Academic literature on the topic 'Système proche infrarouge'

La bathymétrie et la topographie des surfaces immergées sont des connaissances essentielles pour la gestion durabledes rivières et des espaces littoraux. Parmi les techniques permettant de les obtenir, le LiDAR bathymétrique apparaîtprometteur par sa capacité à relever de grandes surfaces en un temps limité, avec une forte résolution spatiale et demanière continue entre zones émergées et immergées.Bien que certaines études aient porté sur la précision de cette technique dans les zones côtières de profondeurmodérée, peu se sont intéressées aux eaux très peu profondes (< 3 m). Dans cette étude, une nouvelle méthode detraitement de formes d'ondes LiDAR pour les très faibles profondeurs est proposée. Cet algorithme s'appuie sur letraitement conjoint des trains d'ondes vert et proche-infrarouge (PIR). La densité et la précision des données résultantessur les eaux côtières très peu profondes sont ensuite analysées.Les résultats de ces développements et analyses sont présentés sur des données acquises sur le Golfe du Morbihan(France) par le Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM) en 2005 avec un système SHOALSqui fournit les formes d'ondes Raman, PIR et vert. Ce travail met l'accent sur la comparaison de la qualité entre lesdonnées bathymétriques livrées issues du traitement des signaux par l'opérateur et celles issues de l'algorithme detraitement proposé. Pour la validation des résultats, une méthode spécifique est utilisée ici afin de faciliter lacomparaison de mesures altimétriques réalisées entre des points GPS de référence et des empreintes LiDAR (diamètrede l'ordre de 2 m). Dans les très faibles profondeurs d'eau, l'algorithme proposé extrait 41% de mesuressupplémentaires par rapport aux données livrées, avec un biais de mesure comparable (environ 5 cm) et un écart-typedes erreurs plus faible (26,1 cm contre 41,1 cm). 55% de ces mesures supplémentaires sont situés à une profondeurcomprise entre 1,5 m et 2 m. De plus, l'algorithme proposé améliore la profondeur minimale détectable de 80 cm parrapport aux données livrées (1 m contre 1,8 m).

Le système d’élevage pastoral est critiqué pour son impact environnemental en raison des fortes émissions de gaz à effet de serre par unité de produit et l’effet néfaste sur le sol et la végétation. Au Sénégal, le stock de carbone dans la végétation est suivi par le Centre de suivi écologique dans 24 sites du Sahel depuis 1987. Toutefois, le stock de C du sol, paramètre essentiel aux processus d’humification de la litière des arbres et de rhizodéposition des herbacées, n’est pas pris en compte. Cette étude visait à déterminer l’influence de l’arbre et des facteurs environnementaux sur les teneurs en C du sol. Ainsi, 15 sites de suivi du Centre ont été sélectionnés, et 480 échantillons de sol ont été prélevés à 0–10 cm et 10–30 cm de profondeur sous et hors houppier. Les teneurs en C et en N totales ont été prédites par spectroscopie proche infrarouge (SPIR) et les stocks de C et de N calculés à partir de 60 échantillons de sol prélevés sous et hors houppier. Une analyse en composantes principales a permis d’identifier les facteurs impliqués dans la variation des stocks de C. Ainsi, dans la zone sylvopastorale du Sénégal, ces stocks ont varié le long d’un gradient nord-sud ; ils ont été positivement corrélés à la pluviométrie, au taux de couverture arborée et à la biomasse. Ils ont varié entre 9,3 et 29,7 Mg C/ha à 10–30 cm. A une échelle plus fine, l’arbre a induit une augmentation des teneurs en C et en N sous houppier dans l’horizon 0–10 cm. Cette étude a montré que les stocks de C du sol peuvent servir à déterminer les besoins de compensation des émissions de C dans le Sahel à travers la plantation d’arbres.

Le pilotage des systèmes d’élevage en vue d’une optimisation technique, économique et environnementale passe par une formulation des rations de plus en plus précise et nécessite donc une connaissance fine des aliments consommés par les animaux. La spectrométrie dans le proche infrarouge (SPIR), utilisée de façon croissante depuis les années 60, est une technique analytique permettant de caractériser rapidement des échantillons d’aliments ou de fourrages. Les premières applications concernaient la composition chimique des fourrages, mais il est également possible de développer des étalonnages pour une estimation de la valeur nutritive et de l’ingestion. Au-delà de ces mesures directes sur l’aliment, la SPIR peut être appliquée sur les fèces afin de caractériser l’alimentation d’animaux sur parcours. Le traitement conjoint des spectres des aliments et des fèces peut donner une vision de l’utilisation réellement faite des aliments par les animaux. D’autres utilisations possibles de la SPIR comme la traçabilité ou la classification des aliments ainsi que la reconnaissance botanique des végétaux dans les prairies sont aussi décrites. Les développements techniques actuels, et notamment la miniaturisation des spectromètres, permettent d’amener les instruments sur le terrain pour produire l’information au plus près de son utilisation. D’autres techniques spectroscopiques alternatives ou complémentaires à la SPIR comme la spectroscopie dans le moyen infrarouge, la spectroscopie Raman ou l’imagerie hyperspectrale permettront d’autres conditions de mesures et d’autres applications.

