Дисертації: "Modèle humain numérique"

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Karkar, Manaf. "Personnalisation morpho-mécanique de la voûte crânienne humaine à différentes vitesses de sollicitations." Thesis, Valenciennes, 2017. http://www.theses.fr/2017VALE0035/document.

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Анотація:

Aujourd’hui, les modèles numériques sont couramment utilisés dans le monde de la recherche, mais aussi de l’industrie, de la santé, de la finance, etc… La qualité du résultat sera toujours liée à la finesse et à la précision avec laquelle l’ingénieur est capable de formaliser les phénomènes physiques rencontrés. Dans le cadre plus spécifique de la modélisation biomécanique, énormément de paramètres rentrent en compte, rendant très compliquée la standardisation des modèles. Cette thèse s’inscrit donc dans une démarche d’amélioration de la qualité des modèles numériques du crâne humain au travers de plusieurs études ayant pour objectif d’analyser les paramètres morphologiques du crâne et de les utiliser pour la personnalisation d’un modèle morpho-mécanique. La méthode de scan par micro-tomographie a été utilisée pour scanner plus de 360 échantillons prélevé sur 10 crânes, puis des essais mécaniques de compression quasi-statiques et dynamiques ont été menés sur une partie de ces échantillons. Les résultats obtenus ont permis de développer une carte d’évolution d’un certain nombre de paramètres morphologiques du crane basés sur un modèle polynomiale. Une étude comparative statistique a permis de mettre en évidences les liens existants entre la morphologie et le comportement mécanique de ces échantillons. Au final, la liaison de ces deux études a permis de proposer un modèle morpho-mécanique personnalisable, puis de le valider pour différentes simulations éléments finis sur des échantillons osseux et sur une voute crânienne complète
Today, the digital models are usually used in the world of research, but also in industry, health, finance, etc.… The quality of the results will always be connected to the accuracy with which the engineer is able of formalizing the physical phenomena. More specifically in the biomechanical modelling, working with a high number of parameters, making very complicated the standardization of the models. This thesis has an approach of improvement in the quality of the digital models of the human skull through several studies having for aim the analysis of the morphological parameters of the skull and their use for the personalization of a morpho-mechanical model.The method of scan by micro-tomography was used to scan more than 360 samples taken from 10 skulls, and then mechanical tests of compression in quasi-statics and dynamics were led on a part of these samples. The results we obtained allowed us to develop a card of evolution of a number of morphological parameters of the skull based on a polynomial model. A statistical comparative study allowed to highlight the existing links between the morphology and the mechanical behaviour of these samples. Finally, the connection of these two studies allowed to propose a customizable morpho-mechanical model, and to validate it for various finite elements simulations on bones samples and on complete human skull

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Olivera-Botello, Gustavo. "Modélisation numérique des aspects immunologiques de la réaction à l'infection à HPV et de la vaccination anti-HPV par Gardasil®." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00846182.

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Анотація:

L'infection au papillomavirus humain (HPV) est connue pour être le principal facteur causal d'une série de maladies aussi bien bénignes (condylomatose ano-génitale, papillomatose lyringée, et autres) que malignes (cancer du col de l'utérus, certains cancers ORL, et autres). Deux vaccins prophylactiques (Gardasil® et Cervarix®) sont sur la marché depuis à peu près quatre ans pour prévenir cette infection. Le présent travail de thèse comportait trois objectifs principaux : i) étudier in-silico l'immunogénicité du vaccin Gardasil® ; ii) étudier in-silico l'histoire naturelle d'une infection à HPV et iii) évaluer in-silico le potentiel de l'hypothèse thérapeutique suivante : l'administration intramusculaire du vaccin Gardasil® chez des patients atteints d'une papillomatose laryngée induirait un effet bénéfique car l'arrivée des immunoglobulines au tissu affecté empêcherait l'HPV de compléter son cycle de vie et, par conséquent, la maladie de se propager. Les principales conclusions sont : i) pour qu'une papillomatose laryngée ne s'étende pas il faudrait, d'après nos simulations, que le taux d'IgGs sériques soit maintenu au-dessus de 200 mMU/mL ; ii) pour rester, sur une période de 10 ans, le plus longtemps possible au-dessus de ce seuil (d'effet thérapeutique), en administrant la quantité minimale de vaccin, il faudrait, d'après nos simulations, suivre le protocole suivant : l'immunisation de base (à 0, 2 et 6 mois), suivie de trois rappels successifs tous les six mois jusqu'au 24ème mois, suivis d'un rappel 18 mois plus tard ; iii) par ailleurs, il semble inutile (voire contreproductif), d'après nos simulations, de modifier le schéma traditionnel de base (0-2-6 mois)

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Olivera-Botello, Gustavo. "Modélisation numérique des aspects immunologiques de la réaction à l’infection à HPV et de la vaccination anti-HPV par Gardasil®." Thesis, Lyon 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LYO10038/document.

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Анотація:

L’infection au papillomavirus humain (HPV) est connue pour être le principal facteur causal d’une série de maladies aussi bien bénignes (condylomatose ano-génitale, papillomatose lyringée, et autres) que malignes (cancer du col de l’utérus, certains cancers ORL, et autres). Deux vaccins prophylactiques (Gardasil® et Cervarix®) sont sur la marché depuis à peu près quatre ans pour prévenir cette infection. Le présent travail de thèse comportait trois objectifs principaux : i) étudier in-silico l’immunogénicité du vaccin Gardasil® ; ii) étudier in-silico l’histoire naturelle d’une infection à HPV et iii) évaluer in-silico le potentiel de l’hypothèse thérapeutique suivante : l’administration intramusculaire du vaccin Gardasil® chez des patients atteints d’une papillomatose laryngée induirait un effet bénéfique car l’arrivée des immunoglobulines au tissu affecté empêcherait l’HPV de compléter son cycle de vie et, par conséquent, la maladie de se propager. Les principales conclusions sont : i) pour qu’une papillomatose laryngée ne s’étende pas il faudrait, d’après nos simulations, que le taux d’IgGs sériques soit maintenu au-dessus de 200 mMU/mL ; ii) pour rester, sur une période de 10 ans, le plus longtemps possible au-dessus de ce seuil (d´effet thérapeutique), en administrant la quantité minimale de vaccin, il faudrait, d’après nos simulations, suivre le protocole suivant : l’immunisation de base (à 0, 2 et 6 mois), suivie de trois rappels successifs tous les six mois jusqu’au 24ème mois, suivis d’un rappel 18 mois plus tard ; iii) par ailleurs, il semble inutile (voire contreproductif), d’après nos simulations, de modifier le schéma traditionnel de base (0-2-6 mois)
Two prophylactic vaccines have demonstrated to prevent infections with the human papillomavirus (HPV). Thus, they have been in the market for the last four years, or so. The three main objectives of the present project were: i) to study in-silico the immunogenicity of one of these vaccines (Gardasil®); ii) to study in-silico the natural history of an HPV infection, and iii) to assess in-silico the potential of the following therapeutic hypothesis : the intramuscular administration of Gardasil® to patients already suffering from a recurrent respiratory papillomatosis would result in a better prognosis thanks to the fact that the HPV-specific immunoglobulins that would bathe the affected tissue would impede the virus to complete its life cycle and, therefore, the disease to progress. The main conclusions are: i) according to our simulations, the minimum serum IgG titer required for hampering the progression of a recurrent respiratory papillomatosis would be 200 mMU/mL ; ii) in order to keep, within a time window of ten years, the anti-HPV IgG titer over the just-mentioned therapeutic-effect threshold, the biggest possible fraction of time and through the administration of the smallest possible number of booster doses, it would be necessary, according to our simulations, to adopt the following vaccination schedule: the basic three doses (at months 0, 2 and 6), followed by three successive booster doses, every six months, until reaching the 24th month, followed by a late final booster dose, 18 months later. iii) incidentally, it would seem to be inappropriate, according to our simulations, to modify the original initial vaccination schedule (at months 0, 2 and 6)

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Moreau, Baptiste. "Modélisation statistique de la géométrie 3D de la cage thoracique à partir d'images médicales en vue de personnaliser un modèle numérique de corps humain pour la biomécanique du choc automobile." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS030/document.

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Анотація:

La sécurité routière est un enjeu majeur de santé publique et de protection des personnes. D'après l'organisation mondiale de la santé (OMS), près de 1,2 millions de personnes meurent chaque année dans le monde suite à des accidents de la route (2015). D’après des données accidentologiques, 36,7% des blessures graves ont pour origine des lésions au thorax (Page et collab., 2012). La biomécanique en sécurité passive a pour rôle d'améliorer notre compréhension du corps humain dans le but de construire de meilleurs outils pour évaluer le risque de blessure.Les modèles numériques d'être humain sont employés pour simuler virtuellement les conditions d'un accident. Aujourd'hui, ils sont de plus en plus utilisés par les constructeurs automobiles et équipementiers pour mieux comprendre les mécanismes lésionnels. Cependant, ils n’existent que dans certaines tailles et ne prennent alors pas en compte les variations morphologiques observées dans la population.L'imagerie médicale 3D donne accès aux géométries des différentes structures anatomiques composant le corps humain. Les hôpitaux regorgent aujourd'hui de quantités d'images 3D couvrant une très large partie de la population en termes d'âge, de corpulence et de sexe.L’objectif global de cette thèse est de modéliser statistiquement la géométrie 3D de la cage thoracique à partir d'images médicales afin de personnaliser un modèle numérique de corps humain pour simuler par éléments finis des conditions de choc automobile. Le premier objectif est d’élaborer un protocole de segmentation une base de CT-scans de manière à obtenir des données géométriques adaptées à la construction d’un modèle statistique de forme de la cage thoracique.Le deuxième objectif est de construire un modèle statistique de forme de la cage thoracique, en prenant en compte sa structure articulée.Le troisième objectif est d’utiliser le modèle statistique de la cage thoracique pour déformer un modèle numérique d’être humain, de manière à étudier l’influence de certains paramètres sur le risque de blessure
Road safety is a major issue of public health and personal safety. According to the World Health Organization (WHO), nearly 1.2 million people die each year worldwide due to road accidents (2015). According to accident data, 36.7% of serious injuries are caused by thoracic injuries (Page et al., 2012). The aim of biomechanics in passive safety is to improve our understanding of the human body in order to build better tools for assessing the risk of injury.Numerical human body models are used to virtually simulate the conditions of an accident. Today, they are increasingly used by car manufacturers and equipment manufacturers to better understand injury mechanisms. However, they exist only in few sizes and do not take into account the morphological variations observed in the population.3D medical imaging gives access to the geometries of the different anatomical structures that make up the human body. Today, hospitals are full of 3D images covering a very large part of the population in terms of age, body size and sex.The overall objective of this thesis is to statistically model the 3D geometry of the rib cage from medical images in order to personalize a numerical human body model to simulate car crash conditions.The first objective is to develop a segmentation process based on CT-scans in order to obtain geometric data adapted to the construction of a statistical model of shape of the rib cage.The second objective is to build a statistical model of the shape of the rib cage, taking into account its articulated structure.The third objective is to use the statistical model of the rib cage to deform a numerical human body model, in order to study the influence of certain parameters on the risk of injury

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Gavant, Fabien. "Contribution à des architectures de stabilisation d'images basées sur la perception visuelle et la physiologie du tremblement humain." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENT061/document.

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Avec l’intégration des appareils photos dans les appareils mobiles, leur démocratisation et la réduction de la taille de l’imageur, de l’optique et de la taille pixels, les photos sont de plus en plus sujettes au flou de bougé dû aux tremblements de la main. À cette tendance s’ajoute un accroissement constaté dans l’exigence de qualité d’image de la part des utilisateurs. Pour réduire ce flou, des systèmes de stabilisation d’image ont été développés. Néanmoins ceux-ci ne permettent pas de garantir la qualité de netteté des images et souffrent parfois d’une intégration limitée. En réponse à ces limitations, ces travaux de recherche proposent, d’une part, un modèle de tremblement physiologique permettant de simuler de manière fidèle les flous de bougé et, d’autre part, une étude sur la perception visuelle du flou permettant le développement d’une métrique de qualité. Enfin des architectures de stabilisations, exploitant ces nouveaux outils, sont proposées. Ces nouvelles architectures permettent de réduire le nombre de composants externes ainsi que de garantir la netteté des images stabilisées
With the integration of cameras in mobile devices, their democratization and the reduction of the imager’s size, the optical system dimensions and the pixels miniaturization, the photos become more and more subject to motion blur due to the hand tremor. In addition, the requirements in terms of image quality become higher and higher. Hence, in order to reduce this blur, several image stabilization systems have been developed. Nevertheless, they cannot guarantee the sharpness quality of resulting images and in some cases, they show integration difficulties. In order to overcome these limitations, the research work presented in this thesis proposes, first of all, a physiological tremor model that aims to simulate realistic camera shake and secondly, presents a study on visual perception of blur. This study enables the development of a quality metric. Finally, stabilization algorithms and architectures exploiting these new tools are presented. These new architectures reduce the number of external components and ensure sharp stabilized images

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Weber, Bruno. "Optimisation de code Galerkin discontinu sur ordinateur hybride : application à la simulation numérique en électromagnétisme." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAD046/document.

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Nous présentons dans cette thèse les évolutions apportées au solveur Galerkin Discontinu Teta-CLAC, issu de la collaboration IRMA-AxesSim, au cours du projet HOROCH (2015-2018). Ce solveur permet de résoudre les équations de Maxwell en 3D, en parallèle sur un grand nombre d'accélérateurs OpenCL. L'objectif du projet HOROCH était d'effectuer des simulations de grande envergure sur un modèle numérique complet de corps humain. Ce modèle comporte 24 millions de mailles hexaédriques pour des calculs dans la bande de fréquences des objets connectés allant de 1 à 3 GHz (Bluetooth). Les applications sont nombreuses : téléphonie et accessoires, sport (maillots connectés), médecine (sondes : gélules, patchs), etc. Les évolutions ainsi apportées comprennent, entre autres : l'optimisation des kernels OpenCL à destination des CPU dans le but d'utiliser au mieux les architectures hybrides ; l'expérimentation du runtime StarPU ; le design d'un schéma d'intégration à pas de temps local ; et bon nombre d'optimisations permettant au solveur de traiter des simulations de plusieurs millions de mailles
In this thesis, we present the evolutions made to the Discontinuous Galerkin solver Teta-CLAC – resulting from the IRMA-AxesSim collaboration – during the HOROCH project (2015-2018). This solver allows to solve the Maxwell equations in 3D and in parallel on a large amount of OpenCL accelerators. The goal of the HOROCH project was to perform large-scale simulations on a complete digital human body model. This model is composed of 24 million hexahedral cells in order to perform calculations in the frequency band of connected objects going from 1 to 3 GHz (Bluetooth). The applications are numerous: telephony and accessories, sport (connected shirts), medicine (probes: capsules, patches), etc. The changes thus made include, among others: optimization of OpenCL kernels for CPUs in order to make the best use of hybrid architectures; StarPU runtime experimentation; the design of an integration scheme using local time steps; and many optimizations allowing the solver to process simulations of several millions of cells

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Hoang, Le Ha. "Contribution à la modélisation tridimensionnelle des interactions champ électromagnétique – corps humain en basses fréquences." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00203230.

