Dissertations / Theses on the topic 'Analyse de signaux musicaux'
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Bonnet, Laurent. "Analyse de signaux musicaux multipitch." Mémoire, Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2003. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1200.
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Fuentes, Benoit. "L'analyse probabiliste en composantes latentes et ses adaptations aux signaux musicaux : application à la transcription automatique de musique et à la séparation de sources." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0011.
Abstract:
La transcription automatique de musique polyphonique consiste à estimer automatiquernent les notes présentes dans un enregistrement via trois de leurs attributs : temps d'attaque, durée et hauteur. Pour traiter ce problème, il existe une classe de méthodes dont le principe est de modéliser un signal comme une somme d'éléments de base, porteurs d'informations symboliques. Parmi ces techniques d'analyse, on trouve l'analyse probabiliste en composantes latentes (PLCA). L'objet de cette thèse est de proposer des variantes et des améliorations de la PLCA afin qu'elle puisse mieux s'adapter aux signaux musicaux et ainsi mieux traiter le problème de la transcription. Pour cela, un premier angle d'approche est de proposer de nouveaux modèles de signaux, en lieu et place du modèle inhérent à la PLCA, suffisamment expressifs pour pouvoir s'adapter aux notes de musique possédant simultanément des variations temporelles de fréquence fondamentale et d'enveloppe spectrale. Un deuxième aspect du travail effectué est de proposer des outils permettant d'aider l'algorithme d'estimation des paramètres à converger vers des solutions significatives via l'incorporation de connaissances a priori sur les signaux à analyser, ainsi que d'un nouveau modèle dynamique. Tous les algorithmes ainsi imaginés sont appliqués à la tâche de transcription automatique. Nous voyons également qu'ils peuvent être directement utilisés pour la séparation de sources, qui consiste à séparer plusieurs sources d'un mélange, et nous proposons deux applications dans ce sensAutomatic music transcription consists in automatically estimating the notes in a recording, through three attributes: onset time, duration and pitch. To address this problem, there is a class of methods which is based on the modeling of a signal as a sum of basic elements, carrying symbolic information. Among these analysis techniques, one can find the probabilistic latent component analysis (PLCA). The purpose of this thesis is to propose variants and improvements of the PLCA, so that it can better adapt to musical signals and th us better address the problem of transcription. To this aim, a first approach is to put forward new models of signals, instead of the inherent model 0 PLCA, expressive enough so they can adapt to musical notes having variations of both pitch and spectral envelope over time. A second aspect of this work is to provide tools to help the parameters estimation algorithm to converge towards meaningful solutions through the incorporation of prior knowledge about the signals to be analyzed, as weil as a new dynamic model. Ali the devised algorithms are applie to the task of automatic transcription. They can also be directly used for source separation, which consists in separating several sources from a mixture, and Iwo applications are put forward in this direction
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Fuentes, Benoît. "L'analyse probabiliste en composantes latentes et ses adaptations aux signaux musicaux : application à la transcription automatique de musique et à la séparation de sources." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0011/document.
Abstract:
La transcription automatique de musique polyphonique consiste à estimer automatiquernent les notes présentes dans un enregistrement via trois de leurs attributs : temps d'attaque, durée et hauteur. Pour traiter ce problème, il existe une classe de méthodes dont le principe est de modéliser un signal comme une somme d'éléments de base, porteurs d'informations symboliques. Parmi ces techniques d'analyse, on trouve l'analyse probabiliste en composantes latentes (PLCA). L'objet de cette thèse est de proposer des variantes et des améliorations de la PLCA afin qu'elle puisse mieux s'adapter aux signaux musicaux et ainsi mieux traiter le problème de la transcription. Pour cela, un premier angle d'approche est de proposer de nouveaux modèles de signaux, en lieu et place du modèle inhérent à la PLCA, suffisamment expressifs pour pouvoir s'adapter aux notes de musique possédant simultanément des variations temporelles de fréquence fondamentale et d'enveloppe spectrale. Un deuxième aspect du travail effectué est de proposer des outils permettant d'aider l'algorithme d'estimation des paramètres à converger vers des solutions significatives via l'incorporation de connaissances a priori sur les signaux à analyser, ainsi que d'un nouveau modèle dynamique. Tous les algorithmes ainsi imaginés sont appliqués à la tâche de transcription automatique. Nous voyons également qu'ils peuvent être directement utilisés pour la séparation de sources, qui consiste à séparer plusieurs sources d'un mélange, et nous proposons deux applications dans ce sensAutomatic music transcription consists in automatically estimating the notes in a recording, through three attributes: onset time, duration and pitch. To address this problem, there is a class of methods which is based on the modeling of a signal as a sum of basic elements, carrying symbolic information. Among these analysis techniques, one can find the probabilistic latent component analysis (PLCA). The purpose of this thesis is to propose variants and improvements of the PLCA, so that it can better adapt to musical signals and th us better address the problem of transcription. To this aim, a first approach is to put forward new models of signals, instead of the inherent model 0 PLCA, expressive enough so they can adapt to musical notes having variations of both pitch and spectral envelope over time. A second aspect of this work is to provide tools to help the parameters estimation algorithm to converge towards meaningful solutions through the incorporation of prior knowledge about the signals to be analyzed, as weil as a new dynamic model. Ali the devised algorithms are applie to the task of automatic transcription. They can also be directly used for source separation, which consists in separating several sources from a mixture, and Iwo applications are put forward in this direction
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Nistal, Hurlé Javier. "Exploring generative adversarial networks for controllable musical audio synthesis." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2022. http://www.theses.fr/2022IPPAT009.
Abstract:
Les synthétiseurs audio sont des instruments de musique électroniques qui génèrent des sons artificiels sous un certain contrôle paramétrique. Alors que les synthétiseurs ont évolué depuis leur popularisation dans les années 70, deux défis fondamentaux restent encore non résolus: 1) le développement de systèmes de synthèse répondant à des paramètres sémantiquement intuitifs; 2) la conception de techniques de synthèse «universelles», indépendantes de la source à modéliser. Cette thèse étudie l’utilisation des réseaux adversariaux génératifs (ou GAN) pour construire de tels systèmes. L’objectif principal est de rechercher et de développer de nouveaux outils pour la production musicale, qui offrent des moyens intuitifs de manipulation du son, par exemple en contrôlant des paramètres qui répondent aux propriétés perceptives du son et à d’autres caractéristiques. Notre premier travail étudie les performances des GAN lorsqu’ils sont entraînés sur diverses représentations de signaux audio. Ces expériences comparent différentes formes de données audio dans le contexte de la synthèse sonore tonale. Les résultats montrent que la représentation magnitude-fréquence instantanée et la transformée de Fourier à valeur complexe obtiennent les meilleurs résultats. En s’appuyant sur ce résultat, notre travail suivant présente DrumGAN, un synthétiseur audio de sons percussifs. En conditionnant le modèle sur des caractéristiques perceptives décrivant des propriétés timbrales de haut niveau, nous démontrons qu’un contrôle intuitif peut être obtenu sur le processus de génération. Ce travail aboutit au développement d’un plugin VST générant de l’audio haute résolution. La rareté des annotations dans les ensembles de données audio musicales remet en cause l’application de méthodes supervisées pour la génération conditionnelle. On utilise une approche de distillation des connaissances pour extraire de telles annotations à partir d’un système d’étiquetage audio préentraîné. DarkGAN est un synthétiseur de sons tonaux qui utilise les probabilités de sortie d’un tel système (appelées « étiquettes souples ») comme informations conditionnelles. Les résultats montrent que DarkGAN peut répondre modérément à de nombreux attributs intuitifs, même avec un conditionnement d’entrée hors distribution. Les applications des GAN à la synthèse audio apprennent généralement à partir de données de spectrogramme de taille fixe. Nous abordons cette limitation en exploitant une méthode auto-supervisée pour l’apprentissage de caractéristiques discrètes à partir de données séquentielles. De telles caractéristiques sont utilisées comme entrée conditionnelle pour fournir au modèle des informations dépendant du temps par étapes. La cohérence globale est assurée en fixant le bruit d’entrée z (caractéristique en GANs). Les résultats montrent que, tandis que les modèles entraînés sur un schéma de taille fixe obtiennent une meilleure qualité et diversité audio, les nôtres peuvent générer avec compétence un son de n’importe quelle durée. Une direction de recherche intéressante est la génération d’audio conditionnée par du matériel musical préexistant. Nous étudions si un générateur GAN, conditionné sur des signaux audio musicaux hautement compressés, peut générer des sorties ressemblant à l’audio non compressé d’origine. Les résultats montrent que le GAN peut améliorer la qualité des signaux audio par rapport aux versions MP3 pour des taux de compression très élevés (16 et 32 kbit/s). En conséquence directe de l’application de techniques d’intelligence artificielle dans des contextes musicaux, nous nous demandons comment la technologie basée sur l’IA peut favoriser l’innovation dans la pratique musicale. Par conséquent, nous concluons cette thèse en offrant une large perspective sur le développement d’outils d’IA pour la production musicale, éclairée par des considérations théoriques et des rapports d’utilisation d’outils d’IA dans le monde réel par des artistes professionnelsAudio synthesizers are electronic musical instruments that generate artificial sounds under some parametric control. While synthesizers have evolved since they were popularized in the 70s, two fundamental challenges are still unresolved: 1) the development of synthesis systems responding to semantically intuitive parameters; 2) the design of "universal," source-agnostic synthesis techniques. This thesis researches the use of Generative Adversarial Networks (GAN) towards building such systems. The main goal is to research and develop novel tools for music production that afford intuitive and expressive means of sound manipulation, e.g., by controlling parameters that respond to perceptual properties of the sound and other high-level features. Our first work studies the performance of GANs when trained on various common audio signal representations (e.g., waveform, time-frequency representations). These experiments compare different forms of audio data in the context of tonal sound synthesis. Results show that the Magnitude and Instantaneous Frequency of the phase and the complex-valued Short-Time Fourier Transform achieve the best results. Building on this, our following work presents DrumGAN, a controllable adversarial audio synthesizer of percussive sounds. By conditioning the model on perceptual features describing high-level timbre properties, we demonstrate that intuitive control can be gained over the generation process. This work results in the development of a VST plugin generating full-resolution audio and compatible with any Digital Audio Workstation (DAW). We show extensive musical material produced by professional artists from Sony ATV using DrumGAN. The scarcity of annotations in musical audio datasets challenges the application of supervised methods to conditional generation settings. Our third contribution employs a knowledge distillation approach to extract such annotations from a pre-trained audio tagging system. DarkGAN is an adversarial synthesizer of tonal sounds that employs the output probabilities of such a system (so-called “soft labels”) as conditional information. Results show that DarkGAN can respond moderately to many intuitive attributes, even with out-of-distribution input conditioning. Applications of GANs to audio synthesis typically learn from fixed-size two-dimensional spectrogram data analogously to the "image data" in computer vision; thus, they cannot generate sounds with variable duration. In our fourth paper, we address this limitation by exploiting a self-supervised method for learning discrete features from sequential data. Such features are used as conditional input to provide step-wise time-dependent information to the model. Global consistency is ensured by fixing the input noise z (characteristic in adversarial settings). Results show that, while models trained on a fixed-size scheme obtain better audio quality and diversity, ours can competently generate audio of any duration. One interesting direction for research is the generation of audio conditioned on preexisting musical material, e.g., the generation of some drum pattern given the recording of a bass line. Our fifth paper explores a simple pretext task tailored at learning such types of complex musical relationships. Concretely, we study whether a GAN generator, conditioned on highly compressed MP3 musical audio signals, can generate outputs resembling the original uncompressed audio. Results show that the GAN can improve the quality of the audio signals over the MP3 versions for very high compression rates (16 and 32 kbit/s). As a direct consequence of applying artificial intelligence techniques in musical contexts, we ask how AI-based technology can foster innovation in musical practice. Therefore, we conclude this thesis by providing a broad perspective on the development of AI tools for music production, informed by theoretical considerations and reports from real-world AI tool usage by professional artists
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Rossignol, Stéphane. "Segmentation et indexation des signaux sonores musicaux." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010732.
Abstract:
Ce travail concerne la segmentation et l'indexation des signaux sonores musicaux. Trois niveaux de segmentation interdépendants sont définis, correspondant chacun à un niveau de description du son différent.1) Le premier niveau de segmentation, appelé << sources >>, concerne la distinction entre la parole et la musique. Les sons considérés peuvent provenir par exemple de bandes-son de films ou d'émissions radiophoniques.
Des fonctions d'observation sont étudiées, qui ont pour objectif de mettre en évidence les propriétés différentes du signal de parole et du signal de musique. Plusieurs méthodes de classification ont été étudiées. Les performances du système avec des signaux réels sont discutées.
2) Le deuxième niveau de segmentation, appelé << caractéristiques >>, concerne ce type d'index : silence/son, voisé/non voisé, harmonique/inharmonique, monophonique/polyphonique, avec vibrato/sans vibrato, avec trémolo/sans trémolo. La plupart de ces caractéristiques donnent lieu à des fonctions d'observation utilisées par le troisième niveau de segmentation.
La détection du vibrato, l'estimation de ses paramètres (fréquence et amplitude) et sa suppression du trajet de la fondamentale ont été particulièrement étudiées. Un ensemble de techniques sont décrites. Les performances de ces techniques avec des sons réels sont discutées.