La présente thèse s’intéresse aux moteurs de la régénération des forêts denses humides tropicales d’Afrique, plus particulièrement au rôle joué par la banque de graines du sol dans cette régénération. Plus spécifiquement, l’étude vise à : évaluer l’abondance et la composition floristique de la banque de graines du sol de deux types de forêt reposant sur des sols différents ; quantifier l’abondance de la banque de graines du sol d’une essence commerciale importante, le tali (Erythrophleum suaveolens) et étudier les facteurs intervenant dans la levée de dormance de ses graines ; évaluer la capacité du système d’imagerie hyperspectrale proche infrarouge à discriminer des graines de deux espèces sœurs, E. suaveolens et E. ivorense. Les résultats montrent que la densité et la composition floristique de la banque de graines du sol varient significativement selon les types de forêt et de sol. Les taxons pionniers sont largement majoritaires dans les deux cas, mais sont mieux représentés dans la banque du sol de la forêt à Celtis (vieille forêt secondaire) que dans le sol de la forêt à Manilkara (forêt mature). Tous taxons confondus, la similarité floristique entre la banque de graines du sol et la végétation environnante est relativement faible quel que soit le type forestier. Cependant, cette similarité s’avère nettement plus importante en ne considérant que les taxons pionniers. Seulement trois espèces de bois d’œuvre ont été observées dans la banque du sol : Nauclea diderrichii, Staudtia kamerunensis et Erythrophleum suaveolens. E. suaveolens, le tali, est une des espèces les plus exploitées d’Afrique centrale. L’évaluation de l’abondance des graines de l’espèce au sein des deux types de forêt révèle une densité plus élevée en forêt à Celtis qu’en forêt à Manilkara, où les graines sont quasi inexistantes bien que les densités d’arbres en âge de reproduction ainsi que les structures diamétriques, soient similaires entre sites. Différentes hypothèses ont été émises pour expliquer ce résultat, la plus probable étant liée à la structure de végétation différente entre les sites. Les canopées des individus vivant dans la forêt à Manilkara seraient davantage dominées et fructifieraient moins fréquemment que dans la forêt à Celtis. La longévité des graines étudiées par spectroscopie de masse par accélérateur révèle que ces semences de tali, viables et enfouies dans le sol, seraient âgées d’environ dix ans. Le système d’imagerie hyperspectrale proche infrarouge s’est avéré efficace dans la distinction des graines d’E. suaveolens et E. ivorense, ce qui ouvre d’intéressantes perspectives quant à l’utilisation de cette technique pour étudier la banque de graines du sol.

L’activité neuronale spinale exprime des phénomènes physiologiques électriques instantanés et des modifications vasculaires lentes. L’identification des relations qui les lient ouvrent la voie à des modalités alternatives d’étude de l’activité cognitive et motrice du système nerveux. A l’image des techniques par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), l’imagerie optique diffuse se base sur la modification de la composition sanguine. Les deux systèmes supposent une évolution vasculaire localisée découlant d’une activité neuronale énergétique consommatrice d’oxygène et sont cohérentes entre elles dans un contexte cérébral. Les travaux menés dans cette thèse visent la réalisation d’un prototype implantable d’imagerie optique médullaire destiné au suivi de l’activité neurale. Ses objectifs sont l’étude de la détectabilité optique des changements hémodynamiques spinaux lors de rythmes intra-spinales. Parmi les résultats recherchés figurent l’extraction de caractéristiques d’oxygénation simultanément sur plusieurs segments et la caractérisation de la réponse hémodynamique déclenchée par des stimulations sensorielles ou électriques. Le prototype de sonde optique réalisé a été utilisé avec succès dans des expérimentations in vivo chez 6 chats. Les résultats marquants obtenus concernent l’enregistrement simultané de la modification hémodynamique et de la réponse électrique (par électroneurogramme) de nerfs fléchisseurs et extenseurs. Les réponses vasculaires liées à une locomotion fictive ont été identifiées ainsi qu’un décalage temporel de certains segments spinaux dans des schémas de motricité. Les résultats sont une preuve de concept de l’imagerie optique spinale et ouvrent la voie à des implants chroniques transposables chez l’homme.

