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Дисертації з теми "Images assimilation"
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Feyeux, Nelson. "Transport optimal pour l'assimilation de données images." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAM076/document.
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Pour prédire l'évolution d'un système physique, nous avons besoin d'initialiser le modèle mathématique le représentant, donc d'estimer la valeur de l'état du système au temps initial. Cet état n'est généralement pas directement mesurable car souvent trop complexe. En revanche, nous disposons d'informations du système, prises à des temps différents, incomplètes, mais aussi entachées d'erreurs, telles des observations, de précédentes estimations, etc. Combiner ces différentes informations partielles et imparfaites pour estimer la valeur de l'état fait appel à des méthodes d'assimilation de données dont l'idée est de trouver un état initial proche de toutes les informations. Ces méthodes sont très utilisées en météorologie. Nous nous intéressons dans cette thèse à l'assimilation d'images, images qui sont de plus en plus utilisées en tant qu'observations. La spécificité de ces images est leur cohérence spatiale, l'oeil humain peut en effet percevoir des structures dans les images que les méthodes classiques d'assimilation ne considèrent généralement pas. Elles ne tiennent compte que des valeurs de chaque pixel, ce qui résulte dans certains cas à des problèmes d'amplitude dans l'état initial estimé. Pour résoudre ce problème, nous proposons de changer d'espace de représentation des données : nous plaçons les données dans un espace de Wasserstein où la position des différentes structures compte. Cet espace, équipé d'une distance de Wasserstein, est issue de la théorie du transport optimal et trouve beaucoup d'applications en imagerie notamment.Dans ce travail nous proposons une méthode d'assimilation variationnelle de données basée sur cette distance de Wasserstein. Nous la présentons ici, ainsi que les algorithmes numériques liés et des expériences montrant ses spécificités. Nous verrons dans les résultats comment elle permet de corriger ce qu'on appelle erreurs de positionForecasting of a physical system is computed by the help of a mathematical model. This model needs to be initialized by the state of the system at initial time. But this state is not directly measurable and data assimilation techniques are generally used to estimate it. They combine all sources of information such as observations (that may be sparse in time and space and potentially include errors), previous forecasts, the model equations and error statistics. The main idea of data assimilation techniques is to find an initial state accounting for the different sources of informations. Such techniques are widely used in meteorology, where data and particularly images are more and more numerous due to the increasing number of satellites and other sources of measurements. This, coupled with developments of meteorological models, have led to an ever-increasing quality of the forecast.Spatial consistency is one specificity of images. For example, human eyes are able to notice structures in an image. However, classical methods of data assimilation do not handle such structures because they take only into account the values of each pixel separately. In some cases it leads to a bad initial condition. To tackle this problem, we proposed to change the representation of an image: images are considered here as elements of the Wasserstein space endowed with the Wasserstein distance coming from the optimal transport theory. In this space, what matters is the positions of the different structures.This thesis presents a data assimilation technique based on this Wasserstein distance. This technique and its numerical procedure are first described, then experiments are carried out and results shown. In particularly, it appears that this technique was able to give an analysis of corrected position
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Billet, Florence. "Assimilation de données images pour la personnalisation d'un modèle électromécanique du coeur." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00639921.
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Les données cliniques disponibles pour le diagnostic et la planification de thérapies sont de plus en plus variées et complexes, ce qui apporte des informations plus riches, mais rend la tâche du médecin difficile. Les modèles informatiques de cœur peuvent intégrer et analyser ces données en s'adaptant à chaque patient de manière à proposer au médecin une vue intégrée ainsi que des paramètres intrinsèques. Cependant, il faut pour cela mettre en place des méthodes d'ajustement automatique de ces modèles mathématiques aux données du patient. Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie pour personnaliser un modèle électromécanique à partir de séquences temporelles d'images volumiques telles que des séquences ciné-IRM ou scanner. Cette personnalisation consiste en l'estimation de l'état (position/vitesse) et des paramètres électriques et mécaniques du modèle électromécanique. Nous nous intéressons ici à l'estimation du mouvement cardiaque et des paramètres de contractilité du modèle électromécanique. Dans un premier temps, la modélisation des différentes phases cardiaques a été améliorée et une étude de sensibilité a été effectuée. Puis, les approches de segmentation et de suivi du mouvement par modèles déformables ont été généralisées en couplant un modèle déformable proactif avec des séquences d'images 3D. Cette méthode est évaluée sur des données synthétiques et appliquée à des séquences ciné-IRM ou scanner. Enfin, une méthode d'estimation automatique des paramètres de contractilité à partir de séquences d'images 3D est proposée, la principale difficulté provenant des non-linéarités liées aux changements de phases. La méthode proposée est fondée sur l'assimilation de données variationnelle et le gradient du critère d'erreur est calculé à l'aide de la méthode de l'état adjoint. Cette méthode est évaluée sur des données synthétiques avant d'être appliquée à des ciné-IRM cliniques. Cette thèse pose des bases de la personnalisation du modèle électromécanique du cœur et ouvre des perspectives pour l'optimisation des traitements selon le patient considéré.
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Papadakis, Nicolas. "Assimilation de données images : application au suivi de courbes et de champs de vecteurs." Phd thesis, Université Rennes 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00655898.
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Cette thèse traite de l'utilisation de méthodes séquentielles et variationnelles de suivi pour des problèmes de suivi dans des séquences d'images. Ces méthodes cherchent à estimer l'état d'un système à partir d'un modèle d'évolution dynamique et d'un ensemble d'observations bruitées et généralement incomplètes de l'état. Ces techniques sont appliquées à divers problèmes de vision par ordinateur: le suivi de courbe, l'estimation de champs de mouvement fluide et le suivi couplé de courbe et de champs de vecteurs. Nous montrons comment l'assimilation de données permet de gérer des occultations totales pendant le suivi d'objets sur une séquence d'images. Nous nous intéressons enfin à l'estimation de mouvement de couches atmosphériques à partir d'images satellitaires, puis étudions l'estimation de coefficients associés à des systèmes dynamiques réduits associés à la visualisation d'écoulements expérimentaux.
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Souopgui, Innocent. "Assimilation d'images pour les fluides géophysiques." Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENM071.
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La compréhension et la prévision de l'évolution des fluides géophysiques sont d'une importance capitale et constituent un domaine de recherche scientifique aux enjeux conséquents. Une bonne prévision est basée sur la prise en compte de toutes les informations disponibles sur le système considéré. Ces informations incluent les modèles, les observations et les connaissances a priori. L'assimilation de données permet de les combiner de façon optimale pour déterminer les entrées du modèle. Les dernières décennies ont vu croître en densité et en qualité la couverture satellitaire produisant, entre autres, des séquences d'images montrant l'évolution dynamique de certains phénomènes géophysiques tels que les dépressions et les fronts. Ces séquences d'images sont jusqu'à présent sous-utilisées en assimilation de données. Cette thèse propose une extension de l'assimilation variationnelle de données aux observations de type séquence d'images. Après avoir présenté les images, leur utilisation actuelle et ses limites, nous introduisons les notions de niveau d'interprétation, d'espaces et d'opérateur image. Ces notions sont utilisées pour formuler l'assimilation directe de séquences d'images. Nous proposons également une nouvelle approche de régularisation par diffusion généralisée pour les problèmes inverses. Les résultats préliminaires en traitement d'images et en assimilation directe de séquence d'images montrent une méthode prometteuse qui résout la plupart des problèmes rencontrés avec les approches classiques de régularisationUnderstanding and forecasting the evolution of geophysical fluids is a major scientific and societal challenge. A good forecast must take into account all available information on the studied system. These informations include models, observations and a priori knowledge. Data assimilation techniques combine all these informations in a consistent way to produce model inputs. During the last decades, many satellites were launched to increase the knowledge of earth. They produce, among others, image sequences showing the dynamical evolution of geophysical processes such as depressions and fronts. These images sequences are currently under-utilized in data assimilation. This thesis presents a consistent approach for taking into account image sequences in variational data assimilation. After a presentation of images, their current use and its limitation, we introduce the concepts of interpretation level, image space and image operator used for direct image sequences assimilation. We also propose a new approach of regularization based on generalized diffusion for ill-posed inverse problems. Preliminary results on image processing and image sequences assimilation show a promising approach that solve most of the problems encountered with classical approaches of regularization
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Gong, Xing. "Analyse de séries temporelles d’images à moyenne résolution spatiale : reconstruction de profils de LAI, démélangeage : application pour le suivi de la végétation sur des images MODIS." Thesis, Rennes 2, 2015. http://www.theses.fr/2015REN20021/document.
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Cette thèse s’intéresse à l’analyse de séries temporelles d’images satellites à moyenne résolution spatiale. L’intérêt principal de telles données est leur haute répétitivité qui autorise des analyses de l’usage des sols. Cependant, deux problèmes principaux subsistent avec de telles données. En premier lieu, en raison de la couverture nuageuse, des mauvaises conditions d’acquisition, ..., ces données sont souvent très bruitées. Deuxièmement, les pixels associés à la moyenne résolution spatiale sont souvent “mixtes” dans la mesure où leur réponse spectrale est une combinaison de la réponse de plusieurs éléments “purs”. Ces deux problèmes sont abordés dans cette thèse. Premièrement, nous proposons une technique d’assimilation de données capable de recouvrer des séries temporelles cohérentes de LAI (Leaf Area Index) à partir de séquences d’images MODIS bruitées. Pour cela, le modèle de croissance de plantes GreenLab estutilisé. En second lieu, nous proposons une technique originale de démélangeage, qui s’appuie notamment sur des noyaux “élastiques” capables de gérer les spécificités des séries temporelles (séries de taille différentes, décalées dans le temps, ...)Les résultats expérimentaux, sur des données synthétiques et réelles, montrent de bonnes performances des méthodologies proposéesThis PhD dissertation is concerned with time series analysis for medium spatial resolution (MSR) remote sensing images. The main advantage of MSR data is their high temporal rate which allows to monitor land use. However, two main problems arise with such data. First, because of cloud coverage and bad acquisition conditions, the resulting time series are often corrupted and not directly exploitable. Secondly, pixels in medium spatial resolution images are often “mixed” in the sense that the spectral response is a combination of the response of “pure” elements.These two problems are addressed in this PhD. First, we propose a data assimilation technique able to recover consistent time series of Leaf Area Index from corrupted MODIS sequences. To this end, a plant growth model, namely GreenLab, is used as a dynamical constraint. Second, we propose a new and efficient unmixing technique for time series. It is in particular based on the use of “elastic” kernels able to properly compare time series shifted in time or of various lengths.Experimental results are shown both on synthetic and real data and demonstrate the efficiency of the proposed methodologies
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Rose, Fiona. "Cultural identity in Roman Celtiberia : the evidence of the images and monuments, 300BC - AD100." Thesis, University of Oxford, 2003. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:495111e9-ad8e-469a-a123-ec91209d8595.
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This thesis presents a study of changing constructions and perceptions of cultural identity over the period 300 BC to AD 100 in the region of northern central Spain known in antiquity as Celtiberia. Its primary focus is iconography, with images of male and female figures of particular interest. The iconography is used to map the continuities and discontinuities in a sense of Celtiberian identity, and considers the effect that interaction with non-Celtiberians, including Celts and Iberians but especially with Romans, had on this identity. A theoretical framework in which to study 'cultural identity' is proposed in the Prolegomena. After the Prolegomena, the thesis is divided into six chapters. Chapter One, Celtiberia in its Historical and Cultural Context, examines the development of Celtiberian culture and Celtiberian settlements over time, and the changes that occurred after the arrival of Romans. Chapter Two, Metallurgy and Metal Objects, looks at three categories of metal objects (fibulae, hospitium tesserae, and armaments) and asks whether the horseman motif, an important iconographic element in this thesis, is emblematic of a 'warrior aristocracy'. Chapter Three, Human and Animal Figures on Painted Pottery, studies the range of human figures found on Celtiberian ceramic vessels, considering the types of scenes and figures that were most popular. Chapter Four, Coins from Pre-Roman and Early Imperial Celtiberia, traces the development of numismatic images in the region. This chapter emphasises the so-called transitional coins, which represent the first time that Celtiberian cities were publicly identified with Roman authority on official media. Chapter Five, Men's Funerary Monuments, returns to critical analysis of the horseman motif, focusing on stelai with relief images of male figures on horseback. Chapter Six, Women's Funerary Monuments, examines the most popular visual language for Celtiberian women, the 'funerary banquet,' and places stelai bearing this theme in their wider social context. A concluding section discusses Celtiberian iconography as a whole. It also considers the role that language - Celtiberian and/or Latin - played alongside the images, and whether the phenomena of bilingualism and Latinisation of names bear 'cultural identity' significance.
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Chabot, Vincent. "Etude de représentations parcimonieuses des statistiques d'erreur d'observation pour différentes métriques. Application à l'assimilation de données images." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENM094/document.
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Les dernières décennies ont vu croître en quantité et en qualité les données satellites. Au fil des ans, ces observations ont pris de plus en plus d'importance en prévision numérique du temps. Ces données sont aujourd'hui cruciales afin de déterminer de manière optimale l'état du système étudié, et ce, notamment car elles fournissent des informations denses et de qualité dansdes zones peu observées par les moyens conventionnels. Cependant, le potentiel de ces séquences d'images est encore largement sous–exploitée en assimilation de données : ces dernières sont sévèrement sous–échantillonnées, et ce, en partie afin de ne pas avoir à tenir compte des corrélations d'erreurs d'observation.Dans ce manuscrit nous abordons le problème d'extraction, à partir de séquences d'images satellites, d'information sur la dynamique du système durant le processus d'assimilation variationnelle de données. Cette étude est menée dans un cadre idéalisé afin de déterminer l'impact d'un bruit d'observations et/ou d'occultations sur l'analyse effectuée.Lorsque le bruit est corrélé en espace, tenir compte des corrélations en analysant les images au niveau du pixel n'est pas chose aisée : il est nécessaire d'inverser la matrice de covariance d'erreur d'observation (qui se révèle être une matrice de grande taille) ou de faire des approximationsaisément inversibles de cette dernière. En changeant d'espace d'analyse, la prise en compte d'une partie des corrélations peut être rendue plus aisée. Dans ces travaux, nous proposons d'effectuer cette analyse dans des bases d'ondelettes ou des trames de curvelettes. En effet, un bruit corréléen espace n'impacte pas de la même manière les différents éléments composants ces familles. En travaillant dans ces espaces, il est alors plus aisé de tenir compte d'une partie des corrélations présentes au sein du champ d'erreur. La pertinence de l'approche proposée est présentée sur différents cas tests.Lorsque les données sont partiellement occultées, il est cependant nécessaire de savoir comment adapter la représentation des corrélations. Ceci n'est pas chose aisée : travailler avec un espace d'observation changeant au cours du temps rend difficile l'utilisation d'approximations aisément inversibles de la matrice de covariance d'erreur d'observation. Dans ces travaux uneméthode permettant d'adapter, à moindre coût, la représentations des corrélations (dans des bases d'ondelettes) aux données présentes dans chaque image est proposée. L'intérêt de cette approche est présenté dans un cas idéaliséRecent decades have seen an increase in quantity and quality of satellite observations . Over the years , those observations has become increasingly important in numerical weather forecasting. Nowadays, these datas are crucial in order to determine optimally the state of the studied system. In particular, satellites can provide dense observations in areas poorly observed by conventionnal networks. However, the potential of such observations is clearly under--used in data assimilation : in order to avoid the management of observation errors, thinning methods are employed in association to variance inflation.In this thesis, we adress the problem of extracting information on the system dynamic from satellites images data during the variationnal assimilation process. This study is carried out in an academic context in order to quantify the influence of observation noise and of clouds on the performed analysis.When the noise is spatially correlated, it is hard to take into account such correlations by working in the pixel space. Indeed, it is necessary to invert the observation error covariance matrix (which turns out to be very huge) or make an approximation easily invertible of such a matrix. Analysing the information in an other space can make the job easier. In this manuscript, we propose to perform the analysis step in a wavelet basis or a curvelet frame. Indeed, in those structured spaces, a correlated noise does not affect in the same way the differents structures. It is then easier to take into account part of errors correlations : a suitable approximation of the covariance matrix is made by considering only how each kind of element is affected by a correlated noise. The benefit of this approach is demonstrated on different academic tests cases.However, when some data are missing one has to address the problem of adapting the way correlations are taken into account. This work is not an easy one : working in a different observation space for each image makes the use of easily invertible approximate covariance matrix very tricky. In this work a way to adapt the diagonal hypothesis of the covariance matrix in a wavelet basis, in order to take into account that images are partially hidden, is proposed. The interest of such an approach is presented in an idealised case
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Imperiale, Alexandre. "Méthodes d'assimilation de la donnée image pour la personnalisation de modèles mécaniques - Application à la mécanique cardiaque et aux images de marquage tissulaire." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936027.
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Cette thèse est dédiée à l'intégration de données complexes issues de l'imagerie dans une stratégie d'assimilation de données pour des modèles mécaniques. Notre stratégie s'appuie sur des travaux récents proposant une méthode séquentielle d'assimilation de données qui se décompose en un filtre de Luenberger pour l'espace d'état et un filtre optimal réduit à l'espace des paramètres. Nous l'appliquons à l'identification de paramètres pour un modèle biomécanique du cœur et, dans ce cadre, nous formalisons la construction de comparateurs de formes évolués pour deux types de données : d'une part des données extraites d'un traitement de l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) de marquage tissulaire et, d'autre part, des données plus classiques de type contours de l'objet. D'abord fondés sur des simples distances nous enrichissons ces comparateurs grâce au formalisme des courants permettant d'inscrire le contour de l'objet dans le dual d'un espace de fonctions-test appropriées. Pour chacun des comparateurs nous analysons son impact sur l'observabilité du système et, pour le cas de l'imagerie de marquage tissulaire, nous prouvons qu'ils sont équivalents à une mesure directe du déplacement. D'un point de vue numérique, la prise en compte de ces mesures complexes présente d'importantes difficultées nous poussant à mettre en place des schémas numériques originaux permettant une manipulation plus flexible des différents opérateurs d'observation. Nous profitons de ces nouveaux moyens d'extraction de l'information contenue dans les données d'imagerie pour permettre, dans des cas réalistes, l'identification de la position et de l'intensité d'un infarctus du myocarde.
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Corpetti, Thomas. "Images & télédétection : analyse de séquences à basse et très haute résolution spatiale." Habilitation à diriger des recherches, Université Rennes 1, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00616558.
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Ce document d'habilitation est consacré à l'étude de séries temporelles d'images de télédétection à basse (LSR) et à très haute résolution spatiale (VHSR). Les phénomènes étudiés concernent la météorologie et l'océanographie (données LSR) et l'agriculture et le milieu urbain (données VHSR). La fréquence d'acquisition des données satellites est inversement proportionnelle à la résolution spatiale. Ainsi, pour des données LSR, la cadence d'acquisition est élevée (une images pour $15min$ avec le satellite MSG --Météosat Seconde Génération) et cela autorise l'étude des mouvement atmosphériques turbulents observés à travers le mouvement des nuages, la circulation océanique, ... Les problèmes d'analyse d'images associés concernent l'estimation du mouvement, le suivi de courbe ou encore l'interpolation de données manquantes. En ce qui concerne les données VHSR, la période séparant deux images peut varier de quelques semaines à quelques mois. Les études associées sont alors dédiées à la détection de changements structurels entre deux images. Du point de vue méthodologique, l'analyse de données LSR est principalement réalisée en introduisant des connaissances physiques a priori dans les outils classiques d'analyse d'images. Une part importante est dédiée à l'utilisation de techniques d'assimilation variationnelle de données. Pour l'analyse de données VHSR, nous proposons des descripteurs spécifiques permettant de caractériser les motifs texturés que l'on a à manipuler. Ces descripteurs sont ensuite utilisés pour résoudre différents problèmes d'analyse de données VHSR tels que la segmentation, la classification, la détection de fronts texturés ou encore l'estimation de l'orientation. Enfin, un chapitre est consacré à la détection de changements où nous proposons des techniques pour le détection binaire et multi-labels.
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Kpemlie, Emmanuel Kwashi. "Assimilation variationnelle de données de télédétection dans des modèles de fonctionnement des couverts végétaux et du paysage agricole." Phd thesis, Université d'Avignon, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00555416.
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La connaissance du microclimat et de l'évapotranspiration ou flux de chaleur latente qui représente la consommation réelle en eau de la culture à l'échelle des parcelles agricoles est une donnée importante pour comprendre le développement des cultures. La plupart des modèles permettant d'estimer l'évapotranspiration sont utilisés sur des surfaces homogènes sans tenir compte des interactions surface - atmosphère et de la variabilité spatiale du domaine agricole. Nous avons utilisé un modèle de couche limite atmosphérique afin de prendre en compte ces interactions. Une approche dite " patchée " permet d'introduire la variabilité spatiale des surfaces dans le modèle à partir des diverses proportions et des caractéristiques des principaux couverts végétaux qui composent le paysage. Une méthode d'assimilation variationnelle a été implémentée afin d'estimer certains paramètres du modèle difficile à connaître précisément. La méthode est basée sur le calcul de l'adjoint du modèle et utilise une température de surface observée par télédétection. L'approche développée est comparée à des approches plus simples considérant chaque type de surface indépendamment, mettant en évidence le rôle de la prise en compte de la variabilité spatiale de la surface sur la simulation du microclimat et des flux de surface
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Karterouli, Konstantina. "The Virgin of Dom Rupert: Image, Function, Assimilation." Thesis, Harvard University, 2014. http://dissertations.umi.com/gsas.harvard:11699.
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This dissertation examines a Mosan stone relief of the Virgin and Child Enthroned housed in the Grand Curtius Museum in Liège that has not yet been the subject of detailed analysis. This study focuses on the formal and iconographic aspects of the relief. It discusses the novel image of the Virgin and relates it to developments in medieval art during the late twelfth and the early thirteenth centuries, establishing a date for the relief to that period.History of Art and Architecture
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Yang, Yin. "Study of variational ensemble methods for image assimilation." Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S118/document.
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Les méthodes hybrides combinant les méthodes de 4D Variationnelle et le filtre de Kalman d'ensemble fournissent un cadre flexible. Dans ce cadre, les avantages potentiels par rapport à chaque méthode (e.g. la matrice de covariances d'erreur d'ébauche dépendant d'écoulement, la capacité d'obtenir explicitement la matrice de covariances d'erreur d'analyse, la procédure de minimisation itérative et l'assimilation simultanée de toutes les observations dans un intervalle de temps etc.) peuvent être conservés. Dans cette thèse, un système d'ensemblist-4DVar renforcé a été proposé et a été analysé en détail dans le cas du modèle de 2D shallow-water. Nous avons proposé un nouveau schéma de boucle imbriquée dans laquelle la matrice de covariances d'erreur d'ébauche est mis à jour pour chaque boucle externe. Nous avons aussi élaboré différents schémas de mise à jour ensemble avec deux stratégies de localisation et exploité les liens entre la matrice de covariances d'erreur d'analyse et la matrice hessienne de la fonction coût. Toutes ces variantes ont été testées avec les données réelles de l'image capturés par Kinect et les données d'image associés à un modèle de Surface Quasi-Géostrophique, respectivement. A la deuxième étape, un système d'estimation des paramètres à partir de notre méthode ensemblist-4DVar proposée est conçu. Cette formulation nous permet de estimer des paramètres d'une incertitude de stress tenseur. Et cette incertitude de stress tenseur est dérivé d'un point de vue de phénomène d'écoulement entraînée par un processus stochastique. Enfin, un premier effort est fait pour l'assimilation des données d'image à haute résolution avec le modèle dynamique sur une grille plus grossièreThe hybrid methods combing the 4D variational method and the ensemble Kalman filter provide a flexible framework. In such framework the potential advantages with respect to each method (e.g. the flow-dependent background error covariance, the ability to explicitly get the analysis error covariance matrix, the iterative minimization procedure and the simultaneously assimilation of all observations with in a time span etc.) can be retained. In this thesis, an enhanced ensemble-based 4DVar scheme is proposed and has been analyzed in detail in the case of the 2D shallow water model. Several variations related to this method are introduced and tested. We proposed a new nested loop scheme in which the background error covariance matrix is updated for each outer loop. We also devised different ensemble update schemes together with two localization schemes. And we exploited the links between the analysis error covariance matrix and the inverse Hessian of our 4D cost function. All these variants have been tested with the real Kinect-captured image data and synthetic image data associated with a SQG (Surface Quasi-Geostrophic) model, respectively. At the second stage, a parameter estimation scheme of our proposed ensemble-based variational method is devised. Such formulation allows the parameter estimation of an uncertainty subgrid stress tensor. And this uncertainty subgrid stress tensor is derived from a perspective of flow phenomenon driven by a stochastic process. Finally, a first effort is made to assimilation high-resolution image data with the dynamical model running on a much coarser grid
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Robinson, Nicole. "The influence of light environment on nitrogen assimilation in Rainforest species /." St. Lucia, Qld., 2003. http://www.library.uq.edu.au/pdfserve.php?image=thesisabs/absthe17329.pdf.
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Monfort, Chadwick L. "Assimilation of airborne imagery with LIDAR for bathymetric estimation." Connect to resource, 2008. http://hdl.handle.net/1811/32057.
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Beyou, Sébastien. "Estimation de la vitesse des courants marins à partir de séquences d'images satellitaires." Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00870722.
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Cette thèse étudie des méthodes d'assimilation de données par filtrage particulaire à l'estimation d'écoulements fluides observés au travers de séquences d'images. Nous nous appuyons sur un filtre particulaire spécifique dont la distribution de proposition est donnée par un filtre de Kalman d'ensemble, nommé filtre de Kalman d'ensemble pondéré. Deux variations à celui-ci sont introduites et étudiées. La première consiste à utiliser un bruit dynamique (permettant de modéliser l'incertitude du modèle et de séparer les particules entre elles) dont la forme spatiale suit une loi de puissance, cohérente avec la théorie phénoménologique de la turbulence. La deuxième variation repose sur un schéma d'assimilation multi-échelles introduisant un mécanisme de raffinements successifs à partir d'observations à des échelles de plus en plus petites. Ces deux méthodes ont été testées sur des séquences synthétiques et expérimentales d'écoulements 2D incompressibles. Ces résultats montrent un gain important sur l'erreur quadratique moyenne. Elles ont ensuite été testées sur des séquences d'images satellite réelles. Sur les images réelles, une bonne cohérence temporelle est observée, ainsi qu'un bon suivi des structures de vortex. L'assimilation multi-échelles montre un gain visible sur le nombre d'échelles reconstruites. Quelques variations additionnelles sont aussi présentées et testées afin de s'affranchir de problèmes importants rencontrés dans un contexte satellitaire réel. Il s'agit notamment de la prise en compte de données manquantes sur les images de température de surface de l'océan. En dernier lieu, une expérience d'un filtre de Kalman d'ensemble pondéré avec un modèle océanique complet est présentée pour une assimilation de champs de courants de surface en mer d'Iroise, à l'embouchure de la Manche. Quelques autres pistes d'amélioration sont également esquissées et testées.
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Robinson, Cordelia. "Image data assimilation with fluid dynamics models : application to 3D flow reconstruction." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S128/document.
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D'une part, les équations de Navier-Stokes permettent de décrire les écoulements fluides, la littérature est riche de méthodes numériques permettant la résolution de celle-ci. D'autre part, nous sommes capables de mesurer de manière non-intrusive différentes caractéristique d'un écoulement (champ de vitesse et pression, etc.). Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons aux techniques d'assimilation de données qui combinent les modèles numériques avec les observations afin de déterminer une meilleure approximation du système. Cette thèse s'articule autour de l'assimilation de donnée variationnelle (4DVar) qui est plus précise par construction. Nous avons mené une première application sur la reconstruction de la hauteur et vitesse de la surface libre d'un fluide contenu dans un récipient rectangulaire à fond plat. L'écoulement est modélisé par les équations de shallow water et résolues numériquement. Les observations de l'évolution de la hauteur de la surface libre ont été prélevées par un capteur de profondeur (Kinect). Nous avons comparé les résultats de la reconstruction par 4DVar avec plusieurs version de la méthode d'assimilation hybride 4DEnVar. Enfin, nous avons appliqué la technique 4DVar à la reconstruction volumique de l'aval d'un sillage de cylindre à Reynolds 300. L'écoulement turbulent a été simulé par un code DNS parallèle Incompact3D. La reconstruction a été effectué en combinant tout d'abord des observations synthétiques en trois dimension, puis en combinant des observations de plans orthogonales en stéréo PIVIn the one hand, flow dynamics are usually described by the NavierStokes equations and the literature provides a wide range of techniques to solve such equations. On the other hand, we can nowadays measure different characteristics of a flow (velocity, pressure, temperature etc...) with non-intrusive Particle Image Velocimetry techniques. Within this thesis, we take interest in the data assimilation techniques, that combine a dynamics model with measurements to determine a better approximation of the system. This thesis focus on the classic variational assimilation technique (4DVar) which ensures a high accuracy of the solution by construction. We carry out a first application of the 4DVar technique to reconstruct the characteristics (height and velocity field) of a uni directional wave at its free surface. The fluid evolution is simulated by the shallow water equations and solved numerically. We use a simple experimental setup envolving a depth sensor (Kinect sensor) to extract the free surface height. We compared the results of the 4DVar reconstruction with different versions of the hybrid data assimilation technique 4DEnVar. Finally, we apply the 4DVar technique to reconstruct the downstream of a three dimensional cylinder wake at Reynolds 300. The turbulent flow is simulated by the high-performance multi-threading DNS code Incompact3d. This dynamics model is first combined with synthetic three dimensional observations, then with real orthogonal-plane stereo PIV observations to reconstruct the full three dimensional flow
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Bonavita, Massimo. "The new data assimilation system at the Italian Air Force Weather Service : design and preliminary results /." Monterey, Calif. : Springfield, Va. : Naval Postgraduate School ; Available from National Technical Information Service, 2002. http://library.nps.navy.mil/uhtbin/hyperion-image/02sep%5FBonavita.pdf.
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Thesis (M.S. in Meteorology)--Naval Postgraduate School, September 2002.Thesis advisor(s): Carlyle H. Wash, Roger T. Williams. Includes bibliographical references (p. 67-72). Also available online.
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Yang, Bo. "Assimilation of multi-scale thermal remote sensing data using spatio-temporal cokriging method." University of Cincinnati / OhioLINK, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1377868463.
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Pellet, Victor. "Télédétection satellite du cycle de l'eau. De l'optimisation du traitement des observations à l'intégration des produits restitués." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS277.
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L'observation satellite offre l'opportunité unique d'une couverture globale et d'un suivi temporel continu en météorologie et climatologie. On rencontre toutefois de nombreuses difficultés dans leur exploitation, ce qui requiert l'utilisation de techniques d'optimisation dans les diverses étapes de leur traitement. On traitera dans cette thèse deux questions : (1) au niveau du traitement des données satellite, en amont de la chaîne de restitution, et (2) en aval, pour l'intégration des multiples produits satellites disponibles. On propose ainsi une nouvelle approche de compression/sélection de canaux (les « Bottlenecks Channels ») pour réduire la dimension des données hyper-spectrales (dans l'infrarouge avec l'instrument IASI et dans les microondes pour un nouveau concept de sondeur). On développe également un nouveau schéma d'intégration de multiples produits satellites pour l'étude du cycle de l'eau (surface, océan et atmosphère). Cette approche d'intégration permet de rendre plus cohérentes les composantes du cycle de l'eau. Elle est présentée ici dans le contexte du cycle de l'eau méditerranéenSatellite observation offers the unique opportunity for global coverage and continuous temporal monitoring in meteorology and climatology. However, there are many difficulties in their exploitation, which requires the use of optimization techniques at the different steps of their processing. This thesis will deal with two questions: (1) the processing of satellite data before the restitution, and (2) the integration of the multiple satellite products available. A new approach for channel compression/selection (Bottlenecks Channels) is proposed to reduce the dimension of hyperspectral data (in the infrared with the IASI instrument and in microwaves for a new sounder concept). A new scheme is also developed to integrate multiple satellite products for the study of the water cycle (surface, ocean and atmosphere). This integration approach makes the components of the water cycle more coherent to each other. It is presented here in the context of the Mediterranean water cycle
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Michel, Yann. "Assimilation de données d'images télédétectées en météorologie." Phd thesis, Université Paris-Est, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00489243.
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L'évolution libre des fluides géostrophiques turbulents bidimensionnels fait apparaitre des tourbillons présentant une grande cohérence spatio-temporelle. Les écoulements atmosphériques tridimensionnels présentent également ce genre de structures cohérentes, notamment dans les champs de tourbillon potentiel. Certains aspects de la cyclogenèse semblent gouvernés, ou très sensibles, à la position et à l'intensité de ces anomalies. Les images des satellites géostationnaires permettent par ailleurs de visualiser les signatures de ces phénomènes, appelées intrusions sèches. Une première partie du travail adapte des outils de traitement d'image à la détection et au suivi des intrusions sèches sur les images vapeur d'eau. On utilise une approche basée sur des multi-seuillages et le suivi automatisé de structures (logiciel RDT). Le développement de caractéristiques supplémentaires s'avère nécessaire afin de sélectionner les intrusions associées à des événements dynamiques importants. L'une d'entre elles utilise l'information sur le courant-jet à partir de vents d'altitude de l'ébauche. Un deuxième volet s'applique à dégager une méthodologie de correction des structures en tourbillon potentiel à partir de ces informations. L'assimilation de données conventionnelle ne permet pas d'initialiser spécifiquement les structures. Nous décrivons les méthodes alternatives et étudions les possibilités, et limitations, d'une méthodologie basée sur l'assimilation de pseudo-observations. Cela débouche en particulier sur une version renouvelée de la relation entre vapeur d'eau et tourbillon potentiel. Les outils développés sont appliqués à la prévision de la tempête des Landes (2006). L'utilisation de données de concentration d'ozone est finalement évoquée comme une méthode alternative d'initialisation du tourbillon potentiel à la tropopause
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Lorenzo, Antonio Tomas, and Antonio Tomas Lorenzo. "Short-Term Irradiance Forecasting Using an Irradiance Monitoring Network, Satellite Imagery, and Data Assimilation." Diss., The University of Arizona, 2017. http://hdl.handle.net/10150/624494.
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Solar and other renewable power sources are becoming an integral part of the electrical grid in the United States. In the Southwest US, solar and wind power plants already serve over 20% of the electrical load during the daytime on sunny days in the Spring. While solar power produces fewer emissions and has a lower carbon footprint than burning fossil fuels, solar power is only generated during the daytime and it is variable due to clouds blocking the sun. Electric utilities that are required to maintain a reliable electricity supply benefit from anticipating the schedule of power output from solar power plants. Forecasting the irradiance reaching the ground, the primary input to a solar power forecast, can help utilities understand and respond to the variability. This dissertation will explore techniques to forecast irradiance that make use of data from a network of sensors deployed throughout Tucson, AZ. The design and deployment of inexpensive sensors used in the network will be described. We will present a forecasting technique that uses data from the sensor network and outperforms a reference persistence forecast for one minute to two hours in the future. We will analyze the errors of this technique in depth and suggest ways to interpret these errors. Then, we will describe a data assimilation technique, optimal interpolation, that combines estimates of irradiance derived from satellite images with data from the sensor network to improve the satellite estimates. These improved satellite estimates form the base of future work that will explore generating forecasts while continuously assimilating new data.
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Brown, Mitch. ""Train Real Hard, Brother!" Media Self-Assimilation of Masculine Ideals on Male Body Image and Physical Strength." University of Dayton / OhioLINK, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=dayton1398342753.
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Da, Cheng. "An objective regional cloud mask algorithm for GOES infrared imager with regime-dependent thresholds for direct radiance assimilation." Thesis, The Florida State University, 2014. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=1559511.
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A local, regime-dependent cloud mask (CM) algorithm is developed for isolating cloud-free pixels from cloudy pixels for Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) imager radiance assimilation using mesoscale forecast models. In this CM algorithm, thresholds for six different CM tests are determined by a one-dimensional optimization approach based on probability distribution functions of the nearby cloudy and clear-sky pixels within a 10o×10o box centered at a target pixel. It is shown that the optimized thresholds over land are in general larger and display more spatial variations than over ocean. The performance of the proposed CM algorithm is compared with Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) CM for a one-week period from 19 to 23 May 2008. Based on MODIS CM results, the average Probability of Correct Typing (PCT) reaches 92.94% and 91.50% over land and ocean, respectively.
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Joetzjer, E., M. Pillet, P. Ciais, N. Barbier, J. Chave, M. Schlund, F. Maignan, et al. "Assimilating satellite-based canopy height within an ecosystem model to estimate aboveground forest biomass." AMER GEOPHYSICAL UNION, 2017. http://hdl.handle.net/10150/625358.
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Despite advances in Earth observation and modeling, estimating tropical biomass remains a challenge. Recent work suggests that integrating satellite measurements of canopy height within ecosystem models is a promising approach to infer biomass. We tested the feasibility of this approach to retrieve aboveground biomass (AGB) at three tropical forest sites by assimilating remotely sensed canopy height derived from a texture analysis algorithm applied to the high-resolution Pleiades imager in the Organizing Carbon and Hydrology in Dynamic Ecosystems Canopy (ORCHIDEE-CAN) ecosystem model. While mean AGB could be estimated within 10% of AGB derived from census data in average across sites, canopy height derived from Pleiades product was spatially too smooth, thus unable to accurately resolve large height (and biomass) variations within the site considered. The error budget was evaluated in details, and systematic errors related to the ORCHIDEE-CAN structure contribute as a secondary source of error and could be overcome by using improved allometric equations.
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Van, Den Berghe François. "Assimilation de mesures satellitaires dans des modèles numériques par méthodes de contrôle optimal." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1992. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00954478.
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Nous nous intéressons aux méthodes permettant d'assimiler les données de télédétection. Il y a principalement deux types de technique : les méthodes séquentielles, issues du filtrage de Kalman et les méthodes variationnelles, basées sur les équations adjointes du contrôle optimal. Les méthodes variationnelles sont récentes et nous essayons de présenter leur intérêt pour la télédétection à l'aide de deux applications. Une première étude est menée sur un modèle numérique d'advection-diffusion. Elle montre la faisabilité numérique de la méthode : il est possible de minimiser une fonction de coût mesurant la distance entre la trajectoire du modèle et des observations réparties à la fois dans le temps et dans l'espace. La deuxième application est réalisée sur des observations effectuées par le diffusiomètre-vent embarqué à bord du satellite Seasat. Son objet est la cartographie des champs de vent à la surface des océans. Sur une période de douze heures, nous assimilons les observations dans un modèle numérique non linéaire, discrétisant l'équation de la vorticité sur un domaine rectangulaire couvrant à peu près tout l'océan Atlantique nord. Une comparaison entre les champs de vent, obtenus par l'assimilation variationnelle, et ceux produits par une assimilation séquentielle, met en évidence la propriété de rétro-propagation de l'information dans le temps que possèdent les équations adjointes. Il en résulte des analyses sensiblement meilleures, surtout en début de période d'assimilation, et une grande cohérence dynamique entre les champs analysés et le modèle numérique.
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Wakeling, Matthew N. "Numerical weather prediction for high-impact weather in a changing climate : assimilation of dynamical information from satellite imagery." Thesis, University of Surrey, 2015. http://epubs.surrey.ac.uk/808701/.
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Operational weather prediction systems do not currently make full use of infra-red satellite observations that are affected by the presence of cloud. Observations that are affected by cloud are routinely discarded during pre-processing. This is because cloud causes large, unpredictable, and nonlinear changes in the observed radiances, and obscures the atmosphere underneath from view. This disrupts the finely-balanced calculations used to convert small changes in observed radiance into temperature and humidity profiles of the atmosphere. Areas that contain cloud are likely to be meteorologically interesting, so where information on the state of the atmosphere is most desired, it is also in shortest supply. This thesis explores the possibility of using the large changes over time of cloud-affected infra-red satellite observations to calculate the vertical component of wind. In order to explore the mathematical and practical issues of assimilating data from cloudy radiances, a study has been performed using an idealised single column atmospheric model developed for this purpose. The model simulates cloud development in an atmosphere with vertical motion and the effects on simulated infra-red satellite observations. An empirical method and a variational data assimilation system have been developed to process sequences of observations over a six hour time with the goal of calculating vertical velocity. These two methods combined allow vertical velocity to be determined with an RMS error of approximately 0.8 cm/s in 80% of cases. The system is capable of detecting the remaining cases where there is insufficient information in the observations to constrain vertical velocity. This result is the first step in the long term goal of using cloud-affected satellite imagery more effectively in operational weather prediction systems. The ability to use these observations in this way would improve the forecasting of severe weather events, helping to protect lives and property from loss or damage.
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Birrien, Florent. "Assimilation de données et inversion bathymétrique pour la modélisation de l'évolution des plages sableuses." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00870775.
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Cette thèse présente une plateforme d'assimilation de données issues de l'imagerie vidéo et intégrée au modèle numérique d'évolution de profil de plage 1DBEACH. Le manque de jeux de données bathymétriques haute-fréquence est un des problèmes récurrents pour la modélisation morphodynamique littorale. Pourtant, des relevés topographiques réguliers sont nécessaires non seulement pour la validation de nos modèles hydro-sédimentaires mais aussi dans une perspective de prévision d'évolution morphologique de nos plages sableuses et d'évolution de la dynamique des courants de baïnes en temps réel. Les récents progrès dans le domaine de l'imagerie vidéo littorale ont permis d'envisager un moyen de suivi morphologique quasi-quotidien et bien moins coûteux que les traditionnelles campagnes de mesure. En effet, les images dérivées de la vidéo de type timex ou timestack rendent possible l'extraction de proxys bathymétriques qui permettent de caractériser et de reconstruire la morphologie de plage sous-jacente. Cependant, ces méthodes d'inversion bathymétrique directes sont limitées au cas linéaire et nécessitent, selon les conditions hydrodynamiques ambiantes, l'acquisition de données vidéo sur plusieurs heures voire plusieurs jours pour caractériser un état de plage. En réponse à ces différents points bloquants, ces travaux de thèse proposaient l'implémentation puis la validation de méthodes d'inversion bathymétrique basées sur l'assimilation dans notre modèle de différentes sources d'observations vidéo disponibles et complémentaires. A partir d'informations hétérogènes et non redondantes, ces méthodes permettent la reconstruction rapide et précise d'une morphologie de plage dans son intégralité pour ainsi bénéficier de relevés bathymétriques haute fréquence réguliers.
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Christenson, Owen D. "An Examination of Perceptions for Family Acculturation, Family Leisure Involvement, and Family Functioning among Mexican-Americans." Diss., CLICK HERE for online access, 2004. http://contentdm.lib.byu.edu/ETD/image/etd462.pdf.
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Huber, Judith Claire. "Assimilation or exclusion : the image of the Irish and the Chinese in American popular prints, 1850-1882 /." 1996. http://wwwlib.umi.com/dissertations/fullcit/9701332.
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