Academic literature on the topic 'Fusion géométrique'

La fabrication additive (FA), notamment la FA de pièces métalliques, connait un essor dans les secteurs de pointe comme l’aéronautique ou le médical de par les possibilités accrues en termes de complexité géométrique, de fonctionnalités ou encore de personnalisation des pièces. Cependant, les poudres métalliques et la fusion laser mis en oeuvre dans certains procédés lors de la fabrication conduisent parfois à des défauts, comme par exemple des manques de fusion. Pour réduire les coûts de production engendrés par des pièces finies mais non conformes, la fabrication de ces pièces appelle à développer un contrôle en ligne. Les ultrasons laser (UL), non destructifs et sans contact, sont une piste prometteuse : ils combinent la sensibilité d’un contrôle par ultrasons avec la flexibilité d’un système optique.

Depuis quelques années, des véhicules de cartographie mobile ont été développés pour acquérir des données géoréférencées très précises et en grande quantité au niveau du canyon urbain. L'application majeure des données collectées par ces véhicules est d'améliorer les bases de données géographiques existantes, en particulier leur précision, leur niveau de détail et la diversité des objets représentés. On peut citer entre autres applications la modélisation géométrique fine et la texturation des façades, l'extraction de "petits" objets comme les troncs d'arbres, poteaux, panneaux, mobiliers urbain, véhicules,...Cependant, les systèmes de géopositionnement de ces véhicules ne parviennent pas à fournir une localisation d'une précision suffisante pour cette tâche. En particulier, les masques GPS fréquents en milieu urbain sont paliés par les mesures de la centrale inertielle grâce à un algorithme de fusion de données pouvant entraîner une dérive. C'est pourquoi, un recalage est indispensable pour mettre en correspondance ces données mobiles très détaillées avec les bases de données géographiques moins détaillées mais mieux géopositionnées, qu'elles soient 2D ou 3D.Cet article présente une méthode générique et efficace permettant un tel recalage. Le processus est basé sur une méthode de type ICP ("Iterative Closest Point") point à plan.On suppose que l'erreur de géopositionnement, ou dérivevarie de façon non linéaire, mais lentement en fonction du temps. On modélise donc la trajectoire par une "chaîne" ayant une certaine rigidité. A chaque itération, la trajectoire est déformée afin de minimiser la distance des points laser aux primitives planes du modèle.Cette méthode permet d'approximer la dérive par une fonction linéaire par intervalle de temps.La méthode est testée sur des données réelles ( 3,6 millions de points laser acquis sur un quartier de la ville de Paris sont recalés sur un modèle 3D d'environ 71.400 triangles). Enfin, la robustesse et la précision de cet algorithme sont évaluées et discutées.

La «convergence» est un terme dont on ne trouve nulle trace dans le vocabulaire juridique français. Nos souvenirs de classe de mathématiques évoquent la convergence de deux droites, qui se rapprochent d’un point de convergence plus ou moins proche; c’est alors une figure géométrique. Si on s’attache au sens le plus commun du mot, la convergence s’entend de l’action de tendre vers un but commun. C’est alors une notion dynamique. Mais tendre n’est pas parvenir, c’est pourquoi la convergence s’observe nécessairement en amont d’un hypothétique point de rencontre. En cela, la convergence est un phénomène paradoxal: le but commun qu’elle suppose doit nécessairement s’accommoder des caractéristiques différentes de chaque objet en convergence. Etudier la convergence des droits, c’est donc s’interroger sur le rapprochement de systèmes juridiques qui, par hypothèse, existent de manière indépendante les uns des autres. C’est pourquoi la convergence est un thème de prédilection de la science comparative qui s’attache à saisir ce qui, dans la culture ou dans la technique, prédispose au rapprochement des droits ou, au contraire, le limite ou l’empêche de se réaliser. C’est donc observer des rapports de forces antagonistes. A ce titre, cependant, la convergence des systèmes juridiques est loin d’être un thème paisible. Elle suscite même, en France, à l’heure actuelle, des conflits passionnels, provoqués notamment par la perspective d’une codification européenne du droit privé, dont on ne sait, à ce jour, si elle prendra la forme de droit «dur» ou de soft law, d’une assimilation ou d’un simple rapprochement. Pour les uns, le droit étant d’essence culturelle, la convergence supposerait la fusion préalable des «mentalités» juridiques nationales, elles-mêmes irréductibles, on dit encore incommensurables. C’est ainsi que Pierre Legrand, dans un article consacré précisément au phénomène de la convergence dans les rapports entre les différents droits de l’Europe communautaire, démontre que le rapprochement apparent des droits nationaux lié à la densité des sources communautaires n’est pas de nature à effacer les divergences profondes dans la façon de raisonner du common lawyer et du juriste civiliste. Comment alors imposer le rapprochement de la technique juridique si subsistent des différences épistémologiques profondes entre les divers droits en cause? La réponse réside, sans doute, dans un approfondissement de la notion même de culture ou de tradition juridique, notion qui fait l’objet des travaux comparatistes contemporains les plus novateurs. Pour Patrick Glenn, la tradition est essentiellement information, et comme telle, en constante évolution. Et les grandes traditions sont celles qui savent accueillir de nouvelles sources et pratiques sociales, en rejetant tout absolutisme, au rebours du discours de l’incommensurabilité ou de l’irréductibilité. Comme l’explique Alan Watson, les emprunts et mimétismes que l’on trouve de tous temps dans l’évolution des traditions juridiques démontrent bien que le contenu d’un droit donné est façonné autant par des circonstances politiques et économiques extrinsèques que par un lien d’ordre quasi-mystique avec l’identité d’un peuple. Il ne faut pas pour autant en conclure que la convergence des droits va de soi, même lorsque le terrain est le plus propic

