Добірка наукової літератури з теми "Surface thermique 3D"

Nano energetic materials have attracted great attention recently owing to their potential applications for both civilian and military purposes. By introducing silicon microchannel plates (Si-MCPs) three-dimensional (3D)-ordered structures, monocrystalline MnMoO 4 with a size of tens of micrometres and polycrystalline MnMoO 4 nanoflakes are produced on the surface and sidewall of nickel-coated Si-MCP, respectively. The MnMoO 4 crystals ripen controllably forming polycrystalline nanoflakes with lattice fringes of 0.542 nm corresponding to the ( 1 ¯ 11 ) plane on the sidewall. And these MnMoO 4 nanoflakes show apparent thermite performance which is rarely reported and represents MnMoO 4 becoming a new category of energetic materials after nanocrystallization. Additionally, the nanocrystallization mechanism is interpreted by ionic diffusion caused by 3D structure. The results indicate that the Si-MCP is a promising substrate for nanocrystallization of energetic materials such as MnMoO 4 .

Les Objets Trans-Neptuniens et les Centaures constituent l'essentiel des petits corps glaces du Système Solaire. Cette population rassemble de nombreux objets dont les propriétés dynamiques, physiques et chimiques sont extrêmement variées. L'observation de ces objets a longtemps été un défi technique, si bien que leur étude est un domaine de recherche en constante évolution. Les OTNs et les Centaures seraient constitues de diverses glaces. Afin de contraindre la composition a la surface d'un échantillon significatif d'objets, un Large Program ESO a été entrepris au tout début de cette thèse. J'ai en particulier travaille sur les spectres H+K obtenus avec l'instrument SINFONI. J'ai pu mettre en place une technique d'observation et de réduction de données optimisée et performante, dont chaque étape a été largement éprouvée. Chaque spectre a été analyse individuellement, afin de déterminer les composes présents a la surface des objets par le biais d'un modèle de transfert radiatif: des composes comme la glace d'eau ou d'autres volatils ont ainsi pu être détectes. L'observation de certains composes volatils a la surface des OTNs soulevé des questions quant a la possible activité interne de ces objets. J'ai donc développe un nouveau modèle d'évolution thermique tri-dimensionnel, dont la solution mathématique permet de limiter le temps de calcul. Ce modèle permet ainsi de tenir compte des flux de chaleur latéraux et des conditions aux limites 3D, tout en étant performant d'un point de vue temps de calcul. L'influence des paramètres les plus critiques a été testée: temps de formation des objets, conductivite thermique du matériau, etc. Les résultats obtenus fournissent de nouvelles pistes d'interprétation pour les observations d'OTNs et de Centaures. Enfin, j'ai pu réaliser un portrait du Centaure 10199 Chariklo: les données obtenues dans le cadre du Large Program montrent en effet d'importantes variations par rapport aux spectres publies dans la littérature. Plusieurs hypothèses sont envisageables pour expliquer ces changements: variations spatiales, variations temporelles, ou encore sursauts d'activité cometaire. Les données observationneîles seules ne permettent pas de discrimer entre ces différentes explications. L'application du modèle d'évolution thermique 3D permet en revanche d'identifier les hypothèses les plus probables et d'éliminer ainsi l'hypothèse d'activité cometaire qui n'est pas attendue pour cet objet
Small Icy bodies of the Solar System are mainly constituted by Transneptunian Objects and Centaurs. These two populations are composed of numerous bodies, whose dynamical, physical and chemical properties can be very different. Their observations have remained challenging until recently. Thus, the study of the Transneptunian région is a research field in rapid and constant evolution. TNOs and Centaurs should be composed of varions ices. At the very beginning of this thesis, an ESO Large Program has been undertaken, in order to constrain thé surface composition of a significant sample of bodies. I was in charge of the H+K spectra obtained with the new instrument SINFONI. I therefore had to establish an optimized observation technique and a performant data reduction procedure, for which each step has been widely tested. Each spectrum has been analyzed individually, and a radiative transfer model has been applied to determine the surface composition of each object. Absorption bands attributed to water ice and other volatil ices have been detected. The presence of some volatil ices on these objects' surfaces raises questions about the possible internal activity they can undergo. I consequently developed a three-dimensional thermal model, using a mathematical solution limiting the computation time. This new internal evolution model allows to compute lateral beat fluxes and 3D boundary conditions, without any excessive computation time. I tested the influence of the most critical parameters such as the formation time of the objects, the matrix thermal conductivity, etc. The main results throw new leads for the observations interpretation. Finally, I managed to draw a portrait of Centaur 10199 Chariklo: the data obtained in the framework of the Large Program show indeed important variations compared to the previously published ones. Several hypothesis are considered to explain these changes: spatial variations, temporal variations, or cometary outbursts. Observational data alone do not allow to discard any of those three explanations. I therefore applied the 3D thermal model which allows to exclude some temporal variations

