Cette thèse de doctorat aborde le problème de l'ordonnancement réactif des installations de traitement de surface. L'émergence, sur le marché industriel, d'entreprises implantées dans des pays à faible coût de production et la réduction de l'horizon de planification de la production, imposent une révision du mode de pilotage. Depuis une décennie, des chercheurs travaillent sur le pilotage réactif, mode d'organisation dans lequel aucune décision n'est prise à l'avance. Ce mode de pilotage a l'avantage de répondre aux aléas de production et aux commandes volatiles, tout en assurant de bonnes performances. Il s'oppose principalement au pilotage prédictif dans lequel l'affectation des tâches aux différentes ressources se fait a priori. Le traitement de surface est une étape de la production des pièces consistant à modifier la structure physico-chimique de la surface des pièces par immersion dans différents produits chimiques. Les pièces sont transportées par des ponts roulants, ressource généralement critique. Les temps de traitement, commençant avec l'immersion par le pont et se terminant par la reprise du pont, sont généralement bornés, ce qui impose au problème des contraintes temporelles fortes non présentes dans d'autres problèmes d'ordonnancement. Cette thèse propose d'appliquer le mode de pilotage réactif à ces installations fortement contraintes. Après avoir démontré l'impossibilité d'une telle approche, parce qu'elle ne permet pas d'assurer la qualité des traitements appliqués aux produits, nous proposons une nouvelle solution au problème par l'utilisation couplée d'un ordonnancement réactif donnant la flexibilité recherchée et un ordonnancement prédictif assurant la qualité des produits. Cette thèse se termine par deux applications connexes à ce problème : la définition de la topologie d'une installation de traitement de surface à l'aide d'un algorithme génétique et l'aide au lancement des produits dans une telle installation. La validation du concept scientifique développé à été réalisée dans un premier temps par simulation de flux. Le réalisme de la solution proposée à été montré par le déploiement de ces travaux au niveau industriel.

Cette thèse porte sur la segmentation du masque capillaire dans un visage. Nous présentons dans ce manuscrit une étude sur la localisation et la caractérisation d'une chevelure dans une image. L'objectif de ces travaux est de proposer une méthode permettant de définir automatiquement la zone capillaire avec la meilleure fiabilité possible afin de prendre en compte la grande variabilité de la représentation d'une chevelure. La segmentation est effectuée par un traitement "Matting" qui est une méthode de segmentation par approche "régions". Cet algorithme sépare une image en deux plans : un plan d'information qui représente la chevelure et un plan de fond. Il est initialisé par la définition de marqueurs qui vont être diffusés dans l'ensemble de l'image. L'obtention d'une bonne segmentation dépend directement de la précision dans le placement de ces marqueurs. Nous définissons leurs positions par une analyse conjointe de trois paramètres caractéristiques d'une chevelure : sa texture, sa teinte et sa position. Dans un premier temps, nous avons mis en place une analyse fréquentielle pour caractériser la texture. Nous utilisons un filtrage de l'image par un filtre passe-bande gaussien isotrope. Nous modélisons un masque de localisation des zones fréquentielles similaires à la chevelure. Dans un second temps, nous avons mis en place une analyse couleur pour caractériser la teinte. Nous utilisons un classifieur couleur qui représente la distribution du modèle couleur par une distribution gaussienne sur chaque composante de chrominance dans l'espace couleur YCbCr. Une première information commune de localisation d'une chevelure est définie et est combinée par une méthode de fusion de données basée sur le modèle des fonctions de croyances transférables. Cette approche permet notamment la prise en compte de différents degrés d'ignorance par la modélisation d'un état d'"incertitude". L'ajout de ce nouvel état est particulièrement adapté à notre algorithme de segmentation puisqu'il permet de contrôler la position des pixels dont l'état est estimé pendant le traitement "Matting". Cette approche est ensuite optimisée par l'ajout d'une fonction d'affaiblissement basée sur la caractérisation de la localisation d'une chevelure autour du visage qui est le troisième paramètre capillaire caractéristique. Cette fonction permet de pondérer la fiabilité de nos sources de données par rapport à l'éloignement du visage. En effet plus un pixel est loin d'un visage moins il a de probabilité d'appartenir au masque capillaire. La segmentation capillaire est évaluée grâce à une analyse quantitative de la définition d'un masque de chevelure en comparaison avec une base de référence obtenue par une segmentation semi-manuelle. Enfin le masque capillaire est caractérisé par trois descripteurs, un pour chaque paramètre capillaire. Cette classification permet la description d'une chevelure par une approche similaire à une description cognitive faite par un observateur humain.

Il existe deux stratégies principales pour fabriquer des engrenages, liées à l'ordre d'enchaînement de l'usinage de finition et du traitement thermique. Dans le cas qui nous occupe ici chez Renault, la majorité des pièces produites adopte un processus où le traitement thermique termine la gamme de fabrication, ce qui n'autorise aucune modification de la géométrie de la denture en sortie de trempe. Il est donc primordial d'analyser les déformations qui apparaissent lors de cette étape. Indépendamment de ces stratégies de fabrication, la vie d'une pièce peut être divisée en deux phases : la mise au point et la vie série. Chaque période génère des problématiques séparées. Pour la première, il est utile de connaître au préalable la déformation de la pièce lors du traitement thermique, voire des autres opérations de la gamme. Un état de l'art des modélisations phénoménologiques actuelles est donc dressé, ainsi qu'une liste des données nécessaires au calcul. L'applicabilité de la simulation numérique à ce problème est alors étudiée. Une bonne corrélation qualitative a été observée entre simulation et données expérimentales. Cependant, étant donné la complexité des donnée nécessaires et la détermination des conditions aux limites, une autre possibilité a également été développée, structurée autour d'une base de données recensant les déformations des engrenages de chaque site. Cette méthodologie a été implémentée dans une application qui est maintenant utilisée sur tous les sites de mécanique Renault. Une fois cette mise au point terminée, la pièce entre dans la deuxième phase, la vie série. Celle-ci voit apparaître alors un second type de problème : la dérive du processus nominal. Cette dérive peut être occasionnée par exemple par une matière légèrement modifiée, des conditions d'usinage optimisées ou une variation du traitement thermique qui échappe aux contrôles classiques mis en place. Nous nous attachons ici principalement aux dérives qui provoquent une variation dimensionnelle de la pièce mais le principe peut être appliqué à d'autres variations. Retrouver le plus rapidement possible l'origine d'une telle dérive et la corriger alors que la production est arrêtée est impératif. Nous proposons donc ici les fondements d'une méthode permettant de reconnaître l'origine d'une dérive identifiée à partir de la seule mesure de la déformation de la pièce. Une base des dérives possibles est créée en réalisant une décomposition modale (POD) des simulations numériques représentant les variations du process. En projetant la mesure réelle sur cette base, nous sommes ainsi capables d'identifier l'origine de la dérive et donc de réduire les délais d'analyse du problème.

La principale difficulté des systèmes de recherche d'information (SRI) est d'établir une correspondance entre l'information recherchée par un utilisateur et celle contenue dans leur base documentaire. Pour y parvenir, ils tentent généralement un appariement des mots de la requête posée avec ceux représentant le contenu des documents. Un tel mécanisme, fondé sur une simple comparaison de chaînes de caractères, ne permet cependant pas de prendre en compte le fait qu'un même mot peut posséder plusieurs sens et qu'une même idée peut être formulée de différentes manières. Pour pallier ces difficultés, une solution assez naturelle est de se tourner vers le traitement automatique des langues (TAL) qui, en considérant les mots non comme des chaînes de caractères mais comme des entités linguistiques à part entière, doit offrir un appariement requête-document plus pertinent. Les résultats des nombreux travaux proposant d'enrichir la RI par des informations linguistiques sont toutefois souvent décevants, peu tranchés et contradictoires. Pour comprendre ces faibles résultats et savoir comment les améliorer, nous abordons le couplage TAL-RI sous des angles nouveaux. Contrairement aux autres études, nous choisissons d'exploiter pleinement la richesse de la langue en combinant plusieurs informations linguistiques appartenant aux niveaux morphologique, syntaxique et sémantique. Afin de tester l'intérêt de coupler ces informations, nous proposons une plate-forme intégrant en parallèle ces multiples indices ; elle conduit à montrer l'apport significatif et tranché de plusieurs de ces connaissances, et, via une analyse originale des corrélations qu'elles présentent, des cas de complémentarité intéressants. Grâce à une méthode d'apprentissage supervisé qui fusionne les listes de résultats fournis par chaque index linguistique et s'adapte automatiquement aux caractéristiques des requêtes, nous prouvons, par des résultats plus stables qu'habituellement, le gain effectif du couplage d'informations linguistiques multi-niveaux. Enfin, nous proposons une méthode novatrice d'acquisition par apprentissage non supervisé d'informations morphologiques qui permet d'accroître encore l'impact de ces connaissances efficaces sur les performances de notre SRI. Nous montrons ainsi qu'en construisant des outils plus souples et plus adaptés aux contraintes de la RI, l'apport du TAL dans ce domaine est réel.

L'objectif de ce travail est de réaliser une nouvelle plateforme d'interprétation sismique 3D semi-automatique basée sur la connaissance géologique employée aujourd'hui par les experts du domaine. A l'heure actuelle, la majeure partie des solutions sont basées sur les traitements d'image et l'utilisation de quantités d'attributs sismiques. Elles fournissent un résultat interprétable par un expert qui réalise alors une correspondance informelle entre la nouvelle image obtenue et des objets géologiques. Nous désirons explorer une nouvelle méthodologie mettant en avant la formalisation de la connaissance utilisée dans l'interprétation sismique comme la vision cognitive le permet et le conseille. Ainsi, nous caractérisons le résultat des traitements d'images opérés sur le bloc sismique grâce à des concepts et à relations visuelles provenant d'une ontologie dédiée. Ces caractéristiques nous permettent alors de formaliser l'interprétation d'objets géologiques à partir de ces instances et ainsi de proposer de manière automatique des solutions d'interprétation d'un bloc sismique, que l'expert pourra choisir de valider. Dans ce travail, nous avons à coeur de nous concentrer sur l'identification de deux premiers objets géologiques à identifier dans une image sismique : les horizons et les failles. Une ontologie de ce domaine d'étude est proposée afin de servir de base pour la création de la plateforme.

Dans un premier temps, on propose pour le tantale un modèle de comportement physique dépendant de la densité de dislocations et permettant de restituer les effets de la température et de vitesse de déformation sur une large gamme de 10-4 à 103 s-1. Associé à ce modèle rhéologique, on présente une relation entre la densité de dislocation et la microdureté Vickers. Les paramètres de cette relation sont identifiés pour le tantale par la modélisation numérique de l'indentation. La modélisation du procédé de fluotournage est faite par le logiciel commercial Forge2007®. Des essais sur du plomb et sur du cuivre ont permis de confronter la simulation numérique à des résultats d'expérience. Une formulation ALE est développée dans le but d'optimiser la finesse du maillage au contact des outils à partir d'une formulation déjà existante. On a développé des algorithmes particuliers permettant de conserver correctement les surfaces libres malgré les mouvements relatifs du maillage par rapport à la matière pour le procédé de fluotournage. Enfin, on propose une relation qui modélise l'évolution de la densité de dislocations lors d'un traitement thermique de restauration. Des observations in situ de la microstructure au cours d'un traitement thermique ont permis de d'améliorer la compréhension de la cinétique de recristallisation et des mécanismes de germination. Pour finir, on présente une méthode de mesure de la fraction recristallisée par mesure de la microdureté.

Modèles et analyses statistiques de l'image biomédicale

La modélisation d'environnements urbains permet le développement de nombreuses applications telles que la navigation 3D, la planification de l'aménagement urbain ou la création de scenarii pour le cinéma. L'enjeu technologique est de réduire le temps nécessaire pour une modélisation réaliste et fidèle à la réalité. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet TerraNumerica dont l'objectif est de développer une plateforme de production et d'exploitation d'environnements synthétiques urbains. Dans ce contexte, nous sommes confrontés à des problèmes de segmentation de scènes urbaines. Dans une première partie, nous montrons l'intérêt de l'opérateur d'ouverture ultime en tant qu'opérateur de segmentation générique. Ensuite nous avons proposé plusieurs améliorations qui le rendent plus robuste à des problèmes de masquage et d'images floues. L'efficacité de ces améliorations est démontrée dans le contexte de l'étude mais aussi pour la segmentation de texte enfoui et de cellules. La deuxième partie est consacrée à l'analyse de façades. Leur modélisation est réalisée à l'échelle du bâtiment. Néanmoins, lors de l'acquisition, plusieurs bâtiments apparaissent dans une même image. Nous proposons une méthode capable de séparer automatiquement les différentes façades contenues dans l'image. Ensuite, nous détectons les étages, les travées, les fenêtres... afin d'alimenter un modèle de bâtiment fidèle à la réalité. La troisième partie de cette thèse est consacrée à l'analyse des données tridimensionnelles. Pour une modélisation de la scène, il est nécessaire d'introduire des éléments du mobilier urbain ainsi que le trottoir. Nous présentons des outils pour la détection et la classification d'artefacts. Ces outils permettent 1- le filtrage de données facilitant la modélisation et 2- la réintroduction d‘éléments tels que les lampadaires, améliorant le réalisme de la scène modélisée. Nous proposons également une méthode automatique pour la segmentation du trottoir.

Les travaux effectués pendant cette thèse portent sur la caractérisation des cocoteraies de l'archipel des Tuamotu en Polynésie Française à partir d'images satellites Ikonos multispectrales à très haute résolution spatiale. La première partie de ce travail concerne la segmentation individuelle des cocotiers. Un procédé de classification bayésienne permet d'éliminer les zones non végétales. Puis, un algorithme de segmentation par ligne de partage des eaux est initié à partir de marqueurs judicieusement choisis. Enfin, un travail de validation sur le terrain a été réalisé. Cette validation a permis un passage à l'échelle avec l'application sur une grande quantité de données. Le second volet concerne la caractérisation des plantations. Tout d'abord, les performances des classifieurs sont comparées pour un problème d'occupation des sols. L'ajout des informations de texture permet caractériser les types de plantations avec des méthodes de classification et nous montrons que les SVM obtiennent une meilleure performance en terme de qualité de la classification. Nous proposons une approche duale, qui classifie les types de cocoteraies à partir de la répartition spatiale des coordonnées de chaque cocotier. Cette méthode repose sur une modélisation de type processus ponctuel de Poisson.

L'irradiation par un laser Nd-YAG pulsé est mise en oeuvre afin d'élaborer des revêtements épais sur acier inoxydable X30Cr13, par fusion superficielle avec apport de bore ou nitrure de bore hexagonal (h-BN): alliages borurés polyphasés ou composites métal-céramique. Les coupes métallographiques permettent de déterminer l'épaisseur de chaque revêtement (zone fondue) et révèlent des microstructures de solidification caractéristiques: front plan, cellulaire et dendritique. Les caractéristiques optiques du faisceau laser sont déterminées: divergence, distance focale, rayon du spot et distribution de la puissance dans le plan focal. La simulation des effets thermiques est fondée sur la modélisation par différences finies de la distribution spatio-temporelle de la température, dans l'acier irradié par balayage du faisceau pulsé. Par ce moyen, la prévision de l'épaisseur atteinte par la zone fondue et la description de l'avancement du front de fusion durant l'irradiation deviennent possibles, d'où une meilleure description des conditions d'incorporation de matière, selon un processus de fusions et solidifications successives. Les propriétés mécaniques, module d'élasticité et dureté, des divers revêtements sont déterminées à partir d'essais de nanoindentation. Dans des conditions d'irradiation optimales, la dureté du composite atteint 10 GPa et celle de l'alliage boruré, 14 GPa, alors que l'acier non traité a une dureté de 4 GPa. L'analyse systématique du comportement tribologique des revêtements est effectuée en configuration bille-sur-disque, à 25 °C sous différentes charges (1 à 10 N), puis à 300 et 500 °C sous 2 N. A température ambiante, le glissement à sec sur bille en rubis de ces deux types de revêtements est caractérisé par un coefficient de frottement réduit et un faible taux d'usure volumique, par rapport à ceux de l'acier non traité, révélant une résistance nettement renforcée envers l'usure adhésive et/ou abrasive. A partir de 300 °C, en revanche, leur tenue au frottement se dégrade, malgré l'abaissement sensible du coefficient de frottement.