Accurate assessment of road luminance provided by overhead streetlights helps to optimize the visibility of objects on the road and therefore promotes driver safety, while minimizing energy consumption. To calculate road luminance, the road surface reflectivity has to be known. Odyssey Energy Limited has developed a prototype system that has the potential to determine the road reflectivity properties at high speed. In this thesis, an investigation into the prototype system has been conducted and further enhancement and redesign has been done. A portable on-site road surface reflectivity measurement system that complies with the Commission Internationale de I' Eclairage (CIE) standard was developed. The road test of this new system has been carried out on a series of Hamilton city roads. It proved that the new system is capable of measuring the road surface reflectivity and classifying the road into its appropriate R class according to the CIE standards specified in street lighting design criteria. Later the OEL prototype system was calibrated against the new system to find out the correlation between the two systems.

La fenêtre transparente d’une oeuvre ouverte sur le monde a été érigée comme un modèle de la représentation zolienne par une critique qui, tout en dénonçant la transitivité comme une utopie littéraire naïve, n’en a pas moins validé la pertinence pour comprendre la démarche de Zola. La fenêtre condamnée interroge le passage de ce motif en un symbole métadiscursif validant la théorie de la transitivité, au regard de son actualisation dans le cycle romanesque des Rougon-Macquart. Celle-ci plaide contre toute attente pour un dysfonctionnement de ce « technème » de la description, et donc pour une esthétique beaucoup moins tournée vers la transparence qu’elle ne le prétend elle-même bien souvent. De cette idée naît l’examen d’une possible esthétique de l’opacité de la représentation zolienne, se plaisant à perturber tous lesrelais usuels de la fiction romanesque réaliste (miroirs, enquêteurs et autres artistes réalistes…). Le naturalisme zolien semble ainsi davantage commandé par le modèle de la perversion voyeuriste, consciente de l’inaccessibilité de son désir (rendre compte du réel), qu’elle entretiendrait afin d’en cacher la fatale déception. Cette réalité inatteignable illustréepar le cycle des Rougon-Macquart conforterait dès lors l’assimilation de l’oeuvre zolienne à des théories en apparence bien éloignées de l’image caricaturale du naturalisme, celle d’un réel conçu comme une illusion chez Taine et Schopenhauer, ou encore celle d’une oeuvre fétiche nécessairement subordonnée à l’artifice, refermée sur la projection subjective de l’artiste, dans une préfiguration étonnante des recherches de la poétique mallarméenne et despremiers tenants de l’abstraction picturale. / TTransparent panes of glass and wide-open windows are some of the common models Zola’s critics have set up to emphasise the will of transitivity in his art. Although they denounce this idea as a literary utopia, it is still used as a pertinent key to understand Zolian fictional processes. La fenêtre condamnée questions the promotion of the “transparent window” to a metadiscursive symbol of Zolian transitivity by analysing its actualization in the Rougon- Macquart cycle. The study points out an astonishing dysfunction of this supposed “adjunct” of description in the novels, pleading for a totally different aesthetic pattern : an aesthetic of opaqueness, attacking all means of depicting objective reality (windows panes, mirrors,investigators, realistic artists...). Therefore, Zolian naturalism benefits from being understood as a metaphoric voyeurist perversion. Like Peeping Tom, Zola’s fiction acknowledges its desire to be out of reach, but its maintains it in order to avoid disappointment. This idea of an inaccessible reality makes Zolian writing very close to theories apparently far from thecaricature of naturalism : world and reality as an illusion in Taine and Schopenhauer’s theses ; work of art as an artefact or a fetish, enclosed for the projection of a subjective mind, foreshadowing avant-gardist researches in Mallarmé’s poetry, or pioneering abstract paintings

La thèse est dédiée au problème de la stéréophotométrie non-Lambertienne sans connaissance a priori sur les conditions d’illumination et son application aux images de boîte de Pétri. Pour obtenir une bonne reconstruction de surfaces non-Lambertiennes, il est proposé de traiter une séquence d’entrée en deux étapes: premièrement il faut supprimer les effets spéculaires et obtenir ainsi des images de surface ’pseudo-Lambertienne’. Ensuite dans une deuxième étape à partir de ces images une reconstruction stéréophotométrique Lambertienne sans aucune information préalable sur les directions d’illumination est effectuée. Dans ce travail nous proposons deux méthodes originales respectivement pour la suppression de spécularités et la reconstruction de surface sans information a priori. Les méthodes proposées sont appliquées pour la caractérisation des colonies microbiennes.La spécularités est un effet optique lié à la nature physique complexe des objets. Il est utile pour la perception humaine des objets 3D mais il gêne le processus de traitement automatique d’images. Pour pouvoir appliquer le modèle Lambertien à la stéréophotométrie, les spécularités doivent être supprimées des images d’entrée. Nous proposons donc une méthode originale pour la correction des zones spéculaires adaptée pour une reconstruction ultérieure. L’algorithme proposé est capable de détecter les spécularités comme des valeurs anormalement élevées d’intensité dans une image de la séquence d’entrée, et de les corriger en utilisant les informations des autres images de la séquence et une fonction de correction continue. Cette méthode permet de faire la suppression des spécularités en préservant toutes les autres particularités de distribution de lumière qui sont importantes pour la