Thèses : « Cartographie de réplication optique »

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Menezes, Braganca Nikita. « Cartographie pangénomique à haut débit et en molécule unique de la réplication de l'ADN ». Electronic Thesis or Diss., Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEE040.

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Résumé :

La réplication de l'ADN est un processus vital qui assure la transmission l'information génétique aux cellules filles. Chez les eucaryotes, la réplication du génome s'effectue en utilisant de multiples origines de réplication. Chez les métazoaires, la cartographie de la réplication demeure difficile. Les cartographies pangénomiques des origines de réplication chez l’Homme réalisées à l'aide de techniques de séquençage, ne s’accordent que modérément. Une explication possible de ces incohérences est que ces approches utilisent de grandes populations cellulaires qui ne nous donne qu’une image moyenne de la réplication. Ainsi, pour mieux comprendre la réplication de l'ADN et accéder à cette variabilité inter-cellulaire, il est fondamental de développer des techniques en molécule unique telle que le peignage moléculaire. Cependant, cette dernière est réfractaire à l'automatisation et empêche l'analyse pangénomique de la réplication. Pour surmonter ces obstacles, nous avons ré-employé un dispositif de cartographie optique basé sur de la microfluidique, le système Bionano Genomics Irys, pour le High Throughput Optical MApping of Replicating DNA (HOMARD). Typiquement, pour un “run”, nous recueillons plus de 34 000 images et plus de 63 000 Mpb d'ADN. Nos nouveaux outils open source, qui ont nécessité l'adaptation du logiciel propriétaire fourni, nous permettent de visualiser simultanément les profils d'intensité de l’ensemble des molécules d'ADN cartographiées, de vérifier la qualité de la cartographie réalisée et, en particulier, de voir où sont situés les segments répliqués au niveau du génome en molécule unique. Nous démontrons la robustesse de notre approche en fournissant, avec une couverture sans précédent (23 311 x), une carte de la réplication de l'ADN bactériophage dupliqué dans des extraits d'œufs Xenopus et mettons en évidence le potentiel du système Irys pour l’étude de la réplication de l'ADN et autres études de génomiques fonctionnelles, en plus de son utilisation standard
DNA replication is a vital process ensuring accurate conveyance of the genetic information to the daughter cells. In eukaryotic organisms, genome replication is carried out by using multiple start sites, also known as replication origins. In metazoans, the mapping of replication remains challenging. Genome wide mapping of human replication origins performed using sequencing techniques only modestly agree. These existing genome wide approaches use large cell populations that smooth out variability between chromosomal copies that could explain this inconsistency. Thus, to get a better understanding of DNA replication and to uncover the cell-to-cell variability, the development of single molecule techniques is fundamental. DNA combing, a widespread technique used to map DNA replication at a single molecule level, is refractory to automation, forestalling genome-wide analysis. To overcome these impediments, we repurposed an optical DNA mapping device based on microfluidics, the Bionano Genomics Irys system, for High-throughput Optical MApping of Replicating DNA (HOMARD). We typically collect, for a single run, over 34 000 images and more than 63 000 Mbp of DNA. Our new open source tools, that required the adaptation of the provided proprietary software, empower us to simultaneously visualize the intensity profiles of all mapped DNA molecules, check the optical mapping performed and, in particular, see where the replication tracks are located genome-wide at a single molecule level. We demonstrate the robustness of our approach by providing an ultra-high coverage (23,311 x) replication map of bacteriophage DNA in Xenopus egg extracts and the potential of the Irys system for DNA replication and other functional genomic studies apart from its standard use

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Wang, Weitao. « Genome-Wide Mapping of Human DNA Replication by Optical Replication Mapping Supports a Stochastic Model of Eukaryotic Replication ». Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2021. http://www.theses.fr/2021UPSLS048.

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Résumé :

La réplication de l'ADN est régulée par l'emplacement et le moment de l'initiation de la réplication. Par conséquent, beaucoup d'efforts ont été investis dans l'identification et l'analyse des sites d'initiation de la réplication dans les cellules humaines. Cependant, la nature hétérogène de la cinétique de réplication eucaryote et la faible efficacité de l'utilisation du site d'initiation individuelle chez les métazoaires a rendu difficile la cartographie de l'emplacement et du moment de l'initiation de la réplication dans les cellules humaines. Une solution potentielle au problème de la cartographie de la réplication humaine est l'analyse dans les molécules uniques. Cependant, les approches actuelles ne fournissent pas le débit requis pour les expériences à l'échelle du génome humaine. Pour relever ce défi, nous avons développé la cartographie de réplication optique (Optical Replicaiton Mapping - ORM), une approche de molécule unique à haut débit pour cartographier l'ADN nouvellement répliqué, et l'avons utilisée pour cartographier les événements d'initiation précoce dans les cellules humaines. La nature de molécule unique de nos données, et une couverture totale de plus de 2000 fois du génome humain sur 27 millions de fibres d'une longueur moyenne d'environ 300 kb, nous permettent d'identifier les sites d'initiation et leur probabilité d’initiation avec une grande confiance. En particulier, pour la première fois, nous sommes en mesure de mesurer à l'échelle du génome humain l'efficacité absolue de l'initiation de la réplication. Nous constatons que la distribution de l'initiation de la réplication humaine est cohérente avec l'initiation inefficace et stochastique de complexes d'initiation potentiels distribués de manière hétérogène enrichis en chromatine accessible. En particulier, nous constatons que les sites d'initiation de la réplication humaine ne sont pas limités à des origines de réplication bien définies, mais sont plutôt répartis sur de larges zones d'initiation constituées de nombreux sites d'initiation. De plus, nous ne trouvons aucune corrélation des événements d'initiation entre les zones d'initiation voisines. Bien que la plupart des événements d'initiation précoce se produisent dans les régions à réplication précoce du génome, un nombre significatif se produit dans les régions tardives. Le fait que les sites d'initiation dans les régions tardive aient une certaine probabilité d’initiation au début de la phase S suggère que la principale différence entre les événements d'initiation dans les régions à réplication précoce et tardive est leur probabilité intrinsèque d’initiation, et n’est pas due à une différence qualitative dans leur distribution de temps d’initiation. De plus, la modélisation de la cinétique de réplication démontre que la mesure de l'efficacité d’initiation de la zone d'initiation au début de la phase S suffit pour prédire le temps d’initiation moyen de ces zones tout au long de la phase S, ce qui suggère en outre que les différences entre les temps d’initiation des zones d'initiation précoce et tardive sont quantitatives plutôt que qualitatives. Ces observations sont cohérentes avec les modèles stochastiques de la régulation de l'initiation et suggèrent que la régulation stochastique de la cinétique de réplication est une caractéristique fondamentale de la réplication chez eucaryotes, conservée de la levure à l'homme
DNA replication is regulated by the location and timing of replication initiation. Therefore, much effort has been invested in identifying and analyzing the sites of human replication initiation. However, the heterogeneous nature of eukaryotic replication kinetics and the low efficiency of individual initiation site utilization in metazoans has made mapping the location and timing of replication initiation in human cells difficult. A potential solution to the problem of human replication mapping is single-molecule analysis. However, current approaches do not provide the throughput required for genome-wide experiments. To address this challenge, we have developed Optical Replication Mapping (ORM), a high-throughput single-molecule approach to map newly replicated DNA and used it to map early initiation events in human cells. The single-molecule nature of our data, and a total of more than 2000-fold coverage of the human genome on 27 million fibers averaging ~300 kb in length, allow us to identify initiation sites and their firing probability with high confidence. In particular, for the first time, we are able to measure genome-wide the absolute efficiency of human replication initiation. We find that the distribution of human replication initiation is consistent with inefficient, stochastic initiation of heterogeneously distributed potential initiation complexes enriched in accessible chromatin. In particular, we find sites of human replication initiation are not confined to well-defined replication origins but are instead distributed across broad initiation zones consisting of many initiation sites. Furthermore, we find no correlation of initiation events between neighboring initiation zones. Although most early initiation events occur in early-replicating regions of the genome, a significant number occur in late replicating regions. The fact that initiation sites in typically late-replicating regions. The fact that initiation sites in typically late-replicating regions have some probability of firing in early S phase suggests that the major difference between initiation events in early and late replicating regions is their intrinsic probability of firing, as opposed to a qualitative difference in their firing-time distributions. Moreover, modeling of replication kinetics demonstrates that measuring the efficiency of initiation-zone firing in early S phase suffices to predict the average firing time of such initiation zones throughout S phase, further suggesting that the differences between the firing times of early and late initiation zones are quantitative, rather than qualitative. These observations are consistent with stochastic models of initiation-timing regulation and suggest that stochastic regulation of replication kinetics is a fundamental feature of eukaryotic replication, conserved from yeast to humans

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Saulebekova, Dalila. « Study of DNA replication program of the human genome by high–throughput single-molecule Optical Replication Mapping ». Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2024SORUS185.pdf.

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Résumé :

La réplication de l'ADN est un processus cellulaire crucial, qui garantit que chaque division cellulaire aboutit à une duplication précise du génome, composé de plus de 6 milliards de paires de bases chez l'homme. Ce processus repose sur l'activation précise de milliers d'origines de réplication dans un ordre temporel défini, appelé programme Replication Timing (RT). Ce programme est étroitement lié à l'organisation de la chromatine et sa dérégulation peut conduire à l'instabilité du génome, à des mutations et au développement des maladies telles que le cancer. Cependant, la nature hétérogène et stochastique de l'activation des origines dans les cellules de mammifères pose des défis importants à notre compréhension de l'initiation de la réplication de l'ADN chez l'homme. L'organisation de la chromatine et la RT sont intimement liées à la fonction du génome. La protéine RIF1, conservée au cours de l'évolution, joue un rôle clé dans le contrôle de ces processus. Bien que l'importance de RIF1 dans la régulation de la chronologie de la réplication de l'ADN et de l'organisation de la chromatine soit bien étudiée, la question de savoir si RIF1 affecte la localisation et l'efficacité des sites d'initiation de la réplication n'a pas été élucidée. Dans ce travail, pour étudier l'impact détaillé de RIF1 sur l'initiation et la dynamique des origines de réplication, nous avons appliqué la cartographie optique de la réplication (ORM) - une approche à haut débit et à molécule unique récemment développée par notre équipe, qui combine la détection fluorescente des origines actives marquées in vivo sur de longues molécules d'ADN individuelles et leur cartographie optique sur le génome en utilisant la technologie Bionano Genomics. Nos résultats obtenus à partir de cellules HCT116 en phase S précoce comblent ce manque de recherche en démontrant que la déplétion de RIF1 entraîne un changement radical dans la localisation des origines et l'efficacité des tirs, montrant un tir plus homogène à travers le génome, et remettant en question les hypothèses antérieures sur la spécificité et l'efficacité des origines de réplication. Notamment, notre approche ORM améliorée a permis la découverte d'un grand nombre de nouvelles origines activées lors de la déplétion de RIF1, ainsi qu'une caractérisation détaillée des schémas de modification des histones associés. Nos résultats révèlent également les différences dans l'initiation des origines par rapport aux nouveaux états de la chromatine : nous avons observé que l'absence de RIF1 n'avait pas d'impact uniforme sur tous les états de la chromatine. Plus précisément, la déplétion de RIF1 augmente significativement l'initiation de la réplication dans le nouvel état B0, caractérisé par un enrichissement en H3K9me2 et H2A.Z et des préférences d'interactions neutres pour les compartiments A et B, et n'affecte que très peu l'hétérochromatine B4 qui se réplique tardivement. Pour avancer l'étude des régions de réplication tardive, nous avons amélioré la méthode ORM en améliorant l'efficacité du marquage, ce qui nous a permis de calculer un profil de directionnalité de la fourche de réplication (RFD) à haute résolution directement à partir des cellules asynchronisées. Les profils RFD ont révélé la dynamique d'initiation dans les régions tardives, y compris les sites fragiles communs (CFS), et ont confirmé l'activation d'origines de réplication tardives précédemment absentes.En combinant des approches multi-omiques et ORM, ce travail démontre pour la première fois que RIF1 ne modifie pas seulement la RT mais que son absence conduit également à l'activation de nouvelles origines, fournissant un support important pour comprendre davantage les mécanismes moléculaires gouvernant la réplication de l'ADN et l'organisation du génome
DNA replication is a crucial cellular process, ensuring that each cell division results in an accurate duplication of genome composed of > 6 billion base pairs in humans. This process relies on the precise activation of thousands of replication origins in a defined temporal order called Replication Timing (RT) program. This program is tightly linked to chromatin organization and its deregulation can lead to genome instability, mutations and development of diseases, such as cancer. However, heterogeneous and stochastic nature of origins activation in mammalian cells poses significant challenges to our understanding of DNA replication initiation in humans. Chromatin organization and RT are intricately linked to genome function, with theevolutionary conserved protein RIF1 playing a key role in controlling these processes. Although the importance of RIF1 in regulating the timing of DNA replication and the chromatin organization is well studied, whether RIF1 affects the location and efficiency of replication initiation sites remained unclear. In this work, to investigate the detailed impact of RIF1 on replication origins initiation and dynamics, we applied Optical Replication Mapping, (ORM) - a high-throughput, single-molecule approach recently developed by our team, that combines the fluorescent detection of in vivo labelled active origins over long individual DNA molecules and their optical mapping to the genome using Bionano Genomics technology. Our results obtained from early S-phase HCT116 cells addresses the research gap by demonstrating that RIF1 depletion let to a dramatic change in origin location and firing efficiency, showing a more homogeneous firing across the genome, and challenging previous assumptions about replication origin specificity and efficiency. Notably, our enhanced ORM approach enabled the discovery of large number of new origins activated upon the depletion of RIF1, alongside a detailed characterization of the associated histone modification patterns. Our results also uncover the differences in origins initiation in relation to the newly classified chromatin states: we observed that the absence of RIF1 did not uniformly impact all chromatin states. Specifically, RIF1 depletion significantly enhances the replication initiation in the newly characterized B0 state, characterized by enriched H3K9me2 and H2A.Z and neutral interaction preferences for A and B compartments, and minimally affects the late-replicating B4 heterochromatin. To advance the study of late replication regions, we have upgraded the ORM method by improving the labelling efficiency that allowed us to compute a high-resolution Replication Fork Directionality profile (RFD) directly from the asynchronized cells. RFD profiles revealed the initiation dynamics in late regions including Common Fragile Sites (CFSs) and confirmed that the activation of previously absent late replication origins. Through combination of multi-omics and ORM approaches, this work for the first time demonstrates that RIF1 not only alters RT but it's absence also leads to the activation of new origins, providing an important support for further dissecting the molecular mechanisms governing DNA replication and genome organization

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Ravon, Gwladys. « Problèmes inverses pour la cartographie optique cardiaque ». Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0118/document.

