diffusion equation arising from a chemotaxis-growth system proposed by Mimura and Tsujikawa. The unknown is the population density which is subjected to the effects of diffusion, of growth and to the tendency of migrating toward higher gradients of the chemotactic substance. When a small parameter tends to zero, the solution converges to a step function; the associated diffuse interface converges to a sharp interface which moves by perturbed mean curvature. We represent these interfaces by varifolds defined by the Lyapunov functional of the Allen-Cahn problem. We establish a monotonicity formula and we prove a property of equipartition of energy. We prove also the rectability of the varifold and that the multiplicity function is almost everywhere integer.

Cette thèse est consacrée à l'étude du problème de la cyclicité dans certains espaces de fonctions analytiques sur le disque unité. Nous nous intéressons aux espaces de type Bergman et aux espaces de type Korenblum. Dans la première partie, nous étudions les fonctions cycliques dans les espaces de type Korenblum en utilisant la notion des prémesures. Cette notion a été introduite et développée par B. Korenblum au début des années 1970s. En particulier, nous donnons une réponse positive à une conjecture énoncée par C. Deninger. Dans la deuxième partie, nous utilisons la méthode de la résolvante pour étudier la cyclicité des fonctions intérieures singulières associées aux mesures de Dirac dans les espaces de type Bergman à poids. / In this thesis, we study the cyclicity problem in some spaces of analytic functions on the open unit disc. We focus our attention on Korenblum type spaces and on weighted Bergman type spaces. First, we use the technique of premeasures, introduced and developed by Korenblum in the 1970-s and the 1980-s, to give a characterization of cyclic functions in the Korenblum type spaces. In particular, we give a positive answer to a conjecture by Deninger. Second, we use the so called resolvent transform method to study the cyclicity of the one point mass singular inner function in weighted Bergman type spaces, especially with weights depending on the distance to a subset of the unit circle.

Cette thèse est consacrée à l'étude du problème de la cyclicité dans certains espaces de fonctions analytiques sur le disque unité. Nous nous intéressons aux espaces de type Bergman et aux espaces de type Korenblum. Dans la première partie, nous étudions les fonctions cycliques dans les espaces de type Korenblum en utilisant la notion des prémesures. Cette notion a été introduite et développée par B. Korenblum au début des années 1970s. En particulier, nous donnons une réponse positive à une conjecture énoncée par C. Deninger. Dans la deuxième partie, nous utilisons la méthode de la résolvante pour étudier la cyclicité des fonctions intérieures singulières associées aux mesures de Dirac dans les espaces de type Bergman à poids.

On étudie dans cette thèse les théorèmes Tb locaux pour les opérateurs d’intégrale singulière, dans le cadre des espaces de type homogène. On donne une preuve directe du théorème Tb local avec hypothèses d’intégrabilité L^2 sur le système pseudo-accrétif. Notre argument repose sur l’algorithme Beylkin-Coifman-Rokhlin, appliqué dans des bases d’ondelettes de Haar adaptées, et sur des résultats de temps d’arrêt. Motivés par une question posée par S. Hofmann, on étend notre résultat au cas où les conditions d’intégrabilité sont inférieures à 2, avec une hypothèse supplémentaire de type faible bornitude, qui incorpore des inégalités de type Hardy. On étudie la possibilité d’affaiblir les conditions de support du système pseudo-accrétif en l’autorisant à être défini sur un petit élargissement des cubes dyadiques. On donne également un résultat dans le cas où, pour des raisons pratiques, les hypothèses sur le système pseudo-accrétif sont faites sur les boules au lieu des cubes dyadiques. Enfin, on s’intéresse au cas des opérateurs parfaitement dyadiques pour lesquels la démonstration est grandement simplifiée. Notre argument nous donne l’opportunité de nous intéresser aux inégalités de type Hardy. Ces estimations sont bien connues des spécialistes dans le cadre Euclidien, mais elles ne semblent pas avoir été étudiées dans les espaces de type homogène. On montre qu’elles sont vérifiées sans restriction dans le cadre dyadique. Dans le cas plus général d’une boule B et de sa couronne 2B\B, elles peuvent être déduites de certaines conditions géométriques de distribution des points dans l’espace de type homogène. Par exemple, on prouve qu’une condition de petite couche relative est suffisante. On montre aussi que cette propriété est impliquée par la propriété de monotonie géodésique de Tessera. Enfin, on présente quelques exemples et contre-exemples explicites dans le plan complexe, afin d’illustrer le lien entre la géométrie de l’espace de type homogène et la validité des inégalités de type Hardy. / In this thesis, we study local Tb theorems for singular integral operators in the setting of spaces of homogeneous type. We give a direct proof of the local Tb theorem with L^2 integrability on the pseudo- accretive system. Our argument relies on the Beylkin-Coifman-Rokhlin algorithm applied in adapted Haar wavelet basis and some stopping time results. Motivated by questions of S. Hofmann, we extend it to the case when the integrability conditions are lower than 2, with an additional weak boundedness type hypothesis, which incorporates some Hardy type inequalities. We study the possibility of relaxing the support conditions on the pseudo-accretive system to a slight enlargement of the dyadic cubes. We also give a result in the case when, for practical reasons, hypotheses on the pseudo-accretive system are made on balls rather than dyadic cubes. Finally we study the particular case of perfect dyadic operators for which the proof gets much simpler. Our argument gives us the opportunity to study Hardy type inequalities. The latter are well known in the Euclidean setting, but seem to have been overlooked in spaces of homogeneous type. We prove that they hold without restriction in the dyadic setting. In the more general case of a ball B and its corona 2B\B, they can be obtained from some geometric conditions relative to the distribution of points in the homogeneous space. For example, we prove that some relative layer decay property suffices. We also prove that this property is implied by the monotone geodesic property of Tessera. Finally, we give some explicit examples and counterexamples in the complex plane to illustrate the relationship between the geometry of the homogeneous space and the validity of the Hardy type inequalities.

Cette thèse s'intéresse au pilotage des cycles limites pour une classe particulière de systèmes hybrides (SDH): les systèmes commutés cycliques. La thématique des SDH est née du constat d'insuffisance des modèles dynamiques classiques pour décrire les comportements lorsque des aspects évènementiels interviennent. Une classe particulièrement importante de SDH est formée par celle qui présente un régime permanent cyclique. Ces systèmes ont des points de fonctionnement non auto-maintenables: il n'existe pas de commande qui maintienne le système sur ce point. Le maintien n'est assuré qu'en valeur moyenne, en effectuant un cycle dans un voisinage du point par commutation des sous systèmes. L'établissement d'une loi de commutation pour cette classe de systèmes doit répondre aux objectifs de stabilité et de performance dynamique, mais doit également garantir la satisfaction de critères liés à la forme d'onde. A l'heure actuelle, peu de méthodes de commande prennent en compte le caractère cyclique du système. Les travaux de cette thèse ont pour objectif de développer des méthodes génériques et robustes pour piloter cette classe de systèmes. Les algorithmes proposés doivent également pouvoir être implémenté en temps réels. On modélise le système comme un système non - linéaire affine en la commande dont la loi de commande apparait dans le modèle. Ce type de modélisation permet d'envisager deux types de synthèse: l'une à base de commande prédictive et l'autre à base de commande optimale. Ce travail est validé par une partie applicative sur des manipulations dans le CRAN et dans des laboratoires du réseau d'excellence européenne HYCON dans le cadre duquel s'est déroulé cette étude / This work deals with limit cycle control for one particular class of hybrid dynamical systems (HDS): The cyclic switched systems. The HDS were born because the traditional dynamical models were not able to describe complex behaviors and most of all, behaviors with discontinuities. From an application point of view, one important class of HDS depicts a cyclic behavior in steady state. The main characteristic of these systems is that the operation point cannot be maintained: It does not exist a control that maintains the system on a desired operation point. However, this point can be obtained in average by turning into its neighborhood. Thus, a cycle is produced by switching among the system modes. A switched control law must satisfy stability and dynamic performance. Moreover, criteria related to the waveform must be verified. Nowadays, few methods take into account the cyclic behavior of the system. In this research, some generic methods are studied. They show good performance for controlling the cyclic switched systems. The proposed algorithms can be implemented in real-time. The approaches are based on an affine non-linear model of the system whose control explicitly appears. Two control methods are considered: i) A predictive control, ii) An optimal control. Since the predictive control is a good choice for tracking, it will be able to maintain the system in a cycle. The optimal control yields solutions that can be applied to the transients. Some experiments with both control methods applied to the power converters are shown. These tests were carried out not only in our laboratory (CRAN), but also in other laboratories as part of the HYCON excellence network