La gélatine est un biopolymère naturel obtenu après dénaturation et hydrolyse partielle de fibres de collagène, une protéine fibrillaire présente dans les tissus conjonctifs de toutes les espèces du règne animal. Elle est utilisée dans différentes industries, parmi lesquelles l’industrie agroalimentaire, pharmaceutique, photographique et cosmétique. Ses propriétés fonctionnelles dépendent du procédé de fabrication, mais également de l’origine des matières collagéniques. L’objectif de ce travail de thèse est la caractérisation de la matière première (couennes de porc), mais également de la gélatine obtenue lors du processus, par une méthode rapide et non destructive. L’utilisation de la spectroscopie proche infrarouge couplée à des méthodes chimiométriques, a permis de travailler à l’échelle du laboratoire, mais également sur la chaîne de production industrielle. Le premier chapitre porte sur l’étude de l’hétérogénéité des couennes de porc au laboratoire, en termes de teneur en protéines, matières grasses, matières sèches et collagène. Plusieurs modèles ont pu être développés pour prédire ces teneurs, à partir de spectres proche infrarouge collectés sur des couennes en mouvement. Les meilleurs modèles présentent des performances compatibles avec une utilisation dans l’usine. Le second chapitre adapte cette méthode à l’échelle industrielle, c’est-à-dire à partir du rendement en gélatine fabriquée pour un lot de 75t de couennes. L’approche prédictive ne s’est pas avérée concluante, cependant des approches de classification ont montré leur intérêt. Les deux essais suivants ont porté sur la gélatine. Le troisième chapitre porte sur le développement de modèles de prédiction des propriétés physico-chimiques d’échantillons de gélatine à partir de spectres proche infrarouge, mettant en évidence de hautes capacités de prédiction de ces paramètres (r²&gt;0,9). Enfin, ce chapitre propose de relier les caractéristiques moléculaires de la gélatine à ses propriétés physico-chimiques, par la technique de Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation couplée à un détecteur de diffusion de la lumière Multiangulaire (MALS). Les paramètres de caractérisation de l’AFlFFF-MALS permettent de discriminer partiellement des échantillons de gélatine dont les paramètres de bloom et de viscosité sont différents<br>Gelatin is a natural biopolymer obtained after denaturation and partial hydrolysis of collagen fibers, a fibrillar protein present in the connective tissues of all species of the animal kingdom. It is used in various industries, including the agri-food, pharmaceutical, photographic and cosmetic industries. Its functional properties depend on the manufacturing process, but also on the origin of the collagenous materials. The objective of this thesis is to characterize the raw material (pig rind), but also the gelatin obtained during the process, by a fast and non-destructive tool. The use of near-infrared spectroscopy coupled with chemometric methods allowed us to work on the scale of the laboratory but also on the industrial chain. The first study examines the heterogeneity of pig rinds, under laboratory conditions, in terms of protein, fat, moisture and collagen contents. Several models have been developed to predict these levels, from near infrared spectra collected on moving rinds. The best models have good performances. In the second industrial scale trial, an approach to gelatin yield from 75 tons batches was proposed. The predictive approach has not been conclusive; however, classification approaches have shown interesting results. The next two tests were on gelatin. The third test allowed the development of models for predicting the physicochemical properties of gelatin samples from near-infrared spectra, demonstrating very good predictive capabilities of these parameters (r²&gt; 0.9). Finally, a final test allowed to link the molecular characteristics of the gelatin to its physicochemical properties, by the technique of Asymmetrical Field-Flow Fractionation coupled with a Multiangular Light Scattering Detector (MALS). The characterization parameters of AFlFFF-MALS make it possible to partially discriminate gelatin samples with different bloom and viscosity parameters

L'Optique Adaptative (OA) est une technologie mature qui permet de corriger les effets de l'atmosphère sur la formation des images. Les futurs systèmes nécessitent toutefois des développements dans le domaine de l'astronomie afin d'augmenter la couverture du ciel. L'avènement des matrices de PhotoDiodes à Avalanche (APD) est en ce sens prometteur, en permettant l'analyse de front d'onde faible flux du visible au proche infra-rouge. D'autres domaines cherchent également à bénéficier de l'OA, tels que la surveillance de l'espace ou les télécommunications optiques en espace libre. L'intégration du banc d'OA ODISSEE à l'OCA offre un accès au ciel pour valider les nouveaux concepts dans chacun de ces domaines. Nous présentons dans ce mémoire la démarche suivie afin d'étalonner et optimiser le banc. Une analyse fine des sources d'erreur est réalisée à partir d'une caractérisation complète du système et de ses résultats en fonctionnement, appuyée par une modélisation au préalable recalée. Ces travaux permettent de guider les améliorations futures du banc en termes d'optimisation, et représentent de plus un gain en opérabilité dans les domaines de la surveillance et des télécommunications, où ODISSEE a acquis un statut unique en Europe. Parallèlement, nous préparons la mise en oeuvre en analyse de front d'onde d'un détecteur APD, autour de l'étude de la caméra RAPID. Il s'agit d'étudier l'impact en OA des défauts de cosmétique, et du bruit spatial fixe. Nous en proposons une modélisation et simulons sa propagation. Ces travaux ouvrent la voie à la conception d'un ASO RAPID optimisé, exploitant l'avancée majeure pour l'OA que constitue cette nouvelle génération de détecteurs<br>Adaptive Optics (AO) allows the correction of the atmospheric effects on the images. This technic is today mature in astronomy. However the future systems require more advanced developments to increase sky coverage. In that, recent Avalanche PhotoDiodes (APD) arrays are promising by providing possible low flux wave-front sensing from visible to near infra-red. Other applications are also searching for take advantage of AO, like space observation or free space optical telecommunications. The integration of the ODISSEE AO bench at the OCA provides a sky acces for new concepts validation in many fields. We present in this PhD thesis the approach to calibrate and optimize the bench. We carry out a detailed analysis of error sources from a complete characterization of the system and of its results in operation, supported by a fitted modeling. These works enable guide future bench optimization works, and represent a gain in terms of operability for space observation and telecom, where ODISSEE has an unique status in Europe. In parallel we prepare the implementation of APD array for Wave-Front Sensing (WFS), by studying the RAPID camera. This involves analysing the impact of cosmetic and Fixed Pattern Noise (FPN) propagation on WFSensing in AO. Therefore we propose a FPN modeling and its propagation in AO. These works allow to design an optimize a RAPID wave-front sensor, taking advantage of the major breakthrough of APD arrays for AO

La faiblesse des muscles périphériques, définie par une diminution de la force maximale volontaire en dehors de tout état de fatigue neuromusculaire, est une complication fréquente de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La force maximale volontaire dépend à la fois des propriétés musculaires périphériques (i.e. volume et architecture musculaire, qualités contractiles) et de la capacité du système nerveux à activer le muscle maximalement. Dans la BPCO, plusieurs travaux ont souligné l'existence paradoxale d'une perte de force maximale volontaire sans altérations musculaires périphériques et sans qu'un déficit d'activation volontaire n'ait clairement été identifié. Pourtant, les patients atteints de BPCO présentent de nombreuses altérations du système nerveux, compatibles avec une capacité d'activation volontaire altérée.L'objectif de ce travail de thèse était donc de tester l'implication du système nerveux dans la faiblesse musculaire de la BPCO et d'en déterminer les mécanismes sous-jacents. Au cours de nos travaux, nous avons mis en évidence une activité corticale diminuée dans la BPCO lors de contractions maximales et sous-maximales volontaires. Nous avons par ailleurs rapporté une perte d'excitabilité du cortex moteur et un déficit d'activation volontaire spécifique aux patients atteints de faiblesse musculaire. Ces résultats sont en accord avec une implication des altérations cérébrales dans la faiblesse musculaire périphérique de la BPCO. Nous sommes ensuite parvenus à identifier une origine potentielle des altérations cérébrales : les désaturations en O2 au cours du sommeil avec mouvements non-rapides des yeux (NREM). Cette hypothèse a été corroborée par l'observation d'un niveau d'activation volontaire réduit chez les patients désatureurs en sommeil NREM. En revanche, aucune répercussion significative n'a pu être observée sur la force maximale volontaire de ces patients, suggérant l'existence d'un mécanisme compensatoire. In fine, nos résultats constituent une avancée importante dans la compréhension du phénomène de faiblesse musculaire, classiquement attribué à la seule perte de masse musculaire. L'implication du système nerveux central dans la faiblesse musculaire ouvre notamment la voie à de nouvelles modalités de prise en charge par des approches spécifiques, dans l'optique de lutter contre la faiblesse musculaire et ses multiples répercussions négatives dans la vie du patient atteint de BPCO<br>Peripheral muscle weakness, as defined by a reduced voluntary strength outside any state of neuromuscular fatigue, is a common complication of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Maximal voluntary strength is determined by both peripheral muscle properties (i.e. muscle volume and architecture, contractile quality) and the nervous system's ability to activate the muscle maximally. In COPD, many studies highlighted the paradoxical existence of maximal voluntary strength loss without any peripheral muscle impairment, and without a clearly identified voluntary activation deficit. However, patients with COPD exhibited several nervous system alterations compatible with a reduced maximal voluntary activation capacity. The aim of this thesis was to test the nervous system implication in COPD muscle weakness and to determine the involved mechanisms. As major results, we found a reduced cortical activity in COPD during maximal and sub-maximal voluntary contractions. Furthermore, we reported reduced motor cortex excitability and voluntary activation deficit, specifically in patients with muscle weakness. These results are in accordance with an involvement of cortical alterations in COPD muscle weakness. Then, we indentified a potential origin for cortical alterations: O2 desaturation during non-rapid eye movement (NREM) sleep. This hypothesis has been corroborated by the observation of a reduced voluntary activation in patients with NREM sleep desaturation. However, no significant repercussion could have been observed on maximal voluntary strength in these patients, suggesting a compensatory mechanism.Our results are an important step forward in understanding the COPD muscle weakness that was classically attributed to loss of muscle mass only. The involvement of the central nervous system in COPD muscle weakness also brings about new patient care opportunities via tailored approaches, in order to fight against muscle weakness and its deleterious consequences on a patient's life

Le radical hydroxyle OH est un oxydant puissant qui intervient, entre autre,dans de nombreux processus photochimiques atmosphériques. L'objectif de cette thèse était de développerun système de mesure desradicaux OH dédié aux études de laboratoire. Celui-ci est basé sur la spectroscopie d'absorption en cavité résonante hors d'axe (OA-ICOS,Off-Axis integrated Cavity Output Spectroscopy).Notre système repose sur le couplaged'une diode laser fibrée (DFB) émettant dans le proche infrarouge (∼1435 nm) au sein d'une cavitéoptique àhaute finesse de 50 cm. Le parcours d'interaction du faisceau avec le milieu atteint 1263 m. Le couplage hors de l'axe permet d'atteindre une limite de détection à 2,12 x 10¹¹ OH / cm³. La spectroscopie par modulation de la longueur d'onde (WMS) en modulant l'intensité de la diode laser à 10 kHz est utilisée conjointement à la cavité OA-ICOS. Cette technique permet de s'affranchir du bruit en 1/f. La WM-OA-ICOS atteint alors une limite de détection de 5,7 x 10¹⁰OH/cm³. Les effets de la Modulation Résiduelle d'Amplitude (RAM) occasionnés par la modulation de l'intensité laser ont ensuite été supprimés. L'implémentation d'une boucle de contrôle de l'intensité laser en amont de la cavité optique a permis de réduire les variations d'intensité de la source et les effets de RAM. Ceci se traduit par une limite de détection plus basse à 5,7 x 10⁹ OH/cm³ pour 100 secondes d'intégration. La suppression des effets de RAM par moyen optique est utilisée pour la première fois pour réduire la limite de détection de systèmes WM-OA-ICOS. Ceci nous permet d'atteindre une valeur de NEAS qui est parmi les meilleures au monde et offre des perspectives intéressantes.

Les nouveau-nés, en particulier prématurés, sont fragiles et peu mobilisables. Les techniques actuelles de suivi neurologique de routine sont utilisables au chevet de l'enfant mais ne couvrent pas l'ensemble des aspects de la fonction cérébrale. Il est donc nécessaire de développer des techniques complémentaires, utilisables au chevet de l'enfant et non-invasives, pour accéder aux informations hémodynamiques (telles que la NIRS), mais aussi d'améliorer les techniques existantes (telles que l'EEG). Dans ce travail, nous avons montré qu'il était possible de faire de la localisation de source EEG chez le nouveau-né prématuré, et donné une première évaluation de l'importance des principaux paramètres du crâne (épaisseur, conductivité, présence de fontanelles) dans la marge de variation de la localisation. L'enregistrement conjoint de l'EEG et de la NIRS a permis d'évaluer la pertinence de cette approche dans l'étude d'activités physiologiques et pathologiques, chez le nouveau-né prématuré, le nourrisson et l'enfant, mais aussi chez un modèle de rat épileptique. De nombreuses informations d'intérêt biologique et clinique ont été extraites de ces études. L'ensemble de ce travail a permis de mettre en évidence l'apport de la résolution temporelle et de la simplicité d'usage de la NIRS par rapport aux autres techniques d'exploration hémodynamique. Ces résultats ont permis de proposer des pistes de développement de l'usage de l'EEG et de la NIRS à destination du nouveau-né qui permettront d'améliorer les explorations fonctionnelles du cerveau néonatal, afin de perfectionner la prise en charge de ces patients particuliers et de réduire les conséquences de la prématurité<br>Neonates, especially premature ones, are fragile and should not be moved. Current techniques for their routine neurological follow-up are usable at the child's bedside but do not cover all the aspects of brain function. It is thus necessary to develop complementary techniques, usable at the child's bedside and non-invasive, to study haemodynamic aspects (like NIRS), and to improve current techniques (like EEG). In this work, we gave evidence that EEG source localisation is feasible in premature neonates, and gave a first evaluation of the influence of the main skull parameters (thickness, conductivity, fontanels) on the location variation range. Simultaneous recording of EEG and NIRS in premature neonates, infants, children and a rat model of epilepsy allowed us to evaluate the relevance of this approach to study physiological and pathological activities. Various information of biological and clinical interest have been extracted from these studies. This whole work highlighted the advantage of NIRS temporal resolution and ease of use compared with other techniques for haemodynamic functional explorations. These results allowed us to propose leads to develop the use of EEG and NIRS in neonates, that should improve their follow-up and help to reduce the consequences of premature birth

Le domaine des véhicules autonomes a suscité un grand intérêt ces dernières années. Afin de garantir au passager une expérience sûre et confortable sur les véhicules autonomes, des systèmes d'obstacles avancés doivent être mis en œuvre. Bien que les solutions actuelles de détection d'obstacles aient montré de bonnes performances, elles doivent être encore améliorées pour une sécurité accrue des véhicules autonomes sur route, de jour comme de nuit. En particulier, les véhicules autonomes dans la vie réelle peuvent rencontrer de la glace, de la neige ou des flaques d'eau, qui peuvent être la cause de collisions graves et d'accidents de la circulation. Les systèmes de détection doivent donc permettre de détecter les changements d'état de la route pour anticiper la réaction du véhicule et/ou désactiver les fonctions automatisées. L'objectif de cette thèse est de proposer un système pour les véhicules autonomes afin de détecter les conditions de chaussée induites par la météo. Après une étude approfondie de l'état de l'art, un système proche infrarouge (NIR) basé sur des LED et un système d'apprentissage automatique sont proposés pour la détection diurne et nocturne. Le système NIR a été conçu puis validé expérimentalement et, les spécifications techniques du système ont été définies. Le système d'apprentissage automatique est de plus proposé comme solution complémentaire au système NIR. Différents modèles d'apprentissage ont été testés et comparés en termes de performance. Enfin, les résultats sont discutés et une combinaison des deux systèmes est proposée afin de garantir une performance accrue pour la reconnaissance des conditions de route<br>The field of autonomous vehicles has aroused great interest in recent years. In order to ensure the passenger to get a safe and comfortable experience on autonomous vehicles, advanced obstacle systems have to be implemented. Although current solutions for detecting obstacles have shown quite good performances, they have to be improved for an increased safety of autonomous vehicles on road, both in day-time and night-time conditions. In particular, autonomous vehicles in real life may encounter ice, snow or water puddles, which may be the cause of severe crashes and traffic accidents. The detection systems must hence allow detecting changes in road conditions to anticipate the vehicle reaction and/or deactivate the automated functions. The aim of this thesis is to propose a system implemented on the autonomous vehicles in order to detect the road surface conditions induced by the weather. After deep investigation of the state of art, a near infrared (NIR) system based on LEDs and a machine learning system were proposed for daytime and night-time detection. The NIR systems with three LEDs were investigated with experimental validations. In addition, the specifications of the NIR systems are carefully discussed. Furthermore, the machine learning system is proposed as a supplementary system. The performance of different models is compared in terms of classification accuracy and model complexity. Finally, the results are discussed and a combination of the two systems is proposed

L’évaluation de la performance des ouvrages hydrauliques en remblai est un enjeu majeur pour les gestionnaires en charge de leur sécurité. Qu'il s'agisse de digues ou de barrages, la présence de végétation arborescente représente un facteur de fragilité important. Deux types de mécanismes de détérioration peuvent ainsi être initiés ou aggravés : l’érosion interne et l’érosion externe. Or, ce facteur n’a été pris en compte que partiellement dans les modèles d’évaluation existants. De plus, les petits barrages en remblai peuvent avoir des dispositifs d’étanchéité différents et ne sont pas toujours équipés de drains et d’instruments d’auscultation: il est alors nécessaire d’adapter les modèles à chaque cas. L’objectif de la thèse est de répondre à ces verrous scientifiques. Les résultats de nos recherches concernent l’établissement de modèles d’évaluation de la performance basés sur des approches à base de connaissances.La démarche a été appliquée sur des ouvrages réels : 3 tronçons de digues de protection contre les inondations ainsi que 7 barrages en remblai ce qui nous a permis de montrer sa pertinence et donc son potentiel d’utilisation opérationnelle<br>The performance assessment of embankment hydraulic works is a major challenge for managers in charge of their security. For both dikes and dams, the presence of trees represents an important fragility factor. Two types of deterioration mechanism can thus be initiated or aggravated: internal erosion or scouring. However, this factor has been taken only partially into account in existing assessment models. In addition, small embankment dams can have different sealing devices and are not always equipped with drains and monitoring instruments: it is thus necessary to customize the models in each case. The aim of the thesis was to remove these scientific obstacles. The results of our research concern the design of performance assessment models relying on knowledge-based approaches.The approach was implemented for real works: three sections of river dikes and seven small embankment dams which allowed us to show its relevance and therefore its operational potential

Ce mémoire décrit le développement opto-mécanique et électro-mécanique de la 2ième version du scanner TomOptUS pour tomographie optique diffuse (TOD).Ce scanner est destiné à l'imagerie moléculaire 3D de l'intérieur d'un petit animal. Les buts de la TOD sont : 1) d'obtenir la distribution spatiale des coefficients d'absorption ([mu][indice inférieur a]) et de diffusion ([mu][indice inférieur s]) dans les tissus biologiques (imagerie intrinsèque) et 2) de localiser des agents fluorescents injectés et à suivre leur distribution spatiale (imagerie par fluorescence). La TOD sur petit animal est d'un grand intérêt en pharmacologie et en oncologie pour l'étiquetage de médicaments afin de suivre leur progression, pour suivre l'évolution d'une pathologie sous traitement sur un même individu, ou pour repérer des cellules cancéreuses par marquage des protéines membranaires qu'elles expriment. La diffusion de la lumière dans les tissus biologiques est le plus grand obstacle en TOD. Les mesures en régime continu ne permettent pas de distinguer les photons détectés selon le degré de diffusion qu'ils subissent. La diffusion mène à une perte d'information quant à la trajectoire suivie par les photons. La détection résolue en temps permet de garder une partie de cette information. Le scanner TomOptUS utilise un système ultra-rapide de comptage de photons corrélé en temps et des tubes photomultiplicateurs pour mesurer la distribution temporelle de pulses lumineux transmis et/ou rétrodiffusés dans le sujet à imager suite à l'illumination à l'aide d'impulsions laser ultra-brèves. La 2 ième version du scanner est un système multicanal à géométrie annulaire sur 360 [degrés] autour du sujet. Il est muni de 7 canaux de détection optique permettant l'acquisition simultanée de données tomographiques dans deux bandes de longueurs d'onde (intrinsèque et fluorescence). L'acquisition des données est automatisée par ordinateur.Ce scanner a l'avantage d'effectuer des mesures sans contact avec le sujet. Ceci facilite l'acquisition des données et permettra éventuellement de le combiner à d'autres modalités d'imagerie médicale sans contact (tomographie d'émission par positrons, tomodentométrie [i.e. tomodensitométrie] ou imagerie par résonance magnétique) pour réaliser des séances d'imagerie multimodales. Le scanner est aussi équipé d'un système de vision numérique stéréo à 2 caméras permettant de mesurer la surface externe du sujet en 3D. Les mesures tomographiques et de surface se font simultanément en utilisant le faisceau laser incident sur le sujet. On présente des résultats de localisation d'un nombre a priori inconnu d'inclusions fluorescentes ponctuelles dans une mire (ou fantôme) absorbante et diffusante. L'algorithme de localisation repose sur la mesure des temps d'arrivée des premiers photons à différentes positions angulaires autour du sujet. Ceci requiert une résolution temporelle très élevée dans la détection des photons, une très grande synchronisation des différents canaux de détection et une grande stabilité dans la détection des signaux optiques. L'architecture du scanner ainsi qu'une méthode de calibration élaborée dans le cadre des présents travaux permettent d'atteindre de telles performances. On présente également des résultats préliminaires de l'effet d'un milieu hétérogène sur le temps de vol des photons.

La Tomographie Optique Diffuse (TOD) est désormais une modalité d’imagerie médicale fonctionnelle reconnue. L’une des applications les plus répandues de cette technique est celle de l’imagerie fonctionnelle cérébrale chez l’Homme. En effet, cette technique présente de nombreux avantages, notamment grâce à la richesse des contrastes optiques accessibles. Néanmoins, certains verrous subsistent et freinent le développement de son utilisation, spécialement pour des applications chez l’Homme adulte en clinique ou dans des conditions particulières comme lors du suivi de l’activité sportive. En effet, le signal optique mesuré contient des informations venant de différentes profondeurs de la tête, et donc de différents types de tissus comme la peau ou le cerveau. Or, la réponse d’intérêt étant celle du cerveau, la réponse de la peau peut dégrader l’information recherchée. Dans ce contexte, ces travaux portent sur le développement d’un nouvel instrument de TOD permettant d’acquérir les dimensions spatiale, spectrale et de temps de vol du photon de façon simultanée, et ce à haute fréquence d’acquisition. Au cours de cette thèse, l’instrument a été développé et caractérisé sur fantôme optique. Ensuite, il a été validé in-vivo chez l’Homme adulte, notamment en détectant l’activité du cortex préfrontal en réponse à une tâche de calcul simple. Les informations multidimensionnelles acquises par notre système ont permis d’améliorer la séparation des contributions des différents tissus (Peau/Cerveau). Elles ont également permis de différencier la signature de la réponse physiologique de ces tissus, notamment en permettant de détecter les variations de concentration en Cytochrome-c-oxydase. Parallèlement à ce développement instrumental, des simulations Monte-Carlo de la propagation de la lumière dans un modèle anatomique de tête ont été effectuées. Ces simulations ont permis de mieux comprendre la propagation de la lumière dans les tissus en fonction de la longueur d’onde et de valider la pertinence de cette approche multidimensionnelle. Les perspectives de ces travaux de thèse se dirigent vers l’utilisation de cet instrument pour le suivi de la réponse du cerveau chez l’Homme adulte lors de différentes sollicitations comme des stimulations de TDCS, ou en réponse à une activité sportive<br>The Diffuse Optical Tomography (DOT) is now a relevant tool for the functional medical imaging. One of the most widespread application of this technic is the imaging of the human brain function. Indeed, this technic has numerous advantages, especially the richness of the optical contrast accessible. Nevertheless, some drawbacks are curbing the use of the technic, especially for applications on adults in clinics or in particular environment like in the monitoring of sports activity. Indeed, the measured signal contains information coming from different depths of the head, so it contains different tissues types like skin and brain. Yet, the response of interest is the one of the brain, and the one of the skin is blurring it. In this context, this work is about the development of a new instrument of DOT capable of acquiring spatial and spectral information, as well as the arrival time of photons simultaneously and at a high acquisition speed. During the PhD thesis the instrument has been developed and characterised on optical phantoms. Then, it has been validated in-vivo on adults, especially by detecting the cortical activation of the prefrontal cortex, in response to a simple calculation task. Multidimensional information acquired by our system allowed us to better distinguish between superficial and deep layers. It also allowed us to distinguish between the physiological signature of those tissues, and especially to detect the variations of concentration in Cytochrom-c-oxydase. Concurrently to this experimental work, Monte-Carlo simulation of light propagation in a model off a human head has been done. Those simulations allowed us to better understand the light propagation in tissues as function as their wavelength, and to validate the relevance of our multidimensional approach. Perspectives of this work is to use the developed instrument to monitor the brain’s response of the Human adult to several solicitations like tDCS stimulation, or sports activity

Les spectroscopies d’absorption infrarouge et de diffusion Raman, très riches en informations physico-chimiques, souffrent cependant d’une faible sensibilité. En effet, il est difficile par des moyens d’optique classique d’aller sonder en solution ou de caractériser des nano-objets dilués. Il existe cependant plusieurs stratégies pour contourner ce problème en spectroscopie de diffusion Raman et ce chapitre propose de décrire brièvement et de manière non exhaustive ces principales possibilités. Nous présenterons dans la première partie les moyens pour augmenter les sections efficaces de diffusion des systèmes à étudier et dans une deuxième partie les moyens pour augmenter les champs électriques à proximité des molécules en utilisant des propriétés plasmoniques de nanostructures métalliques en champ proche optique.