La variabilité des températures de surface résultant du couplage entre transferts énergétiques et radiatifs au sein des couverts induit une forte anisotropie directionnelle des mesures dans l'infrarouge thermique (IRT). Une approche de modélisation de l'anisotropie directionnelle sur des couverts à géométrie complexe est décrite. Elle repose sur la combinaison de maquettes informatiques 3D fournissant l'information sur les éléments vus par le capteur et de modèles de transfert calculant les températures des facettes. L'agrégation des luminances élémentaires permet alors de calculer la température de surface directionnelle, puis l'anisotropie par différence avec la température au nadir. Deux cas de couverts sont traités : un couvert forestier de pin maritime (Landes de Gascogne) et un milieu urbain (centre ville de Toulouse étudié dans le cadre du projet CAPITOUL). Pour le couvert forestier une maquette simplifiée concentrant le feuillage au sein de cylindres opaques est associée à un modèle paramétrique de hot spot destiné à reproduire les effets de micro-structure liés aux aiguilles et à leur agencement dans l'espace. Le modèle de transfert MuSICA (INRA) fournit les températures élémentaires des houppiers et de la strate herbacée du sous-bois. Pour le milieu urbain, le modèle SOLENE (CERMA Nantes) étendu à l'IRT et le modèle TEB (Météo France) ont été combinés avec la maquette 3D de Toulouse afin de simuler l'anisotropie en conditions diurnes et nocturnes. Les simulations de l'anisotropie directionnelle sont comparées à des mesures aéroportées. En conditions diurnes les effets de hot spot sont bien restitués, malgré une sous-estimation d'environ 15%, tandis que l'anisotropie directionnelle nocturne sur le milieu urbain est correctement simulée. Les résultats sont discutés et des perspectives d'améliorations proposées
The variability of the surface temperatures resulting from the coupling between energy and radiative transfers within canopies is prone to induce a strong directional anisotropy of measurements in the thermal infrared (TIR). A modelling approach developed for complex canopies is described. It is based on the combination of 3D models providing the information about the distribution of the elements of the canopy seen by the sensor, with transfer models computing the surface temperatures of the facets. The aggregation of radiances allows one to derive the directional temperature and the anisotropy by subtracting the nadir temperature. Two canopies are studied: a stand of maritime pine (in Landes de Gascogne, SW France) and a urban area (Toulouse city studied in the framework of the CAPITOUL experiment). For the forest canopy, a simplified 3D model concentrating all the foliage within cylinders is associated to a parametric model of hot spot which allows one to take into account the microscale effects related to needles and to their spatial distribution. The MuSICA model (developed at INRA) provides the temperatures of the crowns and herbaceous underneath layer at the ground. For the urban canopy, the SOLENE model (developed at CERMA, Nantes ) and the TEB model (developed at Météo France) are combined with the 3D model of Toulouse to simulate the TIR anisotropy both in daytime and nightime conditions. The simulations are compared against airborne measurements of anisotropy. For daytime conditions, the hot spot effects are satisfactorily reproduced with however a 15% underestimation, while the nightime directional anisotropy over the urban canopy is correctly simulated. The results are discussed and improvements proposed

Le soudage hybride laser/MIG-MAG présente des avantages très intéressants par rapport au soudage laser ou au soudage à l'arc MIG-MAG utilisés séparément. Il permet notamment une productivité plus élevée grâce à des vitesses de soudage plus grandes, une plus grande tolérance d'accostage et la possibilité d'améliorer la métallurgie du cordon de soudage. Par contre, il nécessite d'ajuster un grand nombre de paramètres opératoires pour obtenir un procédé optimal. Afin d'utiliser efficacement ces techniques pour la production industrielle, il est donc nécessaire de comprendre précisément les phénomènes physiques complexes qui régissent ce procédé de soudage. Cette compréhension est également nécessaire pour l'élaboration de simulations numériques adaptées à ce procédé. Dans un premier temps, une étude expérimentale a été réalisée sur les procédés de soudage MAG, laser et hybride laser/MAG hybride sur l'acier S355. L'influence des paramètres opératoires est analysée à l'aide des observations obtenues par caméra rapide ainsi que les macrographies des cordons de soudure. La déformation de la surface du bain de fusion induite par la pression d'arc, la longueur du bain de fusion, le détachement des gouttes et les vitesses en surface du bain de fusion ont été analysés plus en détail. Dans un deuxième temps, un modèle numérique a été développé à l'aide du logiciel COMSOL Multiphysics® pour les procédés de soudage MAG, laser et hybride laser/MAG. Il s'agit d'un modèle 3D quasistationnaire permettant de calculer le champ de température au sein du métal. L'originalité du modèle MAG et hybride réside dans la prédiction du profil de la surface du bain fondu pour déterminer la géométrie 3D en prenant en compte l'apport de matière et les effets de tension superficielle. L'influence de divers paramètres tels que la puissance d'arc et la vitesse de soudage sur le rendement et le rayon de distribution de la puissance d'arc ainsi que sur la pression d'arc est analysée par le biais de validation avec plusieurs résultats expérimentaux et différents cas de calculs.

