Les blessures tendineuses suscitent un intérêt relativement limité en recherche malgré leur impact personnel et socio-économique substantiel. L'usage des modalités thérapeutiques actuelles n'est pas soutenu par des preuves suffisantes, empêchant un traitement approprié. Cette thèse se veut donc un pas en avant dans la définition de traitements et la caractérisation du processus de réparation des blessures tendineuses. Premièrement, nous avons observé que l'imposition périodique d'un courant direct dans un modèle de blessure in vitro n'améliorait pas la migration cellulaire et la fermeture de la lésion. Au contraire, le champ électrique devenait délétère à forte amplitude. Deuxièmement, des rats débutaient un protocole de course volontaire immédiatement après avoir subi une lésion du tendon d'Achille causée par l'injection de collagenase. L'exercice hâtif accentuait la réaction inflammatoire mais favorisait la récupération du contenu en collagène dans les tendons blessés. Paradoxalement, les propriétés mécaniques semblaient alors réduites. Les rats qui commençaient l'exercice 7 jours après la blessure démontraient de meilleures propriétés mécaniques après 28 jours que les rats soumis au protocole hâtif. Troisièmement, nous avons induit un état thrombocytopénique ou neutropénique chez des souris afin de caractériser le rôle respectif des plaquettes et des neutrophiles dans la réparation tendineuse. Le tendon d'Achille était sectionné puis suturé pour permettre une mise en charge immédiate. La perte des plaquettes affectait légèrement la vascularisation et le contenu en collagène et diminuait le stress maximal supporté par les tendons blessés. Cependant, cette dernière différence disparaissait ultérieurement. La réduction du nombre de neutrophiles stimulait l'accumulation des macrophages et la prolifération cellulaire dans les tendons endommagés. Par contre, la replication cellulaire s'atténuait suivant une baisse des macrophages dans le tendon, suggérant une relation entre les deux phénomènes. Somme toute, ces travaux apportent de nouvelles connaissances sur le traitement et la réparation des blessures tendineuses et incitent à la poursuite des recherches. Entre autres, la définition de paramètres appropriés pour la stimulation électrique et les conséquences néfastes de l'exercice précoce sont des enjeux cliniques évidents. Le rôle limité que joueraient les plaquettes et les neutrophiles motive aussi l'analyse d'autres éléments, dont les macrophages, impliqués dans le processus de réparation tendineuse.

Nous nous intéressons à l'analyse du mouvement des objets déformables dans les séquences d'images médicales. Après un rappel des méthodes existantes, nous adoptons un modèle élastique qui évolue dans les images en se déformant sous l'action de forces tendant à le rapprocher vers les contours de l'objet, et en obéissant aux équations de la dynamique. Ce modèle permet d'effectuer un suivi du mouvement de la frontière de l'objet déformable : il s'agit d'une courbe dans les séquences d'images bidimensionnelles et d'une surface dans les séquences d'images tridimensionnelles. Afin d'analyser et de quantifier le mouvement du modèle, nous utilisons la technique de l'analyse modale, qui consiste à se placer dans la base des modes propres du système. Non seulement les équations s'écrivent plus simplement dans la base modale, mais surtout, on peut effectuer une très bonne approximation en éliminant les composantes de haute fréquence du mouvement. L'analyse modale ouvre la voie à la représentation spectrale des déformations, qui permet leur comparaison et leur classification à des fins de diagnostic automatique. Couplée à l'analyse de Fourier, elle permet un traitement spatio-temporel très efficace du mouvement des surfaces déformables (notamment le mouvement de la paroi ventriculaire), prouvant ainsi l'intérêt de la méthode en analyse et en compression de mouvement. De nombreux exemples de traitement sur des images médicales sont présentés.