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Résumé :

Depuis les années 80 la cartographie optique est devenu un outil important pour l'étude et la compréhension des arythmies cardiaques. Cette expérience permet la visualisation de flux de fluorescence à la surface du tissu ; fluorescence qui est directement liée au potentiel transmembranaire. Dans les observations en surface se cachent des informations sur la distribution en trois dimensions de ce potentiel. Nous souhaitons exploiter ces informations surfaciques afin de reconstruire le front de dépolarisation dans l'épaisseur. Pour cela nous avons développé une méthode basée sur la résolution d'un problème inverse. Le modèle direct est composée de deux équations de diffusion et d'une paramétrisation du front de dépolarisation. La résolution du problème inverse permet l'identification des caractéristiques du front. La méthode a été testée sur des données in silico avec différentes manières de caractériser le front (sphère qui croît au cours du temps, équation eikonale). Les résultats obtenus sont très satisfaisants et comparés à une méthode développée par Khait et al. [1]. Le passage à l'étude sur données expérimentales a mis en évidence un problème au niveau du modèle. Nous détaillons ici les pistes explorées pour améliorer le modèle : illumination constante, paramètres optiques, précision de l'approximation de diffusion. Plusieurs problèmes inverses sont considérés dans ce manuscrit, ce qui implique plusieurs fonctionnelles à minimiser et plusieurs gradients associés. Pour chaque cas, le calcul du gradient est explicité, le plus souvent par la méthode de l'adjoint. La méthode développée a aussi été appliquée à des données autres que la cartographie optique cardiaque
Since the 80's optical mapping has become an important tool for the study and the understanding of cardiac arythmias. This experiment allows the visualization of fluorescence fluxes through tissue surface. The fluorescence is directly related to the transmembrane potential. Information about its three-dimension distribution is hidden in the data on the surfaces. Our aim is to exploit this surface measurements to reconstruct the depolarization front in the thickness. For that purpose we developed a method based on the resolution of an inverse problem. The forward problem is made of two diffusion equations and the parametrization of the wavefront. The inverse problem resolution enables the identification of the front characteristics. The method has been tested on in silico data with different ways to parameter the front (expanding sphere, eikonal equation). The obtained results are very satisfying, and compared to a method derived by Khait et al. [1]. Moving to experimental data put in light an incoherence in the model. We detail the possible causes we explored to improve the model : constant illumination, optical parameters, accuracy of the diffusion approximation. Several inverse problems are considered in this manuscript, that involves several cost functions and associated gradients. For each case, the calculation of the gradient is explicit, often with the gradient method. The presented method was also applied on data other than cardiac optical mapping

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Tremblay, Gérard. « Cartographie électro-optique de tension : application au test des circuits imprimés ». Grenoble INPG, 1988. http://www.theses.fr/1988INPG0134.

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Cette these developpe un outil mathematique de modelisation electrostatique permettant de determiner la reponse du capteur de mesure de tension a une repartition bidimensionnelle quelconque de potentiel electrique. Ces considerations theoriques ont ete verifiees grace a un capteur de tension experimental

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Tremblay, Gérard. « Cartographie électro-optique de tension application au test de circuits imprimés / ». Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376189527.

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Tchomgo, Felenou Emmanuel. « Cartographie unifiée de la dynamique des solitons dans les guides d'onde à fibre optique ». Phd thesis, Université de Bourgogne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00945451.

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Ce mémoire porte sur le comportement des solitons affectés, lors de leur entrée dans un guide d'onde à fibre optique, d'une légère distorsion de profil par rapport au profil stationnaire dans le guide. Notre modèle théorique combine l'équation de propagation du champ électrique (Equation de Schrödinger Non Linéaire) et le système d'équations d'évolution des paramètres physiques de l'impulsion (issu de la théorie des coordonnées collectives). Nous dressons une cartographie générale qui dévoile une diversité insoupçonnée de comportements dynamiques au voisinage de l'état stationnaire de l'impulsion, liée à la perturbation initiale du profil de l'impulsion. Cette cartographie établit une classification des solitons en deux grandes familles, correspondant respectivement aux impulsions lumineuses qui génèrent un rayonnement au cours de leur propagation et aux impulsions non rayonnantes. Au sein de chacune de ces deux grandes familles d'impulsions, nous démontrons l'existence de comportements atypiques, que nous qualifions de solitons hyperthermiques (solitons chauds), solitons hypothermiques (solitons froids), et solitons isothermiques, qui correspondent respectivement à des impulsions qui se propagent de manière hautement stable avec un niveau d'énergie supérieur, inférieur, et égal à l'énergie de l'état stationnaire. Aux frontières des domaines d'existence de ces différents types de soliton, nous trouvons des comportements hybrides, correspondant à des solitons qui se refroidissent en cours de propagation suite à une perte significative d'énergie provoquée par un rayonnement intense, et qui changent d'état (de l'hyperthermie à l'hypothermie, ou de l'isothermie à l'hypothermie). Enfin, l'onde de rayonnement émise par une impulsion lumineuse n'est pas identifiée comme étant un processus continuel, mais plutôt comme une bouffée d'énergie émise en début de propagation, et sa suppression dans le guide d'onde est considérée comme réalisable

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Ye, Fengchun. « Etude de l'organisation du génome des spiroplasmes : cartes physiques et génomiques de Spiroplasma citri et Spiroplasma melliferum et caractérisation de l'origine de réplication de Spiroplasma citri ». Bordeaux 2, 1993. http://www.theses.fr/1993BOR28231.

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Dubreuil, Nicolas. « Excitation par fibre optique et cartographie en champ proche des modes de galerie de microsphères de silice ». Rennes 1, 1997. http://www.theses.fr/1997REN10161.

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Ce travail de these porte sur l'etude des modes de galerie de tres haute surtension observes dans des microspheres de silice dont le diametre varie entre 50 et 400 microns. La lumiere peut se propager le long de l'equateur dans une serie de reflexions totales internes tout en restant confinee dans un anneau dont les dimensions transverses sont de l'ordre de la longueur d'onde. Ces proprietes peuvent etre mises a profit dans des experiences fondamentales d'electrodynamique en cavite, pour obtenir des effets d'optique non-lineaire a faible seuil ou encore pour des applications interessant le domaine des telecommunications. Ce manuscrit de these decrit une nouvelle methode experimentale d'excitation des modes de galerie utilisant une fibre optique. Ce systeme presente l'avantage d'etre plus simple et plus compact que le montage d'excitation par prisme conventionnel. Nous avons illustre la possibilite d'utiliser les microspheres dans des dispositifs optoelectroniques par la fabrication d'un filtre optique tres selectif en longueur d'onde. Nous avons aussi realise des experiences de cartographie par microscopie en champ proche des modes de galerie. Ces experiences nous permettent de localiser avec precision le champ resonnant contenu dans la microsphere et de determiner les ordres d'interference des resonances. Ces informations sont essentielles pour la realisation d'experience sur le couplage d'atomes ou molecules au champ d'un mode de galerie.

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Woillez, Julien. « Les noyaux actifs de galaxies en interférométrie optique à très longue base : projet OHANA ». Paris 11, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01084792.

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Les progrès en sensibilité de la nouvelle génération d'interféromètres optiques (VLTI & KECK) permettent à de nouveaux domaines de l'astronomie de bénéficier d'observations à très haute résolution angulaire dans le proche infrarouge. La physique extragalactique, à travers l'observation des noyaux actifs de galaxies (NAG), en est la principale bénéficiaire. En préparation des observations interférométriques de noyaux actifs, je présente une boîte à outil permettant l'interprétation des premières données. Puis je présente l'une des deux premières observations de NAG : la Seyfert 2 NGC 1068 par l'instrument 10 microns du VLTI. Avec la Seyfert 1 NGC 4151 par le KECK, elles marquent les débuts de l'interférométrie extragalactique. Ces deux observations confirment le besoin pressentit en résolution angulaire supplémentaire pour étudiez l'intérieur du tore de poussière. Elle permettrait d'utiliser une technique innovante d'observation tomographique: la réverbération interférométrique. Le projet d'interféromètre 'OHANA, a pour objectif de démontrer qu'il est possible de produire un interféromètre très sensible et très résolvant au sommet du Mauna Kea en utilisant des fibres optiques monomodes, dans les bandes J, H et K, pour le transport cohérent des faisceaux, des télescopes existants corrigés par optique adaptative. Le présent ouvrage couvre la phase préparatoire du projet avec l'étude pratique du couplage entre les fibres monomodes et les optiques adaptatives des télescopes CFHT, KECK et GEMINI. Ces tests d'injection me donnent l'occasion d'estimer la sensibilité finale de l'interféromètre et de poser des diagnostiques sur ces trois optiques adaptatives. Je présente également les particularités du recombinateur multicoaxial 'OHANA. Je présente enfin les développements en vue des premières liaisons interférométriques: une ligne à retard en faisceaux gaussiens et des fibres monomodes de 2x300m pour les bandes J, H et K
Recent progress in sensitivity achieved by the new generation of optical long baseline interferometers (VLTI & KECK) allows new fields of astronomy to benefit from very high angular resolution observations at near infrared wavelength. Extragalactic astronomy, through active galactic nuclei (AGN) observations, is one of those fields. As a preparation to coming active nuclei interferometric observations, I present a toolbox designed for the interpretation of the first data. I also present one of the two first observations of AGN: the Seyfert 2 NGC 1068 observed with MIDI, the newly commissioned 10 microns VLTI instrument. With the Seyfert 1 NGC 4151 by KECK, those two observations confirm the forecasted need of higher angular resolution to study the inner parts of the molecular torus found in active galactic nuclei. This would allow using an innovative tomographic technique I developed: interferometric reverberation. The 'OHANA project (Optical Hawaiian Array for Nanoradion Astronomy) aims at demonstrating the use of single mode fibers in J, H and K bands to coherently combine adaptive corrected telescopes, already present on top of Mauna Kea, into a very sensitive and resolving interferometer. I present the preparatory phase of the project where the coupling between adaptive optics and single mode fibers is studied on CFHT, GEMINI and KECK telescopes. Those tests allow me to confirm the sensitivity of the final instrument as well as to propose a diagnostic on the different adaptive optics systems. Then I present the new concept of the OHANA multicoaxial beam combiner. I present the ongoing developments of the interferometric demonstration phase, namely a gaussian beam delay line and 2x300m long single mode fibers, in ,J, H and K bands, used for the coherent transport

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Gloppe, Arnaud. « Nano-optomécanique au coeur d'un faisceau laser focalisé : cartographie du champ de force optique et action en retour bidimensionnelle ». Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY080/document.

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Résumé :

Cette thèse s'inscrit dans la thématique de la nano-optomécanique et de l'emploi de nanorésonateurs mécaniques comme sonde de force ultrasensible pour étudier leur interaction avec la lumière. Pour cela, un nanofil de carbure de silicium est positionné dans un faisceau laser fortement focalisé. Cela permet, en mesurant les fluctuations de l'intensité transmise, d'observer avec grande dynamique et une sensibilité proche de la limite quantique standard le mouvement Brownien du nanorésonateur. La grande sensibilité en force des nanofils, inhérente à leur très faible masse, permet d'étudier l'action en retour de la mesure, c'est-à-dire la force exercée par le laser focalisé sur le nanofil. L'exploitation de la légère levée de dégénérescence observée entre les deux polarisations mécaniques transverses permet de réaliser une cartographie vectorielle bidimensionnelle du champ de force optique, avec une sonde de diamètre sub-longueur d'onde. Cette mesure permet également de mettre en évidence le caractère non-conservatif de l'interaction lumière-matière, dont la signature emblématique est l'existence de vorticité dans le champ de force mesuré. Ce dernier présente de très fortes variations spatiales, qui modifient profondément la dynamique du nanofil. Cette action en retour de la mesure est responsable d'un fort couplage entre les deux polarisations mécaniques du mode fondamental du nanofil. Le caractère bidimensionnel du couplage ainsi que la topologie non-conservative du champ de force conduisent à une bifurcation et à une instabilité dynamique du nanofil. Cette nouvelle instabilité optomécanique est observée avec des forces optiques instantanées, qui suivent instantanément les variations d'intensités vues par le nanofil. En présence d'absorption, le cas plus général d'un champ de force partiellement retardé par les constantes de temps thermiques est également étudié, conduisant à un refroidissement, spécifique et accordable en position, des deux polarisations mécaniques. Enfin l'interaction lumière-matière entre le laser et le nanofil et la grande variété des propriétés optomécaniques accessibles à cette approche sont développés. Ces développements démontrent la possibilité d'observer et de contrôler optiquement des nanorésonateurs mécaniques de très grande sensibilité, proche de l'attonewton, pour des mesures vectorielles ultrasensibles de champ de force
This thesis is related to the field of nano-optomechanics and the use of nanomechanical resonators as ultrasensitive force sensor to study their interaction with light. A silicon carbide nanowire is positioned in a tightly focused laser beam. This enables, by measuring the transmitted intensity fluctuations, to observe with great dynamics and with a sensitivity close to the standard quantum limit the Brownian motion of the nanoresonator. The huge force sensitivity of the nanowires, due to their ultra low mass, permits to study the measurement backaction, which is induced by the force exerted on the nanowire by the focused laser beam. The exploitation of the slight degeneracy observed between the two transverse mechanical polarizations enables to realize a vectorial bidimensional cartography of the optical force field, with a probe of sub-wavelength diameter. This measurement highlights the non-conservative feature of the light-matter interaction, a symbolic signature being the existence of vorticity in the measured force field. The latter shows strong spatial variations, which modify deeply the nanowire dynamics. This measurement backaction is responsible of a strong coupling between the two mechanical polarizations of the nanowire fundamental mode. The bidimensional feature of the coupling and the force field non-conservative topology lead to a bifurcation and to a dynamical instability of the nanowire. This new optomechanical instability is observed with instantaneous optical forces, which follows instantaneously the intensity variations seen by the nanowire. In presence of absorption, a more general case of a force field partially delayed by the thermal time constants is studied, leading to a cooling, specific and tunable with the position, of the two mechanical polarizations. Then, the light-matter interaction between a laser and the nanowire and the great variety of optomechanical properties accessible with this approach are developed. These developments demonstrate the ability to observe and control optically nanomechanical resonators with a huge sensitivity, close to the attonewton, for ultrasensitive measurements of vectorial force fields

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André, Gilles. « La détection et la cartographie des dommages et des marqueurs de catastrophes naturelles par imagerie spatiale optique et radar ». Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA070057.

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Résumé :

L'objectif de notre travail est d'étudier les marqueurs et les dommages consécutifs à une catastrophe naturelle à partir d'imagerie satellitaire, et d'analyser les potentialités de ce type de données spatiales dans la détection de ces marqueurs et dommages post catastrophes naturelles. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux séismes et aux inondations à partir d'exemples précis comme les séismes d'Izmit en Turquie (1999), de Bhuj en Inde (2001), les inondations de l'Aude (1999), les coulées de boue du Venezuela (1999) et les inondations qui ont affecté Madagascar et le Mozambique (2000). Disposant d'un corpus d'images satellites couvrant les différents événements étudiés, nous avons d'une part, analysé l'ensemble des traitements d'images qui nous semblait le plus adapté à la recherche de marqueurs et de dommages, et d'autre part, nous avons adapté et développé de nouvelles méthodes pour détecter et cartographier ces dommages et marqueurs de C. N. Nos recherches nous ont permis de conclure sur les potentialités et limites de chaque type d'images satellites. Dans la caractérisation des dommages suite à un séisme, nous avons constaté que les images radar d'amplitude n'étaient d'aucune efficacité, alors que les images optiques à moyenne résolution permettent de détecter, en analyse multitemporelle, les dommages les plus importants alors que les images à très haute résolution sont bien adaptées à l'identification de dommages. Concernant les inondations, nous avons constaté que si certaines images conduisaient à des résultats positifs dans un cas, elles pouvaient dans d'autres circonstances ne pas donner de résultats satisfaisants. De même, une étude comparée de différentes méthodes de traitements sur un même cas, nous a montré la très grande variabilité des résultats en fonction de la méthode utilisée. Il ne semble donc pas y avoir actuellement une seule et unique méthode robuste pour la détection des dommages et des marqueurs liés aux inondations
The aim of our research is to study the potentialities and the limits of spatial imagery for the detection of damages after major natural hazard. In order to realize this work, we have studied several examples such as Izmit (1999) and Bhuj (2001) earthquakes, flood of the river Aude (1999), mud flow in Venezuela (1999), and the hurricane and flood in Madagascar and Mozambique (2000). In this work, we have studied and applied the more efficient image treatments for the damages detection, and we have also adapted and developed new methods such as the morphological anomalies recognition for the damages assessment and mapping. Our researches permit us to conclude on the potentialities and limits of each kind of special data. First, we have noted that radar imagery is unavailable for the detection of building damage levels after an earthquake. Only the optical data, at medium and high resolution permit to detect several levels of damage using a multitemporal analysis or morphological approach. Concerning the detection of damages after flood or mud flow, we have observed that results depend more on the geographic and meteorological situation than on the type of spatial data used. A compared study of different approaches on the same case has shown the great variabilty of the result depending on the methodology used. It doesn't seem to have a single and general method for the damages detection

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Blanc, Frédéric. « Neuromyélite optique de Devic : troubles cognitifs et imagerie cérébrale par résonance magnétique ». Strasbourg, 2010. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2010/BLANC_Frederic_2010.pdf.

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Résumé :

Etat de la question : La neuromyélite optique (NMO) est une pathologie inflammatoire du système nerveux central se caractérisant par l’association de myélites et névrites optiques. L’IRM cérébrale est le plus souvent normale en début de maladie. Par ailleurs la présence de lésions inflammatoires cérébrales n’a été retrouvée que chez 10% des patients. La recherche d’une atteinte cognitive chez les patients atteints de NMO n’avait jamais été faite jusqu’à présent. Méthodes et résultats : 1. Nous avons comparé le statut cognitif de 30 patients NMO à 30 patients atteints de sclérose en plaques (SEP) et 30 sujets sains en utilisant la batterie BCcogSEP. Les troubles cognitifs chez les patients NMO (57%) étaient comparables aux patients SEP (37%), sous la forme d’un syndrome sous-cortico-frontal. 2. En spectroscopie par résonance magnétique, au niveau de la substance blanche (SB) et la substance grise (SG) d’apparence normale, il n’était pas retrouvé d’anomalies. 3. Le volume cérébral global et focal a été analysé pour 32 sujets NMO et 32 témoins en SB et SG par les méthode SIENAx et VBM. Nous avons trouvé une diminution de volume cérébral en SB à la fois globale et focale, et des corrélations cohérentes entre le volume de SB global, focal et les troubles cognitifs. Conclusion : Ainsi, nous montrons pour la première fois l’existence de troubles cognitifs et une atrophie cérébrale en rapport dans la NMO, alors qu’elle était considérée comme une maladie restreinte à la moelle et aux nerfs optiques. Il convient désormais de tenter de mieux comprendre l’origine de ces troubles cognitifs en analysant plus finement la SB par l’analyse en DTI des faisceaux de fibres et dysconnexions
Background : Neuromyelitis Optica (NMO) is an inflammatory disease of the central nervous system, characterized by myelitis and optic neuritis. Brain MRI is usually normal at the beginning of the disease. Moreover, brain inflammatory lesions are found in less 10% of cases. Cognitive testing has never been done before this study. Methods and Results: We compared 30 NMO patients to 30 multiple sclerosis (MS) patients and 30 healthy subjects, using the BCcogSEP. Cognitive impairment was found to be the same in NMO (57%) and MS (37%) patients: a frontal subcortical cognitive impairment. In MR-spectroscopy, in normal appearing white matter (WM), an grey matter (GM), we found no abnormalities. Global and focal brain volumes were analyzed in 32 NMO patients and 32 controls for WM and GM using SIENAx and VBM methods. We found a diminished global and focal WM, and coherent correlations between global and focal WM and cognitive dysfunctions. Conclusion: We have demonstrated for the first time the existence of cognitive impairment and a correlated atrophy in NMO, although it was considered as a restricted disease to the spinal cord and optic nerves. It is of importance now to better understand the origin of such dysfunction in analyzing the white matter and dysconnexions by DTI

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Pang, Chengxin. « Contribution à l'étude de composants optiques intégrés passifs et actifs : couplage et cartographie optiques sub-longueur d'onde ». Troyes, 2008. http://www.theses.fr/2008TROY0029.

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Résumé :

Aujourd’hui, l’optique intégrée permet de réaliser différentes fonctions ; modulation, guidage, amplification et ce sur des dimensions de plus en plus réduites grâce aux technologies comme la technologie SOI (Silicon On Insulator) ou la technologie III-V. Considérée d’abord comme une technique d’observation, la microscopie optique de champ proche (SNOM) s’est ces dernières années considérablement développée pour devenir un outil de caractérisation à part entière comme cela a été démontré au laboratoire sur des structures SOI observées en amplitude et en phase (SNOM hétérodyne). Cette thèse se situe dans la continuité de ces travaux avec à la fois une composante instrumentale et l’étude de nouveaux échantillons. Elle a eu d’abord pour objectif d’améliorer le dispositif s-SNOM hétérodyne afin de permettre la caractérisation de guides monomodes en silicium nanostructuré (poreux) pour lesquels des problèmes de stabilité d’injection avaient été mis en évidence. Ceci nous a amené à travailler plus généralement sur la problématique du couplage dans des guides sub-longueurs d’onde. Une technique de couplage efficace en champ proche a été développée sur la base de micropointes polymères ajustables. Parallèlement à l’approche hétérodyne, une nouvelle approche s-SNOM simplifiée dite Trans-SNOM utilisant la lumière transmise par la structure pour détecter la modulation induite par la pointe a été développée. Enfin, dans le but d’aborder l’étude de composants actifs, un banc de mesure pour la caractérisation par la tranche de micro-lasers a été développé
Nowadays, integrated optical components al-low many optical functions including modulation, guiding and amplification. The component size has reduced gradually owing to the development of technologies such as SOI (Silicon on Insulator) and III-V technologies. In recent years, optical near-field microscopy (SNOM) has developed to become today a quantitative characterization technique as demonstrated in the laboratory on SOI structures with both amplitude and phase mapping (heterodyne SNOM). In this thesis, we address both the instrumentation development and the characterization of new samples. The first objective was to optimize the coupling stability of the heterodyne s-SNOM setup. This has allowed us to characterize single-mode nanostructured (porous) silicon waveguide for which coupling stability was found to be especially critical. More generally, addressing coupling stability led us to investigate the coupling of light in sub-wavelength waveguides. Efficient coupling has been demonstrated using adjustable Polymer-Tipped Optical Fiber (PTOF). Considering the complexity of the heterodyne SNOM, we studied a new simplified approach called Trans-SNOM where the tip-modulated light is detected though the transmission of the structure. Finally, prospective results have been obtained on the characterization of active components such as photonic crystal based micro-laser

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Matteo, Lionel. « De l’image optique "multi-stéréo" à la topographie très haute résolution et la cartographie automatique des failles par apprentissage profond ». Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://www.theses.fr/2020COAZ4099.

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Résumé :

Les failles sismogéniques sont la source des séismes. L'étude de leurs propriétés nous informe donc sur les caractéristiques des forts séismes qu'elles peuvent produire. Les failles sont des objets 3D qui forment des réseaux complexes incluant une faille principale et une multitude de failles et fractures secondaires qui "découpent" la roche environnante à la faille principale. Mon objectif dans cette thèse a été de développer des approches pour aider à étudier cette fracturation secondaire intense. Pour identifier, cartographier et mesurer les fractures et les failles dans ces réseaux, j'ai adressé deux défis :1) Les failles peuvent former des escarpements topographiques très pentus à la surface du sol, créant des "couloirs" ou des canyons étroits et profond où la topographie et donc, la trace des failles, peut être difficile à mesurer en utilisant des méthodologies standard (comme des acquisitions d'images satellites optiques stéréo et tri-stéréo). Pour répondre à ce défi, j'ai utilisé des acquisitions multi-stéréos avec différentes configurations (différents angles de roulis et tangage, différentes dates et modes d'acquisitions). Notre base de données constituée de 37 images Pléiades dans trois sites tectoniques différents dans l'Ouest américain (Valley of Fire, Nevada ; Granite Dells, Arizona ; Bishop Tuff, California) m'a permis de tester différentes configurations d'acquisitions pour calculer la topographie avec trois approches différentes. En utilisant la solution photogrammétrique open-source Micmac (IGN ; Rupnik et al., 2017), j'ai calculé la topographie sous la forme de Modèles Numériques de Surfaces (MNS) : (i) à partir de combinaisons de 2 à 17 images Pléiades, (ii) en fusionnant des MNS calculés individuellement à partir d'acquisitions stéréo et tri-stéréo, évitant alors l'utilisant d'acquisitions multi-dates et (iii) en fusionnant des nuages de points calculés à partir d'acquisitions tri-stéréos en suivant la méthodologie multi-vues développée par Rupnik et al. (2018). J’ai aussi combiné, dans une dernière approche (iv), des acquisitions tri-stéréos avec la méthodologie multi-vues stéréos du CNES/CMLA (CARS) développé par Michel et al. (2020), en combinant des acquisitions tri-stéréos. A partir de ces quatre approches, j'ai calculé plus de 200 MNS et mes résultats suggèrent que deux acquisitions tri-stéréos ou une acquisition stéréo combinée avec une acquisition tri-stéréo avec des angles de roulis opposés permettent de calculer les MNS avec la surface topographique la plus complète et précise.2) Couramment, les failles sont cartographiées manuellement sur le terrain ou sur des images optiques et des données topographiques en identifiant les traces curvilinéaires qu'elles forment à la surface du sol. Néanmoins, la cartographie manuelle demande beaucoup de temps ce qui limite notre capacité à produire cartographies et des mesures complètes des réseaux de failles. Pour s'affranchir de ce problème, j'ai adopté une approche d'apprentissage profond, couramment appelé un réseau de neurones convolutifs (CNN) - U-Net, pour automatiser l'identification et la cartographie des fractures et des failles dans des images optiques et des données topographiques. Volontairement, le modèle CNN a été entraîné avec une quantité modérée de fractures et failles cartographiées manuellement à basse résolution et dans un seul type d'images optiques (photographies du sol avec des caméras classiques). A partir d'un grand nombre de tests, j'ai sélectionné le meilleur modèle, MRef et démontre sa capacité à prédire des fractures et des failles précisément dans données optiques et topographiques de différents types et différentes résolutions (photographies prises au sol, avec un drone et par satellite). Le modèle MRef montre de bonnes capacités de généralisations faisant alors de ce modèle un bon outil pour cartographie rapidement et précisément des fractures et des failles dans des images optiques et des données topographiques
Seismogenic faults are the source of earthquakes. The study of their properties thus provides information on some of the properties of the large earthquakes they might produce. Faults are 3D features, forming complex networks generally including one master fault and myriads of secondary faults and fractures that intensely dissect the master fault embedding rocks. I aim in my thesis to develop approaches to help studying this intense secondary faulting/fracturing. To identify, map and measure the faults and fractures within dense fault networks, I have handled two challenges:1) Faults generally form steep topographic escarpments at the ground surface that enclose narrow, deep corridors or canyons, where topography, and hence fault traces, are difficult to measure using the available standard methods (such as stereo and tri-stereo of optical satellite images). To address this challenge, I have thus used multi-stéréo acquisitions with different configuration such as different roll and pitch angles, different date of acquisitions and different mode of acquisitions (mono and tri-stéréo). Our dataset amounting 37 Pléiades images in three different tectonic sites within Western USA (Valley of Fire, Nevada; Granite Dells, Arizona; Bishop Tuff, California) allow us to test different configuration of acquisitions to calculate the topography with three different approaches. Using the free open-source software Micmac (IGN ; Rupnik et al., 2017), I have calculated the topography in the form of Digital Surface Models (DSM): (i) with the combination of 2 to 17 Pleiades images, (ii) stacking and merging DSM built from individual stéréo or tri-stéréo acquisitions avoiding the use of multi-dates combinations, (iii) stacking and merging point clouds built from tri-stereo acquisitions following the multiview pipeline developped by Rupnik et al., 2018. We used the recent multiview stereo pipeling CARS (CNES/CMLA) developped by Michel et al., 2020 as a last approach (iv), combnining tri-stereo acquisitions. From the four different approaches, I have thus calculated more than 200 DSM and my results suggest that combining two tri-stéréo acquisitions or one stéréo and one tri-stéréo acquisitions with opposite roll angles leads to the most accurate DSM (with the most complete and precise topography surface).2) Commonly, faults are mapped manually in the field or from optical images and topographic data through the recognition of the specific curvilinear traces they form at the ground surface. However, manual mapping is time-consuming, which limits our capacity to produce complete representations and measurements of the fault networks. To overcome this problem, we have adopted a machine learning approach, namely a U-Net Convolutional Neural Network, to automate the identification and mapping of fractures and faults in optical images and topographic data. Intentionally, we trained the CNN with a moderate amount of manually created fracture and fault maps of low resolution and basic quality, extracted from one type of optical images (standard camera photographs of the ground surface). Based on the results of a number of performance tests, we select the best performing model, MRef, and demonstrate its capacity to predict fractures and faults accurately in image data of various types and resolutions (ground photographs, drone and satellite images and topographic data). The MRef predictions thus enable the statistical analysis of the fault networks. MRef exhibits good generalization capacities, making it a viable tool for fast and accurate extraction of fracture and fault networks from image and topographic data

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Vedadi, A. « Etude et applications des amplificateurs paramétriques à fibre optique ». Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00544865.

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Résumé :

Depuis l'avènement en Perse, il y a 2500 ans, du service postal, la capacité à transmettre un maximum d'information sur une longue distance et en un minimum de temps s'avère être une des quêtes de l'Homme. Aujourd'hui, les moyens de télécommunications modernes font parti de notre quotidien et nous permettent de partager quasi-instantanément de la voix, de l'image ou du texte avec un interlocuteur situé à des milliers de kilomètres. Le cadre général dans lequel s'insère ce manuscrit de thèse est celui de l'étude de la couche physique des télécommunications, mais de façon plus précise, celui de la recherche d'outils de traitement tout-optique de l'information destinés particulièrement aux futurs systèmes de transmission à à très haut débit. En effet, de nombreuses recherches ces dernières années ont montré la variété d'applications possibles à partir de l'amplification paramétrique, une nouvelle technique d'amplification sur fibre optique offrant une très grande bande passante. Nous présentons dans ce manuscrit une étude théorique des amplificateurs paramétriques utilisant deux lasers de pompe. Nous analyserons également le bruit et la distorsion des signaux de télécommunications apporté par la modulation de phase des pompes, requise pour supprimer la rétro-diffusion Brillouin stimulée dans toute fibre optique. Nous donnerons la démonstration théorique que deux ondes pompes modulées en opposition de phase annulent toute distorsion des signaux. Nous présenterons également une mise en oeuvre expérimentale d'un amplificateur paramétrique optique, intégrant un nouveau modulateur de phase double réalisé en partenariat avec la société Photline Technologies. Celui-ci nous a permis de démontrer une qualité d'amplification optique ainsi qu'une conversion de longueur d'onde quasi-transparente. La troisième partie présente ce qui constitue, à notre connaissance, la première mesure distribuée du gain paramétrique le long de la fibre optique servant de milieu amplificateur. Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l'Ecole Fédérale Polytechnique de Lausanne (EPFL), en Suisse. Ils sont basés sur l'analyse Brillouin dans le domaine temporel. La quatrième et dernière partie de ce manuscrit relate une étude théorique et numérique d'une boucle à réplication d'impulsion laser intégrant un amplificateur paramétrique. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d'un contrat avec le Commissariat à l'Energie Atomique (CEA). L'originalité de cette étude réside dans l'exploitation des amplificateurs paramétriques dans la fenêtre de longueurs d'ondes autour de 1 μm en utilisant des fibres à cristal photonique.

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Cazals, Cécile. « Apport des données Sentinel-1 pour la cartographie des milieux humides ». Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1226/document.

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Résumé :

Les milieux humides sont menacés par le changement climatique et l'anthropisation des milieux naturels. La télédétection est un moyen efficace de suivre des variables environnementales sur de grands espaces. Cependant, lorsqu’il s’agit de l’étude de la dynamique hydrologique, une résolution temporelle importante est indispensable. Or celle-ci est difficilement accessible par l'imagerie optique satellitaire du fait de l’important couvert nuageux qui masque le sol. Les capteurs radars, travaillant dans le domaine des micro-ondes, sont tout particulièrement adaptés à la caractérisation des dynamiques hydrologiques grâce à la sensibilité de leurs mesures en présence d’eau et ce quelque soit la végétation en place. Il en découle que toutes les acquisitions Radar à Synthèse d’Ouverture (RSO) sont exploitables, acquises de jour comme de nuit, quel que soit le couvert nuageux.Récemment la télédétection radar satellitaire a vécu une véritable révolution grâce au lancement du satellite Sentinel-1A en 2014 suivi de son jumeaux Sentinel-1B deux ans plus tard par l'Agence Spatiale Européenne dans le cadre du programme Copernicus. Ces capteurs acquièrent des données en bande C (λ = 5,6 cm) sur toute l'Europe chaque 12 jours par satellite et leur diffusion est libre et gratuite pour tous. Le présent travail de thèse vise à évaluer le potentiel de ces données à haute résolution temporelle pour le suivi des surfaces d'eau et des milieux humides.Dans une première partie consacrée à la cartographie des surfaces d'eau, nous avons identifié une confusion la réponse radar en bande C des surfaces d'eau et celle de certains sols nus. Nous avons alors montré que la période hivernale est celle qui présente le moins d’ambiguïté et que la polarisation VH est la plus adaptée à la cartographie des surfaces en eau. Quatre méthodes de détection des zones en eau ont été comparées, il résulte que l’utilisation de méthodes non-supervisées sans données a priori n'est pas envisageable et que les méthodes prenant en compte le voisinage spatial donnent de meilleurs résultats. Un filtrage temporel a été mis au point et a permis d'améliorer la détection et de s'affranchir des confusions entre sols nus et surfaces d'eau permanentes. Les surfaces d'eau de plus de 0,5 ha ont plus de 80 % de chances d'être détectées.Un second volet de cette thèse est consacré au suivi d'une zone humide prairiale par télédétection radar. L'utilisation d'images pleinement polarimétriques a montré que la configuration de polarimétrie partielle VV/VH disponible sur le capteur de Sentinel-1 permet de caractériser l'inondation prairiale avec ou sans végétation. Une méthode prenant en compte l'information de voisinage temporel a permis de traiter une série de 14 images Sentinel-1 pour obtenir 14 cartes d'inondation pour l’année 2015. Une estimation de la précision à l'échelle intra-parcellaire a été mise au point, il apparaît que si la précision est relativement bonne (80 %), le rappel est assez bas (40 %). Cette méthode permet d'établir des bilans d'évolution intra- et inter-annuels.Cette thèse a montré le potentiel de l'utilisation d'images radar à haute résolution temporelle tant pour la cartographie des surfaces en eau que pour le suivi d'une zone humide prairiale
Wetlands are threatened by climate change and the anthropization of natural environments. Satellite remote sensing is useful for environmental monitoring at large areas. However, when it comes to the study of hydrological dynamics, a significant temporal resolution is essential. The latter is difficult to reach with optical satellite imagery because of the cloud cover that masks the ground. Radar sensors are well suited to the characterization of hydrological dynamics thanks to the sensitivity of their measurements in the presence of water, whatever the vegetation in place. As a result, all Synthetic Aperture Radar (SAR) acquisitions are available, both day and night, regardless of cloud cover.Satellite radar remote sensing has gone through a revolution with the launch of the Sentinel-1A satellite, followed by its twins Sentinel-1B by the European Space Agency as part of the Copernicus program in 2014. These sensors acquire C-band data (λ = 5.6 cm) on a regular basis on Europe and their distribution is free for all users. Their temporal frequency initially of 12 days has decreased to 6 days from the end of 2016. This work aims at evaluating the potential of these data with high temporal resolution for the monitoring of water bodies and wetlands.The first part of this thesis focuses on water bodies mapping. We found confusion in the C-band radar response between water surfaces and that of some bare soils. We showed that the winter period is the least ambiguous and that the VH polarization is the most suitable for the mapping of water surfaces. Four methods of water detection have been compared. It appears that the use of unsupervised methods without a priori data is not conceivable and that the methods taking into account the spatial neighborhood give better results. Temporal filtering has been developed and has improved detection and avoided confusion between bare soil and permanent water surfaces. Water surfaces of more than 0.5 ha are more than 80% likely to be detected.A second part of this thesis is devoted to the monitoring of wet grasslands by radar remote sensing. The use of fully polarimetric data has shown that the VV/VH partial polarimetry configuration available on the Sentinel-1 sensor is able to characterize the prairial floods with or without vegetation. A method taking into account the temporal neighborhood allowed to process a series of 14 Sentinel-1 images to obtain 14 flood maps. The accuracy of floods maps at the intra-parcel scale has been estimated, it appears that if the precision is relatively good (80%), but the recall is rather low (40%). This method allow to establish intra- and inter-annual monitoring.This thesis has shown the potential of high temporal resolution radar images for the mapping of the water surfaces and for the monitoring of a wetland meadow

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Pailhé, Régis. « Innovations relatives à l'évaluation du cartilage articulaire du condyle fémoral humain par une nouvelle modalité d'imagerie optique ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAS038/document.

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Résumé :

L’Organisation Mondiale de la Santé recommande le développement d’outils innovants d’imagerie pour le diagnostic précoce et le monitoring de l’arthrose dans le cadre d’une prévention secondaire(10). L’objectif de ce travail de thèse était d’établir l’intérêt de l’imagerie par OCT grand champ pour réaliser une évaluation du tissus cartilagineux peropératoire.La première partie de notre travail a consisté à définir à partir des données les plus récentes de la littérature les paramètres qualitatifs et quantitatifs les plus pertinents pour évaluer les lésions cartilagineuses arthrosiques. Ce travail de synthèse nous a semblé être le prérequis indispensable pour pouvoir développer des stratégies d’évaluation automatisé du cartilage en peropératoire. En effet, il n’existe pas en l’état une technique d’imagerie combinant toutes les qualités nécessaires pour caractériser le tissu cartilagineux. Les données actuelles montrent que parmi les paramètres quantitatifs, l’évaluation de l’état de surface, à une échelle micrométrique apparaît comme l’un des paramètres les mieux corrélés aux grades histologiques d’arthrose qui demeurent le gold-standard. Cette revue de la littérature a également mis en avant que les paramètres structurels, aussi bien biomécaniques que biochimiques, souffrent en l’état de ne pas avoir fait l’objet d’une corrélation avec les stades arthrosiques histologiques, limitant ainsi leur intérêt à des travaux de recherche fondamentale. Enfin, nous avons constaté que les systèmes d’imagerie les plus intéressants (IRM, SEM, etc…) pour caractériser le cartilage, et de fait les plus étudiés n’étaient accessibles qu’à un usage peropératoire et que très rarement à un usage in vivo.Dans la deuxième partie de notre travail de thèse, nous avons évalué la place de l’imagerie par tomographie par cohérence optique grand champ (Full Field Optical Coherence Tomography : FFOCT) pour la caractérisation du tissu cartilagineux. Nous avons exposé les principes de l’OCT grand champ ainsi que les avantages et les inconvénients que présente cette technique d’imagerie en comparaison à celles listées dans notre revue de la littérature. Puis nous avons présenté les résultats des évaluations descriptives, qualitatives et quantitatives des lésions cartilagineuses arthrosiques par OCT grands champ. Ces travaux expérimentaux sont, à notre connaissance, les premiers à avoir permis de développer un algorithme semi-automatique pour évaluer la dégénérescence cartilagineuse à partir d’images FFOCT. Six paramètres de surface ont pu être ainsi identifiés comme fortement corrélés au stade arthrosique histologique OARSI.Dans la troisième partie de cette thèse, nous essayons de répondre à la question de l’applicabilité clinique de ces travaux, en présentant les perspectives et les travaux de recherche que nous conduisons. En effet, même si les paramètres de surfaces sont fortement corrélés aux grades arthrosiques histologiques, il semble indispensable de développer et de valider de nouveaux paramètres quantitatifs, accessible à terme en peropératoire, qui pourront être combinés à ces premiers. Nous développons actuellement une thématique de recherche avec l ‘étude de deux paramètres structurels :la densité cellulaire des couches superficielles du cartilage et l’analyse de la rugosité de surface du cartilage. En parallèle de ces travaux, le développement d’un système d’imagerie accessible au bloc opératoire et à la chirurgie endoscopique mini-invasive est poursuivi. La sonde endoscopique FFOCT-NOCT développée en collaboration avec la société LLTech pourrait être le futur système d’imagerie peropératoire permettant d’obtenir les paramètres de caractérisation des lésions cartilagineuses que nous avons validés lors des expérimentations ex-vivo
The World Health Organization recommends as part of secondary prevention, the development of innovative imaging tools allowing early diagnosis and assessement of osteoarthritis (10). The objective of this thesis was to study full-field OCT imaging and determine its ability to evaluate intraoperative cartilage tissue.The first part of our work consisted in defining the most accurate qualitative and quantitative parameters to evaluate osteoarthritis-induced cartilage lesions according to the latest literature. This preliminary part seemed necessary to further develop peroperative cartilage evaluation strategies. Indeed, to our knowledge, no existing technique allowed cartilaginous tissue characterization. Among the quantitative parameters, the assessment of the cartilage surface on a micrometric scale appeared to be best correlated to the histological grades of osteoarthritis which are the gold standard. This review of the literature also revealed that the structural parameters, both biomechanical and biochemical, lacked of actual correlation with histological arthrosis stages, which limits their interest in fundamental research. Finally, we noticed the most appropriate imaging systems for cartilage characterization (MRI, SEM, etc.) were unusable peroperatively and were very rarely used in vivo.In the second part of our work, we evaluated the ability of full field optical coherence tomography (FFOCT) imaging to characterize cartilaginous tissue. We described the principle of full field OCT, its advantages and disadvantages compared to the other existing imaging techniques listed in our review of literature. We then displayed the results of the descriptive, qualitative and quantitative evaluations of osteoarthritic cartilage lesions by full field OCT. This experimental work is, to our knowledge, the first to develop a semi-automatic algorithm in order to assess cartilage degeneration on FFOCT images. This allowed us to identify six surface parameters strongly correlated with OARSI histological arthrosis.In the third part of the thesis, we tried to determine the clinical applicability of this work, exposed further perspectives and explained the research work that we lead. Indeed, although the surface parameters were strongly correlated with the osteoarthritis grades, it seems essential to develop and validate new quantitative parameters that can be combined with these first ones. We are currently working on two structural parameters: the cell density of the superficial layers of the cartilage and the analysis of the surface roughness of the cartilage. At the same time we are working on the development of a peroperative and minimally invasive imaging system for endoscopic surgery. The endoscopic probe FFOCT-NOCT developed with the LLTech company could in the future allow to characterize cartilage lesions with the parameters we validated during the ex-vivo experiments

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Préa, Pascal. « Discrétisation des images : reconnaissance de formes et connexité discrète ». Aix-Marseille 2, 1988. http://www.theses.fr/1988AIX22071.

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Résumé :

Dans une première partie, trois relations d'équivalence sur l'ensemble des discrétisations du plan sont définies. La deuxième partie est consacrée à la reconnaissance de formes par des reseaux neuronaux. Le problème de la reconnaissance de la connéxité dans le cadre des méthodes syntactiques est abordé dans la troisième partie

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Mariani, Robert. « Contribution à la lecture automatique de cartes ». Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES090.

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Résumé :

Un projet de lecture automatique de cartes a débuté à l'institut Geographique National (IGN) en 1991. L'objectif de ce projet est de fournir une plate-forme de conversion automatique des cartes géographiques aux 1 : 25000 en données vecteurs manipulables par un système d'information géographique (SIG). L’IGN étant un producteur de cartes, nous travaillons directement sur les planches mères, et évitons ainsi le problème de séparation des couleurs. Les planches sont scannées en niveau de gris à 50 microns. Le travail a porté sur la définition et la segmentation des textures linéaires de la carte, ainsi que l'apprentissage et la segmentation des textures bidimensionnelles de la carte, l'extraction, la reconstruction et l'attribution du réseau hydrographique et routier. Les textures linéaires sont définies par des grammaires attribuées et la reconnaissance s'effectue par programmation dynamique (appariement de modelés élastiques) tolérante aux omissions, distorsions et bruits. Les textures 2D sont décrites par un graphe planaire obtenu par triangulation de Delaunay. Cette description structurelle est ensuite apprise par des réseaux de neurones, qui effectueront une classification de régions homogènes. Ces dernières sont obtenues par segmentation de type partage et réunion d'une image en niveau de gris obtenue après un lissage gaussien de l'image initiale. A la fin, une étape de régularisation est réalisée par relaxation probabiliste et croissance de régions. Finalement, les réseaux sont modélisés par des graphes, et leur reconstruction et attribution sont formalisées à l'aide d'outils de la théorie des graphes. La reconstruction utilise à la fois les connaissances sur le graphe du réseau naturel (connexe, peu de cycles, planaire), et sur sa représentation cartographique (lignes tiretées, traits et surfaces texturées). Chaque algorithme est dédié à un type de représentation particulière, ici les lignes tiretées, les traits pleins et les objets surfaciques interrompus. Ces interruptions, spécifiques au réseau hydrographique, sont dues à la présence du réseau routier qui passe par-dessus les cours d'eau. Enfin, l'attribution du graphe du réseau hydrographique, consiste à établir sa structure hiérarchique (cours d'eau temporaires, permanents, importants), identifier les cours d'eau bordés d'arbres, associer la toponymie, et valider la reconstruction avec le graphe du réseau routier.

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Hajj, Bassam. « Imagerie électro-optique Pockels aux échelles micro et nanométriques en physique et biophysique ». Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00562142.

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Résumé :

Le but de ce mémoire est de valider la microscopie électro-optique Pockels comme méthode de mesure et de cartographie de champ électrique aux échelles micro et nanométriques. Une première partie est dédiée à la description de l'instrumentation d'imagerie mise en jeu. Nous développons ensuite son application en physique et biophysique. Une étude de couches minces monocristallines de 2-methyl-4-nitroaniline (MNA) a permis de sonder localement la variation de champ électrique appliqué, mais aussi d'étudier l'orientation des axes optiques de ce cristal dans l'espace. A l'échelle sub-longueur d'onde nous avons pu isoler la modulation électro-optique de la diffusion de lumière associée à une nanoparticule isolée de KTiOPO4 (KTP) d'une taille de 150nm. La dépendance polaire du signal Pockels sur la polarisation lumineuse incidente a permis de prédire l'orientation de la maille cristalline du KTP dans l'espace. De telles sondes de champs électriques nanométriques peuvent avoir de nombreuses applications en nano-photonique. Dans le cas d'entité biologiques comme des neurones, la propagation de l'information est assurée par celle d'un champ électrique dans les membranes plasmiques. Dans une première étape, nous nous sommes intéressés à l'étude de bicouches artificielles dopées par un colorant non-linéaire, le DI-8-ANEPPS. Un signal électro-optique Pockels y a été mesuré pour la première fois. La caractérisation de l'insertion du colorant dans la membrane a été aussi discutée. La grande sensibilité à la mesure d'un champ électrique assurée par l'interféromètre permet d'envisager des possibilités d'applications dans des cellules vivantes. Des expériences menées sur des cellules de type PC12 ont montré l'existence d'un signal optique qui est associé à la distribution spatiale du champ électrique. L'ensemble de ces travaux montrent que la microscopie électro-optique s'avère constituer un outil important pour la physique et biophysique.

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Polge, Géraldine. « Etude de la faisabilité d'un système de cartographie de dose par stimulation optique et application à la radiothérapie à haut gradient de dose ». Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20190.

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Rakshit, Suvendu. « Interférométrie différentielle de la région à raies larges (BLR) des quasars : région centrale des quasars en combinant interférométrie optique et cartographie des échos lumineux ». Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4049/document.

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Résumé :

La BLR (broad line region) d’un noyau galactique actif (AGN) transporte la matière du tore de poussière vers le disqued’accrétion autour d’un trou noir super massif. Il faut connaître sa géométrie pour comprendre la formation et la croissancedu trou noir, comme ses relations avec la luminosité du noyau. L’échographie lumineuse ou « reverberation mapping » permetd’estimer le rayon équivalent de la BLR ainsi que la masse du trou noir et donne des lois masse-luminosité et rayon-luminositédont la précision, limitée par les inconnues géométriques, reste insuffisante pour des applications cosmologiques.L’interférométrie optique avec le VLTI donne des mesures indépendantes de cette masse et de ces paramètres géométriqueset mesure un rayon angulaire équivalent, ce qui donne une mesure directe de distance. Nous avons développé un modèle 3Dde BLR et une méthode Bayésienne d’ajustement des paramètres qui nous ont permis de montrer que la combinaison del’échographie et de l’interférométrie donnera des mesures de masse et de distance à mieux que 15% près à un milliard deparsec. Nous appliquons ces outils aux toutes premières observations avec l’instrument AMBER de la BLR du quasar 3C273et nous montrons et expliquons qu’elle est bien plus grande que prédit par échographie et s’étend au delà du bord interne dutore de poussière, avec une géométrie quasi sphérique. Ces résultats sont extrapolés à la nouvelle génération d’instrument duVLTI pour montrer que cet interféromètre permettra de calibrer les méthodes échographiques pour transformer les quasarsen sondes cosmologiques majeures
The broad line region (BLR) of Active Galactic Nuclei (AGN) contains the high velocity gas clouds transporting materialfrom the dust torus to the accretion disk around the central super massive black hole (SMBH). Unveiling BLR structure iscritical to understand the accretion mechanism driving the SMBH evolution and shaping the AGN inflows, outflows and jets.Reverberation Mapping (RM) constrains the BLR geometry, kinematic, mass and equivalent linear size with parameterdegeneracies and fudge factors depending from the source geometry. Optical Interferometry (OI) yields independentconstrains on BLR structure, mass and equivalent angular size. We developed a 3D geometrical model of BLRs to estimateboth RM and OI measures and to show that the combination of these two techniques will very substantially reduce theuncertainty of mass estimates and yield direct distance measurement from “quasar parallax”. We used this model and a MonteCarlo Markov Chain Bayesian parameter fit of simulated data to show that quasar parallax can measure distances withaccuracy better than 15%. We used it on actual data to interpret and explain our first OI observations of the BLR of thebright quasar 3C273 found to have a BLR of about 1750±35 light days (ld) much larger than predicted by RM (450±120 ld)and larger than the inner rim of the dust torus of about 800±270 ld, yielding a SMBH mass of 5±1 108 solar masses. Ourmodel and SNR computations show that the VLTI incoming instruments can observe about 60 BLRs covering more than 4decades of luminosity, enough to try a grand unification of BLRs models and a calibration of RM making QSOs majorcosmological probes

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Stumm, Elena. « Location models for visual place recognition ». Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30341/document.

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Résumé :

Cette thèse traite de la cartographie et de la reconnaissance de lieux par vision en robotique mobile. Les recherches menées visent à identifier comment les modèles de localisation peuvent être améliorés en enrichissant les représentations existantes afin de mieux exploiter l'information visuelle disponible. Les problèmes de la cartographie et de la reconnaissance visuelle de lieux présentent un certain nombre de défis : les solutions doivent notamment être robustes vis-à-vis des scènes similaires, des changements de points de vue de d'éclairage, de la dynamique de l'environnement, du bruit des données acquises. La définition de la manière de modéliser et de comparer les observations de lieux est donc un élément crucial de définition d'une solution opérationnelle. Cela passe par la spécification des caractéristiques des images à exploiter, par la définition de la notion de lieu, et par des algorithmes de comparaison des lieux. Dans la littérature, les lieux visuels sont généralement définis par un ensemble ou une séquence d'observations, ce qui ne permet pas de bien traiter des problèmes de similarité de scènes ou de reconnaissance invariante aux déplacements. Dans nos travaux, le modèle d'un lieu exploite la structure d'une scène représentée par des graphes de covisibilité, qui capturent des relations géométriques approximatives entre les points caractéristiques observés. Grâce à cette représentation, un lieu est identifié et reconnu comme un sous-graphe. La reconnaissance de lieux exploite un modèle génératif, dont la sensibilité par rapport aux similarités entre scènes, aux bruits d'observation et aux erreurs de cartographie est analysée. En particulier, les probabilités de reconnaissance sont estimées de manière rigoureuse, rendant la reconnaissance des lieux robuste, et ce pour une complexité algorithme sous-linéaire en le nombre de lieux définis. Enfin les modèles de lieux basés sur des sacs de mots visuels sont étendus pour exploiter les informations structurelles fournies par le graphe de covisibilité, ce qui permet un meilleur compromis entre la qualité et la complexité du processus de reconnaissance
This thesis deals with the task of appearance-based mapping and place recognition for mobile robots. More specifically, this work aims to identify how location models can be improved by exploring several existing and novel location representations in order to better exploit the available visual information. Appearance-based mapping and place recognition presents a number of challenges, including making reliable data-association decisions given repetitive and self-similar scenes (perceptual aliasing), variations in view-point and trajectory, appearance changes due to dynamic elements, lighting changes, and noisy measurements. As a result, choices about how to model and compare observations of locations is crucial to achieving practical results. This includes choices about the types of features extracted from imagery, how to define the extent of a location, and how to compare locations. Along with investigating existing location models, several novel methods are developed in this work. These are developed by incorporating information about the underlying structure of the scene through the use of covisibility graphs which capture approximate geometric relationships between local landmarks in the scene by noting which ones are observed together. Previously, the range of a location generally varied between either using discrete poses or loosely defined sequences of poses, facing problems related to perceptual aliasing and trajectory invariance respectively. Whereas by working with covisibility graphs, scenes are dynamically retrieved as clusters from the graph in a way which adapts to the environmental structure and given query. The probability of a query observation coming from a previously seen location is then obtained by applying a generative model such that the uniqueness of an observation is accounted for. Behaviour with respect to observation errors, mapping errors, perceptual aliasing, and parameter sensitivity are examined, motivating the use of a novel normalization scheme and observation likelihoods representations. The normalization method presented in this work is robust to redundant locations in the map (from missed loop-closures, for example), and results in place recognition which now has sub-linear complexity in the number of locations in the map. Beginning with bag-of-words representations of locations, location models are extended in order to include more discriminative structural information from the covisibility map. This results in various representations ranging between unstructured sets of features and full graphs of features, providing a tradeoff between complexity and recognition performance

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Morin, David. « Estimation et suivi de la ressource en bois en France métropolitaine par valorisation des séries multi-temporelles à haute résolution spatiale d'images optiques (Sentinel-2) et radar (Sentinel-1, ALOS-PALSAR) ». Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30079.

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L'estimation et le suivi du carbone et de la ressource forestière sont des enjeux majeurs pour la gestion des territoires. Les forêts ont un rôle important dans les plans nationaux et internationaux pour l'atténuation du changement climatique (stockage du carbone, régulation du climat, biodiversité, énergies renouvelables). Dans les forêts tempérées, de nombreuses mesures des paramètres de structure forestière sont acquises sur des petites zones, des statistiques au niveau national ou sur de larges zones administratives sont délivrées annuellement par les organismes gouvernementaux. Les forêts tempérées sont fortement anthropisées (forte variabilité spatiale et fractionnement des peuplements), il y a actuellement un besoin fort d'une spatialisation plus fine et continue des ressources forestières dans ces régions. Les images satellitaires optiques et radar apportent des informations sur l'état de la végétation, la structure des arbres et l'organisation spatiale des forêts. Dans un contexte exceptionnel de disponibilité mondiale et gratuite, de diversité, de qualité des images à haute résolution spatiale et temporelle, le travail de thèse a pour objectif de mettre en place les bases méthodologiques et scientifiques pour une production nationale semi-automatique d'une cartographie des paramètres forestiers (biomasse, diamètre, hauteur, etc.). Nous avons évalué le potentiel des séries temporelles Sentinel-1 (radar en bande C), Sentinel-2 (optique), et des mosaïques annuelles ALOS2-PALSAR2 (radar, bande L) pour estimer les paramètres de structure forestière. Ces données satellitaires ont été combinées à l'aide d'algorithmes d'apprentissage supervisé et de mesures terrain pour construire des modèles d'estimation de la biomasse, du diamètre moyen des arbres (DBH), de la hauteur et d'autres paramètres de structure. Ces modèles peuvent ensuite être spatialisés sur l'ensemble du territoire à l'aide des images satellitaires, et fournir une information continue à la résolution spatiale des images utilisées (10 à 20 mètres). Notre approche a été conçue et testée sur quatre sites d'étude avec des essences forestières et des propriétés structurales et environnementales différentes : la zone intérieure et la zone dunaire de la forêt des Landes (pins maritimes), la forêt d'Orléans (chênes et pins sylvestres), et la forêt de Saint-Gobain (chênes, charmes et hêtres). Les principaux développements portent sur les données satellitaires à utiliser, la sélection des variables explicatives, le choix des algorithmes de régression et leur paramétrisation, la différenciation des types de forêt et la cartographie des estimations de paramètres forestiers. Les primitives issues des données satellitaires fournissent des informations sur les propriétés optiques du sol et de la végétation, l'organisation spatiale des arbres, la structure et le volume de bois vivant des houppiers et des troncs. L'utilisation d'algorithmes de régression multivariée non-linéaire permet d'obtenir des estimations des paramètres forestiers avec des performances en termes d'erreur relative de l'ordre de 15 à 35 % pour la surface terrière (~2.8 à 5.9 m2/ha) selon les types de forêt, 5 à 20 % pour la hauteur (~1.3 à 3 m), et de 5 à 25 % pour le DBH (~1.5 à 8 cm). Les résultats montrent l'apport de la combinaison de plusieurs types de données satellitaires (optique, radar multi-fréquence et indices de texture spatiale) ainsi que l'importance de différencier les types de forêt pour la construction des modèles. L'application des modèles sur les images satellitaires permet de produire des cartes à haute résolution spatiale de ces paramètres forestiers, utilisables de l'échelle locale à l'échelle régionale/nationale
The estimation and monitoring of forest resources and carbon stocks are major issues for wood industry and public bodies. Forests play an important role in national and international plans for climate change mitigation (carbon storage, climate regulation, biodiversity, renewable energy). In temperate forests, monitoring is done at two different levels: on one hand, at local level, in small areas by the acquisition of many measures of forest structure parameters, and, on the other hand, by statistics at national level or in large administrative areas that are provided annually by public bodies. Temperate forests are highly anthropogenic (high spatial variability and fragmentation of stands), so there is currently a strong need for a more refined and regular maps of forest resources in these regions. Optical and radar satellite images provide information on the state of vegetation, tree structure and spatial organization of forests. In an exceptional context of free global availability, diversity, and quality of images with high spatial and temporal resolution, the aim of this PhD work is to set up the methodological bases for a generic and semi-automatic production of forest parameters mapping (biomass, diameter, height, etc.). We have assessed the potential of Sentinel-1 (C-band radar), Sentinel-2 (optical) time series, and ALOS2-PALSAR2 (radar, L-band) annual mosaics to estimate forest structure parameters. These satellite data are combined, using supervised learning algorithms and field measurements, to construct models for estimating aboveground biomass (AGB), mean tree diameter (DBH), height, basal area and tree density. These models can then be spatially applied over the entire territory by using satellite images, providing thus continuous information on the spatial resolution of the images used (10 to 20 meters). This approach has been conceived and tested on four study sites with different forest species and structural and environmental properties: the inner and the dune zone of the Landes forest (maritime pines), the Orléans forest (oak and Scots pines), and the forest of Saint-Gobain (oaks, hornbeams and beeches). The investigated issues are the satellite data to be used, the selection of explanatory variables, the choice of regression algorithms and their parameterization, the differentiation of forest types and the spatialization of forest parameter estimates. The primitives derived from satellite data provide information on the optical properties of soil and vegetation, the spatial organization of trees, the structure and volume of live wood of crowns and trunks. The use of nonlinear multivariate regression algorithms allows to obtain forest parameter estimates with relative error performance in the order of 15 to 35 % for the basal area (~ 2.8 to 5.9 m2/ha) depending on forest types, 5 to 20 % for height (~ 1.3 to 3 m), and 5 to 25 % for DBH (~ 1.5 to 8 cm). The results highlight the improvement by combining several types of satellite data (optical, multi-frequency radar and spatial texture indexes), as well as the importance of differentiating forest types for the construction of models. This high-resolution, regular mapping of the forest resource is very promising to help improving the monitoring and policy of territorial and national strategies for the timber sector, biodiversity and carbon storage

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Gimenez, Rollin. « Exploitation de données optiques multimodales pour la cartographie des espèces végétales suivant leur sensibilité aux impacts anthropiques ». Electronic Thesis or Diss., Toulouse, ISAE, 2023. http://www.theses.fr/2023ESAE0030.

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Les impacts anthropiques sur les sols végétalisés sont difficiles à caractériser à l'aide d’instruments de télédétection optique. Ces impacts peuvent cependant entrainer de graves conséquences environnementales. Leur détection indirecte est rendue possible par les altérations provoquées sur la biocénose et la physiologie des plantes, qui se traduisent par des changements de propriétés optiques au niveau de la plante et de la canopée. L'objectif de cette thèse est de cartographier les espèces végétales en fonction de leur sensibilité aux impacts anthropiques à l'aide de données de télédétection optique multimodale. Différents impacts anthropiques associés à des activités industrielles passées sont considérés (présence d'hydrocarbures dans le sol, contamination chimique polymétallique, remaniement et compactage du sol, etc.) dans un contexte végétal complexe (distribution hétérogène de diverses espèces de différentes strates). Les informations spectrales, temporelles et/ou morphologiques sont utilisées pour identifier les genres et espèces et caractériser leur état de santé afin de définir et de cartographier leur sensibilité aux différents impacts anthropiques. Des images hyperspectrales aéroportées, des séries temporelles Sentinel-2 et des modèles numériques d'élévation sont exploités indépendamment ou combinés. La démarche proposée repose sur trois étapes. La première consiste à cartographier les impacts anthropiques en combinant des données de télédétection optique et des données fournies par l'opérateur du site (analyses de sol, cartes d'activité, etc.). La seconde étape vise à développer une méthode de cartographie de la végétation à l'aide de données de télédétection optique adaptée à des contextes complexes tels que les sites industriels. Enfin, les variations de la biodiversité et des traits fonctionnels dérivées des images hyperspectrales aéroportées et des modèles numériques d'élévation sont analysées en relation avec la carte d'impact au cours de la troisième étape. Les espèces identifiées comme espèces invasives ainsi que celles en lien avec les pratiques agricoles et forestières et les mesures de biodiversité renseignent sur les impacts biologiques. La cartographie des strates de végétation et la caractérisation de la hauteur des arbres, liées à une succession secondaire, sont utilisées pour détecter les impacts physiques (remaniement du sol, excavations). Enfin, les conséquences du stress induit sur la signature spectrale des espèces sensibles permettent d'identifier les impacts chimiques. Plus précisément, dans le contexte de l'étude, les signatures spectrales de Quercus spp, Alnus glutinosa et des mélanges herbacés varient en fonction de l'acidité du sol, tandis que celles de Platanus x hispanica et des mélanges arbustifs présentent des différences dues aux autres impacts chimiques
Anthropogenic impacts on vegetated soils are difficult to characterize using optical remote sensing devices. However, these impacts can lead to serious environmental consequences. Their indirect detection is made possible by the induced alterations to biocenosis and plant physiology, which result in optical property changes at plant and canopy levels. The objective of this thesis is to map plant species based on their sensitivity to anthropogenic impacts using multimodal optical remote sensing data. Various anthropogenic impacts associated with past industrial activities are considered (presence of hydrocarbons in the soil, polymetallic chemical contamination, soil reworking and compaction, etc.) in a complex plant context (heterogeneous distribution of multiple species from different strata). Spectral, temporal and/or morphological information is used to identify genera and species and characterise their health status to define and map their sensitivity to the various anthropogenic impacts. Hyperspectral airborne images, Sentinel-2 time series and digital elevation models are then used independently or combined. The proposed scientific approach consists of three stages. The first one involves mapping anthropogenic impacts at site level by combining optical remote sensing data with data supplied by the site operator (soil analyses, activity maps, etc.). The second stage seeks to develop a vegetation mapping method using optical remote sensing data suitable to complex contexts like industrial sites. Finally, the variations in biodiversity and functional response traits derived from airborne hyperspectral images and digital elevation models are analysed in relation to the impact map during the third stage. The species identified as invasive species, as well as those related to agricultural and forestry practices, and biodiversity measures provide information about biological impacts. Vegetation strata mapping and characterisation of tree height, linked to secondary succession, are used to detect physical impacts (soil reworking, excavations). Finally, the consequences of induced stress on the spectral signature of susceptible species allow the identification of chemical impacts. Specifically, in the study context, the spectral signatures of Quercus spp., Alnus glutinosa, and grass mixtures vary with soil acidity, while those of Platanus x hispanica and shrub mixtures exhibit differences due to other chemical impacts

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Gonzalez, Sanpedro Maria del Carmen. « Optical and radar remote sensing applied to agricultural areas in Europe ». Toulouse 3, 2008. http://www.theses.fr/2008TOU30228.

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L'objectif de la thèse est de développer des méthodes de cartographie et de suivi des cultures basées sur des données de télédétection, radar et optique. Les résultats pourront être combinés avec d'autres techniques, notamment avec des modèles de croissance des cultures, pour améliorer la prévision des récoltes. Quatre instruments différents, 3 sur satellite (LANDSAT-TM, ENVISAT-MERIS, ENVISAT-ASAR) et 1 aéroporté (AIRSAR) sont utilisés dans trois régions d'étude en Europe (Barrax, Toulouse et Flevoland). Les travaux sont présentés en deux parties, optique et radar. Dans la première partie, les données LANDSAT sont utilisées pour l'inversion du LAI à Barrax (Castilla-La Mancha) à l'aide du modèle de transfert radiatif PROSPECT+SAIL. Les résultats sont validés avec des mesures expérimentales acquises au cours de la campagne sur le terrain ESA SPARC-2003, montrant une bonne corrélation. Une méthode est ensuite proposée pour inverser le LAI et la chlorophylle à partir de données MERIS. La méthode implique une inversion du modèle, PROSPECT+SAIL avec une contrainte temporelle (une courbe pour l'ensemble du cycle de culture est inversée). Les résultats montrent que cette méthode fonctionne mieux que les inversions date par date. Toutefois, l'inversion de la chlorophylle nécessite encore une étude plus approfondie. Dans la partie radar, une méthode de classification basée sur les connaissances des mécanismes de rétrodifusion est proposée. Elle utilise des données polarimétriques en bande C de l'instrument AIRSAR. La méthode est appliquée à des images dans le Flevoland (Pays-Bas). Les résultats indiquent que ces méthodes peuvent être plus robustes que les méthodes statistiques usuelles. .
El aumento de la población mundial, así como la importancia social y económica que el sector agrícola tiene en muchas regiones del mundo, hace que sea muy importante desarrollar métodos que permitan hacer un seguimiento del estado de los cultivos, mejorar la gestión de los mismos, así como poder realizar una estimación temprana de la producción. La principal causa de incertidumbre en la producción de las cosechas es debida a las condiciones meteorológicas, por ejemplo, en las regiones áridas y semiáridas del mundo los períodos de sequía generan grandes pérdidas en la producción agrícola, la cuales se traducen en hambrunas. Así, la FAO, durante su cumbre de Junio 2008, insistió en la necesidad de aumentar a producción agrícola como una medida para reforzar la seguridad alimentaria y reducir la desnutrición en el mundo. La preocupación por aumentar la producción de cultivos, ha generado, durante las últimas décadas, importantes cambios en las técnicas agrícolas. Por ejemplo, se ha producido un uso generalizado de productos fitosanirios, de cultivos modificados genéticamente, así como un aumento de la agricultura intensiva. A su vez, la rotación de cultivos está cada vez más influenciada por el mercado, siendo los cambios en la distribución espacial de los cultivos muy frecuentes. Por lo tanto, para poder hacer estimaciones de la producción agrícola, es necesario producir eriódicamente mapas de cultivos, así como cartografiar su estado de desarrollo. La presente tesis doctoral tiene como objetivo desarrollar métodos basados en datos de teledetección, en la región del óptico y en la región del radar, que permitan realizar un seguimiento de los cultivos, así como una cartografía de los mismos. Los resultados de esta tesis pueden combinarse con otras técnicas, especialmente con los modelos de crecimiento de cultivo, para mejorar la predicción de las cosechas. Los métodos de teledetección para la clasificación y la cartografía de cultivos utilizando datos en la región del óptico están bien establecidos y pueden considerarse casi operacionales. La desventaja de estos estudios basados en datos ópticos es que no pueden aplicarse a regiones donde la cobertura nubosa es frecuente. En esos casos, la utilización de datos radar es más recomendable. Sin embargo, los métodos de clasificación utilizando datos radar no están tan bien establecidos y es necesario realizar más estudios científicos en este campo. Es por ello, que esta tesis se centra en la clasificación de cultivos mediante datos radar, concretamente datos aerotransportados AIRSAR y datos ASAR del satélite ENVISAT. El seguimiento de los cultivos mediante teledetección se basa en la estimación de parámetros biofísicos y su evolución en el tiempo. Estos parámetros son, entre otros, LAI (índice de área foliar), clorofila y biomasa. En esta tesis se han utilizado datos del satélite LANSAT-TM para la inversión de LAI, y datos ENVISAT-MERIS para la estimación de LAI y clorofila

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Yauschew-Raguenes, Nathalie. « Dynamique saisonnière de la végétation forestière (arbres et sous-bois) dans le massif des Landes : application de la télédétection optique au suivi des hétérogénéités à l'échelle régionale ». Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14702/document.

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L’objectif de la thèse est d'évaluer l’apport des données satellites dans le suivi saisonnier de la végétation forestière (sous-bois et strate arborée). L'étude a été conduite sur la forêt landaise. Elle est basée sur une série de sept ans d'observations satellitaires décadaires d’un indice de végétation (PVI) et de mesures in situ de la surface foliaire (LAI) du sous-bois et des arbres. Tout d’abord, les observations in-situ ont été analysées. Elles montrent que le sous-bois est le déterminant majeur de la trajectoire saisonnière du LAI de l’ensemble du couvert végétal. Puis, ces informations ont été comparées aux données satellitaires. Il apparaît que la phénologie printanière du PVI renseigne sur celle du LAI du sous-bois. Enfin, ces résultats été exploités à l’échelle régionale et une carte régionale des types de landes a pu être produite. Cette étude ouvre des perspectives en matière d'intégration et de spatialisation des bilans d'eau et de carbone des écosystèmes forestiers à l'échelle régionale
The aim of this thesis is to assess the potential of the remote sensing data to monitor the seasonal dynamic of the forest vegetation (understory and tree canopy). The study has been carried out on the maritime pine forest in the Southwest of France. It is based on a 7-year time-series of the 10-day vegetation index PVI composite derived from satellite and on in situ leaf area measurements (LAI) of understory and tree story.At first, the in situ observations have been analysed. It shows that the understory vegetation is the main driver of the seasonal dynamic of the whole forest LAI (understory+tree story). Then, these informations have been compared with the time-series of remote sensed PVI . It appears that the spring phenology of the PVI informs directly about the LAI understory one.Finally, these results have been used at the regional scale and a regional map of the lande types has been produced. This study opens some new prospects about integration and spatialisation of water and carbon balance of forest ecosystems at regional scale

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Blin, St��phane. « R��alisation de lasers �� fibre �� contre-r��action r��partie pour l'��tude de l'injection optique : comparaison avec l'injection de lasers �� semi-conducteurs ». Phd thesis, Universit�� Rennes 1, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00078932.

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Nous pr��sentons une ��tude comparative de l'injection optique quasi-statique pour des lasers �� semi-conducteurs et des lasers �� fibre. La fabrication des lasers �� fibre �� contre-r��action r��partie est d��taill��e. L'��tude spectrale de l'injection de lasers �� semi-conducteurs pour des puissances inject��e usuelles (> -30 dBm) permet, par des cartographies, de caract��riser des r��gimes bistables, le r��gime de relaxation, et la synchronisation de chaos. Pour de faibles puissances inject��es (< -30 dBm), nous montrons que le laser esclave est un amplificateur de qualit�� pour de faibles signaux coh��rents, et observons l'attraction en fr��quance de l'esclave inject�� par le ma��tre. L'injection statique des lasers �� fibre permet d'observer une r��ponse dynamique dans le domaine temporel, li��e �� des ph��nom��nes de relaxation. Nous proposons des m��thodes de mesure, par injection optique, du facteur de Henry, de faibles largeurs spectrales, du taux d'��mission spontan��e du laser esclave.

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Le, Lay Hugo. « Caractérisation des échanges nappe-rivière par mesure distribuée de température par fibre optique : limites et applications aux faibles exfiltrations de nappe ». Thesis, Tours, 2019. http://www.theses.fr/2019TOUR4025.

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Guignard, Celine. « Réalisation de sources impulsionnelles pour les télécommunications ». Phd thesis, Université Rennes 1, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00260197.

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Ce mémoire est consacré à l'étude et à la réalisation de sources impulsionnelles, constituées de lasers à semi-conducteurs soumis à une rétroaction optique non linéaire ou filtrée, pour des applications dans les domaines liés aux télécommunications optiques. Après un bref rappel des principales méthodes utilisées pour réaliser des sources impulsionnelles, nous présentons les notions théoriques nécessaires à la compréhension du phénomène de rétroaction optique ainsi que les principales réalisations de sources impulsionnelles, utilisant une contre-réaction, disponibles dans la littérature. Puis nous nous intéressons à l'analyse, principalement numérique, de la dynamique d'un laser contre-réactionné par un miroir non linéaire. Cette étude a permis de mettre en évidence l'existence d'un régime de blocage de modes passif conduisant à la génération d'impulsions caractérisées par un taux de répétition pouvant atteindre 20 GHz. D'autre part, nous montrons que l'utilisation d'un réseau de Bragg à pas variable comme réflecteur externe d'un laser fonctionnant en régime de blocage de modes permet la génération d'impulsions en limite de Fourier. La méthode de fabrication d'une telle cavité composée d'un réseau de Bragg et d'une microlentille est décrite. Et nous présentons un modèle permettant d'analyser numériquement le comportement de lasers soumis à une contre-réaction filtrée ainsi qu'une analyse statique de ce dernier. Nous terminons cette étude par l'analyse de l'influence d'une injection optique sur les caractéristiques de ces impulsions.

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Mok, Jinmyoung. « Etude ultra-sensible en phase de nano-structures par interferométrie optique à balayage en champ proche ». Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0086/document.

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Résumé :

La construction d’un NSOM, dans ce manuscrit de thèse, est décrite en détail. Lacombinaison du système NSOM construit avec un interféromètre est proposée afin d’accéderà des mesures de phase, à la fois de ultra-haute sensibilité mais également de très granderésolution spatiale. Le nom de l’instrument développé est un interferomètre optique àbalayage en champ proche (NSOI, pour l’acronyme en anglais). Le principe est basé surl’utilisation d’un diapason accordable en cristal de quartz, sur lequel se trouve une pointe,afin de sonder le matériau étudié. La mesure de la force de cisaillement de la pointe sondeau voisinage de la surface permet d’assurer la régulation et la stabilité de la distance depositionnement de la pointe par rapport à la surface considérée. Le dispositif est construit encombinant différents éléments électroniques pilotés par un logiciel développé en langageLab-VIEW. Le bruit de la mesure en NSOI est supprimé par un calcul simple basé sur lathéorie de l’optique ondulatoire et des interférences associées. Le système permet deréaliser des mesures optiques en champ proche ainsi que la détermination en hauterésolution de la phase du champ optique. L’échantillon SNG01 (l’un des réseaux utilisés pourcaractériser notre microscope à balayage en champ proche), ainsi que des disques optiques(CD, DVD and disques blu-ray) ont été utilisés pour tester la faisabilité et les performancesde notre système.Dans ce manuscrit de thèse, le graphène et les monocouches de MoS2 sont étudiés. Nous montrons qu’une épaisseur à l’échelle atomique peut être résolue par notresystème NSOI, avec l’utilisation de l’algorithme de suppression du bruit de mesure. Lesjoints de grain du graphène sont observés à grande échelle, via la technique d’imagerie parcollection en champ proche et par la réalisation de cartographies de phase. En particulier,les tensions internes à une couche de graphène sont observées, uniquement dans le casd’une imagerie de phase
In this thesis, near-field scanning optical interferometry (NSOI), which combinesNSOM with interferometer, is proposed for the phase measurement. The shear-forcedetection scheme is applied for distance regulation. The hardware of the systemis constructed by combining various electronic devices, and the operating softwareis coded by LabVIEW. Unwanted background signal is removed by simple calculationbased on interference theory. By using this, the near-field optical measurementand the ultra-sensitive phase investigation of nano-materials are performed. 2D materialssuch as graphene and monolayer MoS2 are investigated. It is shown thatatomic-scale thickness can be resolved by the NSOI. Especially, the grain boundariesof graphene and the seed of MoS2 can be found by phase detection. In addition,direct laser writing (DLW) on silver-containing glass is observed by using NSOM,and NSOI. For the first time, the writing threshold is correlatively observed in thefluorescence imaging and the near-field phase image

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Stumpf, André. « Landslide recognition and monitoring with remotely sensed data from passive optical sensors ». Thesis, Strasbourg, 2013. http://www.theses.fr/2013STRAH025/document.

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Résumé :

La cartographie, l'inventaire et le suivi de glissements de terrain sont indispensables pour l'évaluation de l'aléa glissements de terrain et la gestion des catastrophes. La disponibilité croissante des satellites THR, des drones et des appareils photo numériques grand public offre un grand potentiel pour soutenir ces tâches à l'échelle régionale et locale en complément detechniques établies telles que l'instrumentation in-situ, radar, et les acquisitions par scanner laser. Un manque d'outils de traitement d'image pour l’extraction efficace d’informations pertinentes à partir de différents types d'imagerie optique complique encore l'exploitation des données optiques et entrave la mise en oeuvre de services opérationnels. Cette thèse est consacrée à l'élaboration et l'application de techniques de traitement d'image pour la cartographie, la caractérisation et la surveillance des glissements de terrain en exploitant des données d'imagerie optique. Un état de l'art approfondi des techniques de télédétection innovantes pour la surveillance des glissements de terrain est proposé et démontre le potentiel et les limites des techniques et propose des critères pour le choix des capteurs disponibles (plateformes et méthodes d'analyse d'images) selon le processus observé et les besoins des utilisateurs. Pour la cartographie rapide des glissements de terrain lors de catastrophes majeures, une méthode qui combine segmentation d'image et apprentissage supervisé est développée pour l'analyse des images satellitaires THR à travers plusieurs exemples en Chine, au Brésil, à Haïti, en Italie et en France. Pour l'analyse de glissements de terrain à l'échelle locale, la recherche a élaboré des chaînes de traitement d'images pour la détection de fissures à partir de séries temporelles d'images de drones comme possible géo-indicateurs de l'activité des glissements, la mesure des champs de déplacements horizontaux à partir d'images satellitaires THR utilisant en utilisant des méthodes stéréophotogrammétrie et par corrélation d’image, et les mesures 3D à partir de photographies terrestres basées sur des méthodes de photogrammétrie multi-images
Landslide inventory mapping and monitoring are indispensable for hazard assessment and disaster management. The enhanced availability of VHR satellites, UAVs and consumer grade digital cameras offers a great potential to support those tasks at regional and local scales, and to complement established techniques such as in situ instrumentation, radar, andlaser scanning. A lack of image processing tools for the efficient extraction process-relevant information from different types of optical imagery still complicates the exploitation of optical data and hinders the implementation of operational services. This doctoral thesis is dedicated to the development and application of image processing techniques for the mapping,characterization and monitoring of landslides with optical remote sensing data. A comprehensive review of innovative remote sensing techniques for landslide monitoring shows the potential and limitations of available techniques and guides the selection of the most appropriate combination of sensors – platforms – image analysis methods according to the observed process and end-user needs. For the efficient detection of landslides after major triggering events at the regional scale, a method for rapid mapping combining image segmentation, feature extraction, supervised learning is developed. For detailed landslide investigations at the local scale, this study elaborates image processing chains for detection of surface fissures in time-series of UAV images as geo-indicators of landslide activity, the measurement of horizontal surface displacements from VHR satellite images using stereo-photogrammetric and image correlation methods, and 3D measurements from terrestrial photographs based on multi-view open-source photogrammetry

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Postadjian, Tristan. « Vers une occupation du sol France entière par imagerie satellite à très haute résolution ». Thesis, Paris Est, 2020. http://www.theses.fr/2020PESC2018.

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Résumé :

La connaissance de la couverture des territoires en terme d’occupation des sols est devenue un enjeu majeur du XXIème siècle. Que ce soit à l’échelle nationale ou à une échelle plus globale, les initiatives se multiplient pour proposer des cartographies d’occupation des sols qui répondent à des besoins propres à chacune. Consistant à classer des objets présents sur le sol selon des nomenclatures prédéfinies, la tâche est fastidieuse à l’heure actuelle avec des processus essentiellement manuels ou semi-manuels, nécessaires pour garantir le respect de certaines qualités et spécifications. La télédétection spatiale a connu un essor conséquent avec la multiplication des capteurs optiques d’observation de la Terre disponibles et de leur diversité en terme de résolutions spectrale, spatiale et temporelle. Ces capteurs optiques proposent chacun une description de la surface terrestre qui leur est propre. Les satellites SPOT 6 et SPOT 7 sont dotés de capteurs optiques à très haute résolution spatiale, et acquièrent des images dans quatre bandes spectrales à très haute résolution après pan-sharpening (1,5m). L’IGN, à partir de ces acquisitions SPOT disponibles sur le pôle de données surfaces continentales THEIA, produit chaque année une couverture d’orthophotos sur l’ensemble du territoire français. La problématique de cartographie de l’occupation des sols automatique à partir d’images aériennes ou satellites occupe la communauté de télédétection depuis longtemps, par le biais de processus de classification supervisés, tels que les SVMs, ou les forêts aléatoires pour, entre autres, la vitesse d’exécution de ces derniers. Mais les résultats obtenus par ces méthodes n'ont pas encore permis une réelle automatisation, notamment en adéquation avec des spécifications existantes (erreurs encore trop importantes). En parallèle de ces algorithmes depuis longtemps utilisés, des méthodes d’apprentissage automatique d’un genre nouveau, bien que reposant sur des concepts remontant aux années 1950, émergent depuis une décennie. L’apprentissage profond a fait ses preuves dans de nombreux domaines depuis le traitement naturel du langage, à la reconnaissance d’objets dans des images. Cet essor récent est la conséquence de la disponibilité de grandes bases de données d'apprentissage, ainsi que la croissance globale des puissances de calcul. Représentants principaux de cette famille d’apprentissage, les réseaux de neurones profonds ont un impact au quotidien. Que ce soit au niveau académique en terme de recherche, au niveau sociétal, au travers des smartphones par exemple, ou même au niveau politique, avec les questions déontologiques que cela peut poser en terme de confidentialité des données (RGPD) et de protection des libertés individuelles, l'apprentissage profond est au cœur de technologies utilisées par la plupart des gens à leur insu. En effet, pour afficher de telles performances dans tant de domaines, ces algorithmes nécessitent de gros volumes de données. Les bases de données géographiques de l’IGN sont donc une opportunité dans notre cas, permettant d’exploiter au mieux les images très haute résolution monoscopiques acquises par les satellites SPOT 6 et 7 en les classifiant automatiquement par réseaux de neurones profonds appris sur ces mêmes bases de données. C’est cette approche que nous proposons dans ces travaux de thèse, avec une volonté d’étudier cette problématique tout en se plaçant dans un cadre plus large à visée opérationnelle. Nous étudions les possibilités de transfert d’apprentissage qui offre beaucoup d’avantages en matière de charges de calcul et de jeu d’apprentissage. Enfin, l’exploitation jointe d’images aériennes et de réseaux de neurones profonds est étudiée, avec un accent mis sur la préparation des données d’apprentissage issues des bases de données géographiques de l’IGN qui présentent certains inconvénients
For political or environmental matters, land cover mapping has become more and more important since the beginning of the XXIst century. This mapping consists in, given a set of land cover classes, classifying ground-level objects according to these classes. Adressing very various applications, from a local scale (city-wise) to a more global scale (world-wide), several projects have been initiated so as to build land cover maps that would fit one of these applications. However, the current means to achieve this mapping are mainly manual, leading to high cost of production both in terms of man power and processing time. The task of building relevant land cover maps lies also in being able to monitor various phenomena in time, but acquiring data can be expansive for frequent updates or computation of maps at large scale. Yet, remote sensors have multiplied for the past two decades and the panel of such sensors is very wide and diverse in a spectral way and in terms of resolution. Among them, optical sensors boarded on Earth observation satellites acquire images in the visible and infrared spectrums, with high revisit time capabilities. SPOT 6 and 7 were launched in 2012 and 2014 respectively, and offer very high resolution images at 1.5m, in four bands. The French Mapping Agency computes each year a full France coverage from the SPOT data available through the THEIA data portal. Although this task has been widely studied in the past by the remote sensing community, by the means of supervised classifiers such as SVMs or random forests, none of the results have yet led to truly automated and satisfying maps that match existing specifications due to mislabelling errors that occur too often. In terms of methodology, the deep learning, and more specifically deep neural networks have proved to be far more efficient than other machine learning algorithms in various fields of research, from computer vision to natural language processing and system recommendation. These days, deep learning has become a part of everyday life, not only for academic research purposes, but also it society where it runs in the background of our smartphones for various tasks. Such ubiquity raises ethical issues: in particular, users’ browsing habits and behaviours are often monitored without them knowing to feed these algorithms. This heavy need for data is what allows deep learning to sketch more accurately a user behaviour, thus leading to more suitable commercial offers based on a history of purchases for instance.In our work, the French Mapping Agency topographic databases represent a real opportunity to massively train deep neural networks on the SPOT monoscopic very high resolution images, so as to produce land cover maps. The works reported in this dissertation are focused on this problematic of land cover mapping with deep neural networks on SPOT 6 and 7 data, with the additional constraint of tackling this task in a more general operational environment (large scale land cover mapping). This latter point ensures that the conducted experiments address occurring questions when classifying large geographic areas. For instance, a specific SPOT coverage is made of one image per territory, which means adjacent areas can have been acquired at different dates, leading to strong appearance discrepancies. Transfer learning is a tool that can help a lot in lots of scenarii so as to reduce both time computation and needs for training samples. Finally, in a context of the automatic update or re-computation of existing topographic database, the use of aerial images in deep neural networks is assessed in several tasks, with an emphasis on the training dataset conception from topographic database that can include some drawbacks

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Sportouche, Hélène. « Extraction et reconstruction des bâtiments en milieu urbain à partir d'images satellitaires optiques et radar à haute résolution ». Phd thesis, Paris, Télécom ParisTech, 2010. https://pastel.hal.science/pastel-00564891.

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Résumé :

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de l'extraction et de la reconstruction 3D des bâtiments en milieu urbain et semi-urbain, à partir d'images satellitaires optiques et RADAR à haute résolution. L'objectif majeur réside dans le développement d'une chaîne complète de traitements semi-automatiques, capable de fournir une reconstruction simple et fiable des bâtiments parallélépipédiques de la scène, à partir d'une configuration spécifique des données d'entrée, composée d'une image optique et d'une image RADAR, ainsi que d'un modèle numérique de terrain. Cette configuration restreinte, particulièrement délicate à traiter mais susceptible d'intervenir en milieu opérationnel, a fait l'objet de peu de travaux. La proposition d'une démarche dédiée à la gestion d'un tel scénario représente donc un intérêt certain pour plusieurs applications de télédétection. L'enjeu consiste à bénéficier pleinement du contexte de la fusion de données, en exploitant, de façon appropriée, les complémentarités optiques et RADAR, en vue d'une reconstruction de la scène par combinaison d'informations planimétriques et altimétriques. La chaîne proposée se décompose en quatre étapes : détection des bâtiments potentiels en monoscopie optique ; projection et recalage des emprises optiques potentielles dans la donnée RADAR ; estimation des hauteurs et validation des bâtiments sur l'image RADAR ; qualification des bâtis reconstruits. La chaîne complète est mise en œuvre sur des scènes d'étude issues d'un couple de données réelles Quickbird et TerraSAR-X. Les résultats fournis sont analysés qualitativement et quantitativement. Une reconstruction globalement satisfaisante des bâtiments est obtenue
These works take place in the framework of building extraction and 3D building reconstruction in urban and semi-urban areas, from high-resolution optical and SAR satellite images. The main objective is to develop a complete semi-automatic processing chain, able to provide a simple and reliable reconstruction of parallelepipedic buildings on the scene, from a specific configuration of the input data, composed of an optical image and a SAR image, and from a digital terrain model. This restricted configuration, particularly delicate to deal with but likely to happen in operational conditions, has been until now studied only in a few works. Proposing a specific approach to manage such a scenario seems thus very interesting for a lot of applications in remote sensing. We aim to fully benefit from the data fusion context, by exploiting, in an appropriate way, the optical-SAR complementarities for the reconstruction of the scene, through the combination of planimetric and altimetric information. The proposed chain is decomposed into four steps: potential building detection in optical monoscopy; projection and registration of the potential optical footprints into SAR data; height estimation and building validation on the SAR image; qualification of the reconstructed buildings. The whole chain is applied on studied scenes issued from a couple of Quickbird and TerraSAR-X real data. The obtained results are qualitatively and quantitatively analyzed. A globally satisfying reconstruction of the buildings is achieved

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Sportouche, Hélène. « Extraction et reconstruction des bâtiments en milieu urbain à partir d'images satellitaires optiques et radar à haute résolution ». Phd thesis, Télécom ParisTech, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00564891.

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Résumé :

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de l'extraction et de la reconstruction 3D des bâtiments en milieu urbain et semi-urbain, à partir d'images satellitaires optiques et RADAR à haute résolution. L'objectif majeur réside dans le développement d'une chaîne complète de traitements semi-automatiques, capable de fournir une reconstruction simple et fiable des bâtiments parallélépipédiques de la scène, à partir d'une configuration spécifique des données d'entrée, composée d'une image optique et d'une image RADAR, ainsi que d'un modèle numérique de terrain. Cette configuration restreinte, particulièrement délicate à traiter mais susceptible d'intervenir en milieu opérationnel, a fait l'objet de peu de travaux. La proposition d'une démarche dédiée à la gestion d'un tel scénario représente donc un intérêt certain pour plusieurs applications de télédétection. L'enjeu consiste à bénéficier pleinement du contexte de la fusion de données, en exploitant, de façon appropriée, les complémentarités optiques et RADAR, en vue d'une reconstruction de la scène par combinaison d'informations planimétriques et altimétriques. La chaîne proposée se décompose en quatre étapes : détection des bâtiments potentiels en monoscopie optique ; projection et recalage des emprises optiques potentielles dans la donnée RADAR ; estimation des hauteurs et validation des bâtiments sur l'image RADAR ; qualification des bâtis reconstruits. La chaîne complète est mise en œuvre sur des scènes d'étude issues d'un couple de données réelles Quickbird et TerraSAR-X. Les résultats fournis sont analysés qualitativement et quantitativement. Une reconstruction globalement satisfaisante des bâtiments est obtenue.

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Martinez, Marine. « Rôle des fibres de Purkinje dans le substrat arythmogénique et la mort subite ». Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0368/document.

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Résumé :

Les arythmies ventriculaires conduisant à la mort subite ont été précédemment associées àun type de cellules spécialisées, les fibres de Purkinje (FP). Elles font partie du systèmede conduction cardiaque, et possèdent un rôle majeur dans l’impulsion électrique et l’activationsynchrone des ventricules. Néanmoins, elles peuvent être impliquées dans des phénomènespro-arythmogéniques à l’origine de l’initiation ou du maintien de la fibrillation ventriculaire(FV) au sein de structures normales ou dans le cas d’un large spectre de maladies cardiaques.Cependant, les caractéristiques électrophysiologiques et structurelles des FP etles mécanismes sous-jacents des arythmies liées au Purkinje restent inconnus. Le systèmePurkinje semblerait jouer un rôle important de substrat de l’arythmie en raison de son impactsur l’hétérogénéité transmurale de repolarisation.Six études décrivant les propriétés électrophysiologiques et les propriétés macro/microstructurellesde ventricules gauches de brebis et de ventricules gauches humains ont étédéveloppées en utilisant une combinaison de méthodes classiques et innovantes.Les résultats ont permis de montrer que les FP, à travers leurs jonctions avec le myocarde,modulaient localement la durée du potentiel d'action et jouaient un rôle dans la dispersionde la repolarisation, révélant ainsi le rôle potentiel des FP dans le déclenchement etle maintien de la FV.Ce travail ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques dans le traitement préventifde l'arythmie ventriculaire afin de lutter contre la mort subite d'origine cardiaque
Arrhythmias that lead to sudden death have previously been associated with a specializedcell type, the Purkinje fibers (PF). They form the cardiac conduction system, and have a majorrole in the electrical impulse and synchronous activation of the ventricles. However, they maybe involved in pro-arrhythmic phenomena causing the initiation or maintenance of ventricularfibrillation (VF) in structurally normal and a broad spectrum of cardiac diseases.Nevertheless, electrophysiological and structural characteristics of PF and mechanismsunderlying Purkinje-related arrhythmias are poorly understood. It is hypothesized thatthe Purkinje system plays an important role as a substrate for arrhythmias due to, in part,its impact on transmural repolarization heterogeneity.Here within are six studies describing electrophysiological and macro/micro structuralproperties of sheep and human left ventricles using a combination of conventional andinnovative methods.Results showed that PF, through junctions with the myocardium, locally modulatedthe action potential duration and played a role in the dispersion of repolarization. Therefore,revealing a potential role for PF in both, trigger and maintenance of VF.This work opens new therapeutic perspectives in preventive treatment of ventriculararrhythmia to fight against sudden cardiac death

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Comtois, Philippe. « Stabilité de la réentrée anatomique dans le muscle cardiaque et annihilation par un protocole à deux stimulations : études de modélisation et aspects expérimentaux ». Thèse, 2003. http://hdl.handle.net/1866/15113.

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Thèses sur le sujet « Cartographie de réplication optique »

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