reconstruction de surface.Après nous proposons une technique de reconstruction stéréophotométrique de surface Lambertienne sans connaissance a priori sur l’illumination. Le modèle mis en œuvre consiste en quatre composantes, deux composantes (albédo et normales) permettent de d´écrire des propriétés de surface et deux autres (intensités des sources de lumière et leurs directions) décrivent illumination. L’algorithme proposé de reconstruction utilise le principe de l’optimisation alternée. Chaque composante du modèle est trouvée itérativement en fixant toutes les variables sauf une et en appliquant des contraintes de structures, valeurs et qualité pour la fonction d’optimisation. Un schéma original de résolution permet de séparer les différents types d’information inclus dans les images d’entrée. Grâce à cette factorisation de matrices, la reconstruction de surface est faite sans connaissance préalable sur les directions de lumière et les propriétés de l’objet reconstruit. L’applicabilité de l’algorithme est prouvée pour des donnés artificielles et des images de bases publiques pour lesquelles la vérité terrain sur les surfaces des objets est disponible.La dernière partie de la thèse est dédiée à l’application de la chaine complète proposée pour le traitement d’images de boîte de Pétri. Ces images sont obtenues en utilisant les sources de lumières complexes qui sont supposées être inconnues pour le processus de reconstruction. L’évaluation de surfaces de colonies microbiennes s’est révélée être une étape importante pour l'analyse visuelle et automatique des colonies. La chaine proposée est efficace pour ce type de données et permet de compléter les informations d'images par de la surface 3D. / The PhD thesis work is dedicated to the problem of uncalibrated non-Lambertian photometric stereo surface reconstruction. The proposed approach consists in two phases: first we correct images of the input sequence from specularities in order to obtain images of pseudo-Lambertian surfaces, and then realize Lambertian photometric stereo reconstruction. In this work we proposed two original methods, respectively, for specularity correction and surface reconstruction with no prior information neither on light sources nor on surface properties. We apply the novel processing to Petri dish images for microbial colonies surface reconstruction.Specularity is an optical effect of a complex physical nature. This effect is useful for human 3D objects perception but it affects automated image processing. In order to be able to apply the Lambertian photometric stereo model, specularities should be removed from the input images. We propose an original method for specular zones correction adapted to estimation of pseudo-Lambertian surface images and further reconstruction. This algorithm is able to detect specularities as abnormally elevated pixel intensity values in an image of the input sequence and to correct the found zones using information from all other images of the sequence and a specific continuous correcting function. This method allows removing specularities while still preserving all other particularities of shading important for the further surface reconstruction.We then propose an original stereo photometric method for Lambertian surface reconstruction with no prior on illuminations. The implemented photometric stereo model consists of four components, two of them (albedo and normals) describe surface properties and the others (light sources intensities and directions) describe illumination. The proposed algorithm of the photometric stereo reconstruction uses the alternating optimization principle. Each model component is found iteratively fixing all variables but one and applying value and quality constraints for the optimization function. The original scheme of resolution allows separating of different information types included in input images. Thanks to such matrix factorization, the surface reconstruction is made with no prior information on lighting directions and the reconstructed objects properties. The applicability of the algorithm is proved using artificially created and open data-sets for which the ground truth information is available.The last part of the thesis is dedicated to the application of the proposed uncalibrated non- Lambertian photometric stereo approach to the Petri dish images. Images are obtained using illuminating sources which are supposed to be unknown for the reconstruction process. Moreover, the reconstructed microbial colonies are very diverse, generally have small size, can be Lambertian or not, and their surface properties are not defined in advance. The results of reconstruction for such complex real-world data add value and importance to the developed approach.

Le psychanalyste Pierre Legendre propose une vision structuraliste du rapport de l'homme à l'image. Notre projet est de partir de cette réflexion fondatrice pour ensuite l'enrichir du concept de dynamisme -en se fondant sur des cultures autres qu'occidentales – qui viendra se substituer à celui de structure. Plus généralement, notre travail a pour objet de déconstruire certains stéréotypes liés à la relation entre l'homme et l'image dans le souci de restaurer une vision psychanalytique englobant la relation éthique (de 'je' à l'autre), sociale (de 'je' aux autres) et spirituelle (de 'je' au Tout Autre)qui correspond à une vision plus holistique de la cure psychanalytique mais sans la trahir. / Pierre Legendre adopts a structuralist point of view in his studies. Our project is to establish – with the help of different cultures – a position more dynamics to deconstruct three sorts of stereotypes : – First, the stereotype as an obstacle between me and the others (social dimension) ; – the stereotype as a hitch between me and the Other (spiritual dimension) ; – and, finally, stereotype as an obstacle between me and me. As we can see, this question is deeply ethical and concerns the roots of the psychoanalysis.