Le vibrato est supprimé du trajet de la fondamentale original afin d'obtenir une ligne mélodique << lissée >>. Alors, ce nouveau trajet de la fondamentale peut être utilisé pour la segmentation en notes (troisième niveau de segmentation) des extraits musicaux, et peut aussi être utilisé pour des modifications de ces sons.
La détection du vibrato est opérée seulement si, lors du premier niveau de segmentation, c'est la source << musique >> qui a été détectée.
3) Le troisième niveau de segmentation concerne la segmentation en << notes ou en phones ou plus généralement en parties stables >>, suivant la nature du son considéré : instrumental, voix chantée, parole, son percussif...
L'analyse est composée de quatre étapes. La première consiste à extraire un grand nombre de fonctions d'observation. Une fonction d'observation est d'autant plus appropriée qu'elle présente des pics grands et fins quand des transitions surviennent et que sa moyenne et sa variance restent petites pendant les zones stables. Trois types de transitions existent : celles en fréquence fondamentale, celles en énergie et celles en contenu spectral. En deuxième lieu, chaque fonction d'observation est automatiquement seuillée. En troisième lieu, une fonction de décision finale, correspondant aux marques de segmentation, est construite à partir des fonctions d'observation seuillées. Finalement, pour les sons monophoniques et harmoniques, la transcription automatique est effectuée. Les performances du système avec des sons réels sont discutées.
Les données obtenues pour un certain niveau de segmentation sont utilisées par les niveaux de segmentation de numéro d'ordre supérieurs afin d'améliorer leurs performances.
La longueur des segments donnés par le niveau de segmentation en << sources >> peut être de quelques minutes. La longueur des segments donnés par le niveau de segmentation en << caractéristiques >> est communément plus petite : elle est disons de l'ordre de quelques dizaines de secondes. La longueur des segments donnés par le niveau de segmentation en << zones stables >> est le plus souvent inférieure à une seconde.
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Gillet, Olivier. "Transcription des signaux percussifs : application à l'analyse de scènes musicales audiovisuelles." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002805.
Abstract:
Cette thèse tisse des liens entre les domaines de l'indexation audio et de l'analyse de séquences d'images, à travers le problème de l'analyse de l'accompagnement rythmique des signaux de musique. Nous étudions d'abord le problème de la transcription de la piste de batterie d'enregistrements musicaux à partir de la modalité audio seule. Après avoir présenté des pré-traitements permettant d'accentuer cette piste, nous utilisons des techniques d'apprentissage statistique sur une large gamme d'attributs pour réaliser la transcription. Nous introduisons également des approches supervisées et non supervisées pour améliorer la reconnaissance en exploitant la régularité des motifs rythmiques. Nous incorporons ensuite à ce système de transcription l'information visuelle provenant de caméras filmant le batteur. Différentes approches sont présentées pour détecter la position des éléments de la batterie dans la scène et pour associer les régions extraites à des catégories sonores. Des descripteurs d'intensité de mouvement sont ensuite utilisés pour la détection des frappes. Les résultats démontrent la capacité d'une approche multimodale à résoudre certaines des ambiguïtés propres à la transcription audio. Nous étendons enfin nos travaux aux clips vidéos, en tentant de mesurer de quelle manière la musique peut être illustrée par des images. Après avoir présenté ou introduit de nouvelles méthodes de structuration automatique des flux audio et vidéo à différents niveaux, nous définissons des mesures de synchronie sur les structures obtenues. Ces mesures, qui s'avèrent dépendantes du type de document musical, permettent des applications de recherche de musique par l'image.
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Cont, Arshia. "Traitement et programmation temps-réel des signaux musicaux." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00829771.
Abstract:
Mes activités de recherche et d'encadrement, depuis ma soutenance de thèse en octobre 2008, gravitent à la confluence de deux problématiques souvent considérées comme distinctes dont le couplage est plus qu'évident en informatique musicale : l'écoute artificielle et la programmation synchrone des signaux musicaux en temps réel. Le but est d'enrichir chaque domaine respectivement et de fournir des outils nécessaires aux artistes pour étendre leurs capacités de création musicale sur ordinateur (à celui de leurs homologues humains). Le premier aspect de tout système de musique interactive est l'acte de l'écoute ou formellement parlant, l'extraction d'informations musicaux en temps réel. J'ai concentré mes efforts sur les approches axées sur les applications telles que la détection de pitch polyphonique et les techniques d'alignement en temps réel d'une part. Puis, d'autre part, j'ai abordé des problèmes fondamentaux liés à la représentation des signaux. Pour le premier volet, nous avons proposé deux approches reconnues comme l'état de l'art et renommées par leur utilisation par la communauté artistique et leur reconnaissance au sein de la communauté MIR. Le deuxième volet théorique porte sur le problème fondamental de la quantification et la qualification du contenu de l'information arrivant progressivement dans un système en utilisant des méthodes de la géométrie de l'information. Le deuxième et plus récent aspect de mon travail se concentre sur la programmation synchrone réactive de la musique, couplée à des systèmes d'écoute (ou la formalisation de réactions dans les systèmes interactifs aux perceptions artificielles en temps réel). Notre approche est motivée par les pratiques actuelles en art numérique et les exigences d'évaluation en temps réel qu'elles demandent. L'incarnation majeure de cette approche est le système Antescofo doté d'une machine d'écoute et d'un langage dynamique et qui s'est imposé dans le monde entier dans le répertoire de la musique mixte, reconnu du public depuis 2009. L'écriture du temps, l'interaction et la tentative d'assurer leur exécution correcte en temps réel posent des problèmes difficiles pour l'informatique et les concepteurs de systèmes. Ce couplage fort fera l'objet de mon travail dans les années à venir sous la bannière des systèmes de musique Cyber-physique. Le couplage entre la machine d'écoute et des langages temps réel nécessite d'augmenter les approches actuelles avec des modèles formels de temps, dépassant les approches fonctionnelles qui dominent pour développer une formalisation des exigences de réaction et d'exécution. Il faudra en conséquence repenser nos méthodes usuelles de traitement audio multiforme et leurs modèles de calculs sous-jacents en ce qui concerne le temps.
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Tremblay-Boucher, Vincent. "FLCAA : système de codage parcimonieux et d'analyse perceptuelle des signaux sonores en temps réel." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/6215.
Abstract:
Ce mémoire débute par un survol de l'état de l’art des méthodes de compositions musicales assistées par ordinateur (MCMAO). À l’aide d'un ensembles critères permettant l’évaluation des méthodes de compositions musicales assistées par ordinateur, on identifie une technique particulièrement prometteuse. Il s’agit d ’un compositeur statistique, présenté par Hoffman et al. en 2008, utilisant les "mel-frquecy cepstral coefficients" (MFCC), un prétraitement inspiré des techniques en reconnaissance de parole. Toutefois, cette technique présente diverses limitations, comme la qualité de reconstruction des signaux, qui l’empêche d'être utilisée pour composer de la musique utilisable professionnellement. Ainsi, ce mémoire tente de bonifier la méthode de composition musicale assistée par ordinateur de Hoffman et al. en remplaçant la technique MFCC d'analyse/synthèse du signal par une technique novatrice d'analyse/synthèse des signaux sonores nommée "Fast Locally competitive algorithm for audio" (FLCAA). Celle-ci permet une analyse perceptuelle parcimonieuse, en temps réel, ayant une bonne résolution fréquencielle et une bonne résolution temporelle. De plus le FLCAA permet une reconstruction robuste de bonne qualité également en temps réel. L’analyse est constituée de deux parties distinctes. La première consiste à utiliser un prétraitement inspiré de l’audition pour transformer le signal sonore afin d'obtenir une représentation cochléaire. Concrètement, la transformation d'analyse est accomplie à l’aide d'un filtrage par banc de filtres cochléaires combiné à un mécanisme de fenêtre coulissante. Le banc de filtres utilisé est composé de filtres cochléaires passe-bande à réponse impulsionnelle finie, de type "rounded exponential" (RoExp). La deuxième étape consiste à coder la représentation cochléaire de manière parcimonieuse afin d'augmenter la résolution spatiale et temporelle pour mettre en évidence certaines caractéristiques du signal comme les fréquences fondamentales, l’information contenue dans les basses fréquences et les signaux transitoires. Cela est fait, en intégrant un réseau de neurones (nommé LCA) utilisant les mécanismes d'inhibition latérale et de seuillage. À partir des coefficients de la représentation perceptuelle, il est possible d'effectuer la transformation de synthèse en utilisant une technique de reconstruction novatrice qui est expliqué en détail dans ce mémoire.
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Hennequin, Romain. "Décomposition de spectrogrammes musicaux informée par des modèles de synthèse spectrale : modélisation des variations temporelles dans les éléments sonores." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00648997.
Abstract:
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.
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Olivero, Anaik. "Les multiplicateurs temps-fréquence : Applications à l’analyse et la synthèse de signaux sonores et musicaux." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4788/document.
Abstract:
Cette thèse s'inscrit dans le contexte de l'analyse/transformation/synthèse des signaux audio utilisant des représentations temps-fréquence, de type transformation de Gabor. Dans ce contexte, la complexité des transformations permettant de relier des sons peut être modélisée au moyen de multiplicateurs de Gabor, opérateurs de signaux linéaires caractérisés par une fonction de transfert temps-fréquence, à valeurs complexes, que l'on appelle masque de Gabor. Les multiplicateurs de Gabor permettent deformaliser le concept de filtrage dans le plan temps-fréquence. En agissant de façon multiplicative dans le plan temps-fréquence, ils sont a priori bien adaptés pour réaliser des transformations sonores telles que des modifications de timbre des sons. Dans un premier temps, ce travail de thèses intéresse à la modélisation du problème d'estimation d'un masque de Gabor entre deux signaux donnés et la mise en place de méthodes de calculs efficaces permettant de résoudre le problème. Le multiplicateur de Gabor entre deux signaux n'est pas défini de manière unique et les techniques d'estimation proposées de construire des multiplicateurs produisant des signaux sonores de qualité satisfaisante. Dans un second temps, nous montrons que les masques de Gabor contiennent une information pertinente capable d'établir une classification des signaux,et proposons des stratégies permettant de localiser automatiquement les régions temps-fréquence impliquées dans la différentiation de deux classes de signaux. Enfin, nous montrons que les multiplicateurs de Gabor constituent tout un panel de transformations sonores entre deux sons, qui, dans certaines situations, peuvent être guidées par des descripteurs de timbreAnalysis/Transformation/Synthesis is a generalparadigm in signal processing, that aims at manipulating or generating signalsfor practical applications. This thesis deals with time-frequencyrepresentations obtained with Gabor atoms. In this context, the complexity of a soundtransformation can be modeled by a Gabor multiplier. Gabormultipliers are linear diagonal operators acting on signals, andare characterized by a time-frequency transfer function of complex values, called theGabor mask. Gabor multipliers allows to formalize the conceptof filtering in the time-frequency domain. As they act by multiplying in the time-frequencydomain, they are "a priori'' well adapted to producesound transformations like timbre transformations. In a first part, this work proposes to model theproblem of Gabor mask estimation between two given signals,and provides algorithms to solve it. The Gabor multiplier between two signals is not uniquely defined and the proposed estimationstrategies are able to generate Gabor multipliers that produce signalswith a satisfied sound quality. In a second part, we show that a Gabor maskcontain a relevant information, as it can be viewed asa time-frequency representation of the difference oftimbre between two given sounds. By averaging the energy contained in a Gabor mask, we obtain a measure of this difference that allows to discriminate different musical instrumentsounds. We also propose strategies to automaticallylocalize the time-frequency regions responsible for such a timbre dissimilarity between musicalinstrument classes. Finally, we show that the Gabor multipliers can beused to construct a lot of sounds morphing trajectories,and propose an extension
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Feltekh, Kais. "Analyse spectrale des signaux chaotiques." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01071919.
Abstract:
Au cours des deux dernières décennies, les signaux chaotiques ont été de plus en plus pris en compte dans les télécommunications, traitement du signal ou transmissions sécurisées. De nombreux articles ont été publiés qui étudient la densité spectrale de puissance (DSP) des signaux générés par des transformations spécifiques. La concentration sur la DSP est due à l'importance de la fréquence dans les télécommunications et la transmission sécurisée. Grâce au grand nombre de systèmes sans fil, la disponibilité des fréquences de transmission et de réception est de plus en plus rare pour les communications sans fil. Aussi, les médias guidés ont des limitations liées à la bande passante du signal. Dans cette thèse, nous étudions certaines propriétés associées à la bifurcation collision de frontière pour une transformation unidimensionnelle linéaire par morceaux avec trois pentes et deux paramètres. Nous calculons les expressions analytiques de l'autocorrélation et de la densité spectrale de puissance des signaux chaotiques générés par les transformations linéaires par morceaux. Nous montrons l'existence d'une forte relation entre les différents types de densité spectrale de puissance (passe-bas, passe-haut ou coupe-bande) et les paramètres de bifurcation. Nous notons également en évidence une relation entre le type de spectre et l'ordre des cycles attractifs. Le type du spectre dépend de l'existence des orbites périodiques au-delà de la bifurcation de collision de frontière qui a donné naissance au chaos. Nous utilisons ensuite les transformations chaotiques pour étudier la fonction d'ambiguïté. Nous combinons quelques transformations chaotiques bien déterminées pour obtenir un spectre large bande avec une bonne fonction d'ambiguïté qui peut être utilisée en système radar.
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Alonso, Arevalo Miguel. "Extraction d'information rythmique à partir d'enregistrements musicaux." Paris, ENST, 2006. http://www.theses.fr/2006ENST0036.