La fusion d'images multispectrales à très haute résolution spatiale (THR) avec des séries temporelles d'images moins résolues spatialement mais comportant plus de bandes spectrales permet d'améliorer la classification de l'occupation du sol. Elle tire en effet le meilleur parti des points forts géométriques et sémantiques de ces deux sources. Ce travail s'intéresse à un processus d'extraction automatique de la tache urbaine fondé sur la fusion tardive de classifications calculées respectivement à partir d'images satellitaires Sentinel-2 et SPOT-6/7. Ces deux sources sont d'abord classées indépendamment selon 5 classes, respectivement par forêts aléatoires et réseaux de neurones convolutifs. Les résultats sont alors fusionnés afin d'extraire les bâtiments le plus finement possible. Cette étape de fusion inclut une fusion au niveau pixellaire suivie d'une étape de régularisation spatiale intégrant un terme lié au contraste de l'image. Le résultat obtenu connaît ensuite une seconde fusion afin d'en déduire une tache urbaine : une mesure a priori de se trouver en zone urbaine est calculée à partir des objets bâtiments détectés précédemment et est fusionnée avec une classification binaire dérivée de la classification originale des données Sentinel-2.

La période actuelle est caractérisée par une abondance de données radar libres d'accès dont l'utilisation estencouragée et facilitée par les agences spatiales, ces dernières mettant gratuitement à disposition des utilisateurs des logiciels de traitement et d'analyse d'images. Parallèlement, plusieurs sites académiques ou institutionnels proposent des ressources explicatives (cours, tutoriaux, logiciels) sur des sujets généraux ou ciblés destinés à faciliter l'usage des images dans la plupart des domaines d'application.Dans cet article, nous souhaitons aborder et détailler un point particulier, celui de la correction des images, au travers des divers prétraitements logiciels proposés lors d'une séquence de géo-référencement-calibration des images. Cette séquence, qui couple des aspects géométriques et radiométriques, a pour objectif d'établir la correspondance entre les valeurs numériques pixellaires de l'image et les mesures physiques de coefficients de rétrodiffusion destinés à caractériser des états de surface. Cette calibration est, en particulier, indispensable pour pratiquer l'inversion de modèles physiques ainsi que la fusion d'informations issues de données multi-capteurs et/ou multi-temporelles. Après avoir présenté les aspects généraux touchant à la puissance mesurée au niveau du capteur et les divers facteurs influençant cette mesure, nous nous focaliserons sur la pratique utilisateur, en discutant d'une part des différents choix de coefficients beta 0, sigma 0, gamma 0 offerts lors d'une calibration, et d'autre part de la prise en compte, ou non des effets de pente dans les corrections géométriques et radiométriques affectant l'image. Une attention particulière sera portée sur le coefficient gamma 0 dont les variations en fonction de l'incidence locale sont réputées très faibles dans le cas des forêts denses.

Dans cet article, nous présentons une stratégie de segmentation d'images aériennes pour la caractérisation de toitures. Pour ce faire, une méthode de segmentation d'orthophotoplans basée sur une technique de coopération intégrant une segmentation par régions et une segmentation par contours est proposée. Les deux techniques de segmentation sont assurées par l'algorithme de la Ligne de Partage des Eaux (LPE). L'approche proposée est composée de trois étapes : (i) Une étape de simplification qui consiste à simplifier l'image initiale avec un couple invariant/gradient approprié et optimisé pour l'application. Pour cela, une série de tests permettant de choisir, d'une part, l'invariant colorimétrique le plus approprié parmi 24 invariants et, d'autre part, le meilleur gradient parmi 14 gradients issus de la littérature est réalisée. (ii) La deuxième étape comporte deux stratégies de segmentation par LPE. L'image simplifiée est segmentée d'une part par une LPE-régions couplée à une stratégie de fusion de régions, et d'autre part, par une LPE-contours. Le processus de fusion de régions intègre des critères de fusion fondés sur des grandeurs radiométriques et géométriques adaptés aux particularités des orthophotoplans traités. Une technique de caractérisation 2D des arêtes de toitures par une analyse des segments est proposée afin de calculer l'un des critères de fusion. (iii) La troisième étape consiste à combiner les avantages de chaque méthode dans un même schéma de segmentation coopératif afin d'aboutir à un résultat de segmentation fiable. Les tests ont été effectués sur un orthophotoplan contenant 100 toitures de complexité variée et évaluées avec le critère de Vinet utilisant une segmentation de référence afin de prouver la robustesse et la fiabilité de l'approche proposée. La stratégie de coopération proposée permet d'aboutir à un taux de bonne segmentation de 96% contre 83% pour une LPE-régions seule ou 88% pour une LPE-contours seule.