La réalité augmentée (RA) consiste en l’insertion d’éléments virtuels dans une scène réelle, observée à travers un écran ou en utilisant un système de projection sur la scène ou l’objet d’intérêt. Les systèmes de réalité augmentée peuvent prendre des différentes formes pour obtenir l’équilibre désiré entre trois critères : précision, latence et robustesse. Il est possible d’identifier trois composants principaux à ces systèmes : localisation, reconstruction et affichage. Les contributions de cette thèse se concentrent essentiellement sur l’affichage et plus particulièrement le rendu des applications de réalité augmentée. À l’opposé des récentes avancées dans le domaine de la localisation et de la reconstruction, l’insertion d’éléments virtuels de façon plausible et esthétique reste une problématique compliquée, mal-posée et peu adaptée à un contexte temps réel. En effet, cette insertion requiert une reconstruction de l’illumination de la scène afin d’appliquer les conditions lumineuses adéquates à l’objet inséré. L’illumination de la scène peut être divisée en plusieurs catégories. Nous pouvons modéliser l’environnement de façon à décrire l’interaction de la lumière incidente et réfléchie pour chaque point 3D d’une surface. Il est également possible d’expliciter l’environnement en calculant la position des sources de lumière, leur type (lampe de bureau, néon, ampoule, ….), leur intensité et leur couleur. Pour insérer un objet de façon cohérente et réaliste, il est primordial d’avoir également une connaissance de la surface recevant l’illumination. Cette interaction lumière/matériaux est dépendante de la géométrie de la surface, de sa composition chimique (matériau) et de sa couleur. Pour tous ces aspects, le problème de reconstruction de l’illumination est difficile, car il est très complexe d’isoler l’illumination sans connaissance a priori de la géométrie, des matériaux de la scène et de la pose de la caméra observant la scène. De manière générale, sur une surface, une source de lumière laisse plusieurs traces telles que les ombres, qui sont créées par l’occultation de rayons lumineux par un objet, et les réflexions spéculaires ou spécularités qui se manifestent par la réflexion partielle ou totale de la lumière. Bien que ces spécularités soient souvent considérées comme des éléments parasites dans les applications de localisation de caméra, de reconstruction ou encore de segmentation, ces éléments donnent des informations cruciales sur la position et la couleur de la source lumineuse, mais également sur la géométrie de la surface et la réflectance du matériau où elle se manifeste. Face à la difficulté du problème de modélisation de la lumière et plus particulièrement du calcul de l’ensemble des paramètres de la lumière, nous nous sommes focalisés, dans cette thèse, sur l’étude des spécularités et sur toutes les informations qu’elles peuvent fournir pour la compréhension de la scène. Plus particulièrement, nous savons qu’une spécularité est définie comme la réflexion d’une source de lumière sur une surface réfléchissante. Partant de cette remarque, nous avons exploré la possibilité de considérer la spécularité comme étant une image issue de la projection d’un objet 3D dans l’espace. Nous sommes partis d’un constat simple, mais peu traité par la littérature qui est que les spécularités présentent une forme elliptique lorsqu’elles apparaissent sur une surface plane. À partir de cette hypothèse, pouvons-nous considérer un objet 3D fixe dans l’espace tel que sa projection perspective dans l’image corresponde à la forme de la spécularité ? Plus particulièrement, nous savons qu’un ellipsoïde projeté perspectivement donne une ellipse. Considérer le phénomène de spécularité comme un phénomène géométrique a de nombreux avantages. (...) / Augmented Reality (AR) consists in inserting virtual elements in a real scene, observed through a screen or a projection system on the scene or the object of interest. The augmented reality systems can take different forms to obtain a balance between three criteria: precision, latency and robustness. It is possible to identify three main components to these systems: localization, reconstruction and display. The contributions of this thesis focus essentially on the display and more particularly the rendering of augmented reality applications. Contrary to the recent advances in the field of localization and reconstruction, the insertion of virtual elements in a plausible and aesthetic way remains a complicated problematic, ill-posed and not adapted to a real-time context. Indeed, this insertion requires a good understanding of the lighting conditions of the scene. The lighting conditions of the scene can be divided in several categories. First, we can model the environment to describe the interaction between the incident and reflected light pour each 3D point of a surface. Secondly, it is also possible to explicitly the environment by computing the position of the light sources, their type (desktop lamps, fluorescent lamp, light bulb, . . . ), their intensities and their colors. Finally, to insert a virtual object in a coherent and realistic way, it is essential to have the knowledge of the surface’s geometry, its chemical composition (material) and its color. For all of these aspects, the reconstruction of the illumination is difficult because it is really complex to isolate the illumination without prior knowledge of the geometry, material of the scene and the camera pose observing the scene. In general, on a surface, a light source leaves several traces such as shadows, created from the