Abstract:
L'objectif de cette thèse est la recherche d'outils de détection et de reconnaissance de la structure rythmique d'un morceau de musique. Il'existe de nombreuses applications nécessitant cette information : la transcription musicale par ordinateur, le "music information retrieval", l'édition musicale. L'axe principal du travail de recherche a consisté en le développement de techniques pour l'estimation des paramètres rythmiques tels que les cadences et la localisation de beats. Parmi les originalités de ce travail de recherche, nous avons proposé de effectuer l'analyse rythmique de façon séparée sur la partie déterministe du signal musical (contenant les sons harmoniques) et sur la partie stochastique (contenant le signal résiduel après extraire la partie harmonique du son original). Nous avons proposé un algorithme robuste pour détecter les attaques (onsets) des signaux musicaux. Celui ci est basé sur le concept du flux énergétique spectral, i. E. , le taux auquel l'énergie du contenu fréquentiel du signal audio change à un instant donné. Une autre originalité de ce travail consiste en l'utilisation d'un algorithme de programmation dynamique modifié pour suivre simultanément plusieurs trajectoires rythmiques à l'intérieur d'un signal musical. L'efficacité du système a été validé sur une base de données comportant 1435 morceaux musicaux appartenant à une dizaine de genres. Les algorithmes développés ont été soumis à évaluation dans le cadre du concours international "Music Information Retrieval Evaluation eXchange" (MIREX) dans la catégorie de "tempo extraction" et dans la l'édition 2005 un des algorithmes obtenu la première place parmi plus d'une douzaine de participantsThis dissertation presents work on the development of tools for the automated analysis of music signals, more exactly it proposes a number of techniques to identify and examine the fundamental elements of musical rhythm. There exist many applications requiring rhythmic information, for example automatic music transcription, music information retrieval, audio special effects, audio editing. The main research axis was the development of techniques to estimate rhythmic parameters of music such as beat rates and beat localizations at two different metrical levels: the tatum and the tactus (or tempo). In this work, we have proposed to carry out the analysis after separating the audio signal in a deterministic part (containing the harmonic sounds) and the stochastic part (containing the residual signal after extracting the harmonics from the original signal). We exploited the principle of the so-called Spectral Energy Flux, i. E. , the rate of change of the power spectrum as a function of time, to develop an effective algorithm to estimate the amount of musical stress at a given time. We have also presented a technique based on the dynamic programming algorithm that was specially conceived to track simultaneously the course of several rhythmic trajectories through time. The effectiveness of the system was validated using a database comprising 1435 musical pieces and covering ten musical genres. The algorithms was also submitted to external evaluation within the framework of the international contest "Music Information Retrieval Evaluation eXchange" in the category of "tempo extraction", and in the 2005 obtained the first place among more than twelve submissions
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Grassin, Stéphane. "Analyse temps-fréquence des signaux discrets." Rennes 1, 1997. http://www.theses.fr/1997REN10165.
Abstract:
Cette these porte sur l'analyse temps-frequence des signaux et apporte quelques contributions sur la pratique du temps-frequence. Les nouveautes concernent principalement les representations temps-frequence des signaux discrets pour lesquelles nous proposons une formulation exacte que nous justifions par une demonstration basee sur les proprietes de l'impulsion de dirac. Quelques contributions sont apportees egalement a la caracterisation des rtf lorsque les calculs sont tronques pour des raisons d'implementation numerique. Le but de cette these est de realiser des outils d'analyse spectrale d'image avec des methodes du type temps-frequence et de les appliquer sur des images sar de la surface oceanique pour caracteriser des champs de houle et des trains d'ondes internes, qui constituent deux types de signaux non-stationnaires. Des representations du type temps-frequence adaptees aux images avaient deja ete proposees dans la litterature et ce travail de these poursuit l'etude, notamment par les methodes d'extension des noyaux qui peuvent etre envisagees. Les degres de libertes apportes par le doublement dimensionnel du noyau sont a l'origine de nouvelles proprietes specifiques qui n'avaient pas d'equivalent pour les representations temps-frequence des signaux mono-dimensionnels. Nous montrons comment ces proprietes et leurs contraintes associees permettent de reduire l'espace des solutions admissibles pour choisir les noyaux. Une de nos contributions les plus originales a propos de l'analyse spectrale des images et de proposer une nouvelle definition pour etendre la notion de signal analytique aux images. Cette nouvelle definition corrige certains defauts des definitions anterieures et nous indiquons le raisonnement qui y mene ainsi que les regles de calcul. Nous proposons egalement quelques exemples caracteristiques pour montrer les atouts de notre definition. L'application des methodes temps-frequences etendues aux images est finalement presentee sur des images sar dans le but d'en faire une analyse spectrale.
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Coron, Alain. "Analyse de signaux climatiques et solaires." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0037.
Abstract:
Ce memoire est dedie a l'analyse de signaux solaires et climatiques par des methodes avancees de traitement du signal. Dans un premier temps, nous situons et presentons les series analysees avec d'un cote, les taches solaires journalieres, et de l'autre les releves (temperatures extremes journalieres et trihoraires, pressions atmospheriques trihoraires) de trois stations climatiques francaises. Le deuxieme chapitre s'appuie sur les outils, densite de probabilite, moyenne synchrone, analyse spectrale et temps-frequence. En comparant l'information portee par les releves de temperatures extremes journaliers et trihoraires, nous constatons qu'extraire un parametre, comme l'amplitude du cycle annuel, de l'une ou de l'autre des deux series n'est pas equivalent. Nous degageons les raisons de ces differences, et soulignons l'interet d'une methode de relecture des releves extremes journaliers anciens a l'aide des releves trihoraires recents. Nous observons egalement que tous les cycles journaliers, annuels ou solaires sont tres variables dans le temps, i. E. Modules. Par contre, des representations temps-frequence, il ressort que de nombreuses evolutions climatiques sont communes aux trois stations. Ces memes representations nous eclairent sur la notion de longueur du cycle solaire. Au cours du dernier chapitre, et avec l'outil temps-echelle, nous analysons les bruits hautes-frequences de nos releves, en recherchant des comportements en lois de puissance et/ou d'auto-similarite (etendue). Nous proposons de recourir au signal analytique, d'une part pour remedier a une situation de non-invariance par translation de l'estimateur spectral temps-echelle discret, et d'autre part pour ameliorer l'estimation de la pente d'un processus cn 1/f. Enfin, l'aspect auto-similaire des differentes donnees conjugue avec la non-gaussiannite de leurs details d'ondelettes nous amene a proposer pour les donnees un modele de type bruit gaussien fractionnaire module.
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Boudaoud, Sofiane. "Analyse de la variabilité de forme des signaux : Application aux signaux électrophysiologiques." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00377428.
Abstract:
Le sujet de la thèse est l'analyse de la variabilité de forme d'un ensemble de signaux avec comme principales applications le traitement des signaux électrophysiologiques mesurés sur la chaîne auditive et le cœur. Cette variabilité de forme des signaux est souvent présente dans les signaux issus de processus naturels et elle est porteuse d'information. Pour accéder à cette information, il est nécessaire de formaliser le concept d'écart de forme et de proposer des outils statistiques spécifiques. Certaines méthodes, issues de la communauté statistique, ont été récemment proposées pour analyser la variabilité présente dans un ensemble de signaux. Ces méthodes travaillent dans un cadre fonctionnel en considérant les données comme des observations de fonctions. Elles cherchent à éliminer la variabilité temporelle dans le but d'accéder à une variabilité d'amplitude par divers algorithmes dit de « recalage de courbes ». Dans cette thèse nous proposons de nouvelles méthodes d'analyse de forme qui utilisent aussi un réalignement temporel (ang : time warping) mais dont le sens diffère des approches de recalage de courbes. De plus, ces méthodes proposent une moyenne de forme et distance de forme permettant la mesure de la variabilité de forme. Au chapitre 1, nous présentons toutes ces méthodes et les comparons afin d'aider l'utilisateur à bien choisir suivant l'application dédiée. Au chapitre 2, nous nous intéressons à la caractérisation objective de l'acouphène, une sensation sonore fantôme. En effet, un problème majeur est l'absence de critère objectif pour le caractériser. Pour cela nous étudions l'activité spontanée composite (ASC) issue du nerf auditif et les potentiels évoqués (PE) issus de relais auditifs en présence de salicylate, un générateur d'acouphènes, chez le cochon d'Inde. La première partie du travail consiste en la présentation d'un modèle de génération de l'ASC. Ce modèle nous sert à tester en simulation des scénarios possibles d'altérations neurosensorielles en présence de salicylate. En complément de l'index spectral décrit dans la littérature, nous proposons d'employer un critère de similarité sur la distribution d'amplitude de l'ASC pour mesurer ces altérations. La seconde partie du chapitre consiste à étudier la variabilité temporelle des PE sur plusieurs relais auditifs en présence de salicylate.
Au chapitre 3, nous montrons des applications de détection de pathologies à partir de l'analyse de forme d'une composante spécifique de l'ECG, l'onde P. Les pathologies concernées sont la fibrillation auriculaire et l'apnée du sommeil.
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Dellandréa, Emmanuel. "Analyse de signaux vidéos et sonores : application à l'étude de signaux médicaux." Tours, 2003. http://www.theses.fr/2003TOUR4031.
Abstract:
La problématique considérée concerne l'étude de séquences multimédia constituées d'images et de sons dont il s'agit d'étudier les corrélations de manière à aider à la compréhension de l'origine des bruits. L'analyse des séquences d'images consiste à suivre les objets en mouvement de manière à permettre leur étude. Une méthode générique, reposant sur une combinaison de suivi de régions et de contours, et une méthode adaptée aux objets homogènes, reposant sur la théorie des ensembles de niveaux, sont proposées. L'analyse des données sonores consiste en l'élaboration d'un système d'identification reposant sur des données sonores consiste en l'élaboration d'un système d'identification reposant sur l'étude de la structure des signaux grâce à des codages adaptés et à leur modélisation par les lois de Zipf. Ces méthodes ont été évaluées sur des séquences acoustico-radiologiques dans le cadre de l'étude de la pathologie du reflux gastro-oesophagien, en collaboration avec l'équipe Acoustique et Motricité Digestive de l'Université de ToursThe work deals with the study of multimedia sequences containing images and sounds. The analysis of images sequences consists in the tracking of moving objects in order to allow the study of their properties. The investigations have to enable the understanding of sounds when correlated to events in the image sequence. One generic method, based on the combination of regions and contours tracking, and one method adapted to homogeneous objects, based on level set theory, are proposed. The analysis of audio data consists in the development of an identification system based on the study of the structure of signals thanks to their coding and Zipf laws modeling. These methods have been evaluated on medical sequences within the framework of the gastro-oesophageal reflux pathology study, in collaboration with the Acoustique et Motricité Digestive research team of the University of Tours
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Voicu, Iulian. "Analyse, caractérisation et classification de signaux foetaux." Phd thesis, Université François Rabelais - Tours, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00907317.
Abstract:
Cette thèse s'inscrit dans le domaine biomédical, à l'interface entre l'instrumentation et le traitement du signal. L'objectif de ce travail est d'obtenir, grâce à une mélange de différentes informations, un monitorage de l'activité du fœtus (rythme cardiaque et mouvements fœtaux) pour apprécier son état de bien-être ou de souffrance, et ceci aux différents stades de la grossesse. Actuellement, les paramètres qui caractérisent la souffrance fœtale, issus du rythme cardiaque et des mouvements fœtaux, sont évalués par le médecin et ils sont réunis dans le score de Manning. Deux inconvénients majeurs existent: a) l'évaluation du score est trop longue puisqu'elle dure 1 heure; b) il existe des variations inter et intra-opérateur conduisant à différentes interprétations du bilan médical de la patiente. Pour s'affranchir de ces désavantages nous évaluons le bien-être fœtal d'une façon objective, à travers le calcul d'un score. Pour atteindre ce but, nous avons développé une technologie ultrasonore multi-capteurs (12 capteurs) permettant de recueillir une soixantaine de (paires de) signaux Doppler en provenance du cœur, des membres inférieurs et supérieurs. Dans cette thèse notre première contribution s'appuie sur la mise en œuvre de nouveaux algorithmes de détection du rythme cardiaque (mono-canal et multi-canaux). Notre deuxième contribution concerne l'implémentation de deux catégories de paramètres basés sur le rythme cardiaque : a) la classes des paramètres "traditionnels" utilisés par les obstétriciens et évalués aussi dans le test de Manning (ligne de base, accélérations, décélérations); b) la classe des paramètres utilisés par les cardiologues et qui caractérisent la complexité d'une série temporelle (entropie approximée, entropie échantillonnée, entropie multi-échelle, graphe de récurrence, etc.). Notre troisième contribution consiste également à apporter des modifications notables aux différents algorithmes du calcul des mouvements fœtaux et des paramètres qui en découlent comme : le nombre de mouvements, le pourcentage du temps passé en mouvement par un fœtus, la durée des mouvements. Notre quatrième contribution concerne l'analyse conjointe du rythme cardiaque et des mouvements fœtaux. Cette analyse nous conduit alors à l'identification de différents états comportementaux. Le développement ou le non-développement de ces états est un indicateur de l'évolution neurologique du fœtus. Nous proposons d'évaluer les paramètres de mouvements pour chaque état comportemental. Enfin, notre dernière contribution concerne la mise en œuvre de différents scores et des classifications qui en découlent. Les perspectives directes à donner à ce travail concernent l'intégration des scores ou paramètres les plus pertinents dans un dispositif de surveillance à domicile ou bien dans un dispositif de monitorage clinique.
