Дисертації з теми "Mouvement humain complexe"

Plus que le sport, l’haltérophilie et la force athlétique sont largement utilisées dans la préparation physique pour la performance sportive. Comme ils consistent tous deux à soulever des charges importantes, ils doivent être bien exécutés pour éviter les blessures et améliorer la forme physique et les performances. A ce jour, les conseils de coachs expérimentés ou diplômés ou autoproclamés pullulent dans les salles de sport et sur le web, mais très peu s'appuient sur des connaissances scientifiques. Les mêmes instructions techniques sont souvent données à des hommes et des femmes ayant des caractéristiques anthropométriques et des formations différentes. Comme elles ne sont pas individualisées, ces instructions pourraient être au mieux non optimales pour la plupart des athlètes, ne leur permettant pas d'exprimer tout leur potentiel et, au pire, dangereuses et provoquant des blessures. L'objectif central de notre projet est le développement et la validation d'un modèle humain virtuel personnalisé optimisé. D’une part, un modèle mécanique virtuel d’un athlète effectuant un squat a été conçu numériquement et mis en mouvement par le développement d’un algorithme génétique minimisant une fonction de coût. D’autre part, une expérience a été conçue pour mesurer la cinématique du squat d’athlètes expérimentés. Les résultats de la simulation et de l'expérimentation ont ensuite été confrontés, les différences expliquées et les axes d'amélioration répertoriés
More than sports, weightlifting and powerlifting are widely used in fitness/resistance training for sport performance. As they both consist of lifting additional weights they must be well executed to avoid injuries and enhance fitness and performance. To date, pieces of advice from experienced or graduated or self - proclaimed coaches, swarm in gyms and on the web, but very little are based on scientific knowledge. The same technical instructions are often given to men and women with different anthropometry and training history. As they are not individualized, these instructions could be at best suboptimal for most athletes, not enabling them to express their full potential and, at worst, dangerous and causing injuries. The central objective of our project is the development and validation of an optimised personalized virtual human model. On the one hand, a virtual mechanical model of an athlete squatting was numerically designed and set into motion by the development of a genetic algorithm minimizing a cost function. On the other hand, an experiment was designed to measure the squat kinematics of experienced athletes. The results of the simulation and experimentation were then confronted, the differences explained and areas of improvement listed

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

Le complexe lombo-pelvi-fémoral est une zone charnière du corps humain. Son rôle d'équilibration a étédémontré à de nombreuses reprises alors que sa fonction motrice, lors de mouvements explosifs requérant uneextension totale de la chaine articulaire, a été peu étudiée. Ainsi, l'objectif de ce travail a été d'évaluer le rôle moteurdu complexe lombo-pelvi-fémoral lors d'un mouvement de squat jump. A cet effet, une approche expérimentale(cinématique, dynamique et électromyographique) couplée à un modèle de simulation du système musculo-squelettiqueont été appliqués à l'analyse du squat jump dans le plan sagittal. Les résultats montrent, dans un premier temps, que lesétudes ne prenant pas en compte le complexe lombo-pelvi-fémoral conduisent à des erreurs de surestimation du travailmécanique attribué à l'articulation de la hanche lors de squat jumps avec ou sans balancé de bras. Dans un secondtemps, il apparaît que l'extension du rachis lombaire permise par l'erector spinae participe à l'atteinte d'une hauteurmaximale de saut. Ceci confirme l'hypothèse du rôle moteur du complexe lombo-pelvi-fémoral, soulignant égalementla contribution effectrice du muscle erector spinae, qui est accrue avec l'augmentation de sa force maximale et lorsd'une flexion initiale du tronc importante. En conclusion, il semble pertinent d'intégrer le complexe lombo-pelvifémoraldans l'analyse du squat jump en vue d'ouvrir de nouvelles perspectives d'entrainement visant à l'améliorationde la détente verticale.

Les etudes sur les mouvements de saisie realises en position assise ont montre que la phase du mouvement libre (ou phase de transport) peut etre assimilee a un mouvement de pointage. Ainsi, la duree de cette phase serait en partie fonction de la taille de l'objet a saisir (loi de fitts). Le but de cette etude est d'analyser si ce resultat reste valide quand de nouvelles contraintes sont imposees aux sujets, comme c'est le cas en escalade. Trois experimentations (analyse cinetique, cinematique et de la charge attentionelle) ont ete menees. Les resultats montrent une nette differenciation des effets de posture et des effets de taille de la prise a saisir. Une posture complexe, representant en escalade la contrainte principale, modifie l'organisation cinetique et cinematique du geste de saisie. Les ajustements realises grace a la vision et traditionnellement decrits pour la phase de transport ne sont plus presents quand les grimpeurs experts realisent une saisie. Une preprogrammation plus complete de la phase du mouvement libre permettrait aux exeprts de realiser ce geste sans necessite de feedback. Une fois le contact realise, les informations proprioceptives deviendraient necessaires pour realiser une saisie stable et appliquer les forces fonctionnelles sur la prise. Les grimpeurs experts utiliseraient cette strategie de preprogrammation afin de faciliter le traitement des informations durant la phase instable du geste, et de controler plus efficacement leur situation posturale. Au contraire, les sujets novices utilisent toujours le feedback visuel durant la phase de transport. Durant cette phase, les novices auraient a controler la complexite posturale et les demandes en precision imposees par la tache. Ces resultats mettent en evidence la necessite d'apprehender les situations motrices dans leur complexite. Ils montrent de facon claire que l'organisation et le controle du geste sont modifies selon une organisation hierarchique des contraintes. Enfin, ils confirment que l'evolution du temps de mouvement precisement decrite par fitts (1954) est, au moins en partie, la consequence des ajustements en feedback.

L'objectif général de cette thèse est d'étudier dans les mouvements complexes, les propriétés psychophysiques de flexibilité d'un programme moteur suite à une perturbation inattendue et certaines de ses bases neurales. Pour ce faire, trois études comportementales et une étude en imagerie par résonance magnétique fonctionnelles ont été menées. (1)Les principaux résultats de notre première étude démontrent que lors de la réalisation de mouvements complexes, après un déplacement inattendu de la cible visuelle, des corrections motrices peuvent apparaître très rapidement en une centaine de millisecondes dans les muscles de la jambe et du bras. De telles latences pourraient indiquer que les corrections motrices rapides à partir des entrées visuelles pourraient être générées grâce à des boucles corticales de bas niveaux. (2) Lors d'un déplacement imprévu de la cible visuelle pendant l'exécution d'un mouvement complexe dirigé, les temps de correction sont significativement corrélés entre certaines paires de muscles, indépendamment de leur localisation anatomique ou de leur ordre d'apparition dans la séquence temporelle de recrutement musculaire. Ces résultats suggèrent que le système nerveux central est capable d'utiliser des synergies motrices fonctionnelles et complexes lors de la génération de corrections motrices. (3) Lorsque la taille de la cible est modifiée de manière imprévisible pendant l'exécution du plan moteur initial, la durée du mouvement augmente, indépendamment de la variabilité de la précision terminale du mouvement de pointage. Ce résultat suggère que les retours sensori-moteurs et une représentation en (quasi) temps réel de la vitesse de l'effecteur sont utilisés pour générer et contrôler le déplacement de la main. (4) Enfin, lors d'une tâche de rattrapés de balles répétitifs, en manipulant les conditions de prédiction a priori de la masse des balles utilisées, la dernière étude de ce travail expérimental démontre qu'un réseau cérébelleux bilatéral, impliquant les lobules IV, V et VI, est très majoritairement impliqué dans les processus de calcul de l'erreur sensori-motrice. Dans les boucles corticales classiques impliquées dans la flexibilité motrice, le cervelet est engagé dans la génération de l'erreur sensori-motrice. Néanmoins, il semblerait que d'autres boucles de plus bas niveaux puissent être également employées afin de générer des corrections motrices très rapides. La coordination entre ces différentes boucles reste à être étudiée plus précisément.

Au sein du règne animal, les humains sont considérés comme possédant des capacités manuelles uniques. Cependant, nous ne savons toujours pas quelles sont les réelles capacités manuelles des primates, ni comment elles ont évolué. Les humains sont-ils réellement uniques ? Cette thèse vise à étudier les capacités de manipulation chez des Hominidés en lien avec l’anatomie et la fonction de leur main, en utilisant une approche interdisciplinaire combinant différentes approches : comportementale, morphologique, fonctionnelle et biomécanique. Pour quantifier les stratégies comportementales et les capacités de manipulation chez des Hominidés, j’ai mené une étude éthologique sur différents grands singes captifs et sur les humains au cours d’une même tâche complexe d'utilisation d'outils. J’ai utilisé des approches comparatives de morphométrie géométrique 3D sur le complexe trapézio-métacarpien combiné avec un modèle musculo-squelettique pour mieux interpréter les résultats comportementaux et pour tester le lien entre la morphométrie de la main et les contraintes biomécaniques durant l’utilisation d’outils chez les Hominidés. Les résultats de cette thèse montrent que les grands singes manifestent des capacités dynamiques de manipulation, mais que chaque espèce a ses propres spécificités. Plus de capacités dynamiques complexes, comme les mouvements intra-manuels, sont observés pour les bonobos et les gorilles que pour les orangs-outans. Les différents modes de vie des espèces peuvent expliquer cette variabilité. En outre, au cours de la tâche complexe d’utilisation d’outils, les humains montrent une meilleure performance que les grands singes et montrent des spécificités. Cette nouvelle approche intégrative montre clairement aussi que les différentes capacités de manipulation des Hominidés ne peuvent pas seulement être une conséquence des différentes morphologies de l’articulation trapézio-métacarpienne, mais aussi des différentes contraintes mécaniques liées à la morphométrie globale de la main. Ces résultats mettent en évidence la difficulté de déduire les capacités manuelles d’espèces fossiles à partir de certaines informations provenant de la forme de l'os, sans tenir compte de la morphométrie globale de la main et de son lien possible avec les contraintes biomécaniques. Cette thèse fournit de nouvelles informations sur les capacités manuelles des Hominidés, sur les différentes contraintes entourant ces capacités, et de nouvelles informations afin de mieux comprendre l'évolution des capacités manuelles chez les primates
Humans are considered to have unique manual abilities in the animal kingdom. However, we still do not know what the real manual abilities of primates are, nor how they evolved. Are humans really unique? This dissertation aims to investigate the manipulative abilities in Hominids related to their hand anatomy and function, using an interdisciplinary framework combining behavioral, morphological, functional, and biomechanical approaches. To quantify the behavioral strategies and manipulative abilities in Hominids, I have conducted an ethological study on different captive great apes and on humans during the same complex tool use task. I used 3D geometric morphometrics and comparative approaches on the trapeziometacarpal complex combined with a musculo-skeletal model to better interpret the behavioral results and to test the link between hand morphometric and biomechanical constraints during tool use in Hominids. The results of this PhD show that great apes demonstrate dynamic manipulative abilities but that each species has its own specificities. More complex dynamic abilities, such as in-hand movements, are observed for bonobos and gorillas than for orangutans. The different lifestyles of the species may explain this variability. Moreover, during the complex tool use task, humans perform better than great apes and show specificities. The new integrative approach also clearly shows that the different manipulative abilities of Hominids cannot only be a consequence of the different morphologies of the trapeziometacarpal joint but also of the different mechanical constraints related to the overall hand morphometric. These results highlight the difficulty to infer manual abilities in fossils from some bone shape information, without taking into account the overall morphometric of the hand and its possible link with biomechanical constraints. This PhD thesis provides new information on the manual abilities of Hominids, on the different constraints surrounding these abilities, and new information to better understand the evolution of manual abilities in primates

De nombreuses applications en vision par ordinateur nécessitent la détection et le suivi des objets en mouvement dans une séquence d'images. La plupart des méthodes existantes ne donnent de bons résultats que pour des séquences avec des fonds peu changeants, ou si le fond et les objets sont rigides. Le but de cette thèse est de détecter et suivre les objets mobiles dans des séquences (telles que des séquences de conducteurs) ayant un fond dynamique, avec de forts changements d'illumination, de faibles contrastes et éventuellement acquises par une caméra mobile. Cette thèse est décomposée en deux parties. Dans la première, une méthode de détection est proposée. Elle repose sur la définition d'une grille de points décrits par leur mouvement et leur photométrie. Ces points sont ensuite regroupés en "clusters en mouvement" avec un algorithme mean shift à noyau variable et une méthode de sélection automatique de la taille des noyaux. La deuxième partie propose une méthode de suivi combinant des distributions de couleur et de mouvement, la prédiction de l'objet et des observations extérieures (pouvant être les clusters en mouvement) dans une fonction d'énergie minimisée par coupe minimale/flot maximal dans un graphe. Les algorithmes de détection et de suivi sont validés sur différentes séquences aux contenus dynamiques complexes.

La sécurité des personnes et des équipements est un élément capital dans le domaine des transports routiers et ferroviaires. Depuis quelques années, les Passages à Niveau (PN) ont fait l'objet de davantage d'attention afin d'accroître la sécurité des usagers sur cette portion route/rail considérée comme dangereuse. Nous proposons dans cette thèse un système de vision stéréoscopique pour la détection automatique des situations dangereuses. Un tel système permet la détection et la localisation d'obstacles sur ou autour du PN. Le système de vision proposé est composé de deux caméras supervisant la zone de croisement. Nous avons développé des algorithmes permettant à la fois la détection d'objets, tels que des piétons ou des véhicules, et la localisation 3D de ces derniers. L'algorithme de détection d'obstacles se base sur l'Analyse en Composantes Indépendantes et la propagation de croyance spatio-temporelle. L'algorithme de localisation tridimensionnelle exploite les avantages des méthodes locales et globales, et est composé de trois étapes : la première consiste à estimer une carte de disparité à partir d'une fonction de vraisemblance basée sur les méthodes locales. La deuxième étape permet d'identifier les pixels bien mis en correspondance ayant des mesures de confiances élevées. Ce sous-ensemble de pixels est le point de départ de la troisième étape qui consiste à ré-estimer les disparités du reste des pixels par propagation de croyance sélective. Le mouvement est introduit comme une contrainte dans l'algorithme de localisation 3D permettant l'amélioration de la précision de localisation et l'accélération du temps de traitement.

Les modèles numériques de l'être humain permettent désormais la visualisation des interactions entre un opérateur et un environnement virtuel, et donc de prendre en compte des critères ergonomiques très tôt lors du processus de conception. Cependant, le manque de réalisme des mouvements générés, leur faible représentativité d'une population et la difficulté liée à la création de ces mouvements constituent un frein à leur utilisation dans le processus de conception. L'objectif de cette thèse est donc de proposer à un concepteur de simuler facilement des mouvements humains complexes, réalistes et représentatifs, ainsi que d'estimer et d'expliquer le niveau d'inconfort ressenti. Deux approches ont été proposées pour les modèles d'inconfort, basées sur des paramètres de conception ou biomécaniques. Pour la simulation de mouvement, l'approche proposée est basée sur des données ainsi que sur des connaissances formalisées dans un cadre général et intégrées au processus de simulation
Digital Human Models from now on enable to visualize interactions between an operator and virtual environments, and, as a result, to integrate human factors at a very early stage of design. However, the lack of realism of the generated motions, their low representativity of a population, as well as the real difficulty to create those movements limit the use of these tools into a design process. The objective of this work is therefore to propose an approach enabling a designer, not only to easily simulate complex, realist and representative human motions, but also to assess and explain the discomfort feeling. Regarding discomfort, two approaches were proposed and compared, either based on design parameters or on bio-mechanical parameters. As for motion simulation, the proposed approach is based on data, collected during experiments, as well as knowledge, gathered during motion analysis, integrated into a general framework, and used during the motion simulation process

À la fois victime exemplaire des recompositions urbaines contemporaines et sauveur ultime face aux tendances en cours, l’espace public peut être considéré comme une utopie. Ainsi conçu, il constitue certes un potentiel pour l’action. Mais, parce qu’il suppose une vision vertueuse de la coprésence, il ne permet pas de se saisir du problème géographique qui se pose dès lors que les individus doivent mettre l’espace en commun dans les situations ordinaires de la vie quotidienne. Ce travail de recherche entreprend l’étude des agencements géographiques mobilisés par les individus pour négocier la coprésence, abordée ici comme une épreuve. Ce problème est d’autant plus manifeste dans les situations de déplacement, telles qu’elles adviennent dans les lieux-mouvement, espaces produits par la mobilité. Le cas du complexe d’échanges de la Défense retient plus particulièrement notre attention dans la mesure où son réaménagement récent traduit la prise en compte de la coprésence par la RATP à travers l’idée d’espace public. Si nous nous intéressons de façon privilégiée à la dimension spatiale des interactions constitutives de la vie quotidienne – par exemple : comment gérer la promiscuité dans une rame de métro aux heures de pointe ? – les individus que nous interrogeons à la faveur d’entretiens sous forme de parcours commentés sont amenés à produire des descriptions et des justifications de leur pratique du déplacement. Incidemment, ils évoquent les enjeux pratiques et politiques de la mise en commun, en ayant recours notamment au registre du mythe pour éclairer leurs récits
Both exemplary victim of the urban contemporary reorganizations and ultimate saviour from this current trends, the public space may be thought as a utopia. In this way, it appears certainly as a potential for action. It involves a virtuous vision of the copresence. Therefore it isn’t relevant to analyse the geographical problem which arises as the individuals have to share space in the common situations of everyday life. This research consists in a study of the geographical layouts mobilized by the individuals to negotiate the copresence, considered as a « test ». This problem is obvious in the situations of movement, such as they happen in mobility-places, which are spaces produced by the mobility. The case of the interchange station of la Defense (Paris) attracts our attention. Indeed its recent reorganization highlights how the idea of public space nourrishes the RATP’s (Paris public transport system) consideration of the copresence. We are especially interested in the spatial dimension of the interactions of everyday life - for example: how to negotiate the crowding in a subway train in the rush hours? More over, the individuals whom we interview by « commented routes » are brought to describe and justify their practice of mobility. By this way, they evoke the practical and the political stakes of the sharing space

Cette thèse propose une approche interdisciplinaire originale du traitement du mouvement humain corps-complet grâce à l'utilisation couplée d'approches issues de la biomécanique, du contrôle moteur et de la robotique. Les méthodes biomécaniques sont utilisées pour l'enregistrement, le traitement et l'analyse du mouvement humain. L'approche << Uncontrolled Manifold >> du contrôle moteur est étendue à l'étude des mouvements hautement dynamiques. Ceci permet de déterminer si d'éventuelles tâches dynamiques sont contrôlées et stabilisées par le cerveau, puis d'inférer une organisation hiérarchique des tâches motrices. Le formalisme de l'espace des tâches utilisé en robotique pour la génération de mouvement corps-complet ainsi que la hiérarchie des tâches extraites dans l'étude du contrôle moteur sont utilisés pour simuler des mouvements humains hautement dynamiques. Cette approche permet de mieux comprendre le mouvement humain et de générer des mouvements inspirés de l'humain pour d'autres systèmes anthropomorphes tel que des robots ou avatars. La discipline du Parkour, impliquant des actions hautement dynamiques tels que des sauts et des techniques d'atterisage, est choisie pour illustrer l'approche proposée
This thesis proposes an original and interdisciplinary approach to the treatment of whole-body human movements through the synergistic utilization of biomechanics, motor control and robotics. Robust methods of biomechanics are used to record, process and analyze whole-body human motions. The Uncontrolled Manifold approach (UCM) of motor control is extended to study highly dynamic movements processed in the biomechanical study, in order to determine if hypothesized dynamic tasks are being controlled stably by the central nervous system. This extension permits also to infer a hierarchical organization of the controlled dynamic tasks. The task space formalism of motion generation in robotics is used to generate whole-body motion by taking into account the hierarchy of tasks extracted in the motor control study. This approach permits to better understand the organization of human dynamic motions and provide a new methodology to generate whole-body human motions with anthropomorphic systems. A case study of highly dynamic and complex movements of Parkour, including jumps and landings, is utilized to illustrate the proposed approach

Les travaux de recherche développés dans le cadre de cette thèse traitent d'une manière générale du problème de la commande dynamique ''orientée tâche'' de systèmes sous-actionnés et redondants en considérant plus spécifiquement les systèmes robotiques humanoïdes. Nous avons cherché à apporter des contributions au problème de la ''synthèse par la commande d'activités motrices'' pour des systèmes contraints par leurs capacités intrinsèques et par leurs interactions. Les problèmes plus spécifiques qui ont été traités sont relatifs à : 1) la commande dynamique des systèmes humanoïdes pour la réalisation d'activités motrices nécessitant la coordination tâche/posture perturbées par des interactions physiques, 2) l'enchaînement dynamique continu des activités d'un répertoire de coordinations motrices, 3) la planification et l'adaptation des activités élémentaires dans l'objectif d'un enchaînement automatique supervisé pour la réalisation de tâches complexes dans des contextes non déterministes. Le premier chapitre de ce mémoire de thèse est consacré à la description d'un moteur de simulation physique et de lois de commande pour le développement de comportements dynamiques. Le deuxième chapitre propose une commande générique fondée sur la réalisation de plusieurs tâches sous contraintes. Le troisième chapitre développe une implémentation de ce contrôleur générique sur des activités types au travers du modèle virtuel du robot iCub. Le quatrième chapitre développe un contrôleur haut-niveau permettant de planifier et d'adapter une séquence pour la matérialisation d'activités plus complexes, tout en garantissant la continuité de la commande.

Ce travail avait pour premier objectif d’analyser la réorganisation du mouvement lors de l’apprentissage d’une habileté motrice complexe, la marche athlétique. Le deuxième objectif était de mieux comprendre le rôle des facteurs métaboliques et de la perception de l’effort sur ce processus.Pour cela, les deux premières études se sont intéressées à l’évolution d’un grand nombre de variables cinématiques avec la pratique. Les participants ont reçu au début de chaque séance de pratique trois consignes (i.e., contraintes biomécaniques) concernant la règlementation et la technique de la marche athlétique. Les résultats de l’étude 1 ont mis en évidence une évolution rapide de la coordination et du contrôle (Newell, 1985) qui semble atteindre un plateau à la quatrième séance de pratique sur les sept réalisées. L’étude 2, qui analyse d’une façon plus approfondie ces quatre premières séances, a indiqué un rôle important des contraintes de la tâche sur la réorganisation du mouvement avec la pratique,réfutant l’existence de principes généraux concernant la maîtrise des degrés de liberté (Bernstein,1967). De plus, l’étude 1 a montré une réduction des valeurs métaboliques et de la perception de l’effort périphérique lors de la pratique, qui corrèlent significativement avec la réorganisation globale du mouvement. Les résultats semblent indiquer un rôle important des informations sensorielles périphériques sur l’adoption de patterns de mouvements plus économiques avec la pratique. L’étude 3a montré que suite aux 7 séances d’apprentissage, les participants adoptent spontanément au test de transition un nouveau comportement, la marche athlétique, entre la marche et la course, et ce pour des raisons non-métaboliques. En conclusion, ce travail propose que la réorganisation du mouvement lors de l’apprentissage de la marche athlétique soit orientée par les contraintes de la tâche d’une part et parla perception de l’effort périphérique d’autre part dans un but d’optimisation métabolique. Toutefois,l’optimisation des facteurs métabolique ne semble pas prioritaire lorsque le système locomoteur doit s’adapter rapidement face à un niveau critique de contrainte
The first aim of the present work was to investigate movement reorganization with learning a complex motor skill, racewalking. The second aim was to bring more insight into the role of metabolic factors and perceived exertion. To do so, the first two studies analyzed the evolution of a large number of kinematic variables when participants underwent the practice sessions. At the start of each session, three instructions (i.e., biomechanical constraints) concerning the regulations and technique of racewalking were given. The results of the first study put forward a rapid evolution ofcoordination and control (Newell, 1985) that seem to reach a plateau at the fourth session out of seven in total. The second study, that investigated closely these first four sessions, revealed an important role of task constraints on movement reorganization, refuting the existence of general principles concerning the mastery of degrees of freedom (Bernstein, 1967). Furthermore, the first study showed a reduction in metabolic values and peripheral perceived exertion with practice, which were significantly correlated to the global movement reorganization. Overall, the results seem to raise an important role of peripheral sensory information on the adoption of more economical movement patterns with practice. The third study showed that after the seven learning session, participants spontaneously adopted racewalking as a new pattern in the transition test, between walking and running, for non-metabolic reasons. In conclusion, the present work proposes that the movement reorganization accompanying the learning of racewalking is oriented by task constraints on one sideand peripheral perceived exertion on the other aiming for metabolic optimization. Nevertheless, optimization of metabolic factors doesn’t seem a priority when the motor system should quickly adapt to a critical level of constraints

Cette étude a pour cadre l'analyse de mouvements fluides dans des séquences d'images et s'articule autour de deux axes. Nous traitons en premier lieu le problème de l'estimation du mouvement. Dans un contexte d'imagerie fluide, la luminance des images fait parfois apparaître de fortes distorsions spatiales et temporelles, rendant délicate l'utilisation de techniques standard issues de la Vision par Ordinateur, originalement conçues pour des mouvements rigides et reposant sur une hypothèse d'invariance de la fonction de luminance. Nous proposons un estimateur de mouvement modélisé au moyen d'une formulation énergétique et spécialement dédié à l'estimation du mouvement fluide. La fonctionnelle considérée est composée d'un terme d'attache aux données original issu de l'équation de continuité de la mécanique des fluides. Ce nouveau modèle de données, spécifié pour être aisément intégré dans un schéma multirésolution, est associé à une régularisation de type ``div-curl''. Les performances de cet estimateur sont expérimentalement démontrées sur des images synthétiques et réelles météorologiques. Une validation de la méthode sur un écoulement expérimental représentant une ``couche de mélange'' est par ailleurs présentée. L'intérêt de l'étude est en second lieu porté sur l'analyse d'un champ de déplacement préalablement estimé, relatif à un mouvement fluide. Nous proposons une méthode visant à extraire les vortex et puits/sources de l'écoulement en s'appuyant sur le modèle de Rankine. Ce problème est essentiel dans de nombreuses applications comme par exemple la détection d'importants événements météorologiques (dépressions, cellules convectives, ...) ou la caractérisation d'écoulements expérimentaux. La connaissance de telles structures autorise par ailleurs une représentation paramétrique de l'écoulement. La méthode que nous proposons s'appuie sur une représentation analytique du champ des vitesses e permet d'extraire d'autres informations pertinentes relatives à l'écoulement (fonctions de potentiels, décomposition selon Helmholtz de l'écoulement, points singuliers, ...). L'approche présentée sera expérimentalement étudiée sur des écoulement représentant divers phénomènes physiques.

Si de nombreuses études ont été consacrées à l'analyse des grands tours préparatoires aux sorties, aux sorties elles-mêmes et aux lâchers de barre en barre fixe ou barre supérieure de barres asymétriques, les éléments avec envol pour passer d'une barre à l'autre aux barres asymétriques (lâcher la barre inférieure pour saisir la barre supérieure ou l'inverse) n'ont, à notre connaissance, pas fait l'objet de telles études. Cette thèse de doctorat présente dans sa première partie une analyse cinématique du " pieds barre temps de ventre " ainsi qu'une analyse des moments cinétique et d'inertie mis en jeu par deux groupes de gymnastes, des expertes et des novices, lors de la réalisation de ce mouvement. La deuxième partie met en évidence des lois de contrôle moteur utilisées par les deux groupes pour réaliser l'élément. Afin de déterminer si les mouvements des deux groupes sont susceptibles d'améliorations et si la trajectoire créée au lâcher de la barre inférieure ou la gestuelle mise en jeu influence davantage la performance, une optimisation du pieds barre temps de ventre est proposée dans la troisième partie. Enfin, l'effet de l'introduction d'une loi de contrôle moteur dans le processus d'optimisation sur le réalisme des mouvements optimisés est envisagé.