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Le corps humain est de plus en plus exposé à une pollution électromagnétique résultant de l'utilisation croissante de l'électricité. Bien que les conséquences sur la santé ne soient pas clairement établies, des réglementations européennes précisent notamment des valeurs de champ magnétique H, de champ électrique E, et de densité J de courants induits dans le corps à ne pas dépasser. Par ailleurs, le transport de l'énergie électrique attire l'attention depuis longtemps en raison des valeurs très importantes des grandeurs électriques. Compte tenu des difficultés liées à la mesure invasive de champs et de courant dans le corps, ce travail de thèse est consacré à la modélisation numérique 3D par Eléments Finis de ces phénomènes induits à la fréquence industrielle (50 ou 60 Hz). L'étude bibliographique fait le point sur les effets des champs sur la santé à court et long terme, les méthodes numériques et expérimentales utilisées pour la dosimétrie, et les caractéristiques électriques macroscopiques des organes. Partant des Equations de Maxwell, les deux formulations « classiques » (électro-quasi-statique, et ф – A ) sont mis en œuvre pour simuler séparément les effets des champs E et H sur des géométries simples. Les résultats mettent en évidence certaines contraintes liées aux conditions d'exposition, à la présence du sol et aux caractéristiques du corps humain. Puis une formulation unifiée est développée à partir des travaux d'A. Bossavit, et permet de prendre en compte l'exposition simultanée aux champs électrique et magnétique. Cette formulation est associée à une démarche en plusieurs étapes avec différents domaines d'étude (extérieur du corps, corps seul), des conditions d'interface, et des conditions aux limites spécifiques. Diverses simulations réalisées sur un modèle anatomique de corps humain illustrent les effets séparés et combinés des deux champs sur la répartition des courants induits. Des comparaisons avec les résultats obtenus par d'autres équipes de recherche avec d'autres méthodes numériques et modèles du corps humain, apportent une certaine validation en l'absence de résultats expérimentaux. Finalement, l'utilisation du modèle est illustrée pour les travailleurs sous tension sur les lignes.

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Robache, Frédéric. "Évaluation sur simulateur de conduite du comportement humain en situation de pré-crash : application à l'amélioration des airbags." Thesis, Valenciennes, 2017. http://www.theses.fr/2017VALE0013/document.

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Les constructeurs automobiles sont tenus de respecter des minima sécuritaires vérifiés lors de crash-tests normalisés, d'où un nombre de scénarios de tests limité ne tenant pas compte des particularités individuelles. Ce mémoire propose d'évaluer le comportement humain réel en phase de pré-crash sur simulateur de conduite. L'expérimentation, intégrant un scénario d'accident difficilement évitable, a permis d'étudier le comportement de 76 conducteurs dont 40 sur simulateur dynamique. Pour ce groupe, 43 voies de mesures centrées sur le conducteur ont été intégrées au protocole. Parmi les résultats obtenus, on retiendra la possible détection précoce de l'accident, pour la moitié des conducteurs, sur la base de leur interaction avec le véhicule. Les manœuvres d’évitement amènent 25% des sujets à positionner l'avant-bras devant le volant au moment de l’impact. Cette situation peut compromettre l'efficacité des airbags, ce qui est vérifié sur banc statique, par le déploiement d'airbags face à un mannequin de type Hybrid III-50%. La projection du bras entraine un impact de 120g à la tête. De plus, l'intégration de membres supérieurs issus de SHPM montre que la situation provoque des fractures de l'avant-bras. Un modèle numérique a été conçu pour estimer les effets de la position atypique lors d'un crash frontal à 50km/h. L'accélération de la tête atteint 270g, synonyme de risques lésionnels élevés. Enfin, une modification technologique des airbags est proposée, basée sur l'hypothèse que la détection à distance peut permettre un déclenchement anticipé et plus lent des airbags. Testée expérimentalement et numériquement, cette évolution permet de respecter les critères lésionnels
Automakers are lawfully required to achieve a minimum level of security which is checked during standardized crash tests. This results in a limited number of scenarios, which do not take individual specificities into account. This dissertation evaluates real human behaviour during the pre-crash phase, by means of a driving simulator. The experiment, integrating an unavoidable accident, studied the behaviour of 76 drivers, of which 40 drivers on a dynamic simulator. Concerning this group, 43 acquisition channels dedicated to drivers were added. From the results, one can retain that the crash can be predicted for half of the drivers through the observation of their behaviour and their interaction with the car. Due to swerving manoeuvres, 25% of the drivers have their forearm just in front of the steering wheel at the time of crash. This situation may compromise the efficiency of the airbags, that is verified experimentally on a static bench, by the deployment of airbags in front of a Hybrid III-50% dummy. The throwing of the arm causes an impact of 120 g to the head. In a second stage, the integration of left upper limbs from PMHS reveals that the situation is likely to generate fractures in the forearm. A numerical model has been designed to estimate the consequences of the atypical position during a frontal crash at 50km/h. The head acceleration reaches 270 g, synonymous with high lesion risks. Finally, a technological modification of the airbags is proposed to reduce this risk. The assumption is made that the use of remote sensors technologies can allow an early detection of the crash and therefore slower triggering of airbags. Tested experimentally and then numerically, this technical evolution reduces the violence of the impact to respect the injury criteria

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Grébonval, Cyrille. "Automatisation des véhicules et nouveaux habitacles : postures de confort et risques associés en cas de choc." Thesis, Lyon, 2021. http://www.theses.fr/2021LYSE1328.

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Des efforts de recherche et développement considérables portent actuellement sur des véhicules automatisés qui pourraient libérer les conducteurs des tâches de conduite. Le siège et l’intérieur de l’habitacle pourraient être modifiés pour mieux accommoder les activités autres que la conduite, telle que dormir, lire et travailler etc. Cependant, même si un grand niveau de sécurité est attendu pour ces futurs véhicules, des accidents continueront à survenir. Les dispositifs de protection actuels sont conçus pour une position de conduite. Ils pourraient nécessiter des modifications afin de conserver le niveau de protection actuel pour de nouvelles positions d’occupant. Cette thèse vise à identifier les risques et les opportunités en termes de protection de l’occupant associés à de nouvelles positions pouvant être introduites avec les véhicules automatisés. Sur le plan méthodologique, elle s’est largement appuyée sur les modèles humains numériques pour le choc qui se sont révélés comme un outil pertinent d'évaluation du risque. Une attention particulière a été portée à l'évaluation de la validité des modèles après repositionnement. Les travaux ont permis de mieux comprendre les mécanismes de retenue dans des positions semi-allongées en choc frontal. Ces positions apparaissent critiques avec une retenue délicate du bassin ou un chargement de la colonne lombaire selon l’angle d’assise. Une sensibilité importante à la position initiale du bassin a également été observée. Ces résultats pourront être utilisés afin d’aider à concevoir et à évaluer des nouveaux dispositifs de retenue. Afin de mieux connaître la posture de confort dans ces positions inclinées, une étude expérimentale a été réalisée à l’aide d’un siège multi-réglable. Ces expérimentations ont permis d’une part d‘identifier des configurations de siège de confort, et d’autre part d’établir les relations entre ces configurations de siège et la position du squelette interne, et en particulier celle du bassin. Ces résultats pourront notamment aider au positionnement des occupants lors d’essais physiques ou numériques. Dans l’ensemble, ces travaux montrent l’interaction forte entre le confort et la sécurité pour la conception de nouveaux habitacles automobiles
Considerable research and development efforts are currently focused on automated vehicles that could free drivers from driving tasks and allow them to perform new activities (e.g. working, sleeping). Such activities would benefit from new seating configurations. However, even if a high level of safety is expected for these future vehicles, accidents will continue to occur. Current protective devices are designed for a driving position. They may require modifications to maintain the current level of protection for new occupant positions. This thesis aims to identify the risks and opportunities in terms of occupant protection associated with new positions that could appear with automated vehicles. The analyses used digital human models for applied traffic safety which have proven to be a relevant risk assessment tool. Particular attention was paid to assessing the validity of the models after repositioning. The work provided a better understanding of the restraint mechanisms in reclined configurations during a frontal impact. These positions appear to be critical with a difficult restraint of the pelvis or loading of the lumbar spine depending on the seat angle. The occupant response was also significantly affected by the initial position of the pelvis. These results can be used to help design and evaluate new restraint systems. In order to better understand the comfortable position in these reclined configurations, an experimental study was carried out using a multi-adjustable seat. These experiments enabled, on the one hand, to identify the comfort seat configurations, and on the other hand to establish the relationships between these seat configurations and the position of the internal skeleton and in particular for the pelvis. These results can in particular help the positioning of occupants during physical or digital tests. Overall, this work shows the strong interaction between comfort and safety for the design of new passenger cars

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Guillot, Olivier. "Maillage multirésolution de surfaces : modélisation et maillage de formes humaines 3D." La Rochelle, 2008. http://www.theses.fr/2008LAROS232.

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Lors de cette thèse nous avons élaboré une subdivision de surface permettant de prendre en compte différents types de discontinuités naturelles d'une surface (pointes, coins, plis et frontières) et les irrégularités du maillage qui la modélise. Le but d'une telle subdivision est d'obtenir des surfaces limites qui conservent les discontinuités naturelles afin d'améliorer la qualité de l'analyse multirésolution basée sur cette subdivision. Nous utilisons la racine de 3-subdivision parce qu'elle possède l'avantage de ne pas trop densifier les maillages à chaque étape. L'analyse multirésolution d'un maillage de surface par ondelettes sépare les basses fréquences des hautes fréquences, pour obtenir une approximation du maillage et des détails. Les détails peuvent être tronqués sans que le résultat de la synthèse ne soit trop éloigné du maillage original. Cette propriété permet une forte compression des informations, en effectuant une compression avec perte sur les détails. Les fonctions ondelette étant construites d'après notre racine de 3-subdivision, notre analyse prend en compte les discontinuités naturelles des surfaces, ce qui réduit encore les détails pour les surfaces anguleuses. Pour pouvoir analyser un maillage n fois, il faut que ce maillage ait une topologie compatible avec n subdivisions. Le nombre n doit être pair si la surface comporte des discontinuités naturelles. Nous avons développé des outils logiciels de calcul de géodésiques. Le but est de créer une méthode de remaillage qui produit un nouveau maillage de la surface possédant une telle topologie. Ces fonctionnalités sont toutes intégrées au logiciel MEFP3C
In this thesis, we developped a surface subdivision that handles different kind of natural discontinuities of surfaces (darts, corners, creases and bounds) and the irregularities of the mesh that represents it. The aim of such a subdivision is to create limit surfaces that keep the natural discontinuities in order to enhance the quality of the multiresolution analysis based on that subdivision. We use the square root 3-subdivision because the resulting meshes grow slower. The multiresolution analysis by wavelets of a mesh of surface split the low frequencies and the higher ones, in order to obtain an approximation of the mesh and "details". Details can be truncated without creating great losses in the result of the synthesis. This property permits data compression of the details. Because the wavelet function is based on our square root 3-subdivision it handles natural discontinuities of the surfaces. This gives even smaller details for meshes with sharp edges. In order to analyse a mesh n times, this mesh must have a topology compatible with n subdivisions. If the surface contains discontinuities, n should be even. We built software tools in order to create a remeshing method that generates meshes compatible with those topologies. All this features are available in MEFP3C

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Stroe, Mirela-Cristina. "Modélisation mathématique et simulations numériques de la mécanotransduction dans l'os cortical humain." Besançon, 2010. http://www.theses.fr/2010BESA2008.

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Le remodelage osseux est un processus très complexe qui fait intervenir plusieurs phénomènes interdépendants. Ce mémoire de thèse porte sur la modélisation mathématique d'un de ces phénomènes - la mécanotransduction - et sur les simulations numériques associées. Pour mieux comprendre la nature de l’information que reçoit une cellule afin de reconstruire l’ostéon le mieux adapté aux sollicitations mécaniques locales, plusieurs études ont été réalisées à partir d’une modélisation déjà existante. L’os cortical humain est considéré comme un milieu poreux multi-échelle. Trois niveaux architecturaux sont mis en avant et l’utilisation de la théorie de l’homogénéisation permet de déterminer numériquement les tenseurs de perméabilité pour chacun d’eux. Une analyse sur les lois viscoélastiques est développée au niveau nanoscopique. Afin de proposer une explication plausible de la mécanotransduction indépendamment de la localisation dans l’os, une étude permettant de calculer toutes les grandeurs physiques existant à une échelle donnée suite a un chargement appliqué à l’échelle macroscopique, a été mise en place. Le seul aspect fluide ne permet pas à la cellule de connaître son environnement et donc d’avoir une réponse cellulaire adaptée. Par contre, cette étude montre que les fibres de collagène, de par leur caractère piézoélectrique, transforment les sollicitations mécaniques existantes dans son entourage en un potentiel électrique auquel la cellule est sensible et peut réagir
Bone remodeling is a highly complex process involving several interrelated phenomena. This thesis deals with one of these phenomena - the mechanotransduction, in particular with mathematical modeling and associated numerical simulations. In order to understand the nature of the information received by the cell before the reconstruction of the new osteon that is the best adapted to local mechanical stresses, several studies are developed from an existing model. Cortical bone is considered as a multiscale porous medium. Three architectural levels are proposed and a mathematical development based on the homogenization theory allows a numerical determination of the permeability tensor coefficients. An analysis based on viscoelastic laws is persued at nanoscopic level. For giving a plausible explanation of the mechanotransduction phenomenon independent of localization in bone, a study allowing the computation of all physical fields existing at a given level as consequence of macroscopic loading is presented. The only fluid aspect doesn’t allow a. Good knowledge by the cell of its environment and therefore it cannot induce an adapted cellular activity. This study shows that the collagen fibers, by their piezoelectric nature, transform the mechanical stresses induced by the surrounding part in an electric potential that the cells can sense

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Rousset, Elisabeth. "Peinture numérique sur modèles 3D en usage récréatif." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAM008/document.

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La création de scènes numériques 3D exerce un attrait important auprès du grand public. Cependant, même si les contraintes matérielles ou financières tendent à disparaître, créer du contenu numérique 3D reste une tâche difficile pour le débutant. Les logiciels de modélisation 3D sont complexes, et nécessitent un apprentissage long qui n'est pas adapté à un usage récréatif. L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire est de contribuer à la démocratisation de la création numérique 3D par l'étude et la conception d'interactions homme-machine adaptées aux utilisateurs novices.Nous focalisons sur la tâche de peinture sur modèles 3D. Le problème est analysé selon trois axes : interaction avec le pinceau numérique, navigation dans la scène, et combinaison de la peinture et de la navigation. Nous établissons un état de l'art des différentes techniques de peinture 3D et de navigation 3D ainsi que de leurs possibilités de combinaison. Nous passons également en revue les différents types de dispositifs existant pour la peinture 3D.Nous présentons ensuite nos trois principales contributions. Une première étude expérimentale permet d'évaluer l'influence de l'aspect direct de l'interaction sur la peinture numérique 3D. L'étude révèle que l'interaction directe permet aux participants de produire des lignes de meilleure qualité que l'interaction indirecte. Nous proposons ensuite de nouvelles techniques de rotation autours d'un objet 3D. Leur efficacité est évaluée de manière qualitative et quantitative, et permet de montrer le rôle joué par un nouveau critère que nous introduisons: la surjection. Enfin, nous proposons une étude expérimentale des combinaisons d'interactions de navigation et de peinture 3D. Cette étude nous permet d'identifier une interaction bi-manuelle, au touché et au stylet, comme l'interaction la mieux adaptée pour la peinture de modèles 3D par des utilisateurs novices.Nos travaux, vus en parallèle d'autres efforts qui visent à simplifier les tâches de modélisation, indiquent que la création numérique 3D accessible au plus grand nombre n'est plus une utopie
Creating digital 3D scenes is attractive for the general public. However, even if hardware and financial constraints tend to disappear, the creation of 3D content remains a difficult task for novice users. Indeed, 3D modeling software is complex and requires a long learning process that is not suitable for recreational use. The purpose of this work is to contribute to the democratization of digital 3D creation by the study and design of human-computer interactions that are appropriate to novice users.We focus on the 3D painting task: digital painting on 3D models. We analyze the problem according to three axes: stylus interaction, navigation inside the 3D scene, and the combination of both painting and navigation. We first present a state of the art regarding the techniques of 3D painting and 3D navigation as well as their possible combinations. We also survey the existing input devices for 3D painting.We then present our three main contributions. A first experiment allows us to evaluate the effect of the directness of interaction on the 3D painting task. The study reveals that direct interaction leads to the drawing of higher quality line segments than indirect interaction. Next, we propose new interaction techniques for rotating around 3D objects. They are evaluated through another experiment that reveals the importance of a new criterion that we introduce: surjection. Finally, we present an evaluation of various combinations of 3D navigation and 3D painting interaction techniques. This study reveals that a bimanual interaction combining touch and stylus is the most appropriate for digital painting on 3D models by novice users.Our work, considered with other efforts that aim at simplifying 3D modeling, indicates that digital 3D creation for the general public is within reach

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Bidal, Samuel. "Reconstruction tridimensionnelle d'éléments anatomiques et génération automatique de maillages éléments finis optimisés." Aix-Marseille 2, 2003. http://www.theses.fr/2003AIX20673.

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Ce travail a été motivé par la volonté d'obtenir rapidement des modèles fidèles du corps humain. Nous avons créé et implémenté un ensemble de méthodes permettant de générer des maillages éléments finis en se basant sur une imagerie sériée (coupes anatomiques, scanner, IRM). La génération de maillages a été décomposée en trois grandes parties : extraction de contours, reconstruction 3D et maillage surfacique ou volumique. Les méthodes de détection de contours ont été choisies afin d'être applicables sur tout type d'imagerie sériée dans le but d'être d'un emploi le plus large possible. Les méthodes de reconstruction 3D et de maillage sont originales et basées sur une décomposition octaédrique de l'espace. Elles génèrent directement des éléments quads et hexas. La validation de la chaîne de traitement et des modèles obtenus a été effectuée sur le segment céphalique. Divers autres segments ont aussi été étudiés même si leur étude n'est ici abordée qu'en guise d'illustration
The aim of this work is to quickly generate good quality models of the human body. We created a method package which generates finite element meshes from pictures of serial slices (taken from anatomic slices, X-ray sanner or MRI). The mesh generation is divided into three main steps : contours detection, 3D reconstruction and meshing. Contour detection methods were chosen to be applicable on a wide range of pictures. 3D reconstruction and meshing methods are new and based on an octahedral lattice. They allow to generate quadrangular or hexahedral elements. The heads organs were chosen to validate the package. We studied other organs too but these work are just given here as examples

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Predoi, Racila Mihaela. "Elaboration d'une modélisation mathématique du transfert multiéchelle des signaux mécaniques dans l'os cortical humain : aspects théoriques et simulations numériques." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2064.

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El, Habachi Aimad Abdeslam. "Propagation de la variabilité de la morphologie humaine sur le débit d'absorption spécifique en dosimétrie numérique." Phd thesis, Supélec, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00583723.

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Dans ce mémoire, nous étudions l'exposition aux ondes électromagnétiques l'échelle d'une population. Cette étude est réalisée pour une exposition à une onde plane orientée frontalement sur des modèles anatomiques du corps humains (fantômes) avec une puissance incidente de 1W/m2 et une fréquence de 2.1 GHz. Pour ce faire, l'idée est de construire un modèle du WBSAR (Whole Body averaged Speciﬁc Absorption Rate) en fonction de lamorphologie. Les facteurs morphologiques inﬂuençant le WBSAR ont été identiﬁés à l'aide des fantômes existant dont le nombre se limite à 18 et des modèles de régressions. Cette analyse préliminaire montre que les facteurs morphologiques externes (taille, poids ...) seuls ne suﬃsent pas pour construire un tel modèle, mais l'introduction des facteurs morphologiques internes (muscles, graisse ...) est nécessaire. L'absence de données statistiques sur les facteurs morphologiques internes de populations nous a conduits à intégrer des connaissances apriori sur ces facteursaﬁn d'étudier l'exposition d'une population donnée. Des lois paramétriques usuelles et des mélanges de gaussiennes sont utilisés pour modéliser ces facteurs internes aﬁn d'étudier leur inﬂuence sur le quantile du WBSAR à 95 %.L'utilisation des fantômes homogènes où le fantôme homogène est obtenu en remplaçant tous les tissus internes par un unique tissu équivalent. Ces fantômes homogènes permettent de s'aﬀranchir de l'inﬂuence de la morphologie interne dans un modèle du WBSAR et facilitent également leur déformation par une technique de morphing. Ainsi nous avons pu enrichir la base de fantômes existant. Pour donner une estimation du quantile du WBSAR à 95 %, nous avons mis en place un plan d'expériences séquentiel qui repose sur un modèle paramétrique du WBSAR et l'inférence bayésienne et qui permet de raﬃner la région à 95 %. Cette approche nous a permis de trouver le quantile à 95 % pour une population et un exemple de fantôme correspondant. Cependant, cette approche ne permet pas d'obtenir une estimation de toute la distribution du WBSAR. Aﬁn d'obtenir une estimation de toute cette distribution, nous avons construit une surface de réponse en utilisant les polynômes de chaos. Dans l'objectif d'obtenirdes résultats cohérents nous avons eﬀectué un changement de variables permettant de traduire les connaissances physiques dans cette surface de réponse.

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Poulard, David. "Influence de l’âge et du morphotype sur la réponse mécanique du thorax : étude expérimentale in vivo et analyse numérique à l'aide de modèles EF personnalisés du corps humain." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10332/document.

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Cette étude aborde le problème de l’aggravation du risque de fractures de côtes chez les automobilistesâgés en choc frontal. L’analyse de la bibliographie fait ressortir que les moyens actuels d’évaluationdu risque de fractures ne permettent pas de prendre en compte les différences anatomiques et depropriétés mécaniques du thorax observées chez les personnes âgées. Les modèles éléments finis (EF)personnalisés du corps humain offrent un grand potentiel en tant qu’outil avancé d’évaluation durisque de blessures. Toutefois, des données expérimentales sont nécessaires pour valider ces modèlesdans des conditions réalistes. De plus, le choix du niveau de personnalisation et la sensibilité de laréponse du modèle à celle-ci doivent être évaluées.Des expérimentations in vivo menés sur des volontaires ceinturés en choc léger, de différents âges etanthropométries, ont été réalisées. Ces tests ont permis d’étudier l’influence de l’âge et de lacorpulence sur la réponse mécanique du thorax et ont permis l’obtention de corridors nécessaires à lavalidation de modèles EF personnalisés. La géométrie du modèle numérique THUMS a été adaptée àcelle des volontaires et les propriétés mécaniques du thorax ont été modifiées au vu du vieillissementpour effectuer une analyse similaire dans le domaine lésionnel. Les simulations numériques ont mis enévidence un risque accru de fracture de côtes pour certains modèles personnalisés.Cette étude devrait permettre de mieux estimer le risque de blessure pour les automobilistesvulnérables. Elle devrait contribuer ainsi à promouvoir les modèles personnalisés du corps humaincomme outil avancé d’évaluation du risque de blessures
This study deals with the topic of increased risk of rib fractures among elderly drivers infrontal impact. The analysis of the literature reveals that actual thorax injury assessment tools do nottake into account for the differences in anatomical features and biological material properties observedbetween adults and elderly. Personalized human body finite element (FE) models have great potentialas improved thorax injury assessment tools. However, experimental data are needed to validate thesemodels under real-world conditions. In addition, the choice of the level of personalization of the modeland the sensibility of the model response to this personalization must be assessed to predict thoracicinjury risk.In vivo sled tests were performed on belted volunteers of various anthropometries and age. These testswere used to assess the influence of age and corpulence on thorax mechanical response and allowed toobtain corridor responses needed to validate personalized FE models. The geometry of the FE modelTHUMS was adapted to the volunteers and the thorax material properties were modified consideringaging to carry out a similar analysis in the injurious domain. Numerical simulations highlighted anincreased risk of rib fractures for specific personalized models.This study should help to better estimate the injury risk for car occupants. It should contribute topromote personalized human body models as attractive thorax injury assessment tool ofvulnerable individuals

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Amar, Meina. "Masque psychovisuel à base d’ondelettes pour le Watermarking." Thesis, Orléans, 2018. http://www.theses.fr/2018ORLE2022/document.

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Le tatouage d’images (ou watermarking) consiste à insérer de l’information de copyright, ou d’autres messages de vérification, invisible à l’oeil humain. Parmi toutes les approches possibles, le tatouage psychovisuel est le plus performant. Il consiste à utiliser les connaissances du Système Visuel Humain (SVH) pour en déduire la force du tatouage de manière optimale. Dans cette étude, nous avons proposé une nouvelle méthode de tatouage d'image psychovisuel qui combine les avantages des ondelettes à celle du domaine spatial par l’utilisation d'une représentation en ondelettes à échelle mixée (JNDEM). En considérant la densité des coefficients d'ondelettes dominants, notre système est capable de différencier les zones uniformes, celles incluant des contours, et enfin celles texturées. Nous avons sélectionné les méthodes efficaces de tatouage psychovisuel adaptée à chaque zone, à savoir celle de Chou pour les zones uniformes, de nouveau celle de Chou pour les contours, et finalement celle de Qi pour les textures. Nous avons aussi pris en compte la sensibilité du SVH qui varie avec l’orientation locale de l’image. Nous avons comparé notre JNDEM à quatre autres méthodes de tatouage de la littérature en termes de qualité visuelle et de robustesse. La méthode JNDEM conduit à une grande qualité visuelle mesurée par des tests objectifs et subjectifs. De plus elle est robuste aux attaques. Ce dernier point est d'une grande importance pour les applications réelles. En conclusion, la méthode proposée est le meilleur compromis entre la qualité visuelle et la résistance aux attaques comparée aux quatre autres méthodes testées
Watermarking consists in inserting copyright information, or other verification messages, invisible to the human eye. Among all the possible approaches, perceptual watermarking is the most efficient. Perceptual image watermarking consists in using knowledge of the Human Visual System (HVS) to choose the strength of the watermark. In this study, we propose a new perceptual image watermarking method (JNDEM ) that combines the advantages of both the wavelet domain and the spatial domain since a mixed-scale wavelet representation is applied. By considering the density of the dominant wavelet coefficients, our scheme is able to differentiate uniform, edge and texture areas. We selected effective Just Noticeable Difference (JND) models from the literature, i.e. luminance and edge masking developed by Chou, and texture masking developed by Qi. We also took into account the HVS sensitivity which varies with the orientation of the image activity. We have compared our JNDEM to four other JND models from the literature in terms of visual quality and of robustness to attacks. Results show that the proposed method yields a high visual quality and is very robust against attacks. This last point is of great importance for real applications. In conclusion, the proposed method is the best trade-off between visual quality and resistance to attacks among the four other tested methods

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Aymard, Benjamin. "Simulation numérique d'un modèle multi-échelle de cinétique cellulaire formulé à partir d'équations de transport non conservatives." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066254/document.

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La thèse porte sur la calibration d'un modèle biomathématique multi-échelle expliquant le phénomène de sélection des follicules ovariens à partir du niveau cellulaire. Le modèle EDP consiste en un système hyperbolique quasi linéaire de grande taille gouvernant l'évolution des fonctions de densité cellulaire pour une cohorte de follicules (en pratique, une vingtaine).Les équations sont couplées de manière non locale par l'intermédiaire de termes de contrôle faisant intervenir les moments de la solution, intégrée à l'échelle mésoscopique et macroscopique. Trois chapitres de la thèse présentent, sous forme d'articles publiés, la méthode développée pour simuler numériquement ce modèle. Elle est conçue pour être implémentée sur une architecture parallèle. Les EDP sont discrétisées avec un schéma Volumes Finis sur un maillage adaptatif piloté par une analyse multirésolution. Le modèle présente des discontinuités de flux aux interfaces entre les différents états cellulaires, qui nécessitent la mise en ½uvre d'un couplage spécifique, compatible avec le schéma d'ordre élevé et le raffinement de maillage.Un chapitre de la thèse est dévolu à la méthode de calibration, qui consiste à traduire les connaissances biologiques en contraintes sur les paramètres et sur les sorties du modèle. Le caractère multi-échelle est là encore crucial. Les paramètres interviennent au niveau microscopique dans les équations gouvernant l'évolution des densités de cellules au sein de chaque follicule, alors que les données biologiques quantitatives sont disponibles aux niveaux mésoscopique et macroscopique
The thesis focuses on the numerical simulation of a biomathematical, multiscale model explaining the phenomenon of selection within the population of ovarian follicles, and grounded on a cellular basis. The PDE model consists of a large dimension hyperbolic quasilinear system governing the evolution of cell density functions for a cohort of follicles (around twenty in practice).The equations are coupled in a nonlocal way by control terms involving moments of the solution, defined on either the mesoscopic or macroscopic scale.Three chapters of the thesis, presented in the form of articles, develop the method used to simulate the model numerically. The numerical code is implemented on a parallel architecture. PDEs are discretized with a Finite Volume scheme on an adaptive mesh driven by a multiresolution analysis. Flux discontinuities, at the interfaces between different cellular states, require a specific treatment to be compatible with the high order numerical scheme and mesh refinement.A chapter of the thesis is devoted to the calibration method, which translates the biological knowledge into constraints on the parameters and model outputs. The multiscale character is crucial, since parameters are used at the microscopic level in the equations governing the evolution of the density of cells within each follicle, whereas quantitative biological data are rather available at the mesoscopic and macroscopic levels.The last chapter of the thesis focuses on the analysis of computational performances of the parallel code, based on statistical methods inspired from the field of uncertainty quantification

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Goudard, Vincent. "Représentation et contrôle dans le design interactif des instruments de musique numériques." Thesis, Sorbonne université, 2020. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=http://theses-intra.upmc.fr/modules/resources/download/theses/2020SORUS051.pdf.

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Les instruments de musique numériques se présentent comme des objets complexes, qui se situent à la fois dans une continuité historique avec l'histoire de la lutherie tout en étant marqués par une rupture forte provoquée par le numérique et ses conséquences en terme de possibilités sonores, de relations entre le geste et le son, de situations d'écoute, de re-configurabilité des instruments, etc. Ce travail de doctorat propose une analyse des caractéristiques émanant de l'intégration du numérique dans les instruments de musique, en s'appuyant notamment sur une réflexion musicologique, sur des développements logiciels et matériels et sur une pratique musicale, ainsi que sur des échanges avec d'autres musiciens, luthiers, compositeurs et chercheurs
Digital musical instruments appear as complex objects, being positioned in a continuum with the history of lutherie as well as marked with a strong disruption provoked by the digital technology and its consequences in terms of sonic possibilities, relations between gesture and sound, listening situations, reconfigurability of instruments and so on. This doctoral work tries to describe the characteristics originating from the integration of digital technology into musical instruments, drawing notably on a musicological reflection, on softwares and hardwares development, on musical practice, as well as a number of interactions with other musicians, instruments makers, composers and researchers

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Dinet, Éric. "Contribution de modèles de vision humaine à la définition de méthodes multirésolutions en vision artificielle." Saint-Etienne, 1994. http://www.theses.fr/1994STET4019.

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Afin de faire converger l'analyse d'images telle qu'elle peut être abordée en termes de vision numérique et l'analyse d'images telle qu'elle peut être appréhendée en termes de vision humaine, nous avons élaboré dans ce travail de thèse des modèles qui se basent sur une approche perceptuelle. Trois thèmes illustrant parfaitement ce type d'approche sont traités ; il s'agit: • de l'extraction, en fonction du niveau d'observation, de la courbe continue sous-jacente à un contour discret, • de l'analyse sélective de scènes via une approche multirésolution, • et de la comparaison d'images selon des critères liés à la fois à la corrélation et à la perception visuelle. Chacune des méthodes d'analyse et de traitement bâties dans le cadre de ces trois thèmes d'étude a été construite en mêlant des concepts de vision humaine et des outils de traitement d'images. C'est ainsi qu'un lissage a été mis au point afin d'apporter une réponse originale au problème de l'extraction des différentes formes que peut prendre une courbe en fonction de son niveau d'observation. L'utilisation conjointe de concepts de la morphologie mathématique et du filtrage linéaire avec des modèles décrivant l'organisation physique de l'œil a permis d'engendrer des opérateurs d'échantillonnage autorisant une analyse sélective de scènes. Enfin, la prise en compte d'un certain nombre de caractéristiques du système visuel humain telle, par exemple, sa sensibilité aux différences de luminosité a permis d'élaborer une méthode de comparaison d'images dont les résultats sont en adéquation avec notre perception visuelle

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Vidal, Jean-Philippe. "Assistance au calage de modèles numériques en hydraulique fluviale - Apports de l'intelligence artificielle." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010185.

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Le calage d'un modèle numérique vise à reproduire des événements de référence par l'ajustement de paramètres à base physique. Cette thèse propose une approche à l'aide de Systèmes à Base de Connaissances. Après une définition des concepts clés, sont présentés un état de l'art et une analyse des différents objets, procédures et raisonnements mis en oeuvre pour mener à bien cette tâche. Ces éléments sont formalisés puis intégrés au sein d'un système d'assistance au calage, selon trois niveaux de connaissances : génériques, propres à l'hydraulique fluviale 1-D, et spécifiques au code de calcul utilisé. Deux cas réels d'application sont traités, en fonction des données disponibles et de l'objectif projeté du modèle. La thèse a permis la capitalisation d'un savoir-faire qui a conduit à un prototype opérationnel d'assistance au calage de modèles hydrauliques et au développement d'outils d'intelligence artificielle dédiés au calage et indépendants de la discipline considérée.

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Roothaer, Xavier. "Approche multi-échelle du comportement mécanique des os porteurs et non-porteurs : vers une personnalisation des modèles numériques EF de l'être humain." Thesis, Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2019. http://www.theses.fr/2019UPHF0020.

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Le squelette humain a pour fonction de protéger les organes internes tout en participant au système de locomotion. Aﬁn d’en assurer la rigidité mécanique, l’os cortical est présent dans toutes les parties du squelette. Le remodelage osseux, processus dynamique, est actif tout au long de la vie. Il permet à l’os cortical d’adapter sa géométrie et son architecture interne en fonction des contraintes qui lui sont appliquées. Étant un processus complexe, le remodelage osseux est amené à dysfonctionner chez les personnes âgées et fragiliser leurs os. Ainsi, cette thèse étudie les os porteurs et non porteurs humains en se concentrant sur le fémur et l’humérus. La revue de la littérature, eﬀectuée dans le chapitre 1, met en évidence plusieurs verrous scientiﬁques à résoudre. En eﬀet, pour diverses raisons pratiques, le fémur est très largement étudié, délaissant l’étude des autres os. Cela a pour eﬀet d’en impacter les données matériaux utilisées par les modèles numériques du corps humain, souvent extraites d’études très anciennes et obsolètes dont les sujets humains diﬀèrent. De plus, les études architecturales sont, pour la plupart, limitées à des analyses en 2D et ne sont pas adaptées par rapport à l’architecture osseuse complexe. Par conséquent, le second chapitre décrit une méthode innovante capable d’analyser et de quantiﬁer l’architecture en 3D à partir de scans tomographiques. Les canaux, connectivités et BMUs, berceaux du remodelage osseux, sont automatiquement détectés. 77 échantillons, prélevés sur humérus et fémurs gauche et droit, sont scannés et quantiﬁés à partir de cette méthode. Étant donné que de nombreuses caractéristiques, jamais mesurées auparavant, sont obtenues, des essais de traction et d’indentation sont eﬀectués aﬁn de comprendre et de mettre en évidence l’impact de l’architecture sur le comportement mécanique. Par conséquent, l’intégralité des échantillons, précédemment scannée, est testée. Dans l’objectif d’extraire des tendances générales, les humérus et fémurs sont comparés suivant diﬀérents tests statistiques. De même, l’impact de la latéralité est aussi étudié. Pour terminer, une étude de corrélation, suivie d’une étude de régressions, est eﬀectuée aﬁn de fournir des fonctions polynomiales destinées à prédire le comportement mécanique à partir d’une simple étude architecturale
The human skeleton aims at participating to the locomotor system, protecting and serving as brackets for the internal organs. To ensure the mechanical stiﬀness of the entire body, the cortical bone can be found in every part of the skeleton. A dynamic process occurs throughout the life and is named bone remodelling. This process adapts the cortical bone architecture and the shape of bones according to their functions. Due to its complexity, bone remodelling can defect in the elderly and weakens bones. This thesis studies the bearing and non-bearing long human bones by focusing on the humerus and femur. A survey of the state of the art, detailed in the ﬁrst chapter, reveals several lacks. First, the femur is widely investigated compared to the other bones and this unbalance creates a lack of data for the other bones. Therefore, inputs for numerical human models come from deprecated and contradictory studies where the extra-individual diﬀerences impact the trends. Second, architectural studies are mainly limited to in-plane assessment whereas the vascular network is complex and needs more robust analyses. Thus, the second chapter describes an innovative method to 3D assess the cortical vascular network from tomographic data. This Python script automatically detects canals, connectivity and Bone Multicellular Units (BMUs), cradle of the bone remodelling activity. Then, 77 samples from left and right femurs and humeri of ten human cadavers are scanned and analysed using this method. As this method provides numerous novel features of the cortical architecture, tensile and indentation tests are also carried out in order to understand and exhibit the impact of the architecture on the mechanical behaviour. Hence, all the scanned samples are tested and available for statistical analysis. So as to identify global trends, humerus and femur are compared using diﬀerent statistical tests. Likewise, the bias impact is also investigated. Finally, a correlation study followed by a regression study is described so as to provide polynomial functions in order to be used to predict the mechanical behaviour from an architectural study

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Chenel, Audrey. "Morphological and mechanical characterization of the human liver to improve a finite element model." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0721/document.

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Lors des accidents de la route, les lésions de l’abdomen mettent des vies en jeu et nécessitent un traitement médical long et coûteux. Il est important d’offrir une meilleure prévention des lésions abdominales traumatiques. Des modèles numériques de corps humain ont été développés afin de comprendre les mécanismes lésionnels. L’objectif de cette thèse est de contribuer au développement d’un modèle numérique de foie humain pour la prédiction de lésions hépatiques en cas de choc.Dans un premier temps, une caractérisation morphologique du foie a été réalisée sur 78 scanners et a mis en évidence l’existence de 4 morphotypes. Ensuite, des expérimentations ont mis en évidence l’influence de la pressurisation des vaisseaux sur la déformation de la capsule et ont permis d’identifier la déformation à rupture locale lors d’un choc.Enfin, les modèles numériques des 4 morphotypes identifiés ont été construits pour simuler les essais de décélération réalisés dans la partie expérimentale
In road accidents, lesions of the abdomen are life-threatening, and require a long and expensive medical treatment. It is important to offer a better prevention of traumatic abdominal injuries. Numerical models of the human body have been developed to understand the mechanisms of injury. The aim of this thesis is to contribute to the development of a numerical model of human liver for the prediction of liver lesions in case of shock.First, a morphological characterization of the liver was performed on 78 healthy patient scanners and highlight the existence of 4 morphotypes.Then, experiments were carried out to highlight the influence of this pressurization of the vessels on the strain state of the Glisson capsule and to identify the local ultimate strain during an impact.Finally, the numerical models of the 4 identified morphotypes were constructed and used to simulate the deceleration tests performed in the experimental part

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Sallah, Kankoe. "Diffusion spatio-temporelle des épidémies : approche comparée des modélisations mathématiques et biostatistiques, cibles d'intervention et mobilité humaine." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0607.

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Dans la première partie de cette thèse, nous avons mis en place un métamodèle de transmission du paludisme basé sur la modélisation compartimentale susceptible-infecté-résistant (SIR) et prenant en compte les flux de mobilité humaine entre différents villages du Centre Sénégal. Les stratégies d’intervention géographiquement ciblées, s’étaient avérées efficaces pour réduire l’incidence du paludisme aussi bien dans les zones d’intervention qu’à l’extérieur de ces zones. Cependant, des actions combinées ciblant à la fois le vecteur et l’hôte, coordonnées à large échelle sont nécessaires dans les régions et pays visant l’élimination du paludisme à court/moyen terme.Dans la deuxième partie nous avons évalué différentes méthodes d’estimation de la mobilité humaine en l’absence de données individuelles. Ces méthodes incluaient la traçabilité spatio-temporelle des téléphones mobiles ainsi que les modèles mathématiques de gravité et de radiation. Le transport de l’agent pathogène dans l’espace géographique, par la mobilité d’un sujet infecté est un déterminant majeur de la vitesse de propagation d’une épidémie. Nous avons introduit le modèle d’impédance qui minimise l’erreur quadratique moyen sur les estimations de mobilité, en particulier dans les contextes où les ensembles de population sont caractérisés par leurs tailles hétérogènes.Nous avons enfin élargi le cadre des hypothèses sous-jacentes à la calibration des modèles de gravité de la mobilité humaine. L’hypothèse d’une distribution avec excès de zéros a fourni un meilleur ajustement et une meilleure prédictibilité, comparée aux hypothèses classiques n’assumant pas un excès de zéros : Poisson, Quasipoisson
In the first part of this thesis, we have developed a malaria transmission metamodel based on the susceptible-infected-resistant compartmental modeling framework (SIR) and taking into consideration human mobility flows between different villages in the Center of Senegal. Geographically targeted intervention strategies had been shown to be effective in reducing the incidence of malaria both within and outside of intervention areas. However, combined interventions targeting both vector and host, coordinated on a large scale are needed in regions and countries aiming to achieve malaria elimination in the short/medium term.In the second part we have evaluated different methods of estimating human mobility in the absence of real data. These methods included spatio-temporal traceability of mobile phones, mathematical models of gravity and radiation. The transport of the pathogen through the geographical space via the mobility of an infected subject is a major determinant of the spread of an epidemic. We introduced the impedance model that minimized the mean square error on mobility estimates, especially in contexts where population sets are characterized by their heterogeneous sizes.Finally, we have expanded the framework of assumptions underlying the calibration of the gravity models of human mobility. The hypothesis of a zero inflated distribution provided a better fit and a better predictability, compared to the classical approach not assuming an excess of zeros: Poisson, Quasipoisson

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Pouderoux, Joachim. "Création semi-automatique de modèles numériques de terrains - Visualisation et interaction sur terminaux mobiles communicants." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00354701.

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Les modèles numériques de terrains (MNT) permettent de représenter efficacement la topographie d'une zone géographique donnée. Ces MNT peuvent être issus d'une télé acquisition à l'aide de radars embarqués ou de levés manuels sur le terrain à l'aide d'un tachéomètre. Les MNT constituent le contexte thématique de cette thèse qui est composée en trois parties.

Dans un premier temps, nous nous intéressons à la création de ces modèles à partir d'une source importante de données topographiques constituée par les cartes topographiques. Nous présentons une chaîne complète de traitements permettant de générer un MNT à partir d'une carte topographique numérisée. Nous détaillons particulièrement de nouvelles méthodes de reconstruction des courbes de niveaux et d'interpolation de ces courbes pour générer un MNT. Les différents travaux effectués dans cette thématique s'intègrent au sein de la plate-forme logicielle AutoDEM que nous avons développée durant cette thèse.

Puis, dans une deuxième partie, nous présentons une nouvelle technique permettant de visualiser des MNT en 3D sur une large gamme de dispositifs allant de stations de travail reliées à de grands écrans jusqu'à des terminaux mobiles (TM) à faibles capacités tels que les PDA ou les téléphones portables. L'intérêt majeur de la technique présentée, qui repose sur un mode connecté client-serveur, réside dans l'adaptation dynamique du modèle 3D aux capacités d'affichage du terminal. Nous nous intéressons également à des techniques de rendu à distance et présentons deux techniques permettant d'offrir d'une part une visualisation interactive temps réel et d'autre part un panorama virtuel à l'utilisateur.

Enfin, dans un troisième temps, nous décrivons des techniques nouvelles permettant à un utilisateur mobile disposant d'un TM de naviguer et d'interagir avec des données géographiques (cartes ou plans 2D et scènes 3D). La première est une technique d'interaction tangible et bi-manuelle reposant sur la détection par analyse du flux vidéo d'une cible décrivant un code couleur. La deuxième est une technique de sélection à deux niveaux adaptée aux TM ne disposant pas de dispositif de pointage continu.

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Lherisson, Pierre-René. "Système de recommandation équitable d'oeuvres numériques. En quête de diversité." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSES018/document.

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Анотація:

Les systèmes de recommandation jouent un rôle important dans l'orientation des choix des utilisateurs. La recommandation se fait généralement par une optimisation d'une mesure de précision de l'adéquation entre un utilisateur et un produit. Cependant, plusieurs travaux de recherche ont montré que l’optimisation de la précision ne produisait pas les recommandations les plus utiles pour les utilisateurs. Un système trop précis peut contribuer à confiner les utilisateurs dans leur propre bulle de choix. Ceci peut aussi produire un effet de foule qui va concentrer les usages autour de quelques articles populaires. Par conséquent, il y a un manque de diversité et de nouveauté dans les recommandations et une couverture limitée du catalogue. Par ailleurs, l’utilisateur peut ressentir de la frustration envers ces recommandations monotones et arrêter de se fier au système. Ce type de recommandation va à l’antithèse de l’esprit humain qui peut être friand de nouveauté et de diversité. Même si la routine peut être sécurisante, l’être humain aime sortir des sentiers battus pour, par exemple, découvrir de nouveaux produits, tenter de nouvelles expériences. Cette absence de découverte est préjudiciable pour une plateforme numérique, surtout si cette dernière veut être équitable dans ses recommandations envers tous les producteurs de contenu (par exemple, les artistes, les écrivains, les développeurs de jeux vidéos, les vidéastes). Dans cette thèse, nous présentons deux familles de modèles qui cherchent à produire des résultats qui vont au-delà des aspects de précision pour des systèmes de recommandation pour des produits culturels basés sur le contenu. Les deux modèles que nous présentons reposent sur l’étude du profil de l’utilisateur avant de lui proposer des listes de recommandations contenant des articles nouveaux et divers. Ces approches captent la diversité qu’il y a dans le profil de l’utilisateur et répondent à cette diversité en cherchant à créer une liste diversifiée de recommandations sans trop pénaliser la précision. Le premier modèle repose principalement sur une approche de clustering. Dans ce modèle, nous proposons de la diversité à l’utilisateur tout en restant dans le périmètre de ses goûts. Le second modèle est basé sur une fonction issue de la loi normale. Nous faisons l’hypothèse de l’existence d’une zone intermédiaire définie entre des éléments considérés comme trop similaires et d’autres considérés comme trop différents. Cette zone intermédiaire est une zone propice à la découverte et à l’exploration de genres et d’expériences nouveaux. Nos propositions sont testées sur des jeux de données standards et comparées à des algorithmes de l’état de l’art. Les résultats de nos expériences montrent que nos approches apportent de la diversité et de la nouveauté et sont compétitives par rapport aux méthodes de l’état de l’art. Nous proposons également une expérience utilisateur pour valider notre modèle basé sur la fonction issue de la loi normale. Les résultats des expériences centrées sur l’utilisateur montrent que ce modèle correspond au comportement cognitif de l’être humain ainsi qu’à sa perception de la diversité
Recommender systems play a leading role in user’s choice guidance. The search of accuracy in such systems is generally done through an optimization of a function between the items and the users. It has been proved that maximizing only the accuracy does not produce the most useful recommendation for the users. This can confine individuals inside the bubble of their own choices. Additionally, it tends to emphasize the agglomaration of the users’ behavior on few popular items. Thus, it produces a lack of diversity and novelty in recommendations and a limited coverage of the platform catalog. This can lead to an absence of discovery. Monotony and frustration are also induced for the users. This non-discovery is even more crucial if the platform wants to be fair in its recommendations with all contents’ producers (e.g, music artists, writers, video game developers or videographers). The non diversity, and novelty problem is more important for the users because it has been shown that human mind appreciates when moved outside of its comfort zone. For example, the discovery of new artists, the discovery of music genres for which he is not accustomed. In this thesis we present two families of model that aim to go beyond accuracy in content based recommender system scenario. Our two models are based on a user profile understanding prior to bring diversification. They capture the diversity in the user profile and respond to thisdiversity by looking to create a diverse list of recommendation without loosing to much accuracy. The first model is mainly built upon a clustering approach, while the second model is based on an wavelet function. This wavelet function in our model helps us delimit an area where the user will find item slightly different from what he liked in the past. This model is based on the assumption of the existence of a defined intermediate area between similar and different items. This area is also suitable for discovery. Our proposals are tested on a common experimental design that consider well-known datasets and state-of-the-art algorithm. The results of our experiments show that our approaches indeed bring diversity and novelty and are also competitive against state-of-the-art method. We also propose a user-experiment to validate our model based on the wavelet. The results of user centered experiments conclude that this model corresponds with human cognitive and perceptual behavior

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Elomary, Youssef. "Modèles déformables et multirésolution pour la détection de contours de traitement d'images." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010656.

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Анотація:

Les modèles déformables ou les contours actifs sont utilisés pour extraire les caractéristiques visuelles dans une image, en particulier les contours d'objets.

Notre propos dans cette thèse est d'étudier ces modèles dans un environnement multirésolution.

Commençant par une étude des contours actifs à haute résolution, nous démontrons un théorème d'existence pour les contours actifs fermés et les contours actifs à extrémités libres. Nous présentons ensuite un nouveau modèle appelé la bulle déformable, qui a l'avantage d'avoir une représentation discrète, d'être relativement robuste au bruit et à la texture et d'agir par faibles déformations.

Ensuite nous étudions quelques techniques de multirésolution, en présentant les avantages et les inconvénients de chacune. A travers une proposition que nous avons montrée, nous établissons le lien entre la multirésolution et la notion de minimisation

d'énergie.

Enfin, nous terminons par une proposition originale qui consiste à faire coopérer les contours actifs et la multirésolution. Cette coopération s'aggrémente de plusieurs approches pour faire passer le contour du haut de la pyramide vers sa base. Elle

associe entre autres une factorisation du modèle des contours actifs, d'une part selon une démarche de type membrane effectuée à basse résolution, et d'autre part selon

une démarche de type plaque mince au travers des différentes résolutions supérieures permettant de réajuster le contour détecté jusqu'à la résolution initiale.

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Le, Tellier Bérenger. "Méthode d'évaluation des systèmes de retenue des enfants dans un environnement automobile." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAD010.

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Suite à l’évolution de la réglementation relative aux dispositifs de retenue pour enfants en juillet 2013, une campagne d’évaluation expérimentale a permis de constater que la situation des plus jeunes impliqués dans un choc latéral était particulièrement critique. Pour y remédier, une méthodologie originale a été développée dans le but de dimensionner les matériaux d’absorption d’énergie « idéaux » à intégrer aux sièges-auto au niveau des zones d’impact de la tête, de l’épaule et du bassin. Une étude paramétrique basée sur ce concept a alors consisté à piloter la retenue de ces trois segments corporels dans le but de minimiser, soit les critères réglementaires (mannequins Q0 et Q1), soit les critères biomécaniques (modèle hybride Q0-6WOC). Les recommandations issues de cette étude ont ensuite été appliquées à un dispositif de retenue existant afin de l’optimiser en choc latéral. Après avoir vérifié que les valeurs d’accélération linéaire résultante de la tête et de HPC étaient bien inférieures aux seuils imposés par la réglementation, un modèle par Eléments Finis (EF) du siège-auto optimisé a été développé puis validé en situation dynamique. Finalement, après couplage de ce modèle EF du dispositif de retenue optimisé avec le modèle hybride Q0-6WOC, il a été montré que les résultats de simulation numérique en choc latéral étaient deux fois plus faibles que ceux obtenus avec le dispositif de retenue de référence
Following changes in Child Restraint System (CRS) regulation in July 2013, an experimental CRS evaluation campaign has been conducted. Then, it has been noticed that the situation amongst the youngest involved in side impact was particularly critical. An original methodology has been therefore developed in order to define the “best” energy absorption materials to use in child seats for head, shoulder and pelvis areas. A parametric study in which the restraint of each body segments was independently piloted has then been conducted. The aim was to minimize either regulatory criteria of Q0 and Q1 dummies, or biomechanical criteria based on Q0-6WOC hybrid model. Those recommendations have thereafter been applied to improve an existing child restraint system under side impact. First, it has been checked that resultant linear acceleration of the head and HPC criteria were below regulation limits. Second, Finite Element (FE) model of the optimized car seat has been created and validated in several dynamical steps. Third, both reference child restraint system and optimized child seat has been evaluated in side impact with Q0-6WOC hybrid model. Finally, it has been showed that technical changes helped to cut in half the biomechanical results

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Paillot, Damien. "Gestion de données pour la visualisation de maquettes numériques en environnement virtuel immersif : application au design automobile." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001563.

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Les techniques de la réalité virtuelle constituent de nouveaux outils pour les métiers de la conception de produits manufacturés et offrent des gains en terme d'innovation, de temps et d'argent. L'enjeu industriel est l'intégration de ces techniques dans le cycle de conception du produit. Ces techniques doivent ainsi s'interfacer avec les différents corps de métiers et pouvoir être en phase avec le rythme des mises à jour des modèles numériques. La problématique technologique posée est relative à la gestion des données géométriques produites par les bureaux d'études en conception assistée par ordinateur. Ces données sont exhaustives, très nombreuses et ne sont pas manipulables dans un dispositif de réalité virtuelle en raison des contraintes de temps de calcul. Une maquette numérique, possédant une quantité d'informations maîtrisée et dédiée à la réalité virtuelle, est alors nécessaire. Ces travaux ont pour objectif d'apporter des méthodes et outils permettant l'utilisation des techniques de l'immersion virtuelle par les métiers du design automobile. Une chaîne de conversion, simplification et optimisation des données en fonction des critères des métiers du design automobile est proposée pour la création d'une maquette numérique dédiée à l'immersion virtuelle. La gestion en temps réel des données de cette maquette numérique est effectuée en fonction de critères de visualisation de la scène dans un contexte d'immersion virtuelle.

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Pannetier, Romain. "Développement des modèles biomécaniques de l’humain pour l’évaluation ergonomique de commandes automobiles : application à la pédale d’embrayage." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10214/document.

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Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du développement des mannequins numériques pourl’évaluation ergonomique de la conception de véhicule, plus particulièrement des commandesautomobiles. Il vise à développer des modèles biomécaniques permettant la prise en comptede la dynamique du mouvement et de la force exercée lors d’une tâche pour prédire lemouvement et l’inconfort associé. Ce travail s’est focalisé sur la pédale d’embrayage.Concernant le développement des critères d’inconfort, le concept du mouvement neutre estexploré. Une méthode, basée sur la comparaison entre des mouvements avec desconfigurations imposées et ceux moins contraintes, est proposée. Elle a permis l’identificationde paramètres biomécaniques pertinents et de proposer des indicateurs d’inconfort pour laconception de la pédale d’embrayage.Les relations entre la posture et la force d’appui ont été étudiées expérimentalement en faisantvarier le niveau d’effort exercé sur une pédale statique. Nos résultats montrent que la directiond’effort et l’ajustement postural suivent le principe de minimisation des couples articulaires.Par ailleurs l’utilisation d’un critère de minimisation de l’activité musculaire a montré uneamélioration de la prédiction de la direction d’effort pour les efforts peu élevés.Les indicateurs d’inconfort proposés dans cette étude fournissent des informations objectivespermettant aux ingénieurs de conception de comparer des solutions alternatives de design. Letravail sur les mécanismes de contrôle de l’effort et de la posture constitue, quant à lui, unepremière étape dans l’optique de prendre en compte la force exercée dans la simulation deposture
This thesis takes place in the context of the development of digital human models forergonomic assessment of vehicle design, particularly automotive controls. It aims to developbiomechanical models that can take into account the dynamics of movement and the forceexerted during a task to predict the movement and the associated discomfort. This workfocused on the clutch pedal.For the development of the discomfort criteria, the concept of neutral movement is explored.An approach, based on comparing imposed pedal configurations and less constrained pedalconfigurations movements, has been proposed. It allowed the identification of relevantbiomechanical parameters and to propose indicators of discomfort for the design of the clutchpedal.The relationships between posture and force exertion were studied experimentally by varyingthe level of force exerted on a static pedal. Our results show that the direction of forceexertion and the postural adjustment follow the principle of minimization of joint torques.Furthermore, the use of a criterion for minimizing muscle activity showed an improvement inpredicting the direction of effort for the low and intermediate force levels.Discomfort indicators proposed in this study provide objective information that allows designengineers to compare design alternatives. Work on the control mechanisms of force exertionand posture is, in turn, a first step towards the simulation of posture/movement by taking intoaccount force exertion

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Piovano, Jérôme. "Image segmentation and level set method : application to anatomical head model creation." Nice, 2009. http://www.theses.fr/2009NICE4062.

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L'apparition des techniques d'imagerie par résonance magnétique (IRM) à la fin du XXe siècle a révolutionné le monde de la médecine moderne, en permettant de visualiser avec précision l'intérieur de structures anatomiques de manière non invasive. Cette technique d'imagerie a fortement contribué à l'étude du cerveau humain, en permettant de discerner avec précision les différentes structures anatomique de la tête, notament le cortex cérébral. Le discernement de structures anatomiques de la tête porte le nom segmentation, et consiste à ``extraire'' des régions dans les IRMs. Plusieurs méthodes de segmentation existent, et cette thèse portent sur les méthodes à base d'évolution d'hyper-surfaces: une hyper-surface (surface en 3D) est progressivement déformée pour finalement épouser les frontières de la region à segmenter. Un modèle de tête correspond au partitionnement de la tête en plusieurs structures anatomiques préalablement segmentées. Un modèle de tête classique comprends en général 5 structures anatomiques (peau, crane , liquide céphalo rachidien, matière grise, matière blanche), imbriquées les unes dans les autres à la manière de ``poupée russes''. Néanmoins de par la complexité de leurs formes, segmenter ces structures manuellement s'avère pénible et extrêmement difficile. Cette thèse se consacre à la mise en place de nouveaux modèles de segmentation robustes aux altérations d'IRMs, et à l'application de ces modèles pour la création automatique de modèles anatomiques de la tête. Apres avoir brièvement survolé un état de l'art des differentes méthodes de segmentation d'image, deux contributions à la segmentation par évolution d'hypersurface sont proposées. La première constitue une nouvelle représentation et un nouveau schémas numérique pour la méthode des ensembles de niveaux, en utilisant des éléments finis quadrilateraux. Cette representation vise à améliorer la qualité et la robustesse du modèle. La seconde contribution constitue un nouveau modèle de segmentation basé sur des statistiques locales, robuste aux altérations présentes dans les IRMs. Ce nouveau modèle vise à unifier plusieurs modèles ``état de l'art'' en segmentation d'image. Enfin, un cadre pour la création automatique de modèle de tête est proposé, utilisant princpalement le precédent modèle de segmentation par statistiques locales
Magnetic Resonance Images (MRI) have been introduced at the end of the XXth century and have revolutionized the world of modern medicine, allowing to view with precision the inside of anatomical structures in a non-invasive way. This imaging technique has greatly contributed to the study and comprehension of the human brain, allowing to discern with precision the different anatomical structures composing the head, especially the cerebral cortex. Discernment between these anatomical structures is called segmentation, and consist in “extracting” structures of interest from MRIs. Several models exists to perform image segmentation, and this thesis focus on those based on hypersurface evolutions: an hypersurface (surface in 3D) is incrementally adjusted to finally fit the border of the region of interest. A head model corresponds to the partitioning of the head into several segmented anatomical structures. A classic head model generally includes 5 anatomical structures (skin, skull, cerebrospinal fluid, grey matter, white matter), nested inside each other in the manner of “Russian nested dolls”. Nevertheless because of the complexity of their shapes, manual segmentation of these structures is tedious and extremely difficult. This thesis is dedicated to the creation of new segmentation models robust to MRI alterations, and to the application of these models in the purpose of automatic creation of anatomical head models. After briefly reviewing some classical models in image segmentation, two contributions to segmentation based on hypersurface evolution are proposed. The first one corresponds to a new representation and a new numerical scheme for the level-sets method, based on quadrilateral finite elements. This representation aims at improving the accuracy and robustness of the model. The second contribution corresponds to a new segmentation model based on local statistics, and robust to standard MRI alterations. This model aims at unifying several 'state-of-the-art' models in image segmentation. Finally, a framework for automatic creation of anatomical head models is proposed, mainly using the previous local-statistic based segmentation model

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Lafarge, Florent. "Modèles stochastiques pour la reconstruction tridimensionnelle d'environnements urbains." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00179695.

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Cette thèse aborde le problème de la reconstruction tridimensionnelle de zones urbaines à partir d'images satellitaires très haute résolution. Le contenu informatif de ce type de données est insuffisant pour permettre une utilisation efficace des nombreux algorithmes développés pour des données aériennes. Dans ce contexte, l'introduction de connaissances a priori fortes sur les zones urbaines est nécessaire. Les outils stochastiques sont particulièrement bien adaptés pour traiter cette problématique.

Nous proposons une approche structurelle pour aborder ce sujet. Cela consiste à modéliser un bâtiment comme un assemblage de modules urbains élémentaires extraits d'une bibliothèque de modèles 3D paramétriques. Dans un premier temps, nous extrayons les supports 2D de ces modules à partir d'un Modèle Numérique d' Elévation (MNE). Le résultat est un agencement de quadrilatères dont les éléments voisins sont connectés entre eux. Ensuite, nous reconstruisons les bâtiments en recherchant la configuration optimale de modèles 3D se fixant sur les supports précédemment extraits. Cette configuration correspond à la réalisation qui maximise une densité mesurant la cohérence entre la réalisation et le MNE, mais également prenant en compte des connaissances a priori telles que des lois d'assemblage des modules. Nous discutons enfin de la pertinence de cette approche en analysant les résultats obtenus à partir de données satellitaires (simulations PLEIADES). Des expérimentations sont également réalisées à partir d'images aériennes mieux résolues.

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Reseco, Bato Miguel. "Nouvelle méthodologie générique permettant d’obtenir la probabilité de détection (POD) robuste en service avec couplage expérimental et numérique du contrôle non destructif (CND)." Thesis, Toulouse, ISAE, 2019. http://www.theses.fr/2019ESAE0014/document.

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L’évaluation des performances des procédures de Contrôle Non Destructifs (CND) en aéronautique est une étape clé dans l’établissement du dossier de certification de l’avion. Une telle démonstration de performances est faite à travers l’établissement de probabilités de détection (Probability Of Detection – POD), qui intègrent l’ensemble des facteurs influents et sources d’incertitudes inhérents à la mise en œuvre de la procédure. Ces études, basées sur des estimations statistiques faites sur un ensemble représentatif d’échantillons, reposent sur la réalisation d’un grand nombre d’essais expérimentaux (un minimum de 60 échantillons contenant des défauts de différentes tailles, qui doivent être inspectés par au moins 3 opérateurs [1]), afin de recueillir un échantillon suffisant pour une estimation statistique pertinente. Le coût financier associé est élevé, parfois prohibitif, et correspond majoritairement à la mise en œuvre des maquettes servant aux essais. Des travaux récents [2-5] ont fait émerger une approche de détermination de courbes POD utilisant la simulation des CND, notamment avec le logiciel CIVA. L’approche, dite de propagation d’incertitudes, consiste à : - Définir une configuration nominale d’inspection, - Identifier l’ensemble des paramètres influents susceptibles de varier dans l’application de la procédure, - Caractériser les incertitudes liées à ces paramètres par des lois de probabilités, - Réaliser un grand nombre de simulations par tirage aléatoire des valeurs prises par les paramètres variables selon les lois de probabilités définies. Le résultat de cet ensemble de simulations constitue enfin la base de données utilisée pour l’estimation des POD. Cette approche réduit de façon très importante les coûts d’obtention des POD mais est encore aujourd’hui sujette à discussions sur sa robustesse vis-à-vis des données d’entrée (les lois de probabilité des paramètres incertains) et sur la prise en compte des facteurs humains. L’objectif de cette thèse est de valider cette approche sur des cas d’application AIRBUS et d’en améliorer la robustesse afin de la rendre couramment utilisable au niveau industriel, notamment en la faisant accepter par les autorités de vol (FAA et EASA). Pour ce faire le thésard devra mener des campagnes de validations des codes de simulation des CND, mettre en œuvre la méthodologie décrite plus haut sur les cas d’application AIRBUS, puis proposer et mettre en œuvre des stratégies d’amélioration de la robustesse de la méthode vis-à-vis des données d’entrée et des facteurs liés à l’humain
The performance assessment of non-destructive testing (NDT) procedures in aeronautics is a key step in the preparation of the aircraft's certification document. Such a demonstration of performance is done through the establishment of Probability of Detection (POD) laws integrating all sources of uncertainty inherent in the implementation of the procedure. These uncertainties are due to human and environmental factors in In-Service maintenance tasks. To establish experimentally these POD curves, it is necessary to have data from a wide range of operator skills, defect types and locations, material types, test protocols, etc. Obtaining these data evidences high costs and significant delays for the aircraft manufacturer. The scope of this thesis is to define a robust methodology of building POD from numerical modeling. The POD robustness is ensured by the integration of the uncertainties through statistical distributions issued from experimental data or engineering judgments. Applications are provided on titanium beta using high frequency eddy currents NDT technique. First, an experimental database will be created from three environments: laboratory, A321 aircraft and A400M aicraft. A representative sample of operators, with different certification levels in NDT technique, will be employed. Multiple inspection scenarios will be carried out to analyze these human and environmental factors. In addition, this study will take into account the impact of using different equipments in the HFEC test. This database is used, subsequently, to build statistical distributions. These distributions are the input data of the simulation models of the inspection. These simulations are implemented with the CIVA software. A POD module, based on the Monte Carlo method, is integrated into this software. This module will be applied to address human and ergonomic influences on POD. Additionally this module will help us to understand in a better way the equipment impact in POD curves. Finally, the POD model will be compared and validated with the experimental results developed

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Damiand, Guillaume. "Définition et étude d'un modèle topologique minimal de représentation d'images 2d et 3d." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00211340.

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Dans cette thèse, nous définissons et étudions un modèle topologique de représentation d'images segmentées en 2 et 3 dimensions : la carte topologique. La définition d'un tel modèle est primordiale afin de définir des algorithmes de segmentation efficaces. Ce problème a été beaucoup étudié en dimension 2, mais les solutions proposées sont difficilement extensibles en dimension 3.

Pour répondre à ce problème, nous définissons d'abord la carte topologique en dimension 2 en ayant comme préoccupation principale son extension en dimension supérieure. Nous introduisons une notion de niveau de simplification qui permet une définition progressive, chaque niveau s'obtenant simplement à partir du niveau précédent par application d'un type particulier de fusion. Cette notion permet de simplifier la définition de la carte topologique qui correspond au dernier niveau. Ces niveaux de simplification s'étendent sans difficulté majeure en dimension 3, et en dimension n. Ils facilitent également l'étude de la carte topologique et la preuve de ses propriétés. Ce modèle est en effet minimal, complet, invariant par rotation, translation et homothétie, et unique.

Nous présentons des algorithmes d'extraction permettant de construire ce modèle à partir d'images segmentées. Un premier algorithme << naïf >> effectue plusieurs passes sur l'image et n'est pas linéaire en dimension 3. Nous étudions ensuite un algorithme optimal d'extraction, basé sur la notion de précode, effectuant un seul balayage de l'image et un nombre minimal d'opérations. Les niveaux de simplification permettent de regrouper les nombreux cas à traiter, en étudiant pour chaque niveau les cas supplémentaires par rapport au niveau précédent.

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Chen, Cheng. "Contribution à la prise en compte des effets de l’environnement sur la tolérance aux dommages d'impact de stratifiés composites." Thesis, Toulouse, ISAE, 2015. http://www.theses.fr/2015ESAE0004/document.

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L'utilisation extensive des matériaux composites dans l'industrie aéronautique nécessite une compréhension étendue de leur comportement mécanique et mécanismes d'endommagement. La prise en compte des effets environnementaux, température et vieillissement humide, dans la prévision du comportement à l'impact, des endommagements et des mécanismes associés reste un sujet encore peu traité actuellement. Dans ce travail différentes conditions de vieillissement humide (dénommées ci-après état neuf, 65% VH, et 90%VH) ont été appliquées au matériau de l'étude. La caractérisation des propriétés du pli et de l'interface ont été effectuée à température ambiante et 80°e. Une attention particulière a été portée à l'identification des propriétés en cisaillement plan. Un modèle d'endommagement progressif basé sur la mécanique de l'endommagement dans les milieux continus est proposé afin de décrire au mieux le comportement du pli élémentaire en prenant en compte les comportements fortement non-linéaires identifiés pour le cisaillement plan de ce matériau. Ce modèle matériau de comportement du pli est combiné avec des lois cohésives d'interface inter-laminaire utilisés dans des simulations numériques d'impact à faible vitesse afin de prédire la réponse mécanique à l'impact et les dommages. Le modèle de matériau a été implémenté dans le code de calcul explicite LS-Dyna. Des essais d'impact à différentes énergies ont été effectués afin de valider par comparaison essais-calcul l'approche utilisée. Une bonne adéquation est observée entre les résultats numériques et expérimentaux du matériau non-vieilli et testé à température ambiante pour ce qui concerne l'historique de la réponse globale et les dommages internes (rupture de fibre, fissures de matrice et délaminages)
The extensive application of composite laminates in aeronautical industries demands a thorough understanding of their mechanical behaviours and damage. The prediction of impact behaviour, impact damage and the associated mechanisms under complex environmental effects remain still an open issue. The effects of various humid ageing conditions (No ageing, 65% relative humidity and 90% relative humidity ageing) and environ mental temperatures (room temperature and 80°C) on the intra-Iaminar and inter-Iaminar properties are characterized. A particular emphasis is laid on the study of different non linear behaviours of in plane shear. A progressive damage model based on continuum damage mechanics is proposed to describe intra laminar mechanical behaviour by taking into account the identified in-plane shear nonlinear phenomenon. This model is then applied in numerical simulation on low velocity impact combined with cohesive law in interface to predict the impact response and associated damage (ie. Fibre failure, matrix cracks and delaminations). The damage model is implemented in LS Dyna as user defined material laws.lmpact tests on laminate coupons with different stratifications are performed to validate the numerical simulation. Good agreement is achieved especially for nonaged material under room temperature between numerical and experimental results in terms of contact force history, platedeflection and impact duration. By means of non-destructive inspection, the impact damage is coherent with predicted results concerning fiber damage location, matrix cracks especially the through thickness delamination

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Nérot, Agathe. "Modélisation géométrique du corps humain (externe et interne) à partir des données externes." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1133.

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Les modèles humains numériques sont devenus des outils indispensables à l’étude de la posture est du mouvement dans de nombreux domaines de la biomécanique visant des applications en ergonomie ou pour la clinique. Ces modèles intègrent une représentation géométrique de la surface du corps et un squelette filaire interne composé de segments rigides et d’articulations assurant leur mise en mouvement. La personnalisation des mannequins s'effectue d’abord sur les dimensions anthropométriques externes, servant ensuite de données d’entrée à l’ajustement des longueurs des segments du squelette en interne. Si les données externes sont de plus en plus facilement mesurables à l’aide des outils de scanning 3D actuels, l’enjeu scientifique est de pouvoir prédire des points caractéristiques du squelette en interne à partir de données uniquement externes. L’Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak (Arts et Métiers ParisTech) a développé des méthodes de reconstruction des os et de l’enveloppe externe à partir de radiographies biplanes obtenues avec le système basse dose EOS. En s’appuyant sur cette technologie, ces travaux ont permis de proposer de nouvelles relations statistiques externes-internes pour prédire des points du squelette longitudinal, en particulier l’ensemble des centres articulaires du rachis, à partir d’une base de données de 80 sujets. L'application de ce travail pourrait permettre d’améliorer le réalisme des modèles numériques actuels en vue de mener des analyses biomécaniques, principalement en ergonomie, nécessitant des informations dépendant de la position des articulations comme les mesures d’amplitude de mouvement et de charges articulaires
Digital human models have become instrumental tools in the analysis of posture and motion in many areas of biomechanics, including ergonomics and clinical settings. These models include a geometric representation of the body surface and an internal linkage composed of rigid segments and joints allowing simulation of human movement. The customization of human models first starts with the adjustment of external anthropometric dimensions, which are then used as input data to the adjustment of internal skeletal segments lengths. While the external data points are more readily measurable using current 3D scanning tools, the scientific challenge is to predict the characteristic points of the internal skeleton from external data only. The Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak (Arts et Métiers ParisTech) has developed 3D reconstruction methods of bone and external envelope from biplanar radiographs obtained from the EOS system (EOS Imaging, Paris), a low radiation dose technology. Using this technology, this work allowed proposing new external-internal statistical relationships to predict points of the longitudinal skeleton, particularly the complete set of spine joint centers, from a database of 80 subjects. The implementation of this work could improve the realism of current digital human models used for biomechanical analysis requiring information of joint center location, such as the estimation of range of motion and joint loading

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Boltz, Sylvain. "Un cadre statistique en traitement d'images et vidéos par approche variationnelle avec modélisation haute dimension." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00507488.

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Cette thèse aborde le traitement d'images et de vidéos sous l'angle variationnel, c'est-à-dire sous forme d'une énergie dont le minimum est atteint pour la solution. La modélisation adoptée pour formaliser le problème et obtenir ces énergies peut être déterministe ou stochastique. Il est connu que la première approche est équivalente à la classe paramétrique de la seconde. Ce constat nous a amené à faire le choix de la seconde approche a priori plus générale si l'on se débarrasse de l'hypothèse paramétrique. En contrepartie, il s'agit d'être capable d'exprimer et d'estimer une énergie en fonction des données alors interprétées comme des échantillons d'une variable aléatoire. Ce premier obstacle est classiquement surmonté par l'emploi de méthodes à noyau fixe sur des lois marginales, autrement dit, en supposant les canaux de données indépendants entre eux. Or cet obstacle en cache deux autres : l'inhomogénéité de la répartition des échantillons dans leur espace d'appartenance et leur faible densité dans cet espace. Ces difficultés, ainsi que l'hypothèse d'indépendance mentionnée plus haut, sont d'autant plus pénalisantes que le modèle proposé pour les données est de grande dimension (canaux couleur, mais aussi ajouts d'autres canaux pour prendre en compte les structures locales des images). Au fondement d'estimateurs de mesures statistiques telle que l'entropie, l'idée du kième plus proche voisin permet de résoudre les difficultés évoquées en s'adaptant à la densité locale des données, en considérant les canaux conjointement, et ce quelle que soit leur nombre. Dans ce contexte, nous proposons une approche statistique générale inspirée de la théorie de l'information, dédiée aux approches variationnelles car estimant efficacement des énergies en haute dimension, permettant le calcul de leur dérivée et pouvant estimer localement des probabilités. Ce cadre est appliqué aux trois problèmes de traitement d'images ou de vidéos que sont l'estimation de flot optique, le suivi d'objets vidéos et la segmentation. Ce point de vue, en permettant de limiter sinon de s'affranchir du problème de la dimension des données, autorise la définition de nouvelles mesures et lois de probabilités plus adaptées aux images naturelles. Certains travaux en suivi d'objets et en segmentation ont conduit à des implémentations industrielles.

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PAQUERAULT, Sophie. "Restitution du relief à partir d'images radar par radarclinométrie." Phd thesis, Télécom ParisTech, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005664.

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La disponibilité des images radar à ouverture synthétique ouvre la possibilité de cartographier des zones du globe difficilement accessibles, et généralement peu visibles par les systèmes satellitaires optiques du fait d'une couverture nuageuse souvent importante. C'est le cas des régions tropicales et équatoriales, régions du globe qui sont aussi très mal cartographiées. L'objectif de la thèse est de proposer un procéde de reconstruction à partir d'images radar donnant accès à des informations altimétriques des surfaces terrestres. Face au succès de deux grandes méthodes de reconstruction du relief, l'interférométrie et la radargrammetrie, nous exploitons en détails dans nos travaux une troisième méthode, la radarclinométrie. Son principal avantage est de permettre le calcul de données altimétriques à partir d'une seule et unique image SAR. Notre procédé de restitution développé comporte deux phases principales, une phase d'intégration suivie d'une phase dite corrective qui consiste en une restauration markovienne, permettant de vérifier la condition de continuité des surfaces du terrain. Les reliefs résultant de ce procédé sont ensuite largement évaluées qualitativement et quantitativement, par des moyens très divers fonction des données de référence utilisées. La dernière étape du travail porte sur la vérification de deux principales hypothèses, portant l'une sur le modèle de rétrodiffusion choisi et l'autre sur la connaissance de la radiométrie d'un sol de référence. Cette vérification donne alors lieu au développement de plusieurs méthodes d'estimation. La thèse a permis d'apporter des solutions originales pour le développement de la radarclinométrie. Elle permet d'obtenir, au prix de coûts humains et informatiques modestes, des reliefs de bonne qualité visuelle, sur des régions du globes, telles que la Guyane française, pour lesquelles les deux autres méthodes de restitution se soldent souvent par un échec.

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Nébouy, David. "Printing quality assessment by image processing and color prediction models." Thesis, Saint-Etienne, 2015. http://www.theses.fr/2015STET4018/document.

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L'impression, bien qu'étant une technique ancienne pour la coloration de surfaces, a connu un progrès considérable ces dernières années essentiellement grâce à la révolution du numérique. Les professionnels souhaitant remplir les exigences en termes de qualité du rendu visuel de leurs clients veulent donc savoir dans quelle mesure des observateurs humains sont sensibles à la dégradation d'une image. De telles questions concernant la qualité perçue d'une image reproduite peuvent être séparées en deux sujets différents: La qualité de l'impression, comme la capacité d'un système d'impression à reproduire fidèlement l'image d'origine, et la qualité d'une image imprimée, résultant à la fois de la qualité de reproduction, mais aussi de la qualité même de l'image numérique d'origine. Ce premier concept repose sur une analyse physique de la façon dont l'image d'origine est dégradée lors de son transfert sur un support, et nous proposons de la coupler avec une analyse sensorielle, visant à évaluer des attributs perceptuels et leur donner une valeur sur une certaine échelle, déterminée par des échantillons de référence classés par un ensemble d'observateurs. Le second concept inclut cette dégradation due à l’impression mais aussi la qualité perçu de l’image d’origine, qui ne fait pas parti de notre étude. Notre approche consiste d'abord à définir les différents indices de qualité, basés sur des critères mesurables en utilisant des outils d'évaluation basés sur des algorithmes "objectifs" de traitement d'image et des modèles optiques, sur une image imprimée-scannée. Thèse réalisée au Laboratoire Hubert Curien
Printing, though an old technique for surface coloration, considerably progressed these last decades especially thanks to the digital revolution. Professionals who want to meet the demands in terms of quality regarding the visual rendering of their clients thus want to know to which extent human observers are sensitive to the degradation of an image. Such questions regarding the perceived quality of a reproduced image can be split into two different topics: the printing quality as capacity of a printing system of accurately reproduce an original digital image, and the printed image quality which results from both the reproduction quality and the quality of the original image itself. The first concept relies on physical analysis of the way the original image is deteriorated when transferred onto the support, and we propose to couple it with a sensorial analysis, which aims at assessing perceptual attributes by giving them a value on a certain scale, determined with respect to reference samples classified by a set of observers. The second concept includes the degradation due to the printing plus the perceived quality of the original image, not in the scope of this work. In this report, we focus on the printing quality concept. Our approach first consists in the definition of several printing quality indices, based on measurable criteria using assessment tools based on “objective” image processing algorithms and optical models on a printed-then-scanned image. PhD work made in Hubert Curien Laboratory

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Chamaret, Damien. "Plate-forme de réalité virtuelle pour l'étude de l'accessibilité et de l'extraction de lampes sur prototype virtuel automobile." Phd thesis, Université d'Angers, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00540899.

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Depuis quelques années, la plupart des constructeurs automobiles innovent en faisant appel aux techniques de la réalité virtuelle (RV). Cette approche possède un fort potentiel en termes de gain de temps et de réduction des coûts. Elle permet également d'évaluer de nouvelles approches liées au processus de conception lui-même. Cependant, un certain nombre de verrous technologiques et méthodologiques subsistent. Ils concernent en particulier (i) la simplification et la physicalisation des maquettes numériques issues des logiciels de CAO, (ii) le développement de configurations visuo-haptiques adaptées aux différentes tâches impliquées par le prototypage virtuel, et (iii) l'identification des retours sensoriels les plus pertinents, permettant à l'opérateur d'effectuer ces tâches efficacement. Un ensemble de problématiques soulevées par le service R&D de Valeo Lighting Systems (Angers) nous a conduit à traiter les trois aspects évoqués ci-dessus. Les tâches étudiées sont l'accessibilité, l'extraction et la manipulation de lampes sur prototype virtuel à l'échelle 1:1. Dans le manuscrit, nous commençons par aborder les limites du prototypage réel et les apports liés au prototypage virtuel. Ces apports sont examinés en particulier pour les phases de création et de validation des prototypes. Puis, nous présentons un état de l'art exhaustif des dispositifs d'affichage et des interfaces à retour d'effort, que nous avons classées en fonction de leur architecture mécanique et de leur support de référence. Ensuite, nous traitons la simplification et l'intégration de maquettes virtuelles ainsi que l'intégration du modèle biomécanique de l'opérateur humain. Différentes simulations permettant de valider la méthodologie d'intégration proposée sont décrites. Celles-ci sont basées sur l'utilisation de notre plate-forme de réalité virtuelle. Enfin, nous décrivons une série cohérente et progressive d'expérimentations permettant d'évaluer la pertinence et l'influence de différentes modalités sensorielles (visuelle, sonore, vibro-tactile, et kinesthésique) sur la performance humaine. L'objectif est d'identifier les avantages et inconvénients de ces retours d'information dans différentes configurations matérielles. Les résultats sont analysés via différents indicateurs de performance (temps de réalisation des tâches, précision de placement). Des données subjectives sont également recueillies via l'observation des sujets pendant l'exécution des tâches et à partir de questionnaires.

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Zhu, Shousheng. "Modeling, identifiability analysis and parameter estimation of a spatial-transmission model of chikungunya in a spatially continuous domain." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2341/document.

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Dans différents domaines de recherche, la modélisation est devenue un outil efficace pour étudier et prédire l’évolution possible d’un système, en particulier en épidémiologie. En raison de la mondialisation et de la mutation génétique de certaines maladies ou vecteurs de transmission, plusieurs épidémies sont apparues dans des régions non encore concernées ces dernières années. Dans cette thèse, un modèle décrivant la transmission de l’épidémie de chikungunya à la population humaine est étudié. Ce modèle prend en compte la mobilité spatiale des humains, ce qui est nouveau. En effet, c’est un facteur intéressant qui a influencé la réapparition de plusieurs maladies épidémiques. Le déplacement des moustiques est omis puisqu’il est limité à quelques mètres. Le modèle complet (modèle EDOs-EDPs) est alors composé d’un système à réaction-diffusion (prenant la forme d’équations différentielles partielles (EDPs) paraboliques semi-linéaires) couplé à des équations différentielles ordinaires (EDOs). Nous démontrons pour ce modèle, d’abord l’existence et l’unicité de la solution globale, sa positivité et sa bornitude, puis nous donnons quelques simulations numériques. Dans ce modèle, certains paramètres ne sont pas directement accessibles à partir des expériences et doivent être estimés numériquement. Cependant, avant de rechercher leurs valeurs, il est essentiel de vérifier l’identifiabilité des paramètres pour déterminer si l’ensemble des paramètres inconnus peut être déterminé de manière unique à partir des données. Cette étude permettra de s’assurer que les procédures numériques peuvent être couronnées de succès. Si l’identifiabilité n’est pas assurée, certaines données supplémentaires doivent être ajoutées. En fait, une première étude d’identifiabilité a été effectuée pour le modèle EDOs en considérant que le nombre d’œufs peut être facilement compté. Toutefois, après avoir discuté avec les chercheurs épidémiologistes, il apparaît que c’est le nombre de larves qui peut être estimé semaines par semaines. Ainsi, nous ferons une étude d’identifiabilité pour le nouveau modèle EDOs-EDPs avec cette hypothèse. Grâce à l’intégration de l’une des équations du modèle, on obtient des équations plus faciles reliant les entrées, les sorties et les paramètres, ce qui simplifie vraiment l’étude d’identifiabilité. A partir de l’étude d’identifiabilité, une méthode et une procédure numérique sont proposés pour estimer les paramètres sans en avoir connaissance
In different fields of research, modeling has become an effective tool for studying and predicting the possible evolution of a system, particularly in epidemiology. Due to the globalization and the genetic mutation of certain diseases or transmission vectors, several epidemics have appeared in regions not yet concerned in the last years. In this thesis, a model describing the transmission of the chikungunya epidemic to the human population is studied. As a novelty, this model incorporates the spatial mobility of humans. Indeed, it is an interesting factor that has influenced the re-emergence of several epidemic diseases. The displacement of mosquitoes is omitted since it is limited to a few meters. The complete model (ODEs-PDEs model) is then composed of a reaction-diffusion system (taken the form of semi-linear parabolic partial differential equations (PDEs)) coupled with ordinary differential equations (ODEs). We prove the existence, uniqueness, positivity and boundedness of a global solution of this model at first and then give some numerical simulations. In such a model, some parameters are not directly accessible from experiments and have to be estimated numerically. However, before searching for their values, it is essential to verify the identifiability of parameters in order to assess whether the set of unknown parameters can be uniquely determined from the data. This study will insure that numerical procedures can be successful. If the identifiability is not ensured, some supplementary data have to be added. In fact, a first identifiability study had been done for the ODEs model by considering that the number of eggs can be easily counted. However, after discussing with epidemiologist searchers, it appears that it is the number of larvae which can be estimated weeks by weeks. Thus, we will do an identifiability study for the novel ODEs-PDEs model with this assumption. Thanks to an integration of one of the model equations, some easier equations linking the inputs, outputs and parameters are obtained which really simplify the study of identifiability. From the identifiability study, a method and numerical procedure are proposed for estimating the parameters without any knowledge of them

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Blusseau, Samy. "On salience and non-accidentalness : comparing human vision to a contrario algorithms." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015DENS0042/document.

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Dans cette thèse, nous comparons la vision humaine à des algorithmes de vision par ordinateur, basés sur un modèle mathématique appelé théorie a-contrario. Pour cela, nous nous concentrons sur deux taches visuelles dont la modélisation d'une part, et l'expérimentation psychophysique d'autre part, sont simples. Celles-ci consistent dans le groupement perceptuel d'éléments orientés appelés patchs de Gabor. Dans la première tache il s'agit de détecter des alignements, et dans la seconde des courbes, soit des configurations plus générales d'éléments en bonne continuation. Dans les deux cas, des expériences psychophysiques ont été menées afin de collecter des données sur la perception visuelle humaine dans un contexte de masquage.Le principe de non-accidentalité désigne le fait que les relations spatiales entre des éléments prennent un sens pour la perception lorsqu'il semble invraisemblable qu'elles soient le fruit du hasard. Ce principe trouve une formalisation dans la théorie a-contrario, qui est utilisée en vision par ordinateur pour déterminer des seuils de détection en accord avec la non-accidentalité. Dans cette thèse, les méthodes a-contrario sont appliquées dans l'implémentation de deux algorithmes conçus pour détecter respectivement des alignements et des courbes non-accidentels. Ces algorithmes ont joué le role de sujets artificiels dans nos expériences.Les données expérimentales des sujets humains ont donc été comparées aux algorithmes sur les memes taches, conduisant à deux principaux résultats. Premièrement, le Nombre de Fausses Alarmes (NFA), qui est la mesure scalaire de non-accidentalité dans la théorie a-contrario, est en forte corrélation avec les taux de détection obtenus par lessujets humains sur un large éventail de stimuli. Deuxièmement, les réponses des algorithmes ressemblent précisément à celles de la moyenne des sujets humains.La contribution de cette thèse est donc double. D'une part, elle valide de façon rigoureuse la pertinence des méthodes a-contrario dans l'estimation de seuils perceptuels, et leur application en vision par ordinateur. D'autre part, elle souligne l'importance du principe de non-accidentalité dans la vision humaine.Dans le but de rendre ces recherches reproductibles, les méthodes décrites dans la thèse ont été publiées dans le journal IPOL. Ces publications fournissent le détail des algorithmes, leur code source commenté, ainsi qu'une démonstration en ligne pour chacun d'eux
The present dissertation compares the human visual perception to computer vision algorithms based on a mathematical model called a-contrario theory. To this aim, it focuses on two visual tasks that are at the same time easy to model and convenient to test in psychophysical experiments. Both tasks consist in the perceptual grouping of oriented elements, namely Gabor patches. The first one is the detection of alignments and the second one extends to curves, that is to say to more general arrangements of elements in good continuation. In both cases, alignments and curves, psychophysical experiments were set up to collect data on the human visual perception in a masking context.The non-accidentalness principle states that spatial relations are perceptually relevant when their accidental occurrence is unlikely. The a-contrario theory is a formalization of this principle, and is used in computer vision to set detection thresholds accordingly. In this thesis, the a-contrario framework is applied in two practical algorithms designed to detect non-accidental alignments and curves respectively. These algorithms play the part of artificial subjects for our experiments.The experimental data of human subjects is then compared to the detection algorithms on the very same tasks, yielding two main results. First, this procedure shows that the Number of False Alarms (NFA), which is the scalar measure of non-accidentalness in the a-contrario theory, strongly correlates with the detection rates achieved by human subjects on a large variety of stimuli. Secondly,the algorithms' responses match very well the average behavior of human observers.The contribution of this thesis is therefore two-sided. On the one hand, it provides a rigorous validation of the a-contrario theory's relevance to estimate visual thresholds and implement visual tasks in computer vision. On the other hand, it reinforces the importance of the non-accidentalness principle in human vision.Aiming at reproducible research, all the methods are submitted to IPOL journal, including detailed descriptions of the algorithms, commented reference source codes, and online demonstrations for each one

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Guébert, Christophe. "Suture en chirurgie virtuelle : simulation interactive et modèles hétérogènes." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00561061.

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La médecine a été une grande motivation dans la recherche en informatique, et nous pensons que la simulation de procédures médicales sera un élément majeur de la médecine du 21e siècle. Pour ces applications, la simulation physique doit être interactive et proposer un comportement et un rendu visuel des objets simulés qui soient réalistes tout en faisant avec un temps de calcul limité. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la simulation du geste chirurgical de la suture, faisant interagir des modèles hétérogènes (rigides, déformables 1D et 3D) dans la reproduction d'un geste complexe. Nous proposons de modéliser ces interactions par des contraintes de complémentarité, avec une méthode générique et une résolution indépendante des types de contraintes utilisées. Cette approche a permis la mise au point de contraintes spécifiques pour créer des modèles d'interaction nouveaux. Ces contraintes ont permis une simulation complète de l'insertion d'aiguille, validée par les mesures expérimentales des travaux antérieurs, qui suit les lois physiques et s'adapte à la manipulation de l'utilisateur. Enfin, une simulation interactive très réaliste a été réalisée pour l'entraînement au geste de suture dans le cadre d'opérations laparoscopiques.

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Kihl, Olivier. "Modélisations polynomiales hiérarchisées applications à l'analyse de mouvements complexes." Poitiers, 2012. http://theses.univ-poitiers.fr/25242/2012-Kihl-Olivier-These.pdf.

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Dans ce mémoire, nous proposons une méthode de modélisation du mouvement à l’aide de bases de polynômes bi-variables orthogonaux. L’objectif est de proposer une modélisation hiérarchique des champs de vecteurs adaptable à tous types de champs. Nous étudions différentes méthodes de partitionnement de l’espace, parmi lesquelles les grilles régulières, les quadtree ou les diagrammes de Voronoï, afin de prendre en compte la complexité locale du champ pour affiner la modélisation. Nous obtenons des résultats qualitatifs montrant l’intérêt de ce type de modélisation. De plus, nous proposons une procédure de génération des bases afin de modéliser les champs épars. Nous appliquons cette méthode de modélisation dans deux contextes. La détection de points singuliers dans les champs de déplacement et la reconnaissance de mouvements humains. Ces deux applications nous permettent de mettre en évidence l’efficacité de cette méthode, puisque nous obtenons des résultats comparables aux méthodes les plus efficaces de la littérature
In this PhD thesis, we suggest a method which models every kind of movement with orthogonal polynomials basis. The main goal is to propose a hierarchical modeling of vector fields suitable for all types of fields. We study different space partitioning methods, including regular grids, quadtree and Voronoi diagrams, in order to take into account the local complexity of the field in order to refine modeling. We obtain qualitative results showing the benefit of this method. In addition, we propose a procedure for generating polynomial bases to model sparse fields. We apply this modeling approach in two contexts. The detection of singular points in the motion fields and the recognition of human movements. Both applications allow us to demonstrate the effectiveness of this method, since we obtain similar results to the most effective methods of literature

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Bouvier, Christian. "Segmentation région-contour des contours des lèvres." Phd thesis, Université Laval, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00462022.

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La thèse présentée a été effectuée en cotutelle entre l'Institut Polytechnique de Grenoble et l'université Laval à Québec. Les travaux ont impliqué les laboratoires universitaire GIPSAlab à Grenoble et le Laboratoire de Vision et Systèmes Numériques de l'Université Laval (LVSN). Notre étude porte sur la segmentation des contours internes et externes des lèvres. L'objectif visé dans notre étude est de proposer un ensemble de méthodes permettant de modéliser précisément la zone de la bouche avec la meilleure robustesse possible. Par robustesse, notre entendons obtenir une méthode fiable qui ne nécessite pas de réglage de paramètres et qui permette une segmentation fidèle des contours externes et internes de la bouche. Dans un premier temps, une approche combinée région-contour est introduite dans le but d'obtenir une segmentation multi-locuteur de la bouche sur des images de visage en couleurs. Nous décrivons une approche par décorrélation permettant d'augmenter le contraste entre la peau et les lèvres sur des images en couleurs ainsi qu'une étude sur les gradients multi-échelles pour améliorer la robustesse de la modélisation des contours de la bouche. Ensuite nous présentons notre méthode de localisation et de segmentation régioncontour de la bouche sur des images de visage en couleurs. Dans un second temps nous nous sommes intéressés à la détection de l'état de la bouche. L'étape de détection de l'état de la bouche est nécessaire à la modélisation de la région interne qui présente une grande variabilité de forme et de texture. Une approche bioinspirée, basée sur un modèle de rétine et de cortex visuel conduisant au calcul d'un spectre Log-polaire, a été développée pour modéliser la zone de la bouche. Ces spectres sont, ensuite, utilisés pour entraîner un réseau SVM destiné à identifier l'état de la bouche. D'autre part, de nombreux auteurs ont suggéré d'utiliser la modalité infrarouge en analyse faciale. Le LVSN possédant une solide expertise dans le domaine de la vision infrarouge, une étude sur la pertinence de la modalité infrarouge dans le cadre de la segmentation des lèvres est proposée. Après avoir localisé la bouche et identifié l'état de la bouche, nous nous intéressons alors à la segmentation des contours externes et internes de la bouche. Un modèle polynomial de contour externe, dont la complexité sera automatiquement adaptée en fonction de la bouche traitée, est présenté. L'aspect de la zone interne de la bouche pouvant varier très rapidement, l'extraction du contour interne est particulièrement difficile. Nous proposons de traiter ce problème par une méthode de classification non-supervisée pour sélectionner les régions internes de la bouche. La méthode de modélisation de contour par un modèle polynomial est par la suite appliquée pour extraire le contour interne de la bouche. Enfin, une analyse quantitative de la performance globale de l'extraction des contours internes et externes est réalisée par comparaison avec des vérités-terrain.

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Dib, Abdallah. "Vers un système de capture du mouvement humain en 3D pour un robot mobile évoluant dans un environnement encombré." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0045/document.

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Dans cette thèse nous intéressons à la conception d'un robot mobile capable d’analyser le comportement et le mouvement d’une personne en environnement intérieur et encombré, par exemple le domicile d’une personne âgée. Plus précisément, notre objectif est de doter le robot des capacités de perception visuelle de la posture humaine de façon à mieux maîtriser certaines situations qui nécessitent de comprendre l’intention des personnes avec lesquelles le robot interagit, ou encore de détecter des situations à risques comme les chutes ou encore d’analyser les capacités motrices des personnes dont il a la garde. Le suivi de la posture dans un environnement dynamique et encombré relève plusieurs défis notamment l'apprentissage en continue du fond de la scène et l'extraction la silhouette qui peut être partiellement observable lorsque la personne est dans des endroits occultés. Ces difficultés rendent le suivi de la posture une tâche difficile. La majorité des méthodes existantes, supposent que la scène est statique et la personne est toujours visible en entier. Ces approches ne sont pas adaptées pour fonctionner dans des conditions réelles. Nous proposons, dans cette thèse, un nouveau système de suivi capable de suivre la posture de la personne dans ces conditions réelles. Notre approche utilise une grille d'occupation avec un modèle de Markov caché pour apprendre en continu l'évolution de la scène et d'extraire la silhouette, ensuite un algorithme de filtrage particulaire hiérarchique est utilisé pour reconstruire la posture. Nous proposons aussi un nouvel algorithme de gestion d'occlusion capable d'identifier et d'exclure les parties du corps cachées du processus de l'estimation de la pose. Finalement, nous avons proposé une base de données contenant des images RGB-D avec la vérité-terrain dans le but d'établir une nouvelle référence pour l'évaluation des systèmes de capture de mouvement dans un environnement réel avec occlusions. La vérité-terrain est obtenue à partir d'un système de capture de mouvement à base de marqueur de haute précision avec huit caméras infrarouges. L'ensemble des données est disponible en ligne. La deuxième contribution de cette thèse, est le développement d'une méthode de localisation visuelle à partir d'une caméra du type RGB-D montée sur un robot qui se déplace dans un environnement dynamique. En effet, le système de capture de mouvement que nous avons développé doit équiper un robot se déplaçant dans une scène. Ainsi, l'estimation de mouvement du robot est importante pour garantir une extraction de silhouette correcte pour le suivi. La difficulté majeure de la localisation d'une caméra dans un environnement dynamique, est que les objets mobiles de la scène induisent un mouvement supplémentaire qui génère des pixels aberrants. Ces pixels doivent être exclus du processus de l'estimation du mouvement de la caméra. Nous proposons ainsi une extension de la méthode de localisation dense basée sur le flux optique pour isoler les pixels aberrants en utilisant l'algorithme de RANSAC
In this thesis we are interested in designing a mobile robot able to analyze the behavior and movement of a a person in indoor and cluttered environment. Our goal is to equip the robot by visual perception capabilities of the human posture to better analyze situations that require understanding of person with which the robot interacts, or detect risk situations such as falls or analyze motor skills of the person. Motion capture in a dynamic and crowded environment raises multiple challenges such as learning the background of the environment and extracting the silhouette that can be partially observable when the person is in hidden places. These difficulties make motion capture difficult. Most of existing methods assume that the scene is static and the person is always fully visible by the camera. These approaches are not able to work in such realistic conditions. In this thesis, We propose a new motion capture system capable of tracking a person in realistic world conditions. Our approach uses a 3D occupancy grid with a hidden Markov model to continuously learn the changing background of the scene and to extract silhouette of the person, then a hierarchical particle filtering algorithm is used to reconstruct the posture. We propose a novel occlusion management algorithm able to identify and discards hidden body parts of the person from process of the pose estimation. We also proposed a new database containing RGBD images with ground truth data in order to establish a new benchmark for the assessment of motion capture systems in a real environment with occlusions. The ground truth is obtained from a motion capture system based on high-precision marker with eight infrared cameras. All data is available online. The second contribution of this thesis is the development of a new visual odometry method to localize an RGB-D camera mounted on a robot moving in a dynamic environment. The major difficulty of the localization in a dynamic environment, is that mobile objects in the scene induce additional movement that generates outliers pixels. These pixels should be excluded from the camera motion estimation process in order to produce accurate and precise localization. We thus propose an extension of the dense localization method based on the optical flow method to remove outliers pixels using the RANSAC algorithm

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Baudour, Alexis. "Détection de filaments dans des images 2D et 3D : modélisation, étude mathématique et algorithmes." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00507520.

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Cette thèse aborde le problème de la modélisation et de la détection des filaments dans des images 3D. Nous avons développé des méthodes variationnelles pour quatre applications spécifiques : l'extraction de routes où nous avons introduit la notion de courbure totale pour conserver les réseaux réguliers en tolérant les discontinuités de direction ; la détection et la complétion de filaments fortement bruités et présentant des occultations. Nous avons utilisé la magnétostatique et la théorie de Ginzburg-Landau pour représenter les filaments comme ensemble de singularités d'un champ vectoriel ; la détection de filaments dans des images biologiques acquises en microscopie confocale. On modélise les filaments en tenant compte des spécificités de cette dernière. Les filaments sont alors obtenus par une méthode de maximum à posteriori ; la détection de cibles dans des séquences d'images infrarouges. Dans cette application, on cherche des trajectoires optimisant la différence de luminosité moyenne entre la trajectoire et son voisinage en tenant compte des capteurs utilisés. Par ailleurs, nous avons démontré des résultats théoriques portant sur la courbure totale et la convergence de la méthode d'Alouges associée aux systèmes de Ginzburg-Landau. Ce travail réunit à la fois modélisation, résultats théoriques et recherche d'algorithmes numériques performants permettant de traiter de réelles applications.

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Jehan-Besson, Stéphanie. "Modèles de contours actifs basés régions pour la segmentation d'images et de vidéos." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00089867.

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L'objectif de cette thèse est l'élaboration de modèles de contours actifs basés régions pour la segmentation d'images et de vidéos.
Nous proposons de segmenter les régions ou objets en minimisant une fonctionnelle composée d'intégrales de régions et d'intégrales de contours. Dans ce cadre de travail, les fonctions caractérisant les régions ou les contours sont appelées "descripteurs''. La recherche du minimum se fait via la propagation d'un contour actif dit basé régions. L'équation d'évolution associée est calculée en utilisant les outils de dérivation de domaines. Par ailleurs, nous prenons en compte le cas des descripteurs dépendant de la région qui évoluent au cours de la propagation du contour. Nous montrons que cette dépendance induit des termes supplémentaires dans l'équation d'évolution.

Le cadre de travail développé est ensuite mis en oeuvre pour des applications variées de segmentation. Tout d'abord, des descripteurs statistiques basés sur le déterminant de la matrice de covariance sont étudiés pour la segmentation du visage. L'estimation des paramètres statistiques se fait conjointement à la segmentation. Nous proposons ensuite des descripteurs statistiques utilisant une distance à un histogramme de référence. Enfin, la détection des objets en mouvement dans les séquences à caméra fixe et mobile est opérée via l'utilisation hierarchique de descripteurs basés mouvement et de descripteurs spatiaux.

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Polette, Arnaud. "Analyse de maillages surfaciques par construction et comparaison de modèles moyens et par décomposition par graphes s'appuyant sur les courbures discrètes : application à l'étude de la cornée humaine." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4084/document.

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Cette thèse se découpe en trois parties. Les deux premières portent sur le développement de méthodes pour la construction de modèles géométriques moyens et pour la comparaison de modèles. Plusieurs problématiques sont abordées, telles que la construction d'une cornée moyenne et la comparaison de cornées. Il existe à ce jour peu d'études ayant ces objectifs car la mise en correspondance de surfaces cornéennes est une problématique non triviale. En plus d'aider à développer la connaissance de l'anatomie cornéenne, la modélisation de la cornée normale permet de détecter tout écart significatif par rapport à la normale permettant un diagnostic précoce de pathologies. La seconde partie a pour objectif de développer une méthode pour reconnaître une surface parmi un groupe de surfaces à l’aide de leurs acquisitions pour une application de biométrie. L’idée est de quantifier la différence entre chaque surface et une surface donnée, et de déterminer un seuil permettant la reconnaissance. Deux méthodes sont proposées et une méthodologie en cascade utilisant ces deux méthodes afin de combiner les avantages de chacune est aussi proposée. La troisième et dernière partie porte sur une nouvelle méthode de décomposition en graphes de maillages 3D triangulés. Nous utilisons des cartes de courbures discrètes comme descripteur de forme afin de découper le maillage en différentes catégorie de carreaux. Ensuite un graphe d'adjacence est construit avec un nœud pour chaque carreau. Ces graphes sont utilisés pour extraire des caractéristiques géométriques décrites par des motifs (ou patterns), ce qui permet de détecter des régions spécifiques dans un modèle 3D, ou des motifs récurrents
This thesis comprises three parts. The first two parts concern the development of methods for the construction of mean geometric models and for model comparison. Several issues are addressed, such as the construction of an average cornea and the comparison of corneas. Currently, there are few studies with these objectives because the matching of corneal surfaces is a non-trivial problem. In addition to help to develop a better understanding of the corneal anatomy, 3D models of normal corneas can be used to detect any significant deviation from the norm, thereby allowing for an early diagnosis of diseases or abnormalities using the shape of the cornea. The second part of this thesis aims to develop a method for recognizing a surface from a group of surfaces using their 3D acquisitions in a biometric application pertinent to the cornea. The concept behind this method is to quantify the difference between each surface and a given surface and to determine the threshold for recognition. Two complementary methods are proposed. A cascading methodology using both methods to combine the advantages of each method is also proposed. The third and final part of this thesis focuses on a new method for decomposing 3D triangulated meshes into graphs. We use discrete curvature maps as the shape descriptor to split the mesh in eight different categories. Next, an adjacency graph is built with a node for each patch. These graphs are used to extract geometric characteristics described by patterns that allow for the detection of specific regions in a 3D model or recurrent characteristics

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Alkhatib, Rami. "Human locomotion analysis, classification and modeling of normal and pathological vertical ground reaction force signals in elderly." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSES029/document.

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Анотація:

La marche est définie par des séquences de gestes cycliques et répétées. Il a été déjà montré que la vitesse et la variabilité de ces séquences peuvent révéler des aptitudes ou des défaillances motrices. L’originalité de ce travail est alors d’analyser et de caractériser les foulées de sujets âgés à partir des signaux de pression issus de semelles instrumentées lors de la marche, au moyen d’outils de traitement du signal. Une étude préliminaire, sur les signaux de pression générés lors de la marche, nous a permis de mettre en évidence le caractère cyclo-stationnaire de ces signaux. Ces paramètres sont testées sur une population de 47 sujets. Tout d'abord, nous avons commencé par un prétraitement des signaux et nous avons montré dans la première de cette thèse que le filtrage peut éliminer une partie vitale du signal. C’est pourquoi un filtre adaptatif basé sur la décomposition en mode empirique a été conçu. Les points de retournement ont été filtrés ensuite en utilisant une technique temps-fréquence appelée «synochronosqueezing». Nous avons également montré que le contenu des signaux de force de marche est fortement affecté par des paramètres inquantifiables tels que les tâches cognitives qui les rendent difficiles à normaliser. C’est pourquoi les paramètres extraits de nos signaux sont tous dérivées par une comparaison inter-sujet. Par exemple, nous avons assimilé la différence dans la répartition de poids entre les pieds. Il est également recommandé dans ce travail de choisir le centre des capteurs plutôt que de compter sur la somme des forces issues du réseau de capteurs pour la classification. Ensuite, on a montré que l’hypothèse de la marche équilibrée et déséquilibrée peut améliorer les résultats de la classification. Le potentiel de cette hypothèse est montré à l'aide de la répartition du poids ainsi que le produit de l'âge × vitesse dans le premier classificateur et la corrélation dans le second classificateur. Une simulation de la série temporelle de VGRF basé sur une version modifiée du modèle de Markov non stationnaire, du premier ordre est ensuite dérivée. Ce modèle prédit les allures chez les sujets normaux et suffisamment pour les allures des sujets de Parkinson. On a trouvé que les trois modes: temps, fréquence et espace sont très utiles pour l’analyse des signaux de force, c’est pourquoi l’analyse de facteurs parallèles est introduite comme étant une méthode de tenseur qui peut être utilisée dans le futur
Walking is defined as sequences of repetitive cyclic gestures. It was already shown that the speed and the variability of these sequences can reveal abilities or motorskill failures. The originality of this work is to analyze and characterize the steps of elderly persons by using pressure signals. In a preliminary study, we showed that pressure signals are characterized by cyclostationarity. In this study, we intend to exploit the nonstationarity of the signals in a search for new indicators that can help in gait signal classification between normal and Parkinson subjects in the elderly population. These parameters are tested on a population of 47 subjects. First, we started with preprocessing the vertical ground reaction force (VGRF) signals and showed in this first part of the thesis that filtering can remove a vital part of the signal. That is why an adaptive filter based on empirical mode decomposition (EMD) was built. Turning points are filtered using synochronosqueezing of time-frequency representations of the signal. We also showed that the content of gait force signals is highly affected by unquantifiable parameter such as cognitive tasks which make them hard to be normalized. That is why features being extracted are derived from inter-subject comparison. For example we equated the difference in the load distribution between feet. It is also recommended in this work to choose the mid-sensor rather than relying on summation of forces from array of sensors for classification purposes. A hypothesis of balanced and unbalanced gait is verified to be potential in improving the classification accuracy. The power of this hypothesis is shown by using the load distribution and Age×Speed in the first classifier and the correlation in the second classifier. A time series simulation of VGRF based on a modified version of nonstationary- Markov model of first order is derived. This model successfully predict gaits in normal subjects and fairly did in Parkinson’s gait. We found out that the three modes: time, frequency and space are helpful in analyzing force signals that is why parallel factor analysis is introduced as a tensor method to be used in a future work

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