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SUISSE, GEORGES. "Analyse temps-frequence des signaux electriques cerebraux." Nice, 1999. http://www.theses.fr/1999NICE5284.
Abstract:
Ce travail propose une evaluation de l'apport des methodes temps-frequence a l'analyse des signaux electriques cerebraux enregistres en neurophysiologie clinique hospitaliere. La premiere partie apporte les notions generales sur ces signaux, sur leur traitement habituel et sur les methodes temps-frequence les plus usuelles. Elle fait aussi le point sur les tentatives deja nombreuses d'analyse temps-frequence de ces signaux. Le signal electroencephalographique (eeg) est essentiellement caracterise par son contenu frequentiel. Dans certaines situations physiologiques ou pathologiques des composantes frequentielles peuvent presenter des modifications relativement breves. De nombreuses etudes ont deja souligne que ces modifications sont bien decrites par une representation temps-frequence (rtf). Les potentiels evoques (pe) sont plutot apprehendes comme des signaux temporels transitoires. Certains auteurs ont neanmoins suggere qu'une approche temps-echelle voire temps-frequence pouvait mener a une decomposition pertinente du signal. Les deux signaux posent par ailleurs le probleme fondamental de la localisation de leurs generateurs intra-cerebraux, aujourd'hui aborde par les techniques de localisation de sources. La deuxieme partie presente des applications personnelles de methodes temps-frequence telles que la transformee de fourier a court terme, la transformee en ondelettes continue ou le matching pursuit. Quatre applications ont concerne l'eeg enregistre dans differentes situations cliniques : le sommeil, certaines crises d'epilepsie, le nouveau-ne premature et l'activation cerebrale. Pour chacune, l'analyse du signal a ete abordee dans le plan temps-frequence et a permis d'extraire des informations pertinentes qui participent a la resolution du probleme medical pose. Un exemple de potentiels evoques cognitifs a aussi ete traite. Les principales composantes du pe moyen ont pu etre separees dans le plan temps-frequence. L'extraction du pe individuel faisant suite a chaque stimulation a aussi ete envisagee a partir de la rtf du signal non moyenne. Pour les signaux eeg et les pe enregistres a partir de multiples points du scalp et se presentant donc comme des signaux vectoriels, une analyse topographique de leurs composantes bien localisees en temps et en frequence a ete proposee. Cette nouvelle demarche essaie d'associer des sources electriques intra-cerebrales aux atomes temps-frequence extraits du signal.
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Nguyen, Minh-Quy. "Analyse multi-dimensionnelle et analyse par les ondelettes des signaux sismiques." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0017.
Abstract:
Le cadre de these s'inscrit dans la determination de nouveaux outils permettant une meilleure analyse des signaux sismiques. Dans la premiere partie, nous developperons la notion d'attributs sismiques a deux dimensions. La trace sismique conventionnelle peut etre vue comme la partie reelle d'une trace complexe qui s'obtient a partir de la transformee de hilbert. Cette analyse de traces sismiques comme un signal analytique a une dimension, appelee analyse complexe des traces peut etre aussi developpee a deux dimensions en introduisant la grandeur spatiale. Le signal analytique bidimensionnel resulte de la transformee de hilbert 2d et permet de calculer les attributs sismiques 2d. Tous ces attributs peuvent etre codes sous forme de couleurs, permettant une meilleure interpretation des donnees sismiques. Dans la deuxieme partie nous aborderons l'analyse temps-frequence, ou temps-echelle qui va nous permettre d'etudier les non-stationarites des signaux sismiques. La transformee en ondelettes continue decompose le signal sur le plan temps-echelle, dans lequel les differentes composantes du signal sont separees grace a un masque. L'utilisation, sous certaines hypothese, de la transformee en ondelettes continue inverse va permettre de reconstruire le signal filtre. La transformee en ondelettes discrete 2d considere la section sismique comme une image et decompose cette derniere selon 3 sous-bandes qui contiennent les details horizontaux, verticaux et diagonaux. Un pretraitement sismique, en alignant les ondes sismiques selon une de ces directions, va permettre a la transformee en ondelettes discrete 2d de selectionner ces ondes. On validera l'ensemble des techniques sur des donnees synthetiques et reelles.
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BATAILLOU, ERIC. "Analyse de signaux transitoires bruites : traitement sequentiel et traitement vectoriel. application aux signaux biomedicaux." Nice, 1994. http://www.theses.fr/1994NICE4767.
Abstract:
Le travail que nous presentons se situe dans le cadre de l'etude des signaux multiples. Par signaux multiples, on entend non seulement des signaux provenant de plusieurs capteurs enregistres simultanement, mais aussi des sequences resynchronisees de signaux repetitifs enregistres par un capteur unique. Les methodes presentees utilisent la propriete de multiplicite des signaux pour ameliorer les performances des methodes existantes et pour developper de nouvelles methodes specifiques pouvant traiter de maniere simultanee l'information contenue dans l'ensemble des signaux. Nous proposons tout d'abord une amelioration de la methode de sommation synchrone ponderee qui permet de prendre en compte les non stationnarites du bruit, en faisant evoluer la valeur des poids en fonction de la variation du niveau de bruit de chaque realisation. Nous montrons que la valeur des poids peut etre obtenue a l'aide d'un processus adaptatif impliquant la resolution d'un probleme d'estimation sous contrainte. Nous presentons plusieurs approches pour estimer la valeur optimale de la ponderation. Nous proposons ensuite une application originale a la soustraction de bruit directement derivee des methodes d'estimation presentees precedemment. Ensuite pour estimer les liens qui existent entre les differents signaux, nous etudions la fonction de coherence qui est une mesure classique du lien spectral entre deux signaux. Nous proposons une approche permettant d'estimer le module de la fonction de coherence dans le cas non stationnaire a l'aide d'une modelisation parametrique evolutive. Dans une derniere partie, nous nous interessons aux problemes d'estimation des differences de temps d'arrivee entre plusieurs signaux. Nous proposons une methode basee sur l'estimation sous contrainte des fonctions d'intercorrelation, la contrainte imposant le respect des relations entre les differents decalages entre signaux. Toutes les etudes realisees, ont ete alors mises en uvre pour l'analyse de differents signaux biomedicaux: electrocardiogramme, potentiel d'action cardiaque, electroencephalogramme et potentiel evoque
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Vi-Tong, Eric. "Analyse et classification séquentielle de signaux d'émission acoustique." Compiègne, 1986. http://www.theses.fr/1986COMPS138.
Abstract:
L'objectif de cette étude est de montrer que, dans le cas de structures métalliques, soumises à des cycles de fatigue, on peut différencier les divers types d'endommagement et suivre en ligne l'évolution de cet endommagement à partir des signaux d'émission acoustique recueillis. Deux types de traitements sont proposés : l'un non causal, permet par une analyse de données appropriée de mettre en évidence les diverses classes de signaux et l'évolution d'une classe à une autre (compte-tenu de la nature particulière de l'émission acoustique, le suivi de l'évolution nécessite de travailler sur les "moyennes mobiles" des paramètres). La deuxième méthode consiste en un algorithme de classification séquentielle non supervisée non paramétrique pour le suivi en ligne ; celle-ci est basée sur une procédure d'auto-apprentissage au cours de laquelle la détection d'une nouvelle classe est précédée de la mise en évidence d'une séquence de points de transition.
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Peter, Zsolt-Andrei. "Analyse de signaux et d'images en turbulence 2D." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12926.
Abstract:
Le but de la thèse est l'analyse de simulations numériques directes de la turbulence bidimensionnelle dans un écoulement décrit par les équations de Navier-Stokes. Dans le traitement des données numériques (pression, vitesse et vorticité) on utilise des méthodes mathématiques combinées de traitement du signal et de l'image pour mieux comprendre le phénomène de la turbulence 2D. Le premier volet de l'étude porte sur l'analyse des signaux 1D en certain points de l'écoulement, tandis que le deuxième développe une analyse similaire pour les images de l'écoulement provenant de la même simulation. On a essayé de valider la coexistence des deux cascades dans le spectre d'énergie, prédit par Batchelor et Kraichnan. Parmi les techniques utilisées on compte l'analyse Fourier, les ondelettes et le modèle auto-régressif pour représenter et comparer le contenu des fréquences des signaux. On a réalisé une analyse temps-fréquences des données en utilisant l'algorithme de choix de la meilleur base des paquets d'ondelettes et cosinus. Ces fonctions de type paquets ont été aussi employées à la séparation de l'écoulement en parties significatives de point de vue physique. La méthode de la décomposition en valeurs singulières (POD), basée sur la théorie de Hilbert-Schmidt est aussi exploitée pour comprimer les donnés et pour localiser les structures cohérentes dans l'écoulement turbulent. Ces résultats ont été combinés dans le cadre de l'algorithme de matching-pursuit pour trouver les motifs d'écoulement qui sont cohérents avec un dictionnaire particulier (comme les paquets d'ondelettes et cosinus, fonction de Gabor, modes POD, modes prolate etc. ).
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Rivoira, Arnaud. "Analyse spectrale des signaux stochastiques à échantillonage aléatoire." Paris 11, 2003. http://www.theses.fr/2003PA112157.
Abstract:
Les travaux figurant dans ce mémoire portent sur l'analyse spectrale des signaux stochastiques à échantillonnage aléatoire. Nous commençons d'abord par rappeler les enjeux scientifiques et techniques de ce thème puis nous présentons un état de l'art des techniques existantes et précisions le cadre mathématique dans lequel nous avons travaillé. Les méthodes d'analyse spectrale peuvent schématiquement se ranger en deux catégories : celles qui n'utilisent pas les valeurs des instants d'acquisition, celles qui les utilisent. Nous nous intéressons dans un premier temps aux méthodes de la première catégorie. Après avoir brossé un panorama de ces méthodes, nous exposons une nouvelle approche, paramétrique, fondée sur l'identification au modèle CARMA. Ceci étant fait, nous abordons les méthodes exploitant, elles, la donnée de ces instants d'acquisition. En particulier, nous proposons deux grandes classes d'estimateurs : les estimateurs que nous avons baptisés IRINCORREL, qui se rattachent naturellement à ceux introduits par Masry, les estimateurs par projection, qui généralisent la très populaire Slotting technique et ses diverses variantes. Nous terminons enfin par un point de synthèse ouvrant sur les différentes perspectives de cette étude et sur les éventuels prolongements que l'on pourrait envisager de lui donnerThe work presented here deals with the spectral analysis of randomly sampled stochastic signals. After some recalls on the technical and scientific issues at stake, a state of the art of the previous methods is given and the mathematical framework is introduced. Spectral analysis methods can be classified into two categories according to whether or not they use the sampling times are used. The methods of the latter category are considered first. Following an overview of these methods, a new parametric approach, based on the identification to the CARMA model, is detailed. Then, the methods using the values of the sampling times are studied. In particular, two classes of estimators are proposed: the estimators, called IRINCORREL, which are related to those introduced by Masry, the estimators by projection, which generalize the very famous Slotting technique and its different versions. Finally, we conclude by giving a synthetic summary exhibiting the different prospects of this study and the possible extensions that could be investigated
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Laleg, Taous-Meriem. "Analyse de signaux par quantification semi-classique. Application à l'analyse des signaux de pression artérielle." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00357309.
Abstract:
Cette thèse introduit une nouvelle méthode d'analyse de signaux, appelée SCSA, basée sur une quantification semi-classique. L'idée principale de la SCSA consiste à interpréter un signal en forme d'impulsions comme un puits de potentiel pour une particule semi-classique et à le représenter par les niveaux d'énergie discrets associés donnés par le spectre discret d'un opérateur de Schrödinger. La SCSA est une première étape vers une approximation par solitons (potentiels sans réflexion), qui définit une représentation parcimonieuse du signal, intéressante pour des applications en traitement du signal, par exemple la compression de données. Ce travail propose aussi un algorithme numérique pour l'estimation de signaux par la SCSA et présente les résultats de l'analyse des signaux de pression artérielle par cette méthode. En plus de la reconstruction satisfaisante de ces signaux, la SCSA introduit de nouveaux indices qui semblent véhiculer des informations physiologiques importantes.
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Laleg, Kirati Taous-Meriem. "Analyse de signaux par quantification semi-classique : application à l'analyse des signaux de pression artérielle." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2008. http://www.theses.fr/2008VERS0041.
Abstract:
This thesis introduces a new signal analysis method called SCSA, based on a semi-classical quantification. The main idea in the SCSA consists in interpreting a pulse-shaped signal as a potential well for a semi-classical particle and to represent this signal with the associated discrete energy levels given by the discrete spectrum of a Schrödinger operator. The SCSA is in fact a first step to an approximation by solitons (reflectionless potentials), which introduces a parsimonious representation of a signal, interesting in signal analysis applications for example for data compression. This work proposes also a numerical algorithm for signals estimation using the SCSA and presents the results obtained for the analysis of the arterial blood pressure with this method. More than a satisfactory estimation of the pressure signals, the SCSA introduces new indices that seem to contain important physiological informationCette thèse introduit une nouvelle méthode d'analyse de signaux, appelée SCSA, basée sur une quantification semi-classique. L'idée principale de la SCSA consiste à interpréter un signal en forme d’impulsions comme un puits de potentiel pour une particule semi-classique et à le représenter par les niveaux d’énergie discrets associés donnés par le spectre discret d’un opérateur de Schrödinger. La SCSA est une première étape vers une approximation par solitons (potentiels sans réflexion), qui définit une représentation parcimonieuse du signal, intéressante pour des applications en traitement du signal, par exemple la compression de données. Ce travail propose aussi un algorithme numérique pour l’estimation de signaux par la SCSA et présente les résultats de l’analyse des signaux de pression artérielle par cette méthode. En plus de la reconstruction satisfaisante de ces signaux, la SCSA introduit de nouveaux indices qui semblent véhiculer des informations physiologiques importantes
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Monir, Abdelilah. "Contribution à la modélisation et à la synthèse des signaux aléatoires : signaux non gaussiens, signaux à corrélation non exponentielle." Angers, 2003. http://www.theses.fr/2003ANGE0020.
Abstract:
"Les systèmes complexes, qui mettent en jeu un grand nombre d'agents interagissant de manière non triviale, peuvent dans certains régimes de fonctionnement présenter des propriétés statistiques non standard, qui s'opposent à celles des systèmes linéaires classiques. En particulier, les statistiques du premier ordre se caractérisent souvent par une densité de probabilité non gaussienne, elle-même dans la plupart des cas, à queue épaisse. Egalement, pour les statistiques du deuxième ordre, les corrélations sont souvent non exponentielles, fréquemment à longue dépendance statistique. C'est précisément à la modélisation et à la synthèse de signaux aléatoires obéissant à ces propriétés statistiques, que ce mémoire est consacré. Dans un premier temps, nous abordons le phénomène de la queue épaisse de la densité de probabilité. Afin de la modéliser, nous utilisons les modèles "gaussiens généralisés d'exposant α". En particulier, nous réussissons à inverser la fonction de répartition du bruit gaussien généralisé d'exposant 1/2, que nous rendons exprimable au moyen d'une fonction spéciale dite "de Lambert". Nous proposons pour la première fois une méthode de synthèse de ce bruit avec une précision contrôlée à partir de l'évaluation numérique de cette fonction. Nous étudions ensuite le phénomène de la longue dépendance à travers l'élaboration d'un nouveau modèle, basé sur les systèmes dynamiques (max,+). Pour synthétiser des réalisations effectives, le modèle proposé a l'avantage de prendre la forme d'une simple récurrence d'ordre un, facilement programmable, permettant une synthèse en ligne sur des horizons temporels potentiellement illimités. Ces modèles trouveraient des applications dans la simulation des systèmes physiques réels dans plusieurs domaines comme le trafic des réseaux informatique ou le trafic des réseaux de télécommunications, le trafic routier ou encore les échanges boursiers. . . "The complex systems that bring a large number of interacting agents which play in a non commonplace way, can in some operating systems present non standard statistical properties, which are opposed to those of the traditional linear systems. In particular, the statistics of the first order are often characterized by a non gaussian probability density, this density in the majority of the cases with a heavy-tail. In the same way, for statistics of the second order, the correlations are often non exponential, freqquently with long statistical dependence. It is precisely with the modeling and the synthesis of random signals obeying these statistical properties, that this work is devoted. Initially, we approach the heavy-tail phenomenon of the probability density. In order to model it, we use the "generalized gaussian with an α exponent". Particulary, we succeed to reverse the distribution function of the generalized gaussian noise with an 1/2 exponent, which will be presented by means of special function called "Lambert function". For the first time, we propose a synthesis method of this noise with controlled accuracy starting from the numerical evaluation of this function. We study then the long statistical dependence phenomenon through the development of a new model, based on dynamic systems (max,+). For the synthesis of the e®ective achievements, the model proposed has the advantage of taking the form of a simple recurrence of one order, easily programmable, allowing an on-line synthesis on potentially unlimited temporal horizons. These models would find some applications in simulation of real physical systems for many areas such as computer network tra±c, telecommunications network tra±c, transport road tra±c and stock exchange. .
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Vincent, Emmanuel. "Modèles d'instruments pour la séparation de sources et la transcription d'enregistrements musicaux." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00544710.
Abstract:
Depuis une quinzaine d'années, l'étude des enregistrements de musique de chambre se focalise sous deux points de vue distincts : la séparation de sources et la transcription polyphonique. La séparation de sources cherche à extraire des enregistrements les signaux correspondant aux instruments présents. La transcription polyphonique vise à les décrire par un ensemble de paramètres : noms des instruments, hauteurs et volumes des notes jouées, etc. Les méthodes existantes, fondées sur l'analyse spatiale et spectro-temporelle des enregistrements, fournissent des résultats satisfaisants sur des cas simples. Mais généralement leur performance se dégrade vite au-delà d'un nombre d'instruments limite ou en présence de réverbération, d'instruments de même tessiture ou de notes à intervalle harmonique. Notre hypothèse est que ces méthodes souffrent souvent de modèles de sources instrumentales trop génériques. Nous proposons d'y remédier par la création de modèles d'instruments spécifiques basés sur un apprentissage. Dans ce travail, nous justifions cette hypothèse par l'étude des informations pertinentes présentes dans les enregistrements musicaux et de leur exploitation par les méthodes existantes. Nous construisons ensuite de nouveaux modèles probabilistes d'instruments inspirés de l'Analyse en Sous-espaces Indépendants (ASI) et nous donnons quelques exemples d'instruments appris. Enfin nous appliquons ces modèles à la séparation et la transcription d'enregistrements réalistes, parmi lesquels des pistes de CD et des mélanges synthétiques convolutifs ou sous-déterminés de ces pistes.
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Yvetot, Stéphane. "Analyse de Prony multi-modèle de signaux transitoires : application aux signaux générés par l'impulsion électromagnétique d'origine nucléaire." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT088H.
Abstract:
Le travail que nous avons effectue a ete realise en collaboration avec le centre d'etudes de gramat (ceg). Le probleme pose consiste a realiser une analyse modale des signaux electriques induits sur les cables de liaisons d'un systeme lorsque celui-ci est soumis a une agression electromagnetique, telle que l'impulsion electromagnetique d'origine nucleaire (iemn), de facon a extraire les principaux parametres oscillants du signal. Typiquement ces signaux sont impulsionnels, large bande, contenant des evenements oscillants avec des apparitions differees dans le temps. L'extraction des parametres oscillants indique tout naturellement l'utilisation de la modelisation parametrique de prony, mais la structure particuliere des signaux rend le probleme non stationnaire et fait echouer les methodes parametriques stationnaires classiques. Afin de prendre en compte le caractere non stationnaire particulier des signaux, nous considerons l'utilisation de l'analyse multi-impulsionnelle dans un contexte multi-modele. Notre travail s'articule autour de 4 chapitres. Le premier chapitre rappelle le contexte de l'etude et le probleme pose et illustre quelques exemples de signaux d'iemn. Dans le second chapitre, apres une synthese bibliographique sur l'analyse multipulse et l'application des routines existantes sur des signaux d'iemn, nous etudions en detail les performances de la detection d'instants par intercorrelation. Le troisieme chapitre est dedie a la partie originale de notre travail qui associe la modelisation parametrique de prony a la detection d'instants par transformee en ondelettes. Nous montrons en particulier, l'influence du positionnement d'un modele de prony sur l'estimation des parametres d'amplitudes complexes du modele. La methode de detection des instants est evaluee sur un signal test expertise par le ceg. Le quatrieme chapitre est dedie a l'evaluation de la methode d'analyse retenue sur les signaux reels fournis par le ceg, en presentant plusieurs amenagements de la methode initiale
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Aassif, El Houcein. "Analyse de signaux physiologiques. Evaluation et implementation de methodes de traitement automatique de signaux de manometrie digestive." Rennes 1, 1990. http://www.theses.fr/1990REN10142.
Abstract:
Ce travail est une contribution aux etudes menees dans le domaine des explorations fonctionnelles et porte sur la saisie et l'interpretation des signaux de manometrie colique. Le memoire est organise en deux parties. La premiere, apres une breve introduction sur la physiopathologie du colon, s'attache a preciser le mecanisme de generation du signal, decrire les activites electrique et contractile, leur correlation, passer en revue les principales anomalies de la motricite colique. Apres une presentation des techniques manometriques et des capteurs utilisables pour mesurer les variations de pression intra-colique, un bilan des resultats obtenus a l'aide de l'analyse traditionnelle des traces termine la premiere partie. La seconde, qui represente l'essentiel de l'etude, est consacree a la description de la carte d'acquisition realisee, a la presentation des algorithmes etablis et a leur application au signal de manometrie colique. L'analyse automatisee developpee assure l'elimination du bruit, l'alignement du signal, la detection, la linearisation et la separation des ondes en groupes distincts. Elle se termine par le calcul de parametres significatifs et l'edition des resultats. L'etude de la propagation de l'activite colique d'une voie a l'autre (estimation de retard) et la separation des ondes en differents types a l'aide de l'analyse en composantes principales completent ce travail
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Korifi, Rabia. "Développement de nouvelles méthodologies de traitement des signaux analytiques : application aux signaux chromatographiques. Analyse de mélanges complexes." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4323.
Abstract:
Cette thèse porte sur la création d'un système expert d'alignement automatique des signaux chromatographiques répondant à une problématique de dérives et de décalages de signaux rencontrée dans l'inter-comparaison de données en milieu évolutif. Après un état de l'art des différentes méthodes d'alignement qui existent dans la littérature, les performances des méthodes librement disponibles ont été testées sur des jeux de données chromatographiques simulées et réelles. A l'issu de ce travail méthodique, il s'est avéré qu'aucune des méthodes n'apportait pleinement satisfaction en matière de performances définies dans le cahier des charges. Ainsi, une optimisation de la meilleure de ces méthodes d'alignement a été développée afin qu'elle puisse être annexée à un logiciel d'acquisition et de traitement de données chromatographiques. La dernière partie de ce manuscrit traite d'une problématique complémentaire, la conformité des échantillons en terme de contrôle qualité. La similitude des pics est évaluée selon des critères développés et validés par une exploitation manuelle des donnéesThis thesis focuses on the creation of an expert system for automatic alignment of chromatographic signals in response to a problem of drifts and shifts of signals encountered in the inter-comparison of data in evolving environment. After a state of the art of the different alignment methods that exist in the literature, the performances of freely available methods were tested on sets of simulated and real chromatographic data. At the end of this methodical work, it turned out that none of the methods did not provide fully satisfactory in terms of performance defined in the specification. Thus, an optimization of the best alignment method has been developed so that it can be attached to a software acquisition and processing of chromatographic data. The last part of this thesis deals with a complementary problem, the conformity of the samples in terms of quality control. The similarity of the peaks is evaluated according to criteria developed and validated by manual operation data
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Korifi, Rabia. "Développement de nouvelles méthodologies de traitement des signaux analytiques : application aux signaux chromatographiques. Analyse de mélanges complexes." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4323.
Abstract:
Cette thèse porte sur la création d'un système expert d'alignement automatique des signaux chromatographiques répondant à une problématique de dérives et de décalages de signaux rencontrée dans l'inter-comparaison de données en milieu évolutif. Après un état de l'art des différentes méthodes d'alignement qui existent dans la littérature, les performances des méthodes librement disponibles ont été testées sur des jeux de données chromatographiques simulées et réelles. A l'issu de ce travail méthodique, il s'est avéré qu'aucune des méthodes n'apportait pleinement satisfaction en matière de performances définies dans le cahier des charges. Ainsi, une optimisation de la meilleure de ces méthodes d'alignement a été développée afin qu'elle puisse être annexée à un logiciel d'acquisition et de traitement de données chromatographiques. La dernière partie de ce manuscrit traite d'une problématique complémentaire, la conformité des échantillons en terme de contrôle qualité. La similitude des pics est évaluée selon des critères développés et validés par une exploitation manuelle des donnéesThis thesis focuses on the creation of an expert system for automatic alignment of chromatographic signals in response to a problem of drifts and shifts of signals encountered in the inter-comparison of data in evolving environment. After a state of the art of the different alignment methods that exist in the literature, the performances of freely available methods were tested on sets of simulated and real chromatographic data. At the end of this methodical work, it turned out that none of the methods did not provide fully satisfactory in terms of performance defined in the specification. Thus, an optimization of the best alignment method has been developed so that it can be attached to a software acquisition and processing of chromatographic data. The last part of this thesis deals with a complementary problem, the conformity of the samples in terms of quality control. The similarity of the peaks is evaluated according to criteria developed and validated by manual operation data
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Xiao, Zhongzhe Chen Liming. "Recognition of emotions in audio signals." Ecully : Ecole Centrale de Lyon, 2008. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/zxiao.pdf.
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Gottin, Bertrand. "Analyse multi-capteurs de signaux transitoires issus de systèmes électriques." Phd thesis, Université de Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00565368.
Abstract:
Cette thèse a pour objectif principal d'étudier et de proposer des techniques adéquates aux problématiques de détection et de localisation des sources de signaux transitoires dans un réseau de câbles de transport d'énergie. Ainsi, les méthodes proposées tiennent compte de l'ensemble des problématiques liées à la propagation des signaux dans les câbles, les aspects physiques étant pris en compte lors de la mise en place de ces méthodes. Nous proposons pour la détection, d'introduire un critère spécifique de détection de l'ensemble des transitoires du signal reçu. Ce point est très important car un enregistrement peut contenir le transitoire propagé par le trajet direct mais également des réflexions ainsi que d'autre type de transitoires. Pour l'étape d'analyse et de localisation, il est donc très important de pouvoir détecter tous les transitoires, indépendamment de leur énergie. Nous étudions, dans un premier temps, les méthodes les plus connues – la détection à partir du spectrogramme, des ondelettes et des statistiques d'ordre supérieur. Nous prouvons la robustesse de ces méthodes dans le contexte des transitoires électriques mais également leur difficulté à détecter les transitoires de faible amplitude. Nous proposons ainsi l'utilisation du concept de distribution à temps complexe qui effectue la détection des transitoires via la dérivation de la phase du signal. Nous montrons que cette technique fournit de bonnes performances de détection de l'ensemble des transitoires, grâce à l'étude de la phase instantanée qui constitue un très bon élément pertinent en raison de son invariance par rapport à l'amplitude. La phase de localisation repose sur la prise en compte de deux difficultés majeures. La première étant la complexité de propagation d'une impulsion dans un câble et la modélisation physique de cette propagation, la seconde étant la nécessité contraignante d'acquisition synchrone pour un diagnostique on-line multi-capteur. Notre contribution consiste à proposer une technique de localisation qui quantifie la déformation relative subie par les transitoires propagés, en fonction de leur durée de propagation. L'intérêt de cette technique peu coûteuse est prouvé par des tests en configuration simulée ainsi que réelle.
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Liu, Da-Yan. "Analyse d'Erreurs d'Estimateurs des Dérivées de Signaux Bruités et Applications." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00634652.
Abstract:
Ce mémoire concerne la construction et l'analyse d'estimateurs robustes pour le calcul numérique des dérivés de signaux bruités et des paramètres de signaux sinusoïdaux bruités. Ces estimateurs, originalement introduits par Fliess, Mboup et Sira Ramirez, sont actuellement étudiés au sein de l'équipe projet NON-A de l'INRIA Lille Nord Europe. Pour une classe d'entre eux, nous les obtenons à partir de la réécriture dans le domaine opérationnel de Laplace des équations différentielles linéaires des signaux analysés. Par des manipulations algébriques simples dans l'anneau R(s)[d/ds] des polynômes différentiels en d/ds à coefficients rationnels en la variable opérationnelle s, nous montrons que ces estimateurs sont non-asymptotiques et que les estimations numériques obtenues, même en présence de bruits, sont robustes pour un faible nombre d'échantillons des signaux. Nous montrons, de plus, que ces propriétés sont vérifiées pour une large classe de type de bruits. Ces estimateurs exprimés dans le domaine temporel s'écrivent en général via des fractions d'intégrales itérées des signaux analysés. Dans la première partie du mémoire, nous étudions des familles d'estimateurs de dérivées obtenus par ces méthodes algébriques. Nous montrons que pour une classe d'entre eux, il est possible de les formuler directement en tronquant une série orthogonale de polynômes de Jacobi. Cette considération nous permet alors d'étendre à IR le domaine de définition des paramètres de ces estimateurs. Nous analysons ensuite l'influence de ces paramètres étendus sur l'erreur de troncature, qui produit un retard d'estimation dans le cas causal, puis sur l'erreur due aux bruits, considérés comme des processus stochastiques, et enfin sur l'erreur numérique de discrétisation des intégrales. Ainsi, nous montrons comment réduire le retard d'estimation et l'effet du aux bruits. Une validation de cette approche est réalisée par la construction d'un observateur non asymptotique de variables d'état d'un système non linéaire. Dans la deuxième partie de ce mémoire, nous construisons par cette approche algébrique des estimateurs des paramètres d'un signal sinusoïdal bruité dont l'amplitude varie avec le temps. Nous montrons que les méthodes classiques de fonctions modulatrices sont un cas particulier de cette approche. Nous étudions ensuite l'influence des paramètres algébriques sur l'erreur d'estimation due au bruit et l'erreur numérique d'intégration. Des majorations de ces erreurs sont données pour une classe d'estimateurs. Finalement, une comparaison entre ces estimateurs et la méthode classique de détection synchrone est réalisée pour démontrer l'efficacité de notre approche sur ce type de signaux.
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Zaylaa, Amira. "Analyse et extraction de paramètres de complexité de signaux biomédicaux." Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR3315/document.
Abstract:
L'analyse de séries temporelles biomédicales chaotiques tirées de systèmes dynamiques non-linéaires est toujours un challenge difficile à relever puisque dans certains cas bien spécifiques les techniques existantes basées sur les multi-fractales, les entropies et les graphes de récurrence échouent. Pour contourner les limitations des invariants précédents, de nouveaux descripteurs peuvent être proposés. Dans ce travail de recherche nos contributions ont porté à la fois sur l’amélioration d’indicateurs multifractaux (basés sur une fonction de structure) et entropiques (approchées) mais aussi sur des indicateurs de récurrences (non biaisés). Ces différents indicateurs ont été développés avec pour objectif majeur d’améliorer la discrimination entre des signaux de complexité différente ou d’améliorer la détection de transitions ou de changements de régime du système étudié. Ces changements agissant directement sur l’irrégularité du signal, des mouvements browniens fractionnaires et des signaux tirés du système du Lorenz ont été testés. Ces nouveaux descripteurs ont aussi été validés pour discriminer des fœtus en souffrance de fœtus sains durant le troisième trimestre de grossesse. Des mesures statistiques telles que l’erreur relative, l’écart type, la spécificité, la sensibilité ou la précision ont été utilisées pour évaluer les performances de la détection ou de la classification. Le fort potentiel de ces nouveaux invariants nous laisse penser qu’ils pourraient constituer une forte valeur ajoutée dans l’aide au diagnostic s’ils étaient implémentés dans des logiciels de post-traitement ou dans des dispositifs biomédicaux. Enfin, bien que ces différentes méthodes aient été validées exclusivement sur des signaux fœtaux, une future étude incluant des signaux tirés d’autres systèmes dynamiques nonlinéaires sera réalisée pour confirmer leurs bonnes performancesThe analysis of biomedical time series derived from nonlinear dynamic systems is challenging due to the chaotic nature of these time series. Only few classical parameters can be detected by clinicians to opt the state of patients and fetuses. Though there exist valuable complexity invariants such as multi-fractal parameters, entropies and recurrence plot, they were unsatisfactory in certain cases. To overcome this limitation, we propose in this dissertation new entropy invariants, we contributed to multi-fractal analysis and we developed signal-based (unbiased) recurrence plots based on the dynamic transitions of time series. Principally, we aim to improve the discrimination between healthy and distressed biomedical systems, particularly fetuses by processing the time series using our techniques. These techniques were either validated on Lorenz system, logistic maps or fractional Brownian motions modeling chaotic and random time series. Then the techniques were applied to real fetus heart rate signals recorded in the third trimester of pregnancy. Statistical measures comprising the relative errors, standard deviation, sensitivity, specificity, precision or accuracy were employed to evaluate the performance of detection. Elevated discernment outcomes were realized by the high-order entropy invariants. Multi-fractal analysis using a structure function enhances the detection of medical fetal states. Unbiased cross-determinism invariant amended the discrimination process. The significance of our techniques lies behind their post-processing codes which could build up cutting-edge portable machines offering advanced discrimination and detection of Intrauterine Growth Restriction prior to fetal death. This work was devoted to Fetal Heart Rates but time series generated by alternative nonlinear dynamic systems should be further considered
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Bernard, Cindy. "Caractérisation des phénomènes physiques par analyse parcimonieuse des signaux transitoires." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT090/document.
Abstract:
Les signaux transitoires, de par leur unicité, sont très difficiles à caractériser. Ils se rencontrent partout et sont généralement le reflet d'un phénomène physique très complexe traduisant de nombreuses informations telles que le signal à l'origine, les effets de la propagation dans le milieu considéré et aussi les effets induits par les capteurs. Ils peuvent aussi bien correspondre à un phénomène de communication entre animaux, qu'être le reflet d'un défaut dans un système électrique ou hydraulique par exemple. Tout ceci rend leur étude très difficile, mais aussi primordiale. De nombreuses techniques en traitement du signal ont été développées ces dernières années pour les étudier: elles reposent souvent sur des approches statistiques, des approches projectives sur différents dictionnaires et des techniques auto-adaptatives. Toutes ces méthodes présentent des avantages et des inconvénients, puisqu'elles permettent souvent de les détecter correctement, néanmoins leur caractérisation à des fins de classification et de discrimination reste compliquée. Cette thèse s'inscrit dans cette optique et propose de nouvelles approches d'étude des transitoires. Après un rapide descriptif des techniques d'étude des signaux transitoires, ce travail s'intéressera dans un premier temps à la représentation des signaux ayant des composantes fréquentielles variant très rapidement. De manière générale l'utilisation des distributions généralisées à temps complexe présente un cadre d'analyse adéquat, mais il est limité aux signaux possédant une bande passante étroite, nous proposons dans une première partie d'étendre cette utilisation à des signaux possédant une bande passante plus large en appliquant un changement d'échelle des signaux. Une deuxième partie s'intéressera davantage à l'extraction de signaux à modulation de phase dans le contexte d'un mélange de bruit non-stationnaire et d'autres signaux cohérents. Ceci sera effectué par des opérateurs de warping couplé à des techniques de débruitage basée sur la compression de données. Le troisième chapitre s'intéressera aux techniques guidées par les données basées sur la représentation des signaux en diagrammes de phase. La contribution principale porte sur la diversité des lags qui permet en effet de mettre en évidence les effets des opérateurs de temps-échelles, mais aussi de modification d'amplitude entre des signaux. Nous développerons donc des méthodes permettant de mettre en évidence ces propriétés. Finalement, les travaux présentés dans les premiers chapitres seront développés dans le cadre de quatre domaines applicatifs qui sont : la segmentation d'ECG, la caractérisation de transitoires électriques, un cas d'acoustique passive et l'étude de signaux acoustiques en milieu immergé. Nous terminerons enfin par une conclusion et quelques perspectives de travailFor their uniqueness, transient are really difficult to characterize. They are met everywhere and are generally the result of very complex physical phenomena that contain a lot of information such as the transient at its origin, the effect of the propagation through the medium and the effects induced by the transducers. They can correspond to communication between mammals as well as being the reflection of a fault in electrical or hydraulic networks for instance. Hence their study is of great importance even though it is quite complicated. Numerous signal processing methods have been developed in the last decades: they often rely on statistical approaches, linear projections of the signal onto dictionaries and data-driven techniques. All those methods have pros and cons since they often provide good detections, nevertheless their characterization for classification and discrimination purposes remains complicated. In this spirit, this thesis proposes new approaches to study transients. After a brief overview of the existing methods, this work first focuses on the representation of signals having tight-varying time-frequency components. Generally, general complex-time distributions present a proper framework to study them but remain limited to narrow band signals. In a first part, we propose to overcome this limitation in the case of signals with a spread time-frequency variation. This method is based on the compression of the signal's spectrum to a bandwidth that ensures the efficiency of the technique. A second part then focuses on the extraction of nonlinear modulation phase signals in the context of nonstationary noise and other coherent signals. This is performed with warping operators and compressive sensing reconstruction techniques. The third chapter then focuses on data-driven methods based on the representation of the signal in phase space. The main contribution takes advantage of the lag diversity that enables to highlight time scale transformations as well as amplitude modifications between transients. Hence, we develop different techniques enabling to highlight those properties. Finally, works presented in the first chapters are developed in applicative contexts such as: ECG segmentation, electrical transient characterization, a passive acoustic configuration and the study of acoustic signals in an immerse environment. We then end up by some conclusions and perspectives for future works
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Toussaint, Michel. "Méthodologie et analyse des signaux électroencéphalographiques : développement d'un nouveau système." Mulhouse, 1992. http://www.theses.fr/1992MULH0208.
Abstract:
L’objectif principal du travail de cette thèse est, d'une part de faire le point sur toutes les méthodologies d'analyse des signaux électroencéphalographiques, et d'autre part, sur la base de cette analyse, de développer un système d'acquisition et d'analyse évolutif, adapté aux besoins de notre laboratoire. Notre système a donc été conçu sur la base de ce qui existait déjà dans d'autres systèmes, et sur l'apport d'innovations majeures liées essentiellement aux progrès effectués en informatique. Les aspects innovateurs du système ainsi développé sont la représentation en 3D de l'activité cérébrale, l'acquisition et enfin l'analyse en temps réel des signaux électroencéphalographiques. Dans un premier temps, nous étudierons les méthodologies d'analyse de l'EEG quantifié. Nous décrirons ensuite le système d'acquisition, de traitement et de représentation en 3D de l'activité EEG que nous avons développé dans notre laboratoire à l'issue de nos travaux. Nous présenterons succinctement deux applications de la cartographie EEG réalisées sur notre système : l'étude de l'effet des médicaments sur le système nerveux central, et l'étude du sommeil. Enfin, nous conclurons sur les principales limitations de la cartographie EEG, et sur quelques perspectives d'avenir
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Oehlmann, Harald. "Analyse temps-fréquence de signaux vibratoires de boites de vitesses." Nancy 1, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1996_0216_OEHLMANN.pdf.
Abstract:
Ce mémoire est relatif à l'analyse TF de signaux vibratoires de boites de vitesses. Le premier chapitre concerne l'acquisition et la modélisation du signal vibratoire dans le cas d'une boite saine ainsi qu'avec des défauts d'engrenages et de roulements. Le deuxième chapitre présente les idées principales de l'analyse temps-fréquence (TF). Sur la base du modèle précédent, on justifie l'intérêt d'une telle approche. Dans le cadre de la classe de Cohen, le problème de la réduction des interférences (crucial pour une bonne interpretabilite) revient a définir un noyau global. La méthode du noyau optimal permet le calcul d'un noyau adapté au signal. Une nouvelle distribution tf à interférences réduites est proposée au chapitre trois. Appelée distribution de Wigner-ville locale, elle consiste à effectuer un lissage local (c'est à dire dépendant du point TF considéré) de la distribution de wigner-ville. Les dimensions de la fenêtre de lissage, optimales au sens de la réduction des interférences, sont obtenues à partir d'une procédure d'estimation. On montre que cette distribution est membre d'une classe étendue caractérisée par un noyau dépendant du point TF considéré. Certaines propriétés de cette classe sont étudiées. Le quatrième chapitre présente la discrétisation de la méthode nécessaire à son implantation. Une évaluation de ses performances sur des signaux synthétiques montre son efficacité pour la réduction des interférences. Enfin, le cinquième chapitre concerne l'analyse tf des signaux vibratoires. Une méthodologie d'analyse est notamment proposée puis appliquée aux signaux obtenus sur boite saine, avec défauts d'engrenage puis de roulement. Pour chaque cas, on met en évidence les composantes caractéristiques et on fournit une interprétation physique. L'ensemble des résultats permet de proposer un modèle vibratoire de la boite de vitesses.
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Léger, Stéphanie. "Analyse stochastique de signaux multi-fractaux et estimations de paramètres." Orléans, 2000. http://www.theses.fr/2000ORLE2045.
Abstract:
Le mouvement brownien fractionnaire (MBF) défini par Mandelbrot et Van Ness (1968) est utilisé dans de nombreuses situations. Mais, de part sa définition, il ne peut modéliser que des processus de R à valeurs dans R. Pour étudier des radiographies d'os afin de déterminer si une personne est atteinte ou non de l'ostéoporose, nous avions besoin d'un champ défini sur R2 à valeurs dans R. Nous avons donc généralisé le MBF et construit le drap brownien fractionnaire (DBF) dépendant de deux paramètres a et b. Nous avons montré que ce champ, comme le MBF, était auto-simulaire, à accroissements stationnaires. Puis nous avons défini des estimateurs de ces paramètres et construit un test d'auto-similarité en utilisant des techniques d'Istas et Lang (1997) comme le fait Bardet (1999) pour le MBF. Ce test d'auto-similarité nous a permis de montrer que les radiographies d'os ne possédaient pas cette propriété. En collaboration avec A. Ayache, nous avons défini un nouveau champ : le drap brownien multifractionnaire (DBM), non auto-similaire, en substituant aux paramètres a et b des fonctions höldériennes comme l'ont fait Lévy-Vehel, Peltier (1995) ou Bénassi, Jaffard, Roux (1997) pour le MBF. Nous nous sommes intéressés aux propriétés locales de ce champ, puis nous avons construit des estimateurs des fonctions a et b afin d'appliquer ce nouveau modèle à la caractérisation de l'ostéoporose.
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THORAVAL, LAURENT. "Analyse statistique de signaux electrocardiographiques par modeles de markov caches." Rennes 1, 1995. http://www.theses.fr/1995REN10088.
Abstract:
Cette these presente une nouvelle approche d'analyse de l'ecg, basee sur les modeles de markov caches (mmcs), restreinte au cadre de la reconnaissance automatique d'arythmies, cardiopathies frequemment rencontrees en unites de soins intensifs pour coronariens dans le syndrome de menace d'infarctus du myocarde. Sur le plan medical, le signal ecg renseigne a la fois sur la structure, la forme, l'orientation, la taille et l'etat de sante dy myocarde, mais egalement sur la direction, la chronologie, le deroulement des processus d'activation auriculaire et ventriculaire et les rapports mutuels existant entre contractions auriculaires et ventriculaires. D'un point de vue analyse, l'ecg se presente comme un signal aleatoire, composite, structure, de nature segmentale. Sur ces quatre proprietes, deux approches de modelisation ecg par mmcs ont ete developpees: une approche haut niveau et une approche bas niveau. La premiere, en integrant de maniere explicite des connaissances medicales sur l'anatomophysiologie cardiaque, vise a concevoir des modeles dits profonds, explicatifs des comportements arythmiques du myocarde et integrables dans une approche plus globale, de type systeme expert. La seconde considere le signal ecg observe comme equivalent a une sequence particuliere de formes d'ondes, resultat de changements d'etats dans les modeles, sans interpretation physiologique tissulaire de ces changements comme auparavant. Complementaire de l'approche haut niveau, l'approche bas niveau vise a concevoir des modeles dits de surface, agissant comme operateurs de detection, de segmentation et d'etiquetage d'evenements caracteristiques du signal ecg. En ce sens, l'approche d'analyse bas niveau s'apparente en nombre de points a celle empruntee classiquement en reconnaissance automatique de la parole
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Fadili, Jalal. "Analyse spatio-temporelle des signaux d'activation cerebrale en irm fonctionnelle." Caen, 1999. http://www.theses.fr/1999CAEN2059.
Abstract:
Jusqu'aux annees 1980, la source principale de connaissances sur l'architecture des fonctions cognitives chez l'homme a repose sur l'etude des consequences des lesions, sur le comportement et les performances intellectuelles. Au cours des quinze dernieres annees, l'emergence des techniques d'imagerie cerebrale fonctionnelle non traumatiques a permis de realiser de considerables avancees dans l'exploration de l'architecture spatio-temporelle des fonctions superieures du cerveau humain. La neuro-imagerie cognitive devient une discipline a part entiere decoulant des techniques d'imagerie comme l'irm fonctionnelle (irmf), qui a ete l'objet de notre etude et plus particulierement abordee dans ce memoire. L'irmf en contraste bold occupe de plus en plus une place de choix du fait de ses nombreux avantages dont sa non-invasivite et ses bonnes performances temporelle et spatiale. En regle generale, les techniques de neuro-imagerie permettent de renseigner si des reseaux cerebraux sont concernes par l'experience realisee, et si oui, quelles sont les caracteristiques spatio-temporelles de ces aires. La reponse a la premiere question releve de la theorie d'analyse et de detection de signaux noyes dans le bruit. Cependant, la plupart des strategies de traitement du signal fonctionnel requierent la connaissance a priori du paradigme experimental, la forme de la reponse et les proprietes statistiques du bruit. Nous proposons dans cette these de remedier a l'injection de ces informations, souvent hypothetiques, en mettant en uvre une strategie exploratoire, fondee sur un algorithme partitionnel de classification floue. Ce travail se propose tout d'abord de comprendre l'origine physique du signal de resonance magnetique et maitriser les aspects instrumentaux relatifs a l'influence de l'activite metabolique sur le signal mesure. Ensuite, ce travail visera a dresser le bilan des sources de variabilite observees particulierement en irm fonctionnelle et a proposer des methodes de pre-traitement adequates. Puis, des methodes d'analyse spatio-temporelle, dont la classification floue, des signaux d'activation cerebrale en irm fonctionnelle, sont proposees. Finalement, cette these fait le point sur les strategies d'analyse des series temporelles existantes en irmf et etablit une comparaison statistique des differentes approches en utilisant les courbes operationnelles de recepteur (roc).
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Liu, Dayan. "Analyse d'erreurs d'estimateurs des dérivées de signaux bruités et applications." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10027/document.
Abstract:
Ce mémoire concerne la construction et l'analyse d'estimateurs robustes pour le calcul numérique des dérivés de signaux bruités et des paramètres de signaux sinusoïdaux bruités. Dans la première partie, nous étudions des familles d'estimateurs de dérivées obtenus par des méthodes algébriques. Nous montrons que pour une classe d'entre eux, il est possible de les formuler directement en tronquant une série orthogonale de polynômes de Jacobi. Cette considération nous permet alors d'étendre à IR le domaine de définition des paramètres de ces estimateurs. Nous analysons ensuite l'influence de ces paramètres étendus sur l'erreur de troncature, qui produit un retard d'estimation dans le cas causal, puis sur l'erreur due aux bruits, considérés comme des processus stochastiques, et enfin sur l'erreur numérique de discrétisation des intégrales. Ainsi, nous montrons comment réduire le retard d'estimation et l'effet du aux bruits. Une validation de cette approche est réalisée par la construction d'un observateur non asymptotique de variables d'état d'un système non linéaire. Dans la deuxième partie, nous construisons par l'approche algébrique des estimateurs des paramètres d'un signal sinusoïdal bruité dont l'amplitude varie avec le temps. Nous montrons que les méthodes classiques de fonctions modulatrices sont un cas particulier de cette approche. Nous étudions ensuite l'influence des paramètres algébriques sur l'erreur d'estimation due au bruit et l'erreur numérique d'intégration. Finalement, une comparaison entre ces estimateurs et la méthode classique de détection synchrone est réalisée pour démontrer l'efficacité de notre approche sur ce type de signauxThis thesis concerns the construction and analysis of robust estimators for the numerical calculations of the derivatives of noisy signals and the parameters of noisy sinusoidal signals. In the first part of this thesis, we study some families of derivative estimators obtained by the algebraic methods. We show that a class of them can be directly obtained by truncating the Jacobi orthogonal series. This consideration allows us to extend the set of the parameters defining these estimators to IR. Then, we analyze the influence of these extended parameters on the truncation error which produces a time-delay estimation in causal case, on the error due to noises considered as stochastic processes, and finally on the error due to numerical integration methods. Thus, we show how to reduce the time-delay and the noise effect. A validation of this approach is achieved by constructing a non-asymptotic observer of the state variables of a nonlinear system. In the second part of this thesis, by using the algebraic method we construct estimators of the parameters of a noisy sinusoidal signal the amplitude of which varies with time. Moreover, we show that the modulating functions method has a link to the algebraic method. We then study the influence of parameters defining the estimators on the noise error contribution and the numerical integration error. In particular, some error bounds of these errors are given for a class of parameter estimators. Finally, a comparison between these estimators and the classical synchronous detection method is performed so as to demonstrate the effectiveness of our approach on such signals
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Pruneau, Éric. "Algorithmes de poursuite et analyse temps-fréquence de signaux Doppler." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2003. http://depot-e.uqtr.ca/1165/1/030133129.pdf.
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Bertholon, Francois. "Analyse de mélanges à partir de signaux de chromatographie gazeuse." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT110.
Abstract:
Les dispositifs dédiés à l’analyse de gaz ont de nombreuses applications, notamment le contrôle de la qualité de l’air et des gaz naturels ou industriels, ou l’étude des gaz respiratoires. Le LETI travaille en collaboration avec la société APIX sur une nouvelle génération de dispositifs microsystèmes combinant des étapes de préparation des échantillons, de séparation des composants gazeux par des dispositifs de microchromatographie intégrés sur silicium, et de transduction par des détecteurs NEMS (Nano Electro Mechanical Systems) à base de nanocantilevers utilisés comme des détecteurs dits gravimétriques. Ces capteurs NEMS sont constitués de nano poutres vibrantes dont la fréquence de résonance dépend de la masse de matière déposée sur la poutre. Ces poutres sont fonctionnalisées avec un matériau capable d’adsorber puis de désorber certains composants ciblés. Lors du passage d’une impulsion de matière dans la colonne chromatographique au niveau d’un NEMS, le signal, défini par sa fréquence de résonance instantanée en fonction du temps, varie. Le pic observé sur ce signal traduira le pic de matière dans la colonne et permettra d’estimer la concentration du composant. Partant de l’ensemble des signaux mesurés sur l’ensemble des capteurs, l’objectif du traitement du signal est de fournir le profil moléculaire, c’est-à-dire la concentration de chaque composant, et d’estimer le pouvoir calorifique supérieur (PCS) associé. Le défi est d’associer une haute sensibilité pour détecter de très petites quantités de composants, et des capacités de séparation efficaces pour s’affranchir de la complexité du mélange et identifier la signature des molécules ciblées. L’objectif de cette thèse en traitement du signal est de travailler sur la formalisation des problèmes d’analyse des signaux abordés et d’étendre notre méthodologie d’analyse reposant sur l’approche problème inverse associée à un modèle hiérarchique de la chaîne d’analyse, aux dispositifs de microchromatographie gazeuse intégrant des capteurs NEMS multiples. La première application visée est le suivi du pouvoir calorifique d’un gaz naturel. Les ruptures concernent notamment la décomposition de signaux NEMS, la fusion multi-capteurs, l’autocalibrage et le suivi dynamique temporel. Le travail comportera des phases d’expérimentation réalisées notamment sur le banc d’analyse de gaz du laboratoire commun APIX-LETIThe chromatography is a chemical technique to separate entities from a mixture. In this thesis, we will focused on the gaseous mixture, and particularly on the signal processing of gas chromatography. To acquire those signal we use different sensors. However whatever the sensor used, we obtain a peaks succession, where each peak corresponds to an entity present in the mixture. Our aim is then to analyze gaseous mixtures from acquired signals, by characterizing each peaks. After a bibliographic survey of the chromatography, we chose the Giddings and Eyring distribution to describe a peak shape. This distribution define the probability that a molecule walking randomly through the chromatographic column go out at a given time. Then we propose analytical model of the chromatographic signal which corresponds to a peak shape mixture model. Also in first approximation, this model is considered as Gaussian mixture model. To process those signals, we studied two broad groups of methods, executed upon real data and simulated data. The first family of algorithms consists in a Bayesian estimation of unknown parameters of our model. The order of mixture model can be include in the unknown parameters. It corresponds also to the number of entity in the gaseous mixture. To estimate those parameters, we use a Gibbs sampler, and Markov Chain Monte Carlo sampling, or a variational approach. The second methods consists in a sparse representation of the signal upon a dictionary. This dictionary includes a large set of peak shapes. The sparsity is then characterized by the number of components of the dictionary needed to describe the signal. At last we propose a sparse Bayesian method
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Bordon, Emmanuelle. "Contribution à une analyse de l'interprétation des pictogrammes." Grenoble 3, 2000. http://www.theses.fr/2000GRE3A006.
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Beya, Ouadi. "Analyse et reconnaissance de signaux vibratoires : contribution au traitement et à l'analyse de signaux cardiaques pour la télémédecine." Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOS015/document.
Abstract:
Le coeur est un muscle. Son fonctionnement mécanique est celui d'une pompe chargée de distribuer et de récupérer le sang dans les poumons et dans le système cardiovasculaire. Son fonctionnement électrique est régulé par le son noeud sinusal, un stimulateur ou régulateur électrique chargé de déclencher les battements naturels du coeur qui rythment le fonctionnement du corps. Les médecins surveillent ce fonctionnement électromécanique du coeur en enregistrant un signal électrique appelé électrocardiogramme (ECG) ou un signal sonore : le phono-cardiogramme (PCG). L'analyse et le traitement de ces deux signaux sont fondamentaux pour établir un diagnostic et aider à déceler des anomalies et des pathologies cardiaques. L’objectif de cette thèse est de développer des techniques de traitement des signaux ECG et notamment PCG afin d’aider le médecin dans son analyse de ces signaux. L’idée de fond est de mettre en point des algorithmes relativement simples et peu coûteux en temps de calcul. Le premier intérêt serait de garantir leur implantation aisée dans un système mobile de surveillance cardiaque à l’usage du médecin, voire du patient. Le deuxième intérêt réside dans la possibilité d’une analyse automatique en temps réel des signaux avec le dispositif mobile, autorisant le choix de la transmission de ces signaux pour une levée de doute. De nombreux travaux ont mené à des avancées significatives dans l’analyse des signaux ECG et la reconnaissance automatiques des pathologies cardiaques. Des bases de données de signaux réels ou synthétiques annotées permettent également d’évaluer les performances de toute nouvelle méthode. Quant aux signaux PCG, ils sont nettement moins étudiés, difficiles à analyser et à interpréter. Même si les grandes familles de méthodes (Fourier, Wigner Ville et ondelettes) ont été testées, elles n’autorisent pas une reconnaissance automatique des signatures, d’en avoir une analyse et une compréhension assez fines.La Transformée en Ondelettes (TO) sur les signaux cardiaques a montré son efficacité pour filtrer et localiser les informations utiles mais elle fait intervenir une fonction externe de traitement (ondelette mère) dont le choix dépend de la connaissance au préalable du signal à traiter. Ce n'est pas toujours adapté aux signaux cardiaques. De plus, la Transformée en ondelettes induit généralement une imprécision dans la localisation due à la fonction externe et éventuellement au sous-échantillonnage des signatures. La nature non stationnaire de l'ECG et du PCG et leur sensibilité aux bruits rendent difficile la séparation d’une transition informative d'une transition due aux bruits de mesure. Le choix de l'outil de traitement doit permettre un débruitage et une analyse de ces signaux sans délocalisation des singularités ni altération de leurs caractéristiques. En réponse à nos objectifs et considérant ces différents problèmes, nous proposons de nous appuyer principalement sur la décomposition modale empirique (EMD) ou transformée de Hilbert Huang (THH) pour développer des solutions. L’EMD est une approche non linéaire capable de décomposer le signal étudié en fonctions modales intrinsèques (IMF), oscillations du type FM-AM, donnant ainsi une représentation temps/échelle du signal. Associée à la transformée de Hilbert (TH), la THH permet de déterminer les amplitudes instantanées (AI) et les fréquences instantanées (FI) de chaque mode, menant ainsi à une représentation temps/fréquence des signaux.Sans faire intervenir une fonction externe, on peut ainsi restaurer (réduction de bruit), analyser et reconstruire le signal sans délocalisation de ses singularités. Cette approche permet de localiser les pics R de l'ECG, déterminer le rythme cardiaque et étudier la variabilité fréquentielle cardiaque (VFC), localiser et analyser les composantes des bruits B1 et B2 du PCGThe heart is a muscle. Its mechanical operation is like a pump charged for distributing and retrieving the blood in the lungs and cardiovascular system. Its electrical operation is regulated by the sinus node, a pacemaker or electric regulator responsible for triggering the natural heart beats that punctuate the functioning of the body.Doctors monitor the electromechanical functioning of the heart by recording an electrical signal called an electrocardiogram (ECG) or an audible signal : the phonocardiogram (PCG). The analysis and processing of these two signals are essential for diagnosis, to help detect anomalies and cardiac pathologies.The objective of this thesis is to develop signal processing tools on ECG and PCG to assist cardiologist in his analysis of these signals. The basic idea is to develop algorithms of low complexity and having inexpensive computing time. The primary interest is to ensure their easy implementation in a mobile heart monitoring system for use by the doctor or the patient. The second advantage lies in the possibility of automatic real-time analysis of signals with the mobile device, allowing control of the transmission of these signals to a removal of doubt.Numerous studies have led to significant advances in the analysis of ECG signals and the automatic recognition of cardiac conditions. Databases of real or synthetic signals annotated also assess the performance of new methods. PCG signals are much less studied, difficult to analyze and to interpret. The main methods (Fourier, wavelet and Wigner Ville) were tested : they do not allow automatic recognition of signatures, and an accurate understanding of their contents.Wavelet Transform (WT) on cardiac signals showed its effectiveness to filter and locate useful information, but it involves an external processing function (mother wavelet) whose the choice depends on the prior knowledge on the signal to be processed. This is not always suitable for cardiac signals. Moreover, the wavelet transform generally induces inaccuracies in the location due to the external function and optionally due to the sub- sampling of the signatures.The non-stationary nature of the ECG and PCG and their sensitivity to noise makes it difficult to separate an informative transition of a transition due to measurement noise. The choice of treatment tool should allow denoising and analysis of these signals without alteration or the processing tool delocalization of the singularities.In response to our objectives and considering these problems, we propose to rely primarily on empirical mode decomposition (EMD) and Hilbert Huang Transform (HHT) to develop solutions. The EMD is a non linear approach decomposing the signal in intrinsic signal (IMF), oscillations of the type FM-AM, giving a time/scale signal representation. Associated with the Hilbert transform (TH), the THH determines the instantaneous amplitude (IA) and instantaneous frequency (IF) of each mode, leading to a time/frequency representation of the ECG and PCG.Without involving an external function, EMD approach can restore (noise reduction), analyze and reconstruct the signal without relocation of its singularities. This approach allows to locate R peaks of the ECG, heart rate and study the cardiac frequency variability (CFV), locate and analyze the sound components B1 and B2 of the PCG.Among the trials and developments that we made, we present in particular a new method (EDA : empirical denoising approach) inspired by the EMD approach for denoising cardiac signals. We also set out the implementation of two approaches for locating ECG signature (QRS complex, T and P waves). The first is based on the detection of local maxima : in using Modulus Maxima and Lipschitz exponent followed by a classifier. The second uses NFLS, wich an nonlinear approach for the detection and location of unique transitions in the discrete domain
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Sharabaty, Hassan. "Diagnostic de la somnolence d'un opérateur : analyse automatique de signaux physiologiques." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00197161.
Abstract:
Depuis plusieurs années le LAAS-CNRS travaille sur la problématique de la détection de la baisse de vigilance d'un conducteur d'automobile à partir de l'analyse du mode de conduite, afin de réduire le grand nombre des accidents routiers. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés de dégager une mesure référante de l'hypovigilance qui permettrait, par comparaison, de valider le système de mesure embarqué associant des mesures comportementales. Cette thèse a porté sur l'analyse automatique des signaux physiologiques (EEG, EOG) permettant de caractériser la somnolence; et s'est inscrit dans le cadre du projet européen SENSATION. Ce travail s'articule en 2 parties. La première est dédiée à l'analyse des EEG et commence par une présentation de la forme d'onde des signaux à analyser et des phénomènes représentatifs de la somnolence, puis des techniques d'analyse susceptibles de répondre au problème posé : transformé de Fourier, décomposition en Ondelettes, transformation de Hilbert Huang; Pour la suite de l'étude, nous avons sélectionnée la transformation de Hilbert-Huang. La précision de cette méthode sera étudier qualitativement, avant de présenter l'algorithme développé et les premiers résultats obtenus sur des signaux réels. Les conclusions de l'analyse de la précision nous ont amené à modifier l'algorithme proposé par Huang en normalisant les composantes fournies par la transformation de Huang sur l'ensemble de la fenêtre d'analyse avant application de la transformation de Hilbert. La deuxième partie de la thèse est donc consacrée à la localisation et la caractérisation des clignements des yeux dans l'EOG. Avant de présenter l'algorithme développé, nous décrivons le signal étudié et le modèle de clignement proposé. Nous comparons ensuite, sur une base de données constituée durant des expériences menées sur un simulateur de conduite, les résultats obtenus par notre algorithme à une analyse semi-automatique. Une fois la détection des clignements validée, nous com parons le degré de somnolence déterminé après mise en place des règles utilisées par les experts à l'analyse visuelle des signaux. Le bilan du travail réalisé et les perspectives d'amélioration des résultats concluront ce travail.
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Ranta, Radu. "Traitement et analyse de signaux sonores physiologiques : application à la phonoentérographie." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005906.
Abstract:
L'objectif de ce travail de recherche est le développement d'un système d'étude de sons, plus particulièrement dédié à la phonoentérographie, qui devrait aboutir à plus long terme à un outil d'aide au diagnostic. La première étape présente une chaîne d'instrumentation multi-voies spécifique. Elle est suivie par le pré-traitement: la détection, la segmentation et le débruitage par ondelettes sont réalisés avec un algorithme original optimisé par une méthode de point-fixe. Une deuxième phase introduit des connaissances a priori sur les sons abdominaux et étudie leur localisation spatiale. Les caractéristiques physiques (fréquence, intensité, durée) décrivent les sons individuellement. L'étude globale des phonoentérogrammes est réalisée à partir d'indices d'activité (nombre d'événements, énergie moyenne, etc.). Les caractéristiques physiques et les indices sont utilisés dans l'analyse statistique des signaux, par analyse en composantes principales et classification non supervisée.
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Feghali, Ramzi El. "Analyse des signaux de la pression artérielle, intérêts en pratique clinique." Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10060.
Abstract:
L’objectif de ce travail était d’améliorer la prise en charge de l’hypertendu à haut risque cardiovasculaire notamment porteur du syndrome métabolique. Différentes méthodes non invasives ont été utilisées pour évaluer les signaux de la PA périphérique et de la VOP. Comme première étape nous avons analysé la fiabilité de la mesure de la PA par méthode oscillométrique chez des sujets obèses avec large circonférence de bras. Dans une deuxième étape, nous avons évalué à partir des études de phase IV l’effet : a) du signal de la PA clinique ou ambulatoire, b) de la fréquence cardiaque et c) des composants du syndrome métabolique sur la rigidité artérielle. Enfin, nous avons évalué la normalisation des valeurs tensionnelles chez des hypertendus diabétiques ou non diabétiques suite à un traitement à court ou moyen terme par différentes classes d’antihypertenseurs (ARA2 : antagonistes des récepteurs de l’angiotensine 2, IEC : inhibiteurs des enzymes de conversion, IC : inhibiteurs calciques)The aim of this work was to improve high-risk hypertensive care with cardiovascular outcomes especially metabolic syndrome. Blood pressure (BP) parameters and pulse wave velocity (PWV) were detected using non invasive technics. The first step consisted in analyzing the fiability of the oscillometric BP measurements in obeses with a large arm. As a second step, the effect of clinical or ambulatory BP, heart rate, and metabolic syndrome factors on arterial stiffness assessed by PWV was evaluated by conducting phase IV studies. Finally, we evaluated the BP normalization values after a short to medium term treatment of hypertensive diabetes and non diabetes with different antihypertensives (ARB : angiotensin 2 receptor blockers, ACEI : angiotensin converting enzyme inhibitors, and CCB : calcium channel blockers)
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Châvez, Mario. "Analyse de signaux SEEG intercritiques : : apport de modèles dynamiques non linéaires." Rennes 1, 2001. http://www.theses.fr/2001REN10075.
Abstract:
Le cadre de cette thèse est l'étude d'interrelations entre signaux stéré électroencéphalographiques SEEG enregistrés en dehors de crises. Les concepts clés de la théorie de systèmes dynamiques non linéaire et de la synchronisation de systèmes chaotiques sont introduits. Des méthodes utilisées pour analyser cette synchronisation à partir d'observations scalaires sont présentées. Deux autres méthodes non linéaires de référence sont utilisées : la quantité moyenne d'information mutuelle et un coefficient de corrélation non linéaire. Un modèle physiologique de signaux SEEG est utilisé pour apprécier l'intérêt de différentes méthodes pour des signaux intercritiques. L'activité intercritique s'est avérée assimilable à un processus stochastique linéaire et seules quelques structures entretenaient des relations non linéaires. Les résultats obtenus incitent à supposer que seules les pointes informent sur la causalité en termes d'un temps de retard. L' dentification d'un réseau épileptogène à partir des activités non paroxystiques semble donc difficile