Les digues de protection contre les inondations peuvent faire l’objet de campagnes de reconnaissance dans le but d’identifier d’éventuelles zones de faiblesse et de prévenir tout risque de défaillance. La méthode Multi-channel Analysis of Surface Waves (MASW), non invasive et à faible coût, offre un complément intéressant aux sondages géotechniques. Elle est notamment utile pour les ouvrages de grand linéaire car elle est employable en mode « grand rendement ». Cependant, la méthode MASW repose sur une hypothèse de milieu 1D stratifié, c’est-à-dire que la surface du sol ainsi que les interfaces entre les différentes couches de sol sont supposées horizontales. Cela n’est a priori pas compatible avec la topographie 3D de l’ouvrage. Nous avons réalisé une étude de sensibilité des résultats de MASW à la géométrie 3D d’une digue en nous appuyant à la fois sur des mesures expérimentales et sur des simulations. L’ouvrage considéré est une maquette de digue à l’échelle 1. Dans un premier temps, nous avons proposé une méthodologie de simulation permettant de reproduire numériquement la propagation d’une onde sismique en 3D pour la configuration de la maquette, et nous avons validé ce modèle par comparaison entre signaux numériques et acquisitions réelles. Dans un second temps, nous avons considéré différentes configurations de simulation dans le but d’évaluer l’influence de la géométrie 3D de l’ouvrage. D’après les résultats obtenus, la géométrie 3D de la digue entraîne une sous-estimation de la profondeur de l’interface entre la digue et le sol. En revanche, son influence sur l’estimation des caractéristiques des couches est négligeable. Ces résultats sont en accord avec le retour d’expérience terrain d’EDF. D’autres limites restent à approfondir par de nouvelles simulations, en considérant des ouvrages de plus grandes dimensions et à géométries plus complexes. De plus, l’exploitation de la maquette de digue se poursuivra avec la mise en œuvre de méthodes électriques, et avec des travaux sur les méthodes de fusion de données.

Les procédés de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre (FLLP) permettent aujourd’hui de fabriquer des composants métalliques à géométrie complexe, aux propriétés performantes. Parmi les différents paramètres impliqués dans le procédé, la température joue un rôle fondamental, car elle contrôle la fusion de la poudre, la solidification et la formation de la microstructure à partir du bain liquide. Différentes techniques existent pour mesurer la température à la surface d’une pièce, comme des mesures par pyromètres ou caméra infra-rouge. Cependant, le champ de température interne reste difficile à estimer par ces méthodes conventionnelles. L’objectif de nos travaux est d’étudier l’évolution du champ de température d’un objet en cours de construction, en proposant une technique de suivi in situ, basée sur la sensibilité des ondes élastiques à la température du milieu de propagation. Un dispositif expérimental a été développé afin de mesurer simultanément des temps de vol en impulsion-écho pendant l’élaboration d’une pièce cylindrique ainsi que températures à l’aide de thermocouples. Un modèle thermique par éléments finis a été développé afin de corréler les variations de temps de vol et de température observées au cours de la fabrication. Dans ce papier, la technique ultrasonore proposée ainsi que les mesures expérimentales réalisées sont exposées. Le modèle et la confrontation de ses résultats aux données expérimentales sont présentés.