La thermographie infrarouge médicale est une méthode quantitative permettant d'identifier une température irrégulière à des fins de diagnostic médical. Une température corporelle anormale étant un signe naturel de maladie, les données de cette modalité peuvent être utilisées pour détecter des maladies ou des anomalies physiologiques, comme le pied diabétique qui est le sujet de cette thèse Selon la Fédération internationale du diabète, près d'un demi-million de personnes ont été diagnostiquées avec un diabète sucré en 2019. La neuropathie périphérique peut toucher 40 % à 60 % des individus en raison de problèmes liés au pied diabétique. L'amputation sous l'articulation du genou en tant qu'opération préventive est un risque courant chez ces personnes, et on estime qu'une amputation se produit toutes les 30 secondes dans le monde. Actuellement, l'IRM, la radiographie et la thermographie, ainsi que les techniques de traitement de l'image, font partie des modalités d'imagerie médicale utilisées pour diagnostiquer précocement le pied diabétique. La thermographie infrarouge médicale, quant à elle, est une approche passive sans contact, non invasive et non ionisante. L'imagerie infrarouge du pied diabétique repose encore principalement sur des images 2D qui ne montrent qu'une partie de l'anatomie. Dans ce scénario, un modèle thermique 3D permettrait une meilleure observation et inspection de la région d'intérêt, qui comprend les zones plantaires, latérale et dorsale. L'utilisation de la modélisation 3D pour le diagnostic du pied diabétique a été documentée dans quelques articles au moment de la publication de cette thèse.La méthode proposée utilise une série d'images infrarouges et à spectre visible fusionnées comme données d'entrée pour l'estimation du nuage de points 3D et la reconstruction de surface, basée sur les méthodes Structure from Motion et Multi-view Stereo. Cependant, la segmentation dans les images thermiques est une tâche qui reste manuelle puisque la détection des caractéristiques descriptives est presque impossible dans les images fausses couleurs. Par conséquent, cette thèse présente une méthode de segmentation automatique basée sur le traitement des informations radiométriques avant de générer une image en fausses couleurs. Le traitement des données radiométriques est une alternative au traitement d'image numérique en raison de la possibilité d'éliminer les interférences thermiques (par exemple la lampe, les ombres thermiques, ou même les parties du corps du patient) sur la base de critères de seuil de température, d'améliorer le contraste des couleurs, de segmenter la région d'intérêt, et de combiner sur des images du spectre visible.Les images multimodales fusionnées ont été utilisées comme informations d'entrée pour l'estimation de la surface 3D du pied. Le modèle obtenu était doté d'une échelle de température liée aux données radiométriques obtenues par chaque volontaire, ainsi que de la possibilité de faire pivoter le modèle pour observer chaque point de vue. Les résultats montrent que le modèle multimodal 3D est réalisable, permettant une visualisation meilleure et plus rapide de la distribution de la température lors du diagnostic du pied diabétique. La contribution de cette thèse concerne l'acquisition d'un modèle 3D avec des informations thermiques et la segmentation automatique dans les images thermiques pour la fusion multimodale. La perspective est la validation clinique pour tester l'assistance dans le diagnostic du pied diabétique. Cependant, du point de vue expérimental/théorique, il est envisagé d'étudier la précision du recalage des images avec la méthode proposée de segmentation automatique, et la précision thermique et spatiale des modèles 3D réalisés avec des fantômes
Medical infrared thermography is a quantitative method for identifying irregular temperatures for medical diagnosis. Because abnormal body temperature is a natural sign of illness, this modality's data can be used to detect disease or physiological abnormalities, such as diabetic foot which is the subject of this thesis According to the International Diabetes Federation, nearly half a million people were diagnosed with diabetes mellitus in 2019. Peripheral neuropathy may affect 40 % to 60 % of individuals because of diabetic foot issues. Amputation below the knee joint as a preventive operation is a common risk among these individuals, and it is estimated that one amputation occurs every 30 seconds around the world. Currently, MRI, radiography, and thermography, together with image processing techniques, are among the medical imaging modalities utilized to diagnose the diabetic foot early. Medical infrared thermography, on the other hand, is a non-contact, non-invasive, and non-ionizing passive approach. Infrared imaging of the diabetic foot is still mostly reliant on 2D images that only show a portion of the anatomy. In this scenario, a 3D thermal model would allow for better observation and inspection of the region of interest, which includes the plantar, lateral, and dorsal areas. The use of 3D modeling for the diagnosis of the diabetic foot has been documented in a few articles at the publication of this thesis.The proposed method employs a series of merged infrared and visible spectrum images as data input for the 3D point cloud estimation and surface reconstruction, based on Structure from Motion and Multi-view Stereo methods. However, segmentation in thermal images is a task that remains manually performed since the detection of descriptive features is almost impossible in false-color images. Therefore, this thesis presents an automatic segmentation method based on the processing of radiometric information before generating a false-color image. Radiometric data processing is an alternative to digital image processing due to the feasibility to remove thermal interferences (e.g. lamp, thermal shadows, or even patient body parts) based on temperature threshold criteria, improving color contrast, and segmenting the region of interest, and combine onto visible spectrum images.The fused multimodal images were used as input information for the estimation of the 3D surface of the foot. The obtained model was provided with a temperature scale related to the radiometric data obtained by each volunteer, as well as the possibility to rotate the model to observe each viewpoint. The findings show that the 3D multimodal model is feasible, allowing for better and faster visualization of temperature distribution during diabetic foot diagnosis. The contribution of this thesis concerns the acquisition of a 3D model with thermal information and automatic segmentation in thermal images for multimodal fusion. The perspective is the clinical validation to pilot test the assistance in the diagnosis of diabetic foot. However, from the experimental/theoretical perspective, it is contemplated to study the accuracy of image registration with the proposed method of automatic segmentation, and the thermal and spatial accuracy of the 3D models carried out with phantoms

Depuis plus de vingt ans, le besoin en numérisation 3D de pièces industrielles augmente considérablement. Par conséquent, un grand nombre de techniques expérimentales ont été proposées ainsi que quelques solutions commerciales. Cependant, des difficultés subsistent pour l'acquisition de surfaces optiquement non coopératives, comme les surfaces transparentes et/ou spéculaires. En effet, la transmission ou réflexion spéculaire de la lumière va à l'encontre du fonctionnement des systèmes conventionnels d'acquisition 3D, qui repose sur l'acquisition de la partie diffuse de la réflexion. Afin d'aborder la problématique de numérisation 3D des surfaces métalliques fortement réfléchissantes, nous proposons l'extension d'une technique non conventionnelle, initialement dédiée aux objets en verre et appelée " Scanning from Heating ". Cette technique diffère des approches classiques de triangulation active par la mesure de l'émission thermique de la surface plutôt que de la réflexion du rayonnement visible. Une source laser est géométriquement calibrée avec un capteur infrarouge pour extraire le nuage de points 3D des images thermiques. En nous appuyant sur les propriétés thermo-physiques des métaux, nous présentons un modèle théorique des échanges thermiques mis en jeu par la technique, permettant de démontrer la faisabilité sur les matériaux métalliques. Grâce à un outil de simulation par éléments finis, les résultats apportent des indications essentielles pour le développement d'une solution expérimentale et le réglage de celle-ci. Un premier dispositif expérimental a été mis en œuvre afin de valider le processus de numérisation 3D sur des surfaces spéculaires, de géométries et de compositions variées. Par ailleurs, une comparaison de nos résultats de numérisation avec ceux d'un système conventionnel permet de démontrer la polyvalence de notre technique. En effet, à partir d'un panel d'échantillons de géométries identiques mais d'états de surface différents, nous mettons en évidence que les performances d'acquisition 3D ne sont pas influencées par la rugosité de la surface. Enfin, en se basant sur des observations empiriques, un prototype de numérisation 3D est développé afin d'apporter des améliorations conséquentes par rapport au système initial