Cette thèse est consacrée à l'estimation des temps d'arrivée de signaux dans le cadre de la localisation active d'objets dans un contexte large bande et multitrajets sans contraintes sur le nombre de capteurs déployés. En s'inspirant des méthodes de traitement d'antenne, adaptées à l'estimation des temps d'arrivée, nous avons proposé une méthode afin d'estimer les paramètres de localisation d'un ensemble de sources ou d'objets réflecteurs d'un signal large bande connu. L'originalité de la méthode présentée réside dans le traitement spatialement incohérent des données, à savoir que l'information est traitée indépendamment sur chaque capteur. Les temps d'arrivée estimés sont ensuite associés à leurs sources respectives, ce qui permet de déterminer leurs positions géographiques. Pour s'affranchir de la corrélation des signaux reçus nous avons mis au point une méthode de lissage fréquentiel qui conserve toutefois une résolution temporelle optimale. Les performances de la méthode globale sont validées sur des données simulées et expérimentales.

Des chroniques d'images sont utilisées pour la mise en évidence de phénomènes dynamiques. Trois applications ont été abordées dans un cadre opérationnel et ont permis de définir une méthodologie générale dont les étapes sont : 1) une mise en coïncidence géométrique des images, 2) un traitement des images pour l'obtention de luminances normalisées, 3) un filtrage spécifique prenant en compte le caractère spatial ou temporel du processus étudié. La comparaison et le traitement automatique d'images représentant une même scène nécessitent d'une part la mise en coïncidence géométrique des images. Pour cela, différentes méthodes de corrélation entre images sont établies puis comparées. D'autre part, les luminances doivent être normalisées afin de corriger leurs variations au cours du temps. La normalisation est effectuée soit par un ajustement du codage sur la dynamique des valeurs, soit par une modélisation de l'évolution temporelle de la luminance en chaque point. La première étude concerne la détection et le suivi de phénomènes météorologiques sur des images de la Terre, fournies par des satellites météorologiques, et affichées sur un écran couleur. On a développé une méthode d'animation de ces images en vue d'une aide à la prévision météorologique. Si l'objet de la première étude résidait dans le suivi des nuages, le but de la seconde est la construction d'une image sans nuage grâce à un filtrage adaptatif et itératif, afin d'obtenir une image du sol vu par ciel clair. La troisième étude concerne la détection précoce de fumées d'incendie de forêt. Quelques expériences ont permis de définir des caractéristiques spatiales et temporelles des fumées qui ont fourni les critères de détection.

Dans cette thèse, on s'intéresse à des méthodes qui permettent de varier localement la résolution temps-fréquence pour l'analyse et la re-synthèse du son. En Analyse Temps-Fréquence, l'adaptativité est la possibilité de concevoir de représentations et opérateurs avec des caractéristiques qui peuvent être modifiées en fonction des objets à analyser: le premier objectif de ce travail est la définition formelle d'un cadre mathématique qui puisse engendrer des méthodes adaptatives pour l'analyse du son. Le deuxième est de rendre l'adaptation automatique; on établit des critères pour définir localement la meilleure résolution temps-fréquence, en optimisant des mesures de parcimonie appropriées. Afin d'exploiter l'adaptativité dans le traitement spectral du son, on introduit des méthodes de reconstruction efficaces, basées sur des analyses à résolution variable, conçues pour préserver et améliorer les techniques actuelles de manipulation du son. L'idée principale est que les algorithmes adaptatifs puissent contribuer à la simplification de l'utilisation de méthodes de traitement du son qui nécessitent aujourd'hui un haut niveau d'expertise. En particulier, la nécessité d'une configuration manuelle détaillée constitue une limitation majeure dans les applications grand public de traitement du son de haute qualité (par exemple: transposition, compression/dilatation temporelle). Nous montrons des exemples où la gestion automatique de la résolution temps-fréquence permet non seulement de réduire significativement les paramètres à régler, mais aussi d'améliorer la qualité des traitements.

Cette thèse étudie le problème de l'alignement temporel d'un enregistrement musical et de la partition correspondante. Cette tâche peut trouver de nombreuses applications dans le domaine de l'indexation automatique de documents musicaux. Nous adoptons une approche probabiliste et nous proposons l'utilisation de modèles graphiques discriminatifs de type champs aléatoires conditionnels pour l'alignement, en l'exprimant comme un problème d'étiquetage de séquence. Cette classe de modèles permet d'exprimer des modèles plus flexibles que les modèles de Markov cachés ou les modèles semi-markoviens cachés, couramment utilisés dans ce domaine. En particulier, elle rend possible l'utilisation d'attributs (ou descripteurs acoustiques) extraits de séquences de trames audio qui se recouvrent, au lieu d'observations disjointes. Nous tirons parti de cette propriété pour introduire des attributs qui réalisent une modélisation implicite du tempo au plus bas niveau du modèle. Nous proposons trois structures de modèles différentes de complexité croissant, correspondant à différents niveaux de précision dans la modélisation de la durées des évènements musicaux. Trois types de descripteurs acoustiques sont utilisés, pour caractériser localement l'harmonie, les attaques de notes et le tempo de l'enregistrement. Une série d'expériences réalisées sur une base de données de piano classique et de musique pop permet de valider la grande précision de nos modèles. En effet, avec le meilleur des systèmes proposés, plus de 95 % des attaques de notes sont détectées à moins de 100 ms de leur position réelle. Plusieurs attributs acoustiques classiques, calculés à partir de différentes représentation de l'audio, sont utiliser pour mesurer la correspondance instantanée entre un point de la partition et une trame de l'enregistrement. Une comparaison de ces descripteurs est alors menée sur la base de leurs performances d'alignement. Nous abordons ensuite la conception de nouveaux attributs, grâce à l'apprentissage d'une transformation linéaire de la représentation symbolique vers une représentation temps-fréquence quelconque de l'audio. Nous explorons deux stratégies différentes, par minimum de divergence et maximum de vraisemblance, pour l'apprentissage de la transformation optimale. Les expériences effectuées montrent qu'une telle approche peut améliorer la précision des alignements, quelle que soit la représentation de l'audio utilisée. Puis, nous étudions différents ajustements à effectuer afin de confronter les systèmes à des cas d'utilisation réalistes. En particulier, une réduction de la complexité est obtenue grâce à une stratégie originale d'élagage hiérarchique. Cette méthode tire parti de la structure hiérarchique de la musique en vue d'un décodage approché en plusieurs passes. Une diminution de complexité plus importante que celle de la méthode classique de recherche par faisceaux est observée dans nos expériences. Nous examinons en outre une modification des modèles proposés afin de les rendre robustes à d'éventuelles différences structurelles entre la partition et l'enregistrement. Enfin, les propriétés de scalabilité des modèles utilisés sont étudiées.

Cette thèse porte sur la mise en œuvre des architectures reconfigurables pour répondre aux besoins des systèmes de communication : des débits élevés et une grande flexibilité supportant les évolutivités des futurs systèmes. Nous nous intéressons particulièrement aux systèmes MIMO. Les architectures proposées utilisent l'opérateur CORDIC (COordinate Rotation DIgital Computing) comme opérateur commun, ainsi que les techniques de reconfiguration statique et partielle de FPGA en vue d'une optimisation et d'une adaptation dynamique des ressources matérielles aux caractéristiques de la communication. Le nombre d'opérateurs CORDIC peut donc être modifié par la reconfiguration statique pour s'adapter aux différents récepteurs MIMO et aux différents débits demandés. Les interconnexions entre les opérateurs CORDIC peuvent être modifiées par la reconfiguration partielle et dynamique de FPGA afin d'optimiser les ressources matérielles. L'impact du nombre d'étage de l'opérateur CORDIC sur le TEB et EQM du décodeur a été étudié. Trois exemples de récepteurs MIMO ont été réalisés à l'aide cette architecture reconfigurable: V-BLAST Square Root, MMSE et CMA. L'utilisation de cette architecture permet de diminuer les ressources matérielles sans dégrader les performances du décodeur MIMO en terme de TEB et EQM.

La télévigilance médicale représente un enjeu de la société d'aujourd'hui. En effet l'espérance de vie augmente dans tous les pays industrialisés et les prévisions statistiques annoncent un nombre important de personnes âgées (17% de 60-74 ans en 2030) ou très âgées (12% de plus 75 ans en 2030). Grâce à la progression de la médecine ces personnes peuvent être maintenues plus longtemps à leur domicile mais demeurent plus fragiles et nécessitent donc des solutions techniques permettant d'améliorer leur confort et de faciliter la tâche des aidants. Ce mémoire donne une synthèse des activités de recherche menées par l'auteur dans le domaine de la télévigilance médicale. Cette recherche est structurée en deux axes : l'analyse de l'environnement sonore et la fusion de données multimodales. L'environnement sonore est très riche en informations utilisables, directement ou à travers l'analyse des activités de la personne pour détecter ou prévoir une situation de détresse. L'analyse sonore est soumise aux contraintes de l'acquisition sonore distante, à la présence des bruits provenant de l'extérieur et à la grande variabilité des sons à reconnaître. Le manuscrit décrit différentes solutions adoptées, leur mise en oeuvre et leur évaluation dans le cadre de plusieurs projets de recherche nationaux et européens. Le deuxième axe porte sur la fusion de la sortie de l'analyse sonore avec d'autres capteurs en vue d'améliorer la robustesse du système. La fusion de données doit traiter des signaux de natures différentes (signaux binaires ou continus), avec des périodicités différentes et de différentes temporalités (périodiques ou asynchrones). Deux techniques (logique floue et réseaux d'évidence) sont étudiées, adaptées et évaluées dans plusieurs projets de recherche. Le mémoire se termine avec les perspectives de recherche de l'auteur. Six publications scientifiques sont finalement annexées.

Depuis plus de vingt ans, les altimètres classiques comme Topex, Poseidon-2 ou Poséidon-3, ont fourni des formes d'onde qui sont utilisées pour estimer de nombreux paramètres tels que la distance entre le satellite et la scène observée, la hauteur des vagues et la vitesse du vent. L'amélioration de la qualité des paramètres altimétriques a nécessité le développement de plusieurs modèles d'échos et d'algorithmes d'estimation paramétrique. Par ailleurs, un grand effort est récemment dédié au traitement des échos côtiers afin d'analyser les mesures altimétriques le plus près possible des côtes. Cette thèse s'intéresse à la résolution de ces deux problèmes, à savoir, le traitement des formes d'onde côtières et l'amélioration de la qualité des paramètres océaniques estimés. La première partie de l'étude traite le problème des formes d'onde côtières en proposant un nouveau modèle altimétrique tenant compte de la présence éventuelle d'un pic sur l'écho altimétrique. Dans la seconde partie de notre travail, nous nous sommes intéressés à l'étude de l'altimétrie SAR/Doppler. Cette nouvelle technologie vise à réduire le bruit de mesure et à augmenter la résolution le long de la trace par rapport à l'altimétrie conventionnelle. Deux modèles altimétriques ont été développés afin d'estimer les paramètres associés aux échos SAR/Doppler. Ces modèles montrent une nette amélioration de la qualité des paramètres estimés par rapport à l'altimétrie conventionnelle.

Cette thèse propose de nouvelles méthodes de décomposition automatique de spectrogrammes de signaux musicaux. Les décompositions proposées sont issues de la factorisation en matrices non-négatives (NMF), puissante technique de réduction de rang réputée pour fournir une décomposition sur un petit nombre de motifs fréquentiels automatiquement extraits des données ayant généralement un sens perceptif. La NMF ne permet cependant pas de modéliser de façon efficace certaines variations temporelles d'éléments sonores non-stationnaires communément rencontrées dans la musique. Cette thèse propose donc d'introduire dans la NMF des modèles génératifs de spectrogrammes musicaux basés sur des modèles classiques de synthèse sonore afin de pouvoir prendre en compte deux types de variations courantes : les variations d'enveloppe spectrale (sons d'instruments à cordes métalliques libres...) et les variations de fréquence fondamentale (vibrato, prosodie...). L'introduction de modèles de synthèse simples dans la NMF permet de proposer des décompositions capables de prendre en compte ces variations : l'utilisation d'un modèle de synthèse source/ filtre permet de modéliser les variations spectrales de certains objets musicaux au cours du temps. L'utilisation d'un modèle d'atomes harmoniques paramétriques inspiré de la synthèse additive ou bien l'utilisation d'un modèle inspiré de la synthèse par table d'onde qui utilise des transformations d'un unique atome de base afin de recréer toute la tessiture de chaque instrument permettent de modéliser les variations de fréquence fondamentale. Une application de séparation de sources et une de transformation sélective du son sont également présentées.