Les forêts de montagne fournissent des services écosystémiques environnementaux (SEE) aux communautés: fourniture de paysages récréatifs, protection contre les risques naturels, soutien à la conservation de la biodiversité, entre autres. La préservation de ces SEE dans l'espace et dans le temps nécessite une bonne caractérisation des ressources. Surtout en montagne, les peuplements sont très hétérogènes et la récolte du bois est économiquement possible grâce à des arbres de plus grande valeur. C'est pourquoi nous voulons pouvoir cartographier chaque arbre et estimer ses caractéristiques, dont la qualité, qui est liée à sa forme et ses conditions de croissance. Les inventaires de terrain ne sont pas en mesure de fournir une couverture mur à mur d'informations détaillées au niveau des arbres à grande échelle. D'un autre côté, les outils de télédétection semblent être une technologie prometteuse en raison de la rapidité et des coûts abordables pour l'étude des zones forestières. Les données LiDAR fournissent des informations détaillées sur la distribution verticale et l'emplacement des arbres, mais elles sont limitées pour la cartographie des espèces. Les données hyperspectrales sont associées aux caractéristiques d'absorption dans le spectre de réflectance du couvert, mais ne sont pas efficaces pour caractériser la géométrie des arbres. Les systèmes hyperspectraux et LiDAR fournissent des données indépendantes et complémentaires qui sont pertinentes pour l'évaluation des attributs biophysiques et biochimiques des zones forestières. Cette thèse de doctorat porte sur la fusion de LiDAR et de données hyperspectrales pour caractériser les arbres forestiers individuels. L'idée maîtresse est d'améliorer les méthodes pour obtenir des informations forestières au niveau de l'arbre en extrayant des caractéristiques géométriques et radiométriques. Les contributions de ce travail de recherche reposent sur: i) un examen mis à jour des méthodes de fusion de données de LiDAR et des données hyperspectrales pour la surveillance des forêts, ii) un algorithme de segmentation 3D amélioré pour délimiter les couronnes d'arbres individuelles basé sur Adaptive Mean Shift (AMS3D) et un ellipsoïde modèle de forme de couronne, iii) un critère de sélection des caractéristiques basé sur le score aléatoire des forêts, cross-validation à 5 folds et une fonction d'erreur cumulative pour la classification des espèces d'arbres forestiers. Les deux principales méthodes utilisées pour obtenir des informations forestières au niveau des arbres sont testées avec des données de télédétection acquises dans les Alpes françaises
Mountain forests provide environmental ecosystem services (EES) to communities: supplying of recreational landscapes, protection against natural hazards, supporting biodiversity conservation, among others. The preservation of these EES through space and time requires a good characterization of the resources. Especially in mountains, stands are very heterogeneous and timber harvesting is economically possible thanks to trees of higher value. This is why we want to be able to map each tree and estimate its characteristics, including quality, which is related to its shape and growth conditions. Field inventories are not able to provide a wall to wall cover of detailed tree-level information on a large scale. On the other hand, remote sensing tools seem to be a promising technology because of the time efficient and the affordable costs for studying forest areas. LiDAR data provide detailed information from the vertical distribution and location of the trees, but it is limited for mapping species. Hyperspectral data are associated to absorption features in the canopy reflectance spectrum, but is not effective for characterizing tree geometry. Hyperspectral and LiDAR systems provide independent and complementary data that are relevant for the assessment of biophysical and biochemical attributes of forest areas. This PhD thesis deals with the fusion of LiDAR and hyperspectral data to characterize individual forest trees. The leading idea is to improve methods to derive forest information at tree-level by extracting geometric and radiometric features. The contributions of this research work relies on: i) an updated review of data fusion methods of LiDAR and hyperspectral data for forest monitoring, ii) an improved 3D segmentation algorithm for delineating individual tree crowns based on Adaptive Mean Shift (AMS3D) and an ellipsoid crown shape model, iii) a criterion for feature selection based on random forests score, $5$-fold cross validation and a cumulative error function for forest tree species classification. The two main methods used to derive forest information at tree level are tested with remote sensing data acquired in the French Alps

En fabrication additive métallique par fusion laser sur lit de poudre, la géométrie et les caractéristiques mécaniques des pièces produites sont générées au cours de la fabrication. Ces deux aspects sont grandement influencés par les trajectoires du spot laser et par la maîtrise de l'énergie apportée à la poudre localement. La commande numérique dont le rôle est de générer les consignes à envoyer aux actionneurs a donc un impact conséquent sur la qualité des pièces produites.Ces travaux proposent d'étudier l'impact des traitements effectués dans la commande numérique sur les trajectoires réalisées et sur l'énergie apportée à la matière. Dans la littérature, peu de travaux traitent de ces aspects en fabrication additive. C'est pourquoi une plateforme expérimentale est mise en œuvre et utilisée afin d'analyser et de mieux comprendre les opérations actuellement implémentées dans les commandes numériques industrielles.Un modèle mathématique représentatif de la géométrie de la machine est d'abord établi. Ce modèle permet de convertir les trajectoires du spot laser en consigne pour les actionneurs. Le modèle développé est utilisé afin d'améliorer l'étape de calibration des machines. Une fois le système calibré, les consignes envoyées aux actionneurs sont étudiées. Les différents traitements effectués dans la commande numérique industrielle sont analysés, des limitations sont mises en évidence et plusieurs propositions d'améliorations sont implémentées. Tous ces développements sont ensuite utilisés afin de maîtriser finement l'énergie apportée à la matière dans le cas de certaines trajectoires adaptées au procédé. Les développements scientifiques proposés dans ces travaux sont tous validés expérimentalement sur une machine de fabrication additive ou sur le banc d'essai développé. Les travaux effectués permettent d'envisager de nombreuses perspectives concernant l'amélioration des traitements réalisés dans la commande numérique en fabrication additive
In metal additive manufacturing by laser powder bed fusion, the geometry and mechanical characteristics of the produced parts are generated during the manufacturing process. These two aspects are greatly influenced by the laser spot trajectories, and by the control of the energy provided to the powder locally. The numerical control system, whose purpose is to generate instructions to be sent to actuators, has therefore a significant impact on the quality of the parts produced.This work proposes to study the local impact of the operations carried out in the numerical control on both the trajectories executed and the energy provided to the material. In the literature, few studies have addressed these aspects in additive manufacturing. For this reason, an experimental platform is implemented and used to analyze and better understand the operations currently implemented in industrial numerical controls.First, a mathematical model representative of the machine geometry is established. This model converts the laser spot trajectories into instructions for actuators. The model developed is used to improve the calibration step of the machines. Once the system is calibrated, the instructions sent to the actuators are studied. The various processes carried out in the industrial numerical control are analysed, limitations are highlighted and several proposals for improvements are implemented. All these developments are then used to precisely control the energy supplied to the material in the case of certain trajectories adapted to the process. The scientific developments proposed in these works are all validated experimentally on an additive manufacturing machine or on the test bench developed. The work carried out makes it possible to envisage many perspectives concerning the improvement of the treatments carried out inside the numerical control in additive manufacturing

L'objet de cette thèse est l'étude des amalgames de Hrushovski dans le contexte relatif. D'abord, la fusion libre de deux théories simples de rang 1 T(1) et T(2) est construite, au-dessus d'un réduit commun T(0) qui est supposé fortement minimal et omega-catégorique. Dans bien des cas, il est montré que ses complétions sont simples. Si les T(i) sont fortement minimales et si une condition géométrique est satisfaite - par exemple si le réduit commun est un espace vectoriel sur un corps fini - la fusion libre est complète et omega-stable. En supposant de plus que les multiplicités sont définissables dans T(i), le collapse de
la fusion libre sur une fusion fortement minimale est effectuée. Puis, des variations sur le thème de la fusion sont étudiées (courbe générique et structures bicolores). À titre d'exemple, il suit des résultats que l'on peut donner un sens à la notion d'une courbe générique dans un corps pseudofini. Enfin, l'axiomatisabilité de l'automorphisme générique est démontrée dans certains contextes issus d'une amalgamation à la Hrushovski dont la fusion libre et les théories des différents corps bicolores de Poizat (noir, rouge et vert).

L'augmentation des données dans divers domaines présente un besoin essentiel de techniques avancées pour fusionner et interpréter ces informations. Avec une emphase particulière sur la compilation de données géospatiales, cette intégration est cruciale pour débloquer de nouvelles perspectives à partir des données géographiques, améliorant notre capacité à cartographier et analyser les tendances qui s'étendent à travers différents lieux et environnements avec plus d'authenticité et de fiabilité. Les techniques existantes ont progressé dans l'adresse de la fusion des données ; cependant, des défis persistent dans la fusion et l'harmonisation des données de différentes sources, échelles et modalités. Cette recherche présente une enquête complète sur les défis et les solutions dans l'alignement et la fusion des cartes vectorielles, se concentrant sur le développement de méthodes qui améliorent la précision et l'utilisabilité des données géospatiales. Nous avons exploré et développé trois méthodologies distinctes pour l'alignement des cartes vectorielles polygonales : ProximityAlign, qui excelle en précision dans les agencements urbains; l'Alignement Basé sur l'Apprentissage Profond du Flux Optique, remarquable pour son efficacité ; et l'Alignement Basé sur la Géométrie Épipolaire, efficace dans les contextes riches en données. De plus, notre étude s'est penchée sur l'alignement des cartes de géometries linéaires, soulignant l'importance d'un alignement précis et du transfert d'attributs des éléments, pointant vers le développement de bases de données géospatiales plus riches et plus informatives en adaptant l'approche ProximityAlign pour des géometries linéaires telles que les traces de failles et les réseaux routiers. L'aspect fusion de notre recherche a introduit un pipeline sophistiqué pour fusionner des géométries polygonales en se basant sur le partitionnement d'espace, l'optimisation non convexe de la structure de données de graphes et les opérations géométriques pour produire une carte fusionnée fiable qui harmonise les cartes vectorielles en entrée, en maintenant leur intégrité géométrique et topologique. En pratique, le cadre développé a le potentiel d'améliorer la qualité et l'utilisabilité des données géospatiales intégrées, bénéficiant à diverses applications telles que la planification urbaine, la surveillance environnementale et la gestion des catastrophes. Cette étude avance non seulement la compréhension théorique dans le domaine mais fournit également une base solide pour des applications pratiques dans la gestion et l'interprétation de grands ensembles de données géospatiales
The surge in data across diverse fields presents an essential need for advanced techniques to merge and interpret this information. With a special emphasis on compiling geospatial data, this integration is crucial for unlocking new insights from geographic data, enhancing our ability to map and analyze trends that span across different locations and environments with more authenticity and reliability. Existing techniques have made progress in addressing data fusion; however, challenges persist in fusing and harmonizing data from different sources, scales, and modalities.This research presents a comprehensive investigation into the challenges and solutions in vector map alignment and fusion, focusing on developing methods that enhance the precision and usability of geospatial data. We explored and developed three distinct methodologies for polygonal vector map alignment: ProximityAlign, which excels in precision within urban layouts but faces computational challenges; the Optical Flow Deep Learning-Based Alignment, noted for its efficiency and adaptability; and the Epipolar Geometry-Based Alignment, effective in data-rich contexts but sensitive to data quality. Additionally, our study delved into linear feature map alignment, emphasizing the importance of precise alignment and feature attribute transfer, pointing towards the development of richer, more informative geospatial databases by adapting the ProximityAlign approach for linear features like fault traces and road networks. The fusion aspect of our research introduced a sophisticated pipeline to merge polygonal geometries relying on space partitioning, non-convex optimization of graph data structure, and geometrical operations to produce a reliable fused map that harmonizes input vector maps, maintaining their geometric and topological integrity.In practice, the developed framework has the potential to improve the quality and usability of integrated geospatial data, benefiting various applications such as urban planning, environmental monitoring, and disaster management. This study not only advances theoretical understanding in the field but also provides a solid foundation for practical applications in managing and interpreting large-scale geospatial datasets

L'augmentation importante de la population mondiale, et par conséquent de ses besoins, exerce une pression de plus en plus importante sur les surfaces forestières. L'outil le mieux adapté au suivi des forêts, à l'échelle du globe, est la télédétection satellitaire. C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse, qui vise à améliorer l'estimation des paramètres biophysiques des forêts à partir de données de télédétection. L'originalité de ce travail a été d'étudier cette estimation des paramètres biophysiques en menant plusieurs études de sensibilité avec une démarche expérimentale et sur des données simulées. Tout d'abord, l'étude a porté sur des séries temporelles de mesures de diffusiométrie radar obtenues sur deux sites : l'un constitué d'un cèdre en zone tempérée et l'autre d'une parcelle de forêt tropicale. Cette étude de sensibilité a été poursuivie en imageant, avec une résolution élevée, plusieurs parcelles aux configurations différentes à l'intérieur d'une forêt de pin. Enfin, des données optiques et radars simulées ont été combinées afin d'évaluer l'apport de la fusion de telles données dans l'inversion des paramètres biophysiques. Les résultats expérimentaux ont montré des comportements différents de la réponse radar dans le temps suivant la saison, avec notamment l'apparition de cycles journaliers lors des périodes sans pluie, autant en zone tropicale que tempérée. De plus, il a été constaté que, alors que les paramètres biophysiques liés à l'humidité du bois et du sol entraînaient des variations du signal radar de l'ordre de 1 ou 2 dB, les paramètres liés à la géométrie des arbres et à la pente du sol donnaient des variations allant jusqu'à 5 à 7 dB. Finalement, le simulateur optiqueradar a montré l'utilisation qui pourrait être faite de telles données dans le cadre de l'inversion de paramètres biophysiques.

Les solutions opérationnelles de reconstruction 3D à partir de photographies se fondent généralement sur des méthodes multi-vues, dites géométriques, qui n'utilisent que très partiellement les informations photométriques contenues dans les images. L'utilisation de ces dernières doit permettre, à la fois, d’augmenter la finesse du relief reconstruit et d’estimer les caractéristiques photométriques de la scène que sont la réflectance de la surface et l’éclairage incident. Cette thèse montre comment une approche combinant les techniques multi-vues et les techniques photométriques peut effectivement améliorer un pipeline de reconstruction 3D. Nous commençons par présenter une façon de rendre la méthode du shape-from-shading opérationnelle en conditions d'éclairage naturel. Ceci nous permet de combiner les approches multi-vues et photométriques sous la forme d'un problème variationnel, pour lequel nous proposons un schéma numérique de résolution. Cependant, comme le shape-from-shading luimême, la méthode proposée nécessite la connaissance a priori de la réflectance et de l’éclairage. Nous présentons une méthode d'estimation conjointe de ces deux grandeurs à partir d'un relief grossier de la scène. En guise de conclusion, nous présentons un algorithme qui, à partir des images utilisées par un pipeline de reconstruction 3D multi-vues, permet d'estimer une carte de réflectance et une carte de profondeur par vue, ainsi que l’éclairage de la scène
Practical solutions for 3D-reconstruction from photographs are generally based on multi-view methods (called geometric methods) that only very partially use the photometric information contained in the images. The use of the latter should increase the fineness of the reconstructed relief and allow the estimate of the photometric characteristics of the scene, i.e. surface reflectance and incident lighting. This thesis shows how an approach combining multiview and photometric techniques can effectively improve a 3D-reconstruction pipeline. We start by presenting a way to make the shape-from-shading method operational in daylight conditions. This allows us to combine multiview and photometric approaches in the form of a variational problem, for which we propose a numerical solving scheme. However, like shape-from-shading itself, the proposed method requires an a priori knowledge of reflectance and lighting. We present a method for the joint estimation of both these quantities from a coarse relief of the scene. As a conclusion, we present an algorithm which, from the images used by a multi-view 3D-reconstruction pipeline, allows us to estimate a reflectance map and a depth map per view, as well as the lighting of the scene

Cette thèse a été réalisée dans le cadre d'une allocation DGA/CNRS en collaboration avec le laboratoire SIC de l'université de Poitiers et le département Géographie Image et Perception du Centre d'Expertise Parisien, de la Délégation Générale pour l'Armement. Les travaux réalisés s'inscrivent dans le contexte du traitement d'images dynamiques incluant le prétraitement, la fusion d'informations et la reconstruction 3D. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à une décomposition multirésolution, appelée transformée ridgelet, qui permet de représenter efficacement les singularités linéaires dans une image. Nous proposons ainsi de discrétiser cette transformée en utilisant des objets analytiques discrets dans le cadre théorique de la géométrie discrète. La transformée qui en résulte s'appelle 3D Discrete Analytical Ridgelet Transform. Les performances de cette méthode et son extension locale sont illustrées par le débruitage des séquences du cadre applicatif de cette thèse, mais aussi par la restauration de vidéos couleur. Dans un second temps, nous avons travaillé dans le seul cadre applicatif de l'analyse dynamique du geste sportif afin de proposer une méthode de reconstruction 3D des trajectoires de marqueurs fixés sur des athlètes. Le geste est alors enregistré par plusieurs caméras. Le principe est d'appliquer des algorithmes de suivi aux marqueurs extraits de chaque séquence d'images, puis d'utiliser l'ensemble des données afin de reconstruire les mouvements de l'athète dans un espace 3D. L'algorithme de suivi utilise le formalisme de la théorie de l'évidence, qui permet de représenter tant une connaissance partielle qu'une ignorance, mais aussi de combiner des données incertaines
This thesis has been made in the frame of a DGA/CNRS allocation in collaboration with the SIC laboratory, university of Poitiers, and Géographie, Image et Perception department, Centre d'Expertise Parisien (Délégation Générale pour l'Armement). These works are coming within the framework of dynamical image processing including pre-processing, information fusion and 3D reconstruction. In the first time, we have been interested by a multiresolution decomposition, named ridgelet transform, allowing to represent efficiently linear singularities in an image. We propose to discretize this transform using discrete analytical objects in the theoritical frame of the discrete geometry. The resulting transform is named 3D Discrete Analytical Ridgelet Transform. Performances of this method and its local extension are illustrated by image sequences denoising from application frame of this thesis, but also by colour image restoration. In a second time, we have worked in the only application frame of sportive gesture dynamical analysis to propose a 3D reconstruction method of marker trajectories fixed on athletes. The gesture is then recorded by several cameras. The principle is to apply tracking algorithms on markers extracted from each image sequences, then to use the set of data to reconstruct athlete movements in the 3D space. The tracking algorithm uses the formalism of evidence theory allowing to represent both a partial knowledge and an ignorance and to combine uncertain data

L'objectif de ce travail est de determiner experimentalement et numeriquement la propagation du front de fusion d'un materiau binaire contenu dans un cylindre. On distingue deux classes de materiaux (les materiaux purs qui sont generalement caracterises par une interface de fusion franche et les materiaux issus d'un melange binaire qui presentent une interface etalee entre la phase solide pure et la phase liquide pure et qui ont une forte chaleur latente de fusion. Ils presentent des surfusions). Nous avons utilise comme materiau une solution aqueuse de chlorure de potasium h#2o-kcl a 21 % de concentration et a t#f =9,0 c. La resolution d'un probleme de changement de phase de materiaux binaires exige de procedes specifiques tenant compte, des proprietes physico-chimiques lors du changement d'etat, de l'etalement du front sur une certaine epaisseur, et de la discontinuite energetique dans la zone de changement de phase. L'etude est organise de la maniere suivante : une presentation et une analyse des travaux existants (les methodes de resolution numeriques, les configurations experimentales et les differentes methodes de determination de la position du front). Le dispositif experimental realise et instrumente a permis d'effectuer differentes campagnes de mesures. Un modele enthalpique unidirectionnel negligeant la convection dans la phase liquide est ensuite propose permettant la localisation du front de fusion. Pour prendre en compte les phenomenes de conduction et de convection dans la phase liquide une extention en bidimensionnel est proposee. Une analyse est faite en fonction des grandeurs adimensionnelles.

De nos jours, un défi reste la conception de scénarios de plasma optimisés pour le fonctionnement du tokamak afin de contrôler le flux de chaleur. Cela nécessite le développement de codes numériques efficaces et fiables avec des capacités prédictives pour les simulations de plasma. Ce travail vise à développer un code d'éléments finis d'ordre élevé basé sur un schéma numérique de Galerkin discontinu hybride avec d'intégration en temps implicite pour résoudre des équations de Braginskii dans différent géométries de tokamak et d'équilibre magnétique. Le schéma numérique permet d'effectuer des simulations avec des configurations magnétiques évoluant dans le temps, évitant un remaillage coûteux du domaine de calcul. La réalisation de l’outil numérique est présentée. La faisabilité de ce dernier est étudiée à travers une opération minutieuse de validation et de benchmarking avec SolEdge3X. Des sources de particules, dues au recyclage du plasma, et d'énergie, due au chauffage ohmique, sont introduites pour effectuer une simulation 2D d'une section poloidal de tokamak. Avec un tel modèle, les principales caractéristiques d'un plasma détaché sont étudiées pour la machine tokamak WEST. Les premières simulations cœur-bord d'une décharge WEST entière (plan #54487) sont présentées de la phase de démarrage à l'éitant du plasma. Les comparaisons entre l'interférométrie expérimentale et les données de simulation synthétique montrent un accord remarquable. L'évolution temporelle des particules et les flux de chaleur à la paroi sont analysés et exploités pour évaluer le sputtering du tungstène, en utilisant soit un modèle cinématique simple et soit le code Monte-Carlo ERO2.0
Nowadays a challenge remains the design of optimized plasma scenarios for tokamak operation to control the heat flow from the core region to the wall. This calls for the development of efficient and reliable numerical codes with predictive capabilities for plasma simulations. The present work aims to develop a high-order finite elements code based on hybrid discontinuous Galerkin numerical scheme and an efficient implicit time integration method for solving non isothermal Braginskii reduced fluid equations in versatile tokamak and magnetic equilibrium geometries. The use of such numerical scheme allows to perform simulations with time evolving magnetic configurations, avoiding expensive re-meshing of the computational domain. The structure and the realization of such a numerical tool is presented. The feasibility of the latter is then investigated through a careful validation and benchmarking operation with SolEdge3X. Self-consistent sources of particle, due to plasma recycling, and energy due to Ohmic heating are introduced to perform 2D simulation of a full poloidal tokamak cross section. With such a model the main features of a detached plasma are investigated for the WEST tokamak machine. The first core-edge transport simulations of an entire WEST discharge (shot #54487) are shown from the start-up phase to the final plasma landing. Comparisons between experimental interferometry and synthetic simulation data show a remarkable agreement. The time evolution of the particles and heat fluxes at the wall, are analyzed and exploited to assess the tungsten sputtering, using both a simple cinematic model and the impurity tracker monte-carlo code ERO2.0

Ce travail de thèse a montré que, dans une configuration limiteur, l’élongation des surfaces magnétiques a un effet stabilisant vis-à-vis de la turbulence dans le plasma de bord, ce qui conduit à une diminution de la largeur du plasma de bord quand l’élongation augmente. En ce qui concerne la triangularité, cette thèse a montré que ses effets sur le plasma de bord étaient plus faibles que ceux de l’élongation. Un travail théorique sur un modèle simplifié d'interchange a permis de comprendre ces tendances. Ces travaux ont également mis en lumière l'importance de la variabilité spatiale du champ magnétique sur la taille poloïdale des structures turbulentes et donc sur les flux turbulents radiaux qui en découlent. Dans un second temps, l’étude d’une configuration divertor à un point X nous a permis de voir que la variabilité spatiale du champ magnétique était telle qu'elle pourrait être une des causes du renforcement du caractère ballonné côté faible champ de la turbulence en géométrie divertor. Toujours en géométrie divertor, cette thèse a également montré que davantage de chaleur était déposée sur le matériau interne par rapport au matériau externe lorsque le champ magnétique toroïdal est orienté dans le sens direct (= dérive magnétique des ions vers le point X). Cela peut s'expliquer par l'existence d'une circulation importante de plasma du côté faible champ vers le côté fort champ au niveau du point X que l’on a observée dans cette configuration. Enfin, on a pu confirmer qu’une manière d’améliorer cette répartition des flux de chaleur sur les parois consiste à faire coïncider parfaitement deux points X (= snowflake idéal proposée en 2007 par Ryutov et Soukhanovski)
This phD work has shown that, in a limiter configuration, the elongation of magnetic surfaces has a stabilizing effect with respect to the edge plasma turbulence. This leads to a reduction of the edge plasma width when the elongation increases. Regarding triangularity, this phD work revealed that its effects on the edge plasma were weaker than those of elongation. A better understanding of these trends has been possible thanks to a theoretical work on a simplified interchange model. This work has also revealed the importance of the magnetic field spatial variability on the poloidal size of turbulent structures and therefore on the radial turbulent fluxes. In a second step, the study of a divertor configuration with one X point has shown that the the magnetic field spatial variability was so important that it could be one of the reasons that explain the enhancement of the low field side ballooned nature of edge plasma turbulence in a divertor geometry. Still concerning the divertor geometry, this phD also revealed that the internal material receives more heat compared to the external material when the toroidal magnetic field is oriented in the direct direction (= magnetic drift of the ions pointing towards the X point). A possible explanation of this observation is the existence of a significant plasma circulation from the low field side to the high field side at the X point that we observed in this configuration. Finally, we were able to confirm that one way to improve this heat flux distribution on the walls was to merge two X points perfectly (= ideal snowflake proposed in 2007 by Ryutov and Sukhanovsky)