occultation of light rays by an object, and the specularities (or specular reflections) which are created by the partial or total reflection of the light. These specularities are often described as very high intensity elements in the image. Although these specularities are often considered as outliers for applications such as camera localization, reconstruction or segmentation, these elements give crucial information on the position and color of the light source but also on the surface’s geometry and the material’s reflectance where these specularities appear. To address the light modeling problem, we focused, in this thesis, on the study of specularities and on every information that they can provide for the understanding of the scene. More specifically, we know that a specularity is defined as the reflection of the light source on a shiny surface. From this statement, we have explored the possibility to consider the specularity as the image created from the projection of a 3D object in space.We started from the simple but little studied in the literature observation that specularities present an elliptic shape when they appear on a planar surface. From this hypothesis, can we consider the existence of a 3D object fixed in space such as its perspective projection in the image fit the shape of the specularity ? We know that an ellipsoid projected perspectivally gives an ellipse. Considering the specularity as a geometric phenomenon presents various advantages. First, the reconstruction of a 3D object and more specifically of an ellipsoid, has been the subject to many publications in the state of the art. Secondly, this modeling allows a great flexibility on the tracking of the state of the specularity and more specifically the light source. Indeed, if the light is turning off, it is easy to visualize in the image if the specularity disappears if we know the contour (and reciprocally of the light is turning on again). (...)

La présence de spécularité sur un objet est un problème récurrent qui limite l'application de nombreuses méthodes de segmentation. En effet, les spécularités sont des zones ayant une intensité très élevée et perturbent énormément la détection dès lors que l'on utilise la notion de gradient de l'image. Les travaux menés dans cette thèse permettent de proposer une nouvelle méthode de détection d'un objet tubulaire métallique dans une image. La méthode s'affranchit de la notion de gradient en utilisant la notion de profil d'intensité. Nous proposons dans ce manuscrit, un processus qui parcourt des zones rectangulaires prédéfinies de l'image, par balayage d'un segment discret à la recherche d'un profil d'intensité référence. Ces travaux s'inscrivent dans une collaboration avec Numalliance, une entreprise qui fabrique des machines-outils. Cette collaboration permet de mettre en pratique cette méthode dans le cadre d'un système de contrôle qualité automatique et temps-réel des pièces manufacturées par les machines-outils. Pour cela, la méthode présentée doit être rapide, robuste aux spécularités et à l'environnement industriel tout en étant suffisamment précise pour permettre de conclure sur la conformité ou non de la pièce / The presence of specularity on an object is a recurring problem that limits the application of many segmentation methods. Indeed, specularities are areas with a very high intensity and greatly disturb the detection when the notion of gradient of the image is used. The work carried out in this thesis makes it possible to propose a new detection method for a metallic tubular object in an image. The method avoids the notion of gradient by using the notion of intensity profile. We propose in this manuscript a process which traverses predefined rectangular areas of the image by scanning a discrete segment in search of a reference intensity profile. This work is part of a collaboration with Numalliance, a company that manufactures machine tools. This collaboration enables this method to be put into a real industrial application as part of an automatic and real-time quality control system for parts manufactured by machine tools. To this end, the method presented must be fast, robust to the specularities and to the industrial environment while being sufficiently precise to make it possible to conclude on the conformity or not of the part

The objective of this research is to demonstrate the impact of interconnect process variations, line-edge roughness and size effects on interconnect effective resistivity and ultimately chip performance. The investigation is accomplished through five tasks. In Task I, a new closed-form effective resistivity model, which is a function of line-edge roughness (LER), surface specularity and grain boundary reflectivity, is derived. In Task II, a critical path model is enhanced by including interconnect parasitics using the model in Task I. This enhancement also involves an extensive survey of foundry process data to shed light on the device resistance estimation used in the critical path model in Task II. Task III develops a Monte Carlo (MC) simulation framework called the Fast Interconnect Statistical Simulator (FISS). Using the latest International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) projections, the FISS projects the impact of interconnect process variations and size effects onto high performance microprocessor units (HP-MPUs). Task IV fabricates metallic interconnect test structures with sub-100nm line-widths. The fifth task statistically calibrates the model from Task I using resistivity data measured from the test structures in Task IV.