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Ce projet de recherche doctoral vise à proposer solution améliorée du codec de codage d’images LAR (Locally Adaptive Resolution), à la fois d’un point de vue performances de compression et complexité. Plusieurs standards de compression d’images ont été proposés par le passé et mis à profit dans de nombreuses applications multimédia, mais la recherche continue dans ce domaine afin d’offrir de plus grande qualité de codage et/ou de plus faibles complexité de traitements. JPEG fut standardisé il y a vingt ans, et il continue pourtant à être le format de compression le plus utilisé actuellement. Bien qu’avec de meilleures performances de compression, l’utilisation de JPEG 2000 reste limitée due à sa complexité plus importe comparée à JPEG. En 2008, le comité de standardisation JPEG a lancé un appel à proposition appelé AIC (Advanced Image Coding). L’objectif était de pouvoir standardiser de nouvelles technologies allant au-delà des standards existants. Le codec LAR fut alors proposé comme réponse à cet appel. Le système LAR tend à associer une efficacité de compression et une représentation basée contenu. Il supporte le codage avec et sans pertes avec la même structure. Cependant, au début de cette étude, le codec LAR ne mettait pas en oeuvre de techniques d’optimisation débit/distorsions (RDO), ce qui lui fut préjudiciable lors de la phase d’évaluation d’AIC. Ainsi dans ce travail, il s’agit dans un premier temps de caractériser l’impact des principaux paramètres du codec sur l’efficacité de compression, sur la caractérisation des relations existantes entre efficacité de codage, puis de construire des modèles RDO pour la configuration des paramètres afin d’obtenir une efficacité de codage proche de l’optimal. De plus, basée sur ces modèles RDO, une méthode de « contrôle de qualité » est introduite qui permet de coder une image à une cible MSE/PSNR donnée. La précision de la technique proposée, estimée par le rapport entre la variance de l’erreur et la consigne, est d’environ 10%. En supplément, la mesure de qualité subjective est prise en considération et les modèles RDO sont appliqués localement dans l’image et non plus globalement. La qualité perceptuelle est visiblement améliorée, avec un gain significatif mesuré par la métrique de qualité objective SSIM. Avec un double objectif d’efficacité de codage et de basse complexité, un nouveau schéma de codage LAR est également proposé dans le mode sans perte. Dans ce contexte, toutes les étapes de codage sont modifiées pour un meilleur taux de compression final. Un nouveau module de classification est également introduit pour diminuer l’entropie des erreurs de prédiction. Les expérimentations montrent que ce codec sans perte atteint des taux de compression équivalents à ceux de JPEG 2000, tout en économisant 76% du temps de codage et de décodage.

This doctoral research project aims at designing an improved solution of the still image codec called LAR (Locally Adaptive Resolution) for both compression performance and complexity. Several image compression standards have…

Advisors/Committee Members: Déforges, Olivier (thesis director).

▼ Cette thèse est consacrée à l’étude du dépôt uniforme et de l’alignement à haute densité en nanotubes de carbone monoparois (NTCMP) sur différents substrats, à l’analyse qualitative des propriétés optiques excitoniques et aux modes de vibration des échantillons à NTCMP, et à la fabrication de guides d’onde optiques à base de NTCMP, en vue de composants photoniques pour les télécoms, autour de 1550 nm. Deux types de NTCMP ont été étudiés durant cette thèse : des NTCMP « HiPCO » (« high pressure carbon monoxide ») issus de la décomposition du monoxyde de carbone à haute pression, et des NTCMP « LV » (« laser vaporization ») provenant de l’ablation laser d’une cible en graphite. Plusieurs méthodes de dépôt de ces NTCMP ont été développées, telles que la méthode de dépôt assistée-par-tube, la méthode de dépôt en sillon, la méthode par pulvérisation, la méthode par centrifugation à grande vitesse, la méthode optimisée par centrifugation à vitesse réduite (MOCVR) et la méthode à jet d’encre. La qualité, l’épaisseur et l’uniformité des films de NTCMP sont caractérisées par observations au microscope électronique à balayage (MEB). Il est montré ici que l’uniformité des films à base de NTCMP HiPCO dépend fortement de la concentration en surfactants de la dispersion à base de NTCMP déposée. Des films uniformes de NTCMP LV ont été obtenus par la MOCVR et leur épaisseur couvre une gamme de 600nm à 900nm (avec une erreur <10%), qui dépend de la nature du substrat. L’alignement par diélectrophorèse (DEP) de NTCMP HiPCO et LV a été développé et optimisé. Ainsi, une nouvelle méthode (DEP « assistée-parchauffage ») est proposée afin d’obtenir un alignement à très haute densité en NTCMP. Cette méthode d’alignement par DEP assistée-par-chauffage a fait l’objet de travaux de simulation pour comprendre l’effet de la température. Les propriétés optiques excitoniques et les modes de vibration des NTCMP en solution et en film sur substrat ont été caractérisés par spectroscopies d’absorption, de photoluminescence (PL), d’excitation de la PL et Raman. Les niveaux de défauts et d’isolement des NTCMP HiPCO, les distributions en diamètre et en chiralité, les cartographies de l’uniformité et de l’épaisseur des films à base de NTCMP, et l’effet du laser à forte puissance, ont été qualitativement étudiés par spectroscopie Raman. Le rendement quantique interne en PL de NTCMP HiPCO en film est estimée à une valeur de 5%. Le transfert d’exciton entre NTCMP HiPCO individualisés, le rôle du polymère environnant sur les propriétés excitoniques des NTCMP LV, et les excitons sombres sont discutés dans cette thèse. Le design et la fabrication de guides optiques hybrides à une dimension, contenant une ou trois couches de NTCMP HiPCO, et de guides optiques à deux dimensions à base de NTCMP LV ont été menés. Les étapes de fabrication des guides optiques sont ici examinées en détails. La propagation à 1550nm de ces guides d’onde à base de NTCMP est observée. La propagation de la lumière dans les guides d’onde à base de NTCMP LV est une caractéristique… Advisors/Committee Members: Folliot, Hervé (thesis director).

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Ce travail de recherche s'inscrit dans une dynamique de valorisation des sous-produits industriels locaux dans l'industrie cimentière. Il porte essentiellement sur la possibilité d'utiliser la poudre de mâchefer de charbon produit par la SONICHAR au Niger pour élaborer des ciments composés. Après une caractérisation physico-chimique et environnementale de la poudre de mâchefer, nous avons déterminé sa réactivité pouzzolanique et son indice d'activité mécanique. Les résultats montrent que la poudre de mâchefer présente une pouzzolanicité dont la cinétique relativement lente ne démarre pas avant 14 jours. D'autre part, ce mâchefer peut être considéré comme une addition minérale du type Il selon la norme EN 206-1 avec un indice d'activité de 0,76. C'est pourquoi nous l'avons utilisé pour élaborer trois ciments composés de type CEM 11/A avec une classe de résistance de 42,5 lorsque le taux de substitution est de 10% et une classe de résistance de 32,5 lorsque Je taux de substitution est de 15% et 20%. Des mortiers normaux ont été élaborés à partir de ces ciments et caractérisés sur les plans physiques et mécaniques. La durabilité des mortiers a également été étudiée notamment du point de vue de la cinétique de carbonatation et de lixiviation en présence de nitrate d'ammonium. Il ressort en définitive que la poudre de mâchefer peut bien être incorporée comme addition dans l’élaboration de ciments composés. Les caractéristiques mécaniques à long terme (90 jours) et la durabilité des mortiers confectionnés à partir de ces ciments sont conservées lorsque le taux de substitution n'excède pas 10%.

This research is part of a process of valorization of local industrial by-products in the cement industry. lt focuses on the possibility f using coal bottom ash powder produced by SONICHAR in Niger as cement partial addition. After a physicochemical and environmental characterization of the coal bottom ash powder, we determined its pozzolanic reactivity and it mechanical activity index. The results show that the coal bottom ash powder presents a pozzolanicity whose relatively slow kinetics do ne start before 14 days. On the other hand, this coal bottom ash can be considered as a mineral addition of type 11 according to the standard EN 206-1 with an activity index of 0.76. This is why we used it to develop three CEM 11/A composite cements with a strength class of 42.5 when the substitution rate is 10% and a strength class of 32.5 when the rate of substitution is 15% and 20%. Normal mortars have been formulated with these cements and are characterized physically and mechanically. The durability of the mortars has also been studied, in particular from the point of view of the kinetics of carbonation and leaching in the presence of ammonium nitrate. Finally, it appears that the coal bottom ash powder may indeed be incorporated as an addition in the preparation of composite cements. The long-term mechanical characteristics (90 days) and the durability of the mortars made from these cements are preserved when the substitution rate does…

Advisors/Committee Members: Prince Agbodjan, William (thesis director), Tsobnang, François (thesis director).

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Cette thèse a pour but de déterminer les meilleures conditions possibles pour réaliser une génération de seconde harmonique (SHG) à partir d'un fondamental dans la bande C télécom (autour de 1.55 JJm) dans des microdisques de phosphure de gallium intégrés sur silicium. Il s'inscrit dans les efforts actuels de développement de circuits photoniques intégrés en étudiant une proposition technique pour tirer parti des effets non linéaires en optique. A partir d'une résolution approchée de l'équation de propagation des ondes électromagnétiques comportant un terme source d'origine non linéaire, il a permis d'aboutir à deux "cartes" indiquant, pour l'une, les conditions nécessaires à la SHG, pour l'autre, l'efficacité théorique attendue suivant les paramètres retenus. S'appuyant sur l'expertise du laboratoire Folon en matière d'intégration monolithique de GaP sur Si, une étude de l'influence sur la SHG de certains défauts de cristallisation a été menée et a conduit à la proposition de deux nouvelles techniques d'accord de phase dans les disques de GaP épitaxiés sur Si. D'un point de vue expérimental, ce travail de thèse a permis, d'une part, de doter le laboratoire d'un banc de fabrication de fibres effilées (tapers) et fibres effilées gaufrées (dimpled tapers) et, d'autre part, d'un banc de caractérisation optique des microdisques adapté à l'étude de la SHG.

The goal of this thesis is to determine the best conditions to manage the second harmonic generation (SHG) from afundamental in the telecom C-band (around 1.55 (Jm) in gallium phosphide microdisks integrated on silicon. Findingtechnical solutions to take advantage of the non linear effects in these devices is a contribution to the actual efforts madeto develop integrated photonics circuits.In this work, the approximate resolution of the electromagnetic wave propagation equation completed by a nonlinearsource led to two "charts" indicating, for one, the necessary conditions for SHG, and for the other, the conversionefficiency theoretically allowed according to the chosen parameters. Thanks to the Foton laboratory expertise inmonolithical integration of GaP on Si, the influence on the SHG of specific structural defects was studied. This has led tothe proposal of two new phase matching techniques in GaP/Si microdisks.From an experimental point of view, this work led to the fabrication of two setups, the fi rst one, to make tapered opticalfibres and dimpled tapers, the second one, to make optical characterizations of microdisks and to study SHG in these systems.

Advisors/Committee Members: Durand, Olivier (thesis director).

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L’holographie est souvent considérée comme la technologie de visualisation 3D la plus prometteuse, puisqu'elle fournit l'illusion du relief la plus naturelle et la plus réaliste possible. Toutefois, pour trouver application dans le domaine de la visioconférence ou de la téléprésence, les méthodes de génération numérique d'hologrammes doivent produire des scènes réalistes avec une forte illusion de profondeur, et ce en temps réel. Cette thèse se situe dans ce contexte et est organisé en deux parties. Dans la première partie de ce travail, nous avons proposé deux algorithmes de synthèse d'hologrammes permettant de se rapprocher du temps réel. Tout d'abord, nous avons développé une méthode combinant deux approches complémentaires: les approches point-source et wave-field. Alors que les méthodes de l'état de l'art réduisent la complexité de calcul de ces deux approches indépendamment, notre méthode tire parti de chacune d'entre elles. De cette manière, le temps de calcul de l'hologramme a été réduit de plus de 65% par rapport aux méthodes point-source et wave-field conventionnelles. Deuxièmement, nous avons cherché à accélérer cette méthode hybride en supprimant les redondances temporelles entre les trames consécutives d'une vidéo 3D. Pour chaque image, l'algorithme détecte les changements dans la scène et met à jour l'hologramme des points affectés. Étant donné que seules de petites régions de l'hologramme sont mises à jour, la charge de calcul est considérablement réduite, permettant le calcul d’hologrammes couleur à 60 images par seconde. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons proposé deux algorithmes afin d'améliorer la qualité visuelle des scènes. Tout d'abord, nous avons perfectionné la méthode hybride pour tenir compte des occultations dans la scène. Pour cela, nous avons conçu une méthode efficace pour le calcul de l'occultation d'une onde lumineuse par un point. Cette méthode reproduit les occultations sans augmenter de manière significative le temps de calcul de la méthode hybride originale. Enfin, nous avons proposé une méthode pour le calcul d'un hologramme à partir de données multivue-plus-profondeur (MVD) avec prise en compte des réflexions spéculaires. Selon cette méthode, la géométrie de la scène est reconstruite à partir des données MVD sous la forme d'un nuage de points, ce qui permet de n'utiliser que quelques projections de la scène. En outre, afin de tenir compte de réflexions spéculaires, chaque point de la scène est considéré avoir une émission différente selon les directions. Enfin, la lumière émise par la scène est propagée dans le plan de l'hologramme. Les résultats expérimentaux montrent que cette méthode reproduit tous les indices de la profondeur et l'illumination précise de la scène avec une complexité de calcul réduite.

Holography is often considered as the most promising 3D visualization technology, since it can produce the most realistic and natural depth illusion to the naked eye. However, in order to have application in the field of videoconferencing or telepresence…

Advisors/Committee Members: Morin, Luce (thesis director).

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Les molécules-aimants ou Single–Molécule Magnets (SMM) ont attiré une attention croissante au cours des dernières années en raison de leur potentiel attrayant en tant que dispositifs de stockage magnétique à haute densité. Beaucoup d'efforts ont été faits pour améliorer la performance magnétique de ces molécules à l’aide des techniques de chimie de coordination.Dans cette thèse, le travail est organisé en deux parties principales. La première partie est constituée des chapitres 2 et 3 qui se concentrent principalement sur les familles Lanthanide-radicaux zéro- et mono-dimensionnelles. La deuxième partie contient les chapitres 4 et 5, ou des ligands diamagnétiques sont utilisés afin concevoir des matériaux multifonctionnels.Dans la première partie, neuf radicaux TEMPO-R (R représente le substituant) sont utilisés. Leur structure cristalline, ainsi que leurs propriétés magnétiques ont été caractérisées. Dans le chapitre 2, quatre radicaux (TEMPO-OCH3, TEMPO-NH2 TEMPO-Acetamido et TEMPO-OCH2CCH) sont utilisés pour synthétiser des complexes zéro-dimensionnels, dont trois présentent des propriétés de SMM. Dans le cas particulier de TEMPO-OCH3, un très rare comportement de SMM avec lanthanides légers est observé (CeIII, PrIII et NdIII). La première SMM à base de PrIII est ainsi reportée. Dans le chapitre 3, l'objectif est de concevoir des SMM organisés mono-dimensionnellement dans l’empilement cristallin. Cinq autres radicaux sont utilisés: TEMPO-Méthacrylate, TEMPO-OCOPh, TEMPO-oxo, TEMPO-OH et TEMPO-CN. Parmi toutes les chaînes obtenues, [Pr(hfac)3(H2O)(TEMPO-OH)]n (17), [Dy(hfac)3-TEMPO-OH)]n (18) et [Tb(hfac)TEMPO-CN)]n (22) sont identifiés comme SMM. 22 présente la relaxation magnétique la plus lente parmi tous les SMM 4f-2p obtenues dans cette thèse, avec une d'hystérèse magnétique à basse température. Son analogue à base GdIII (23) présente une des plus grandes valeurs d'échange dans les composés de Gd-2p. Enfin un très rare exemple de réseau bidimensionnel 4f-2p de formule [(Ce(hfac)3)3(Oxo-TEMPO)4]n (15) est obtenu. Dans la deuxième partie, une chaine de dimère est obtenue par réaction d'un ligand carboxylique photo-commutable avec des sels d’ions LnIII. La photo-sensibilité du ligand sous irradiation UV a été testée et des mesures magnétiques en solution ont été entreprises. En outre, un composé de type Metal-Organic-Framework (MOF) présentant un comportement de SMM de {[Dy2(o-PDA)3(H2O)2]2H2O}n (28) a été conçu et caractérisé. Une interaction ferromagnétique Ln-Ln a été observée dans ce MOF-SMM et le dopage diamagnétique démontre que, contrairement à ce qui est observé sur [Ln(AZO)3(DMSO)(H2O)]2•4DMSO, cette interaction favorise le comportement de SMM.

Single-molecule-magnet (SMM) has attracted increasing attention in recent years due to their appealing potential for high-density storage devices. Much effort has been made to improve the magnetic performance through flexible coordination chemistry strategy.In this thesis, the work is organized in two main parts. The first part is constituted of chapter 2 and…

Advisors/Committee Members: Guillou, Olivier (thesis director).

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Menée en partenariat avec Thales Alenia Space et le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES), cette thèse s’inscrit dans un contexte international très actif sur une nouvelle technologie de systèmes antennaires : les réseaux réflecteurs (RA). Combinant les atouts des réflecteurs classiques et ceux des réseaux, les RA pourraient remplacer, à terme, les réflecteurs formés utilisés aujourd’hui. Ils sont constitués d’une source primaire placée en regard d’un réseau de cellules contrôlant les propriétés du champ électromagnétique réfléchi. Si de nombreuses études portent déjà sur la caractérisation des cellules, une des problématiques consiste à les sélectionner judicieusement pour réaliser l’antenne finale : c’est l’étape de synthèse.Un tour d’horizon consacré aux différentes méthodes de synthèse a révélé toute la complexité d’obtenir rapidement de bonnes performances simultanément sur les polarisations directes et croisées, pour une large bande de fréquences et pour la réalisation de diagrammes formés. La cellule Phoenix est sélectionnée dans ce travail pour ses bonnes propriétés puisqu’elle fournit l’ensemble de la gamme de phase suivant un cycle continu de géométries.Parce qu’une des contraintes dans la conception de RA est de maintenir des variations de géométries continues entre deux cellules juxtaposées à la surface du RA, un outil de représentation sphérique permettant de classer l’ensemble des cellules d’étude est proposé. Il répertorie judicieusement toutes les cellules sur une surface continue, fermée et périodique.Une nouvelle étape est franchie avec la conception de modèles comportementaux à l’aide de réseaux de neurones (ANN). Ces modèles permettent une caractérisation électromagnétique très rapide des cellules en termes de phase et d’amplitude des coefficients directs et croisées de la matrice de réflexion.L’originalité de l’algorithme de synthèse proposé dans ce travail se base sur l’utilisation combinée de la représentation sphérique et de la caractérisation rapide par ANN. Un outil d’optimisation de type min / max est utilisé pour améliorer les performances globales du panneau RA. Il est ensuite appliqué à un cas concret dans le cadre d’une mission de télécommunication.

In collaboration with Thales Alenia Space and the French Space Agency (CNES), this PHD takes part in a very active international context on a new antenna: the reflectarrays (RA).Combining the advantages of conventional reflectors and those of networks, RA could eventually replace the currently used shaped reflectors. They consist of a primary source placed in front of a network of cells controlling the properties of the reflected electromagnetic field. Although many studies already focus on the characterization of cells, one of the issues is to carefully select them to achieve the final antenna: this is the synthesis step.An overview of different synthesis methods revealed the complexity to quickly obtain good performance simultaneously on the co- and cross-polarizations, for a wide frequency band and for the realization of shaped…

Advisors/Committee Members: Loison, Renaud (thesis director).

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Les procédés de mise en forme des tôles minces sont largement utilisés dans l'industrie. L’utilisation optimale des alliages légers ou des aciers à haute résistance, propices à des économies d’énergie dans le domaine des transports, nécessite une connaissance approfondie de leurs limites de formabilité. Classiquement, la formabilité d’une tôle est caractérisée par l’apparition d’une striction localisée. Cependant, pour des chargements spécifiques (chemins de déformation complexes ...), la rupture caractérise la formabilité du matériau, la courbe limite de formage à rupture (CLFR) plutôt que celle à striction (CLFS) doit alors être considérée. Pour identifier la CLFS et la CLFR pour des chemins de déformation linéaires et non-linéaires, les méthodes conventionnelles requièrent différents dispositifs expérimentaux et différentes formes d'éprouvette pour atteindre une large gamme de chemins de déformation. L'essai de traction biaxiale, associé à une éprouvette cruciforme, est possible pour la réaliser. De plus, le changement de chemin est activé au cours de l’essai, sans déchargement. Le premier objectif de cette étude est de montrer que l'essai de traction biaxiale, associé à une forme unique d'éprouvette cruciforme, permet de tracer la CLFS et la CLFR pour plusieurs chemins de déformation, qu’ils soient linéaires ou non-linéaires. En premier lieu, des essais ont été réalisés sur des tôles d’alliage d’aluminium 5086 (épaisseur initiale de 4 mm) à partir d’une forme d’éprouvette déjà proposée au laboratoire. Une nouvelle forme d'éprouvette cruciforme a été proposée pour des tôles moins épaisses (2 mm), plus répandues. Cet éprouvette a été validée pour étudier la formabilité d’un acier dual phase DP600 pour plusieurs chemins de déformation. Le deuxième objectif est de discuter la validité de critères classiques de rupture ductile. Pour les deux matériaux, un critère a finalement été identifié pour prédire assez précisément les résultats expérimentaux.

Sheet metal forming is very common in industry for producing various components. The optimal use of light alloys or high strength steels in transportation for energy economy, requires in-depth analysis of their formability. Usually, the formability of sheet metal is controlled by the onset of localized necking. However, under specific loadings (complex strain paths...), fracture characterizes the formability and the forming limit curve at fracture (FLCF) instead of the forming limit curve at necking (FLCN) should be considered. For identifying FLCN and FLCF under linear and non-linear strain paths, conventional methods require different experimental devices and geometrical specifications of specimen to cover a wide range of strain paths. However, using the in-plane biaxial tensile test with just one shape of cruciform is sufficient for that, even changes of strain path without unloading can be made during the test. The first objective of this study is to show that the in-plane biaxial tensile test with a single type of cruciform specimen permits to investigate the FLCN…

Advisors/Committee Members: Ragneau, Eric (thesis director).

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Dans cette thèse, nous avons étudié les méthodes de régularisation pour la résolution numérique de problèmes avec équilibres. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés aux problèmes de complémentarité au travers de deux applications : les équations en valeur absolue et les problèmes de parcimonie. Dans une seconde partie, nous avons étudié les problèmes d'optimisation sous contraintes de .complémentarité. Après avoir définies des conditions d'optimalité pour ces problèmes nous avons proposé une nouvelle méthode de régularisation appelée méthode des papillons. A partir d'une étude de la résolution des sous-problèmes de la régularisation nous avons défini un algorithme avec des propriétés de convergence forte. Tout au long de ce manuscrit nous nous sommes concentrés sur les propriétés théoriques des algorithmes ainsi que sur leurs applications numériques. La dernière partie de ce document est consacrée aux résultats numériques des méthodes de régularisation.

In this thesis, we studied the regularization methods for the numerical resolution of problems with equilibria. In the first part, we focused on the complementarity problems through two applications that are the absolute value equation and the sparse optimization problem. In the second part, we concentrated on optimization problems with complementarity constraints. After studying the optimality conditions of this problem, we proposed a new regularization method, so-called butterfly relaxation. Then, based on an analysis of the regularized sub-problems we defined an algorithm with strong convergence property. Throughout the manuscript, we concentrated on the theoretical properties of the algorithms as well as their numerical applications. In the last part of this document, we presented numerical results using the regularization methods for the mathematical programs with complementarity constraints.

Advisors/Committee Members: Haddou, Mounir (thesis director).

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En réponse aux préoccupations environnementales, l'utilisation du béton de chanvre s'est développée ces dernières années et a montré son efficacité d'un point de vue hygrothermique. L’analyse de son cycle de vie souligne l’intérêt environnemental du chanvre et montre que le constituant le plus impactant est le liant, généralement à base de chaux. L'objectif de cette thèse est de développer des composites à base de chanvre en substituant à la chaux une matrice minérale moins impactante. Plusieurs formulations sont réalisées avec différentes matrices liantes et différents dosages en chanvre. D'une part, le liant commercial ThermOⓇ est utilisé pour produire des bétons de chanvre «classiques», servant de référence comparative. D' autre part, des matrices liantes sont développées à base de fines issues de boue de lavage. La terre commerciale ClaytecⓇ est également considérée. Après avoir présenté les différentes matières premières retenues pour cette étude. Le liant ThermOⓇ est caractérisé pour différents dosages en eau. Les fines issues de boues de lavage font l'objet d'une étude de stabilisation visant à satisfaire des objectifs de résistance mécanique de la matrice liante. Une stabilisation avec 5 % de ciment portland couplé à 5% de ThermOⓇ est retenue pour la suite de l'étude. Cette formulation n'impacte pas significativement la conductivité thermique de la matrice liante, tout en permettant d'atteindre les objectifs mécaniques fixés. Les composites réalisés avec les différents liants sélectionnés présentent des dosages chanvre / liant évoluant entre 0.4 et 0.75, dosage conventionnels pour des applications toit, mur et dalle. Ils sont mis en œuvre par compaction, ce qui conduit à des masses volumiques comprises entre 370 et 6 15 kg/m3 et des porosités comprises entre 70 et 81 %. Les comportements mécaniques, thermiques et hygriques des composites sont évalués. Les performances mécaniques mesurées répondent aux exigences des règles professionnelles Construire en Chanvre, y compris pour les composites réalisés avec des fines non stabilisées. Les isothermes de sorption obtenues sont des sigmoïdes de classe II ou Ill. présentant des teneurs en eau plus élevées pour les composites réalisés avec le ThermOⓇ. Les valeurs MBV obtenues montrent que les composites à base de fines ou de terre ClaytecⓇsont meilleurs régulateurs hygriques que les composites réalisés avec le liant ThermOⓇ, respectivement classés excellents et très bons régulateurs hygriques. Les performances thermiques des composites en permettent un usage en isolation répartie. Au point sec, la conductivité thermique dépend essentiellement de la masse volumique, sans impact du type de liant. Lorsque l'humidité relative ambiante augmente, la conductivité thermique des composites à base de liant ThermOⓇ est plus impactée que celle des autres composites, en lien avec les isothermes de sorption. Cette étude montre donc toute la pertinence du développement de composites formulés à l'aide de fines issues de boues de lavage en substitution de la chaux.

In response to…

Advisors/Committee Members: Lanos, Christophe (thesis director).

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D’ici 2020, l’univers numérique atteindra 44 zettaoctets puisqu’il double tous les deux ans. Les données se présentent sous les formes les plus diverses et proviennent de sources géographiquement dispersées. L’explosion de données crée un besoin sans précédent en terme de stockage et de traitement de données, mais aussi en terme de logiciels de traitement de données capables d’exploiter au mieux ces ressources informatiques. Ces applications à grande échelle prennent souvent la forme de workflows qui aident à définir les dépendances de données entre leurs différents composants. De plus en plus de workflows scientifiques sont exécutés sur des clouds car ils constituent une alternative rentable pour le calcul intensif. Parfois, les workflows doivent être répartis sur plusieurs data centers. Soit parce qu’ils dépassent la capacité d’un site unique en raison de leurs énormes besoins de stockage et de calcul, soit car les données qu’ils traitent sont dispersées dans différents endroits. L’exécution de workflows multisite entraîne plusieurs problèmes, pour lesquels peu de solutions ont été développées : il n’existe pas de système de fichiers commun pour le transfert de données, les latences inter-sites sont élevées et la gestion centralisée devient un goulet d’étranglement. Cette thèse présente trois contributions qui visent à réduire l’écart entre les exécutions de workflows sur un seul site ou plusieurs data centers. Tout d’abord, nous présentons plusieurs stratégies pour le soutien efficace de l’exécution des workflows sur des clouds multisite en réduisant le coût des opérations de métadonnées. Ensuite, nous expliquons comment la manipulation sélective des métadonnées, classées par fréquence d’accès, améliore la performance des workflows dans un environnement multisite. Enfin, nous examinons une approche différente pour optimiser l’exécution de workflows sur le cloud en étudiant les paramètres d’exécution pour modéliser le passage élastique à l’échelle.

By 2020, the digital universe is expected to reach 44 zettabytes, as it is doubling every two years. Data come in the most diverse shapes and from the most geographically dispersed sources ever. The data explosion calls for applications capable of highlyscalable, distributed computation, and for infrastructures with massive storage and processing power to support them. These large-scale applications are often expressed as workflows that help defining data dependencies between their different components. More and more scientific workflows are executed on clouds, for they are a cost-effective alternative for intensive computing. Sometimes, workflows must be executed across multiple geodistributed cloud datacenters. It is either because these workflows exceed a single site capacity due to their huge storage and computation requirements, or because the data they process is scattered in different locations. Multisite workflow execution brings about several issues, for which little support has been developed: there is no common ile system for data transfer, inter-site…

Advisors/Committee Members: Antoniu, Gabriel (thesis director).

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La thèse porte sur le développement d'architectures neuronales profondes permettant d'analyser des contenus textuels ou visuels, ou la combinaison des deux. De manière générale, le travail tire parti de la capacité des réseaux de neurones à apprendre des représentations abstraites. Les principales contributions de la thèse sont les suivantes: 1) Réseaux récurrents pour la compréhension de la parole: différentes architectures de réseaux sont comparées pour cette tâche sur leurs facultés à modéliser les observations ainsi que les dépendances sur les étiquettes à prédire. 2) Prédiction d’image et de mouvement : nous proposons une architecture permettant d'apprendre une représentation d'une image représentant une action humaine afin de prédire l'évolution du mouvement dans une vidéo ; l'originalité du modèle proposé réside dans sa capacité à prédire des images à une distance arbitraire dans une vidéo. 3) Encodeurs bidirectionnels multimodaux : le résultat majeur de la thèse concerne la proposition d'un réseau bidirectionnel permettant de traduire une modalité en une autre, offrant ainsi la possibilité de représenter conjointement plusieurs modalités. L'approche été étudiée principalement en structuration de collections de vidéos, dons le cadre d'évaluations internationales où l'approche proposée s'est imposée comme l'état de l'art. 4) Réseaux adverses pour la fusion multimodale: la thèse propose d'utiliser les architectures génératives adverses pour apprendre des représentations multimodales en offrant la possibilité de visualiser les représentations dans l'espace des images.

In this dissertation, the thesis that deep neural networks are suited for analysis of visual, textual and fused visual and textual content is discussed. This work evaluates the ability of deep neural networks to learn automatic multimodal representations in either unsupervised or supervised manners and brings the following main contributions:1) Recurrent neural networks for spoken language understanding (slot filling): different architectures are compared for this task with the aim of modeling both the input context and output label dependencies.2) Action prediction from single images: we propose an architecture that allow us to predict human actions from a single image. The architecture is evaluated on videos, by utilizing solely one frame as input.3) Bidirectional multimodal encoders: the main contribution of this thesis consists of neural architecture that translates from one modality to the other and conversely and offers and improved multimodal representation space where the initially disjoint representations can translated and fused. This enables for improved multimodal fusion of multiple modalities. The architecture was extensively studied an evaluated in international benchmarks within the task of video hyperlinking where it defined the state of the art today.4) Generative adversarial networks for multimodal fusion: continuing on the topic of multimodal fusion, we evaluate the possibility of using conditional generative adversarial…

Advisors/Committee Members: Gravier, Guillaume (thesis director).

▼ Dans le cadre de l’avion plus électrique, les avionneurs cherchent à remplacer les commandes de vol hydrauliques par des commandes de vol électriques, avec pour intérêt de diminuer le poids, et d’améliorer la flexibilité des équipements aéronautiques. Sachant que sur un A380, la distance cumulée pour les câbles peut atteindre plus de 500 km, la solution consistant à faire cohabiter les transmissions de données et de puissances au sein de mêmes câbles grâce à la technologie CPL pourrait contribuer à réduire la masse de câble dans un avion. Cependant les câbles de puissance n’ont pas été dimensionnés pour transmettre un signal informationnel, et les équipements présents sur le réseau sont source de bruits. Dans ce contexte nous souhaitons montrer la faisabilité d’une transmission CPL soumise aux contraintes avioniques tout en respectant les normes aéronautiques. La première partie des travaux a consisté à mesurer le canal de propagation sur un banc de test représentatif d’un environnement aéronautique. Le canal de propagation est composé de deux coupleurs de type inductif ou capacitif dont le but est de connecter les câbles de télécommunication au réseau de puissance et d’une paire bifilaire torsadée de puissance d’une longueur de 32 m représentative d’un réseau HVDC ±270 V. Nous avons alors testé trois architectures différentes : l’architecture point-À-Point avec coupleur capacitif, l’architecture point-À-Point avec coupleur inductif et l’architecture point-À-Multipoints avec coupleur inductif. Le but de ces mesures a été d’évaluer la fonction de transfert du canal sur la bande [1 ; 100] MHz. Nous avons alors calculé les éléments caractéristiques du canal comme la bande de cohérence et l’étalement des retards. Après la caractérisation du canal de propagation, nous avons choisi et dimensionné les algorithmes de traitement du signal au regard des spécifications aéronautiques à savoir : un débit utile de 10 Mbit/s, un temps de latence de 167-334 μs, un TEB de 10-12 et le respect du gabarit de la DO-160 en émission conduite. Au regard de la fonction de transfert du canal, nous avons choisi d’utiliser l’OFDM comme technique de transmission. Ainsi, à l’aide de la caractérisation du canal de propagation nous avons au cours d’une étude paramétrique défini les paramètres de la transmission OFDM au regard des spécifications de débit et de temps réel. Dans un second temps, nous avons implanté les paramètres OFDM ainsi que la modélisation du canal de propagation dans une chaine de transmission Matlab. Cette chaine nous a alors permis de vérifier les paramètres issues de l’étude paramétrique ainsi que de définir le système de codage de canal (Reed-Solomon et code convolutif) pour respecter les spécifications aéronautiques. La dernière partie de cette thèse a consisté en l’étude du système de synchronisation. Du fait de la stabilité du canal de propagation, nous avons considéré une synchronisation fine du système lors d’une phase d’initialisation puis nous nous somme focalisé sur le dimensionnement d’un système de suivi dans le but… Advisors/Committee Members: Uzel-Nouvel, Fabienne (thesis director).

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Actuellement, l’étude des systèmes multi-antennaires MIMO (Multiple Input Multiple Output) est orientée dans beaucoup de cas vers l’augmentation considérable du nombre d’antennes de la station de base (« massive MIMO », « large-scale MIMO »), afin notamment d’augmenter la capacité de transmission, réduire l’énergie consommée par bit transmis, exploiter la dimension spatiale du canal de propagation, diminuer l’influence des évanouissements, etc. Pour les systèmes MIMO à bande étroite ou ceux utilisant la technique OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), le canal de propagation (ou les sous-canaux correspondants à chaque sous-porteuse d’un système OFDM) sont pratiquement plats (non-sélectifs en fréquence), ce qui revient à considérer la réponse fréquentielle de chaque canal SISO invariante par rapport à la fréquence mais variante dans le temps. Ainsi, le canal de propagation MIMO peut être caractérisé en bande de base par une matrice dont les coefficients sont des nombres complexes. Les systèmes MIMO cohérents nécessitent pour pouvoir démoduler le signal en réception de disposer de la connaissance de cette matrice de canal, donc le sondage périodique, en temps réel, du canal de propagation. L’augmentation du nombre d’antennes et la variation dans le temps, parfois assez rapide, du canal de propagation, rend ce sondage de canal difficile, voire impossible. Il est donc intéressant d’étudier des systèmes MIMO différentiels qui n’ont pas besoin de connaître la matrice de canal. Pour un bon fonctionnement de ces systèmes, la seule contrainte est que la matrice de canal varie peu pendant la transmission de deux matrices d’information successives. Le sujet de cette thèse concerne l’étude et l’analyse de nouveaux systèmes MIMO différentiels. On considère des systèmes à 2, 4 et 8 antennes d’émission, mais la méthode utilisée peut être étendue à des systèmes MIMO avec 2n antennes d’émission, le nombre d’antennes de réception étant quelconque. Pour les systèmes MIMO avec 2 antennes d’émission qui ont été étudiés dans le cadre de cette thèse, les matrices d’information sont des éléments du groupe de Weyl. Pour les systèmes avec 2n antennes d’émission, (n ≥ 2), les matrices utilisées sont obtenues en effectuant des produits de Kronecker des matrices unitaires du groupe de Weyl. Pour chaque nombre d’antennes d’émission on identifie d’abord le nombre de matrices disponibles et on détermine la valeur maximale de l’efficacité spectrale. Pour chaque valeur de l’efficacité spectrale on détermine les meilleurs sous-ensembles de matrices d’information à utiliser (selon le spectre des distances ou le critère du produit de diversité). On optimise ensuite la correspondance ou mapping entre les vecteurs binaires et les matrices d’information. Enfin, on détermine par simulation les performances des systèmes MIMO différentiels ainsi obtenus et on les compare avec celles des systèmes similaires existants. […]

At present, the study of multi-antenna systems MIMO (Multiple Input Multiple Output) is developed in many cases to intensively…

Advisors/Committee Members: Hélard, Jean-François (thesis director).

▼ Le codage de reseau (CR) est une nouvelle technique reposant, sur la realisation par les noeuds du reseau, des fonctions de codage et de decodage des donnees afin d’ameliorerle debit et reduire les retards. En utilisant des algorithmes algebriques, le codage consiste àcombiner ensemble les paquets transmis et le decodage consiste à restaurer ces paquets. Cette operation permet de reduire le nombre total de transmissions de paquets pour echanger les donnees, mais requiere des traitements additionnels au niveau des noeuds. Le codage de reseau peut etre applique au niveau de differentes couches ISO.Toutefois dans ce travail, sa mise en noeuvre est effectuee au niveau de la couche reseau. Dans ce travail de thèse, nous presentons des techniques de codage de reseau s’appuyantsur de nouveaux protocoles permettant d’optimiser l’utilisation de la bande passante,D’ameliorer la qualite de service et de reduire l’impact de la perte de paquets dans les reseaux a pertes. Plusieurs defis ont ete releves notamment concernant les fonctions de codage/decodage et tous les mecanismes connexes utilises pour livrer les paquets echanges entre les noeuds. Des questions comme le cycle de vie des paquets dans le reseau, lacardinalite des messages codes, le nombre total d’octets transmis et la duree du temps de maintien des paquets ont ete adressees analytiquement, en s’appuyant sur des theoremes, qui ont ete ensuite confirmes par des simulations. Dans les reseaux a pertes, les methodes utilisees pour etudier precisement le comportement du reseau conduisent a la proposition de nouveaux mecanismes pour surmonter cette perte et reduire la charge.Dans la premiere partie de la these, un etat de l’art des techniques de codage de reseauxest presente a partir des travaux de Alshwede et al. Les differentes techniques sont detaillees mettant l’accent sur les codages lineaires et binaires. Ces techniques sont decrites en s’appuyant sur differents scenarios pour aider a comprendre les avantages etles inconvenients de chacune d’elles. Dans la deuxieme partie, un nouveau protocole base sur la correlation des adresses (ACNC) est presente, et deux approches utilisant ce protocole sont introduites ; l’approche centralisee ou le decodage se fait aux noeuds d’extremites et l’approche distribueeou chaque noeud dans le reseau participe au decodage. Le decodage centralise est elabore en presentant d’abord ses modeles de decision et le detail du decodage aux noeuds d’extremites. La cardinalite des messages codes recus et les exigences de mise en mémoire tampon au niveau des noeuds d’extremites sont etudiees et les notions d’age et de maturite sont introduites. On montre que le decodage distribue permet de reduire la charge sur les noeuds d’extremite ainsi que la memoire tampon au niveau des noeuds intermediaires. La perte et le recouvrement avec les techniques de codage de reseau sont examines pour les deux approches proposees. Pour l’approche centralisee, deux mecanismes pour limiter l’impact de la perte sont presentes. A cet effet, le concept de fermetures et le… Advisors/Committee Members: Hélard, Jean-François (thesis director).

▼ La densification des réseaux allant de pair avec le déploiement de petites cellules, les systèmes Massive MIMO disposent de caractéristiques prometteuses pour accroître la capacité des réseaux au travers des techniques de formation de faisceau, appelées beamforming. Les transmissions aux longueurs d’onde millimétriques (mmWave) sont, quant à elle, très convoitées car, non seulement les bandes passantes exploitables sont extrêmement larges, mais le canal de propagation est principalement Line-of-Sight (LOS), ce qui correspond à la visibilité directe entre le terminal et la station de base. L’attrait que peut avoir un système multi-utilisateurs Massive MIMO à de telles fréquences provient, en partie, du faible encombrement du réseau d’antennes, mais aussi du fort gain de beamforming dont il permet de bénéficier afin de contrecarrer les fortes pertes en espace libre que subissent les signaux à de telles longueurs d’onde. Dans un premier temps nous montrons comment l’augmentation de la fréquence porteuse impacte les performances de deux précodeurs connus. Au travers d’une modélisation déterministe et géométrique du canal, on simule un scénario Outdoor à faible mobilité et à forte densité de population en mettant en avant l’influence du trajet direct et des trajets réfléchis sur les performances. Plus précisément on prouve qu’en configuration purement LOS, le précodeur Zero-Forcing est beaucoup plus sensible à la structure du réseau d’antennes, et à la position des utilisateurs, que le Conjugate Beamforming (aussi connu sous le nom de retournement temporel). On introduit alors un précodeur basé uniquement sur la position angulaire des utilisateurs dans la cellule en référence à la station de base, puis l’on compare ses performances à celles des deux autres. La robustesse d’une telle implémentation à une erreur d’estimation d’angles est illustrée pour un scénario spécifique afin de souligner la pertinence des solutions angulaires, une direction étant plus facile à estimer et son évolution dans le temps plus prévisible.On décrit dans un second temps comment la connaissance des positions angulaires des utilisateurs permet d’accroître la capacité de la cellule par le biais d’un procédé d’allocation de puissance reposant sur une évaluation de l’interférence que chaque faisceau génère sur les autres. On prouve à l’aide de simulations que l’obtention de cette interférence, même exprimée sous une forme très simplifiée, permet d’améliorer très nettement la capacité totale de la cellule. Enfin, nous introduisons les systèmes Hybrides Numériques et Analogiques ayant récemment été proposés afin de permettre à une station de base de conserver un large nombre d’antennes, nécessaire à l’obtention d’un fort gain de beamforming, tout en réduisant le nombre de chaînes Radiofréquences (RF). On commence par décrire une solution permettant à un terminal de former un faisceau dont la direction s’adapte à sa propre inclinaison, en temps réel, pour toujours viser la station de base. On compare ensuite les performances de tels récepteurs,… Advisors/Committee Members: Hélard, Jean-François (thesis director).

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L'évolution continue des systèmes de communications sans fil en indoor rend nécessaire le développement des outils de caractérisation et de modélisation de la propagation des ondes électromagnétiques; afin de répondre aux problématiques et besoins d'ingénieur et de garantir une meilleure planification et un fonctionnement optimal des systèmes communicants. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse portent sur la modélisation du rayonnement des antennes en tenant compte de la complexité environnementale. La méthode de modélisation basée sur la FDTD, détaillée au cours de ce manuscrit, permet d'obtenir d'une manière efficace et précise les niveaux de champs, en tenant compte des phénomènes de propagation et d'interaction des ondes radioélectriques dans un environnement quelconque. Des améliorations ayant deux objectifs essentiels, ont été apportées à ce code. Le premier s'est consacré à améliorer ses performances, et le deuxième s'est intéressé à l'intégration d'un modèle de corps humain et d'autres sources d'émission, dans le but d'assurer plus de réalisme à la modélisation effectuée avec ce code. La validation du code FDTD a été menée par des études comparatives réalisées dans trois environnements différents. La première étude a porté sur une communication sans fil à travers des portes étanches métalliques à bord d'un navire. Une bonne précision du code FDTD a été relevée en comparant les résultats obtenus par ce code avec ceux obtenus par des mesures. La deuxième a porté sur la caractérisation du rayonnement d'antennes dans un bureau universitaire. Les résultats obtenus par des mesures effectuées dans cet environnement ont été confrontés aux ceux obtenus par le code FDTD et par d'autres outils de simulation (HFSS et un outil de tracé de rayons "Wireless lnsite"). Ils ont permis de montrer la capacité du code FDTD à fournir les résultats les plus proches des mesures avec un temps de calcul acceptable et sans avoir besoin de grandes ressources informatiques. La dernière étude a porté sur l'effet de la présence humaine dans une chambre en acier. Une comparaison entre les résultats fournis par le code FDTD et ceux obtenus expérimentalement a été réalisée et un bon accord a été observé.

He continuous evolution of wireless communication systems in indoor environments requires the development of characterization and modeling tools for electromagnetic waves propagation, in order to answer the engineer's issues and needs and to ensure the best planning and an optimal operation of the communicating systems. The work carried out during this thesis concerns antenna radiation modeling, taking into account the environment complexity. The modeling method based on FDTD, detailed in this manuscript, provides efficiently and accurately the fields' strengths, taking account of propagation and radio waves interactions phenomena in any environment. Two main objectives of improvement were brought to this code. The first focused on improving its performance, and the second concerned the emission of multi-sources and the…

Advisors/Committee Members: Zein, Ghaïs El (thesis director), Latrach, Mohamed (thesis director).

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De nos jours, le béton est le matériau de construction le plus utilisé dans le monde en raison de ses performances mécaniques, sa facilité de mise en oeuvre, son coût compétitif et sa « recyclabilité ». Toutefois, compte tenu de son caractère fragile en terme mécanique et de sa faible résistance à la traction, il est souvent renforcé par des armatures métalliques qui lui confèrent une bonne ténacité et une meilleure aptitude à supporter les efforts de traction. Ce composite béton-armature ne peut cependant assurer efficacement son rôle que si les deux composants sont étroitement liés l’un à l’autre. C’est donc dans la qualité de l’adhérence que réside l’efficacité du transfert des efforts entre les deux matériaux. Or, dès la mise en place des ouvrages en béton armé et pendant toute la durée de leur exploitation, différentes actions et agents agresseurs peuvent modifier la qualité de cette adhérence. Il peut s’agir de phénomènes naturels comme le gel/dégel et l’action du dioxyde de carbone atmosphérique, ou des sollicitations accidentelles comme l’incendie ou encore l’action de certains agents spécifiques comme les chlorures et les sulfates. Notre objectif dans cette thèse est de qualifier les modifications d’adhérence qui résultent de quatre types de sollicitations couramment rencontrées dans la vie des ouvrages en béton armé: l’effet des températures élevées, l’effet de la carbonatation, l’effet des cycles gel/dégel, l’effet de la corrosion. Nous évaluons la qualité de l’adhérence par la mesure de la résistance à l’arrachement et par l’analyse du comportement résiduel sous sollicitation mécanique. La technique d’émission acoustique est utilisée pour localiser en temps réel, l’endommagement du matériau sous sollicitation. Les applications de notre étude concernent non seulement les armatures et inserts classiques du béton armé mais aussi les nombreux dispositifs constructifs des structures mixtes acier – béton qui utilisent les liaisons par goujons pour relier les deux matériaux.

Nowadays, concrete is the most used construction material in the world because of its mechanical performances, its ability to be molded or cast, its competitive cost and its recyclability. However, concrete has a low ductility and a relatively low tensile strength compared to other construction materials. Therefore, concrete is often reinforced by steel rebars to improve the ductility and tensile strength. Nevertheless, to make reinforced concrete being highly efficient material, the two components need to be correctly bonded each to other. The bond quality the efficiency of the force transfer between rebar and concrete surrounding ensures. In fact, since the casting of concrete and during the service life of reinforced concrete structure, various actions such corrosion action, freeze/thaw attack and chemical attack etc. may affect the bond quality. The objective of this PhD research work is to qualify the changes of adhesion property causing by four types of action which frequently takes place in the service life of reinforced concrete…

Advisors/Committee Members: Prince Agbodjan, William (thesis director).

▼ L’émergence des utilisateurs mobiles et la popularité croissante des services multimédias linéaires ont entrainé, ces dernières années, une augmentation impressionnante du trafic de données au sein des réseaux mobiles. En effet, le principal moteur de cette croissance est lié à la consommation de contenus vidéo de façon linéaire (télévision) ou non (vidéo à la demande) par de nombreux utilisateurs sur des appareils mobiles (tablettes, smartphones, ordinateurs portables, etc.) connectés aux réseaux cellulaires. Cependant, l’acheminement de ce trafic via le mode de transmission unicast traditionnel des réseaux cellulaires risque de générer un engorgement rapide du réseau au détriment de la qualité du service rendu. Ainsi, pour faire face cette demande continuellement croissante en débit des utilisateurs mobiles et devant la raréfaction croissante du spectre radioélectrique, les opérateurs n’ont d’autre choix que de densifier leurs infrastructures d’accès au réseau radio (RAN) et déployer des réseaux d’accès hétérogènes et hybrides exploitant plusieurs technologies (WiFi/small cells (3G/4G)) permettant le délestage du trafic de données mobiles. Dans cette optique, cette thèse porte sur la modélisation et l’optimisation d’un réseau hybride de diffusion de contenus multimédias pouvant exploiter de façon complémentaire deux infrastructures réseaux existantes et radicalement différentes, à savoir les réseaux cellulaires (LTE) et les réseaux de diffusion (DVB-T2 Lite, DVB-NGH ou éventuellement le mode broadcast LTE-eMBMS).Dans un premier temps nous nous consacrons à la modélisation et à la simulation du réseau hybride en considérant un scénario d’extension de couverture, où les deux réseaux coopèrent pour distribuer des services linéaires aux utilisateurs mobiles. A l’aide d'un simulateur système, nous évaluons les performances du réseau hybride en termes de capacité, consommation de puissance et efficacité énergétique.Dans un second temps, nous nous intéressons à l’optimisation de la capacité, de la consommation énergétique et de l’efficacité énergétique du réseau hybride pour la diffusion de ces services linéaires. Sur la base du modèle hybride, nous proposons une approche théorique, basée sur la distribution des utilisateurs, pour trouver une expression analytique de la zone de couverture optimale du réseau de diffusion tout en tenant compte de la qualité du service rendu aux utilisateurs. Les résultats théoriques et ceux obtenus à l’aide du simulateur système sont très proches. Nous étudions également l’impact de la popularité du service (en termes de nombre d’utilisateurs demandant le service) sur cette zone de couverture optimale.Enfin, nous proposons une extension au modèle de réseau hybride pour la diffusion des services non linéaires comme la vidéo à la demande, le téléchargement de fichiers, etc. Nous proposons une formalisation du problème d’optimisation en tenant compte des contraintes liées à ces services non-linéaires, en particulier le temps d’attente et de téléchargement ainsi que la fiabilité des… Advisors/Committee Members: Hélard, Jean-François (thesis director).

▼ Le procédé de soudage laser est largement utilisé dans les travaux d'assemblage, en particulier, dans ledomaine de l'industrie automobile. L'acier dual phase DP600 est un acier à haute résistance qui permet deréduire le poids de l'automobile dans le cadre de l'allègement des structures. Notre travail s' estessentiellement basé sur l'évaluation des contraintes résiduelles générées dans l'acier DP600 lors du soudagepar laser. Deux approches ont été réalisées. L'approche expérimentale a été réalisée à l'aide de méthodes derayon X et par neutrons pour calculer les contraintes résiduelles. L'approche de simulation a été réalisée parcouplage de différentes formulations numériques.Numériquement, le formalisme de la mécanique continue a été utilisé par des simulations par éléments finis(FEM) pour analyser et évaluer les contraintes résiduelles. Sur la base de tests de traction expérimentaux, lemodèle constitutif élasto-thermo-plastique de l'acier DP600 a été identifié. L'écrouissage du matériau a étéétudié par la loi de Ludwik et de Voce. A partir de résultats experimentaux, un modèle a été proposé et lesrésultats analysés en utilisant une loi de mélange martensite (écrouissage Ludwik) et ferrite (adoucissementde Voce). De même, nous avons étudié la sensibilité à la température en utilisant plusieurs modèles :Johnson-Cook, Khan, Chen. A partir de cette étude, nous avons proposé un modèle de sensibilité à tatempérature. Enfin, un modèle de sensibilité à la déformation plastique, à la vitesse de déformation issu destravaux d'A.Gavrus et un modèle d'anisotropie planaire définit par la théorie de Hill ont été ajoutés.Une méthode d'automate cellulaire (CA) 2D a été programmée pour simuler l'évolution de la microstructurelors de la solification liée au processus de soudage laser. Dans ce modèle, les phénomènes de nucléationavec prise en compte de l'orientation de la croissance, de la concentration et de la vitesse de croissance àl'interface solide/liquide, l'anisotropie de la tension de surface, de la diffusion, ainsi que la fraction desphases en présence ont été pris en compte. De plus, les équations de conservation ont été étudiées en détail etanalysés. Les résultats ainsi que le champ de température issu du modèle FEM ont été importés dans lemodèle CA. En comparant la simulation et les résultats expérimentaux, de bonnes concordances ont ététrouvées.Par la suite, nous avons réalisés un couplage des deux modèles CA et FEM. Concernant le procédé laser, lesrésultats du modèle par éléments finis ont été analysés. La géométrie de l'échantillon, la source de chaleur,les conditions aux limites, le comportement thermo-mécanique de l'acier dual phase DP600 telles que laconductivité, la densité, la chaleur spécifique, l'expansion, l'élasticité et la plasticité sont introduites. Lesmodèles d'analyse du terme d'écrouissage, de la sensibilité à la vitesse de déformation, de la sensibilité à latempérature, de l'anisotropie plastique et de l'anisotropie élastique ont été simulés. Les fractions volumiquesconcernant ta nature des deux phases en… Advisors/Committee Members: Gavrus, Adinel (thesis director).

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Dans les domaines scientifiques, particulièrement en bioinformatique, des services élémentaires sont composés sous forme de workflows pour effectuer des expériences d’analyse de données complexes. À cause de l’hétérogénéité des ressources, la composition de services est une tâche difficile. Les utilisateurs, en composant des workflows, manquent d’assistance pour retrouver et interconnecter les services compatibles. Les solutions existantes utilisent des services spéciaux définis de manière manuelle pour gérer les conversions de formats de données entre les entrées et sorties des services dans les workflows. Cela est pénible pour un utilisateur final. Gérer les incompatibilités des services avec des convertisseurs manuels prend du temps et est lourd. Il existe des solutions automatisées pour faciliter la composition de workflows mais elles sont généralement limitées dans le guidage et l’adaptation des données entre services. La première contribution de cette thèse propose de détecter systématiquement la convertibilité des sorties vers les entrées des services. La détection de convertibilité repose sur un système de règles basé sur une abstraction des types d’entrée et sortie des services. L’abstraction de types permet de considérer la nature et la composition des données d’entrée et sortie. Les règles permettent la décomposition et la composition ainsi que la spécialisation et la généralisation de types. Elles permettent également de générer des convertisseurs de données à utiliser entre services dans les workflows. La deuxième contribution propose une approche interactive qui permet de guider des utilisateurs à composer des workflows en fournissant des suggestions de services et de liaisons compatibles basées sur la convertibilité de types d’entrée et sortie des services. L’approche est basée sur le modèle des Systèmes d’Information Logiques (LIS) qui permettent des requêtes et une navigation guidées et sûres sur des données représentées avec une logique uniforme. Avec notre approche, la composition de workflows est sûre et complète vis-à-vis de propriétés désirées. Les résultats et les expériences, effectués sur des services et des types de données en bioinformatique, montrent la pertinence de nos approches. Nos approches offrent des mécanismes adaptés pour gérer les incompatibilités de services dans les workflows, en prenant en compte la structure composite des données d’entrée et sortie. Elles permettent également de guider, étape par étape, des utilisateurs à définir des workflows bien formés à travers des suggestions pertinentes.

In scientific domains, particularly in bioinformatics, elementary services are composed as workflows to perform complex data analysis experiments. Due to the heterogeneity of resources, the composition of services is a difficult task. Users, when composing workflows, lack assistance to find and interconnect compatible services. Existing solutions use special services manually defined to manage data format conversions between the inputs and outputs of services in workflows, it is…

Advisors/Committee Members: Ducassé, Mireille (thesis director).

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Etre capable de collaborer à distance avec d'autres personnes peut fournir de précieuses capacités pour effectuer des tâches qui ont besoin de plusieurs utilisateurs pour être accomplies. De plus, les technologies de Réalité Mixte (RM) sont des outils intéressants pour développer de nouveaux types d'applications offrant des interactions et des possibilités de perception plus naturelles comparées aux systèmes classiques. Dans cette thèse, nous proposons d'améliorer la collaboration distante en utilisant ces technologies de RM qui profitent de nos capacités naturelles à effectuer des tâches en environnements 3D. En particulier, nous nous concentrons sur les aspects asymétriques impliqués par ce type de collaboration : les rôles, le point de vue (PdV), les dispositifs et le niveau de virtualité de l'application de RM. Premièrement, nous nous intéressons aux problèmes d'awareness et nous proposons un modèle générique capable de décrire précisément une application de RM collaborative en prenant en compte les potentielles dimensions asymétriques. Afin de traiter toutes ces dimensions, nous séparons notre modèle final en deux niveaux qui distingue espaces réels et virtuels pour chaque utilisateur. Dans ce modèle, chaque utilisateur peut générer différents types d'entrées et recevoir des retours de significations différentes dans le but de maintenir leur propre awareness de l'Environnement Virtuel (EV) partagé. Puis, nous présentons une étude utilisateur exploratoire qui s'intéresse aux conséquences de l'asymétrie des PdVs et aux implications induites par la représentation des utilisateurs sur le niveau d'awareness des autres collaborateurs. Deuxièmement, nous appliquons ces observations dans un contexte de guidage à distance qui implique un guide distant aidant un opérateur à réaliser une tâche de maintenance. Pour ce cas d'usage, nous proposons à l'expert d'utiliser une interface de Réalité Virtuelle (AV) pour aider l'opérateur au travers d'une interface de Réalité Augmentée (RA). Nous contribuons à ce domaine en améliorant les capacités de perception de l'environnement distant par l'expert et en proposant des interactions plus naturelles pour guider l'opérateur au travers d'indications non intrusives et intégrées à son environnement réel. Finalement, nous abordons la tâche de co-manipulation qui est une situation encore plus sensible vis-à-vis de l'awareness en collaboration distante. Cette tâche requiert de viser une synchronisation parfaite entre les collaborateurs pour l'accomplir efficacement. Ainsi, le système doit fournir des retours appropriés pour maintenir un haut niveau d'awareness, spécialement concernant l'activité courante des autres. En particulier, nous proposons une technique de co-manipulation hybride, inspirée de notre cas d'utilisation précédent sur la guidage distant, qui mixe la manipulation d'objet virtuel et du PdV d'un autre utilisateur.

Being able to collaborate remotely with other people can provide valuable capabilities in performing tasks that require multiple users to be achieved. Moreover,…

Advisors/Committee Members: Arnaldi, Bruno (thesis director).

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Les Architectures Orientées Services (SOA) sont adoptées aujourd'hui par de nombreuses entreprises car elles représentent une solution flexible pour la construction d'applications distribuées. Une Application Basée sur des Services (SBA) peut se définir comme un workflow qui coordonne de manière dynamique l'exécution distribuée d'un ensemble de services. Les services peuvent être sélectionnés et intégrés en temps réel en fonction de leur Qualité de Service (QoS), et la composition de services peut être dynamiquement modifiée pour réagir à des défaillances imprévues pendant l'exécution. Les besoins des architectures orientées services présentent des similarités avec la nature: dynamicité, évolutivité, auto-adaptabilité, etc. Ainsi, il n'est pas surprenant que les métaphores inspirées par la nature soient considérées comme des approches appropriées pour la modélisation de tels systèmes. Nous allons plus loin en utilisant le paradigme de programmation chimique comme base de construction d'un middleware. Dans cette thèse, nous présentons un middleware "chimique'' pour l'exécution dynamique et adaptative de SBA. La sélection, l'intégration, la coordination et l'adaptation de services sont modélisées comme une série de réactions chimiques. Tout d'abord, l'instantiation de workflow est exprimée par une série de réactions qui peuvent être effectuées de manière parallèle, distribuée et autonome. Ensuite, nous avons mis en oeuvre trois modèles de coordination pour exécuter une composition de service. Nous montrons que les trois modèles peuvent réagir aux défaillances de type panne franche. Enfin, nous avons évalué et comparé ces modèles au niveau d'efficacité et complexité sur deux workflows. Nous montrons ainsi dans cette thèse que le paradigme chimique possède les qualités nécessaires à l'introduction de la dynamicité et de l'adaptabilité dans la programmation basée sur les services.

With the advent of cloud computing and Software-as-a-Service, Service-Based Application (SBA) represents a new paradigm to build rapid, low-cost, interoperable and evolvable distributed applications. A new application is created by defining a workflow that coordinates a set of third-party Web services accessible over the Internet. In such distributed and loose coupling environment, the execution of SBA requires a high degree of flexibility. For example, suitable constituent services can be selected and integrated at runtime based on their Quality of Service (QoS); furthermore, the composition of service is required to be dynamically modified in response to unexpected runtime failures. In this context, the main objective of this dissertation is to design, to develop and to evaluate a service middleware for flexible execution of SBA by using chemical programming model. Using chemical metaphor, the service-based systems are modeled as distributed, selforganized and self-adaptive biochemical systems. Service discovery, selection, coordination and adaptation are expressed as a series of pervasive chemical reactions in the middleware, which are…

Advisors/Committee Members: Pazat, Jean-Louis (thesis director).

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Les matrices, en tant que représentations des applications linéaires en dimension finie, jouent un rôle central en traitement du signal et des images et en apprentissage automatique. L'application d'une matrice de rang plein à un vecteur implique a priori un nombre d'opérations arithmétiques de l'ordre du nombre d'entrées non-nulles que contient la matrice. Cependant, il existe des matrices pouvant être appliquées bien plus rapidement, cette propriété étant d'ailleurs un des fondements du succès de certaines transformations linéaires, telles que la transformée de Fourier ou la transformée en ondelettes. Quelle est cette propriété? Est-elle vérifiable aisément? Peut-on approcher des matrices quelconques par des matrices ayant cette propriété? Peut-on estimer des matrices ayant cette propriété? La thèse s'attaque à ces questions en explorant des applications telles que l'apprentissage de dictionnaire à implémentation efficace, l'accélération des itérations d'algorithmes de résolution de de problèmes inverses pour la localisation de sources, ou l'analyse de Fourier rapide sur graphe.

Matrices, as natural representation of linear mappings in finite dimension, play a crucial role in signal processing and machine learning. Multiplying a vector by a full rank matrix a priori costs of the order of the number of non-zero entries in the matrix, in terms of arithmetic operations. However, matrices exist that can be applied much faster, this property being crucial to the success of certain linear transformations, such as the Fourier transform or the wavelet transform. What is the property that allows these matrices to be applied rapidly ? Is it easy to verify ? Can weapproximate matrices with ones having this property ? Can we estimate matrices having this property ? This thesis investigates these questions, exploring applications such as learning dictionaries with efficient implementations, accelerating the resolution of inverse problems or Fast Fourier Transform on graphs.

Advisors/Committee Members: Gribonval, Rémi (thesis director).

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De nos jours, le traitement et l’analyse d’images trouvent leur application dans de nombreux domaines. Dans le cas de la navigation d’un robot mobile (fauteuil roulant) en milieu intérieur, l’extraction de repères visuels et leur suivi constituent une étape importante pour la réalisation de tâches robotiques (localisation, planification, etc.). En particulier, afin de réaliser une tâche de franchissement de portes, il est indispensable de détecter et suivre automatiquement toutes les portes qui existent dans l’environnement. La détection des portes n’est pas une tâche facile : la variation de l’état des portes (ouvertes ou fermées), leur apparence (de même couleur ou de couleur différentes des murs) et leur position par rapport à la caméra influe sur la robustesse du système. D’autre part, des tâches comme la détection des zones navigables ou l’évitement d’obstacles peuvent faire appel à des représentations enrichies par une sémantique adaptée afin d’interpréter le contenu de la scène. Pour cela, les techniques de segmentation permettent d’extraire des régions pseudo-sémantiques de l’image en fonction de plusieurs critères (couleur, gradient, texture…). En ajoutant la dimension temporelle, les régions sont alors suivies à travers des algorithmes de segmentation spatio-temporelle. Dans cette thèse, des contributions répondant aux besoins cités sont présentées. Tout d’abord, une technique de détection et de suivi de portes dans un environnement de type couloir est proposée : basée sur des descripteurs géométriques dédiés, la solution offre de bons résultats. Ensuite, une technique originale de segmentation multirésolution et hiérarchique permet d’extraire une représentation en régions pseudosémantique. Enfin, cette technique est étendue pour les séquences vidéo afin de permettre le suivi des régions à travers le suivi de leurs contours. La qualité des résultats est démontrée et s’applique notamment au cas de vidéos de couloir.

Nowadays, image processing remains a very important step in different fields of applications. In an indoor environment, for a navigation system related to a mobile robot (electrical wheelchair), visual information detection and tracking is crucial to perform robotic tasks (localization, planning…). In particular, when considering passing door task, it is essential to be able to detect and track automatically all the doors that belong to the environment. Door detection is not an obvious task: the variations related to the door status (open or closed), their appearance (e.g. same color as the walls) and their relative position to the camera have influence on the results. On the other hand, tasks such as the detection of navigable areas or obstacle avoidance may involve a dedicated semantic representation to interpret the content of the scene. Segmentation techniques are then used to extract pseudosemantic regions based on several criteria (color, gradient, texture...). When adding the temporal dimension, the regions are tracked then using spatiotemporal segmentation algorithms. In this thesis,…

Advisors/Committee Members: Babel, Marie (thesis director).

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La détection de collision est une tâche essentielle pour la simulation physique d’environnements virtuels. De nos jours, la détection de collision est l’un des goulets d’étranglement calculatoire dans les applications de réalité virtuelle dû à la complexité des environnements que l’on souhaite simuler et par la contrainte d’interaction en temps-réel. Nous avons concentré nos travaux sur la seconde étape de la détection de collision (narrow-phase) dans laquelle les tests de collisions sont effectués sur des paires d’objets. Contrairement à la première étape, les tests de collisions sont effectués sur des versions détaillées des modèles géométriques et sont donc très sensible au niveau calculatoire à la complexité géométrique de ceux-ci.Cette thèse vise à améliorer les performances de la détection de collision lors de l’utilisation d’objets géométriques complexes (formes représentées par un maillage, éventuellement non-convexe et/ou déformable). Nos méthodes permettent d’accélérer le calcul de la narrow-phase. Les algorithmes proposés peuvent être implémentés sur GPU pour profiter de leur puissance de calcul et ainsi améliorer les performances.Pour réaliser la narrow-phase, nous proposons un pipeline adapté à une implémentation GPU. Celui-ci permet de réaliser la narrow-phase à l’aide d’algorithmes basés lancer de rayon. Notre méthode repose sur un principe commun où tous les tests de collision sont effectués par lancer de rayon à partir des sommets des objets. Cette généricité nous permet de réaliser les tests sur des maillages ayant n’importe quelles propriétés (rigide ou déformable, convexe ou non-convexe). Les algorithmes de lancer de rayon utilisés étant choisis en fonction des propriétés des objets pour optimiser les performances.Nous avons généralisé la méthode de détection de collision utilisée pour supporter, en plus des objets volumiques, des objets surfaciques (tels que des tissus). Cette méthode est compatible avec le pipeline proposé et permet de réaliser des tests de collisions entre n’importe quelle combinaison d’objets.De plus, nous proposons d’exploiter la cohérence temporelle pour améliorer les performances. Le résultat de la détection de collision est généralement très semblable entre deux pas de temps successifs. Suite à cette observation, nous proposons un algorithme de lancer de rayon itératif qui intègre le résultat du pas précédent pour exploiter cette cohérence temporelle. Cet algorithme peut être utilisé conjointement avec des algorithmes de lancer de rayon standard. Il permet de remplacer certains tests unitaires pour mettre à jour de manière incrémentale le résultat de la détection de collision. L’algorithme de lancer de rayon itératif est ajouté au pipeline en tant qu’alternative aux autres algorithmes de lancer de rayon et est utilisé prioritairement dû à son faible coût calculatoire.

Collision detection is an essential task for physical simulation of virtual environments. Nowadays, collision detection is one of the main bottleneck of virtual reality applications. This is due to the…

Advisors/Committee Members: Arnaldi, Bruno (thesis director).

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Avec la complexité croissante des environnements virtuels apparaît le besoin de doter les personnages qui les peuplent d'une plus grande autonomie de mouvement. En plus de marcher, courir et sauter, les simulations interactives actuelles requièrent des personnages qu'ils rampent, escaladent, poussent ou tirent des objets... Ces tâches sont caractérisées par les environnements contraints dans lesquelles elles sont réalisées, qui présentent un risque fort de collision et réduisent fortement les possibilités de mouvement; elles le sont aussi par les forces importantes qui doivent être exercées afin de les réaliser, résultant de la création de contacts. Ces deux aspects rendent la synthèse automatique de mouvements très difficile dans ce contexte. Cette thèse a pour objectif de proposer une méthode automatique pour la synthèse de mouvements en environnements contraints. Pour ce faire, deux problématiques de recherche ont été posées et étudiées. La première partie de la thèse porte sur la question de la génération de contacts pertinents pour la réalisation des tâches considérées. Une nouvelle heuristique appelée EFORT (Extended FORce Transmission ratio) est présentée ; elle permet d’évaluer la compatibilité d’une posture de contact avec la tâche demandée. Cette heuristique est au coeur d’une méthode pour la génération temps réel de postures de contact. Cette méthode s’applique pour des personnages et des environnements arbitraires, et peut être directement intégrée au sein de simulations interactives telles que les jeux vidéo. La deuxième partie porte sur le problème plus global de la recherche d’une trajectoire pertinente dans un environnement contraint. Cette recherche de trajectoire passe par la recherche d’une séquence de postures de contact qui vont permettre le mouvement. Une nouvelle méthode de planification de mouvement s’appuyant sur EFORT est donc proposée. Parce qu’elle est une des premières à simultanément considérer la complexité de l’environnement et la pertinence des configurations générées au regard de la tâche à accomplir, notre méthode constitue un pas significatif vers une plus grande autonomie de mouvement pour les personnages virtuels.

With the growing complexity of virtual environments comes the need to provide virtual characters with a larger autonomy of motion. Additionally to walking, running and jumping, state of the art virtual applications require characters to climb, crawl, pull or push objects... Those tasks are characterized by the constrained environments in which they are achieved, where the risk of collision is high and motion capabilities are limited; they are also associated with important force exertion, resulting from contact creation. In this context, automatic motion synthesis is really difficult. This thesis aims at proposing an automatic method for motion synthesis in constrained environments. To achieve these goals, two research problems have been identified and studied. The first part is dedicated to the issue of generating contact postures compatible to achieve the…

Advisors/Committee Members: Multon, Franck (thesis director).

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La communauté du génie logiciel porte depuis ses débuts une attention spéciale à la qualité et la fiabilité des logiciels. De nombreuses techniques de test logiciel ont été développées pour caractériser et détecter des erreurs dans les logiciels. Les modèles de fautes identifient et caractérisent les erreurs pouvant affecter les différentes parties d’un logiciel. D’autre part, les critères de qualité logiciel et leurs mesures permettent d’évaluer la qualité du code logiciel et de détecter en amont du code potentiellement sujet à erreur. Les techniques d’analyses statiques et dynamiques scrutent, respectivement, le logiciel à l’arrêt et à l’exécution pour trouver des erreurs ou réaliser des mesures de qualité. Dans cette thèse, nous prônons le fait que la même attention doit être portée sur la qualité et la fiabilité des interfaces utilisateurs (ou interface homme-machine, IHM), au sens génie logiciel du terme. Cette thèse propose donc deux contributions dans le domaine du test et de la maintenance d’interfaces utilisateur : 1. Classification et mutation des erreurs d’interfaces utilisateur. 2. Qualité du code des interfaces utilisateur. Nous proposons tout d’abord un modèle de fautes d’IHM. Ce modèle a été conçu à partir des concepts standards d’IHM pour identifier et classer les fautes d’IHM ; Au travers d’une étude empirique menée sur du code Java existant, nous avons montré l’existence d’une mauvaise pratique récurrente dans le développement du contrôleur d’IHM, objet qui transforme les évènements produits par l’interface utilisateur pour les transformer en actions. Nous caractérisons cette nouvelle mauvaise pratique que nous avons appelée Blob listener, en référence à la méthode Blob. Nous proposons également une analyse statique permettant d’identifier automatiquement la présence du Blob listener dans le code d’interface Java Swing.

The software engineering community takes special attention to the quality and the reliability of software systems. Software testing techniques have been developed to find errors in code. Software quality criteria and measurement techniques have also been assessed to detect error-prone code. In this thesis, we argue that the same attention has to be investigated on the quality and reliability of GUIs, from a software engineering point of view. We specifically make two contributions on this topic. First, GUIs can be affected by errors stemming from development mistakes. The first contribution of this thesis is a fault model that identifies and classifies GUI faults. We show that GUI faults are diverse and imply different testing techniques to be detected. Second, like any code artifact GUI code should be analyzed statically to detect implementation defects and design smells. As for the second contribution, we focus on design smells that can affect GUIs specifically. We identify and characterize a new type of design smell, called Blob listener. It occurs when a GUI listener, that gathers events to treat and transform as commands, can produce more than one command. We propose a…

Advisors/Committee Members: Baudry, Benoit (thesis director).

▼ Les développements récents de la réalité virtuelle font du travail collaboratif assisté par ordinateur un outil prometteur et flexible. Il est en effet aujourd’hui possible, de représenter les données ainsi que les utilisateurs eux-mêmes de manière vivante dans les environnements virtuels collaboratifs (EVC). Les EVC se définissent comme des mondes virtuels distribués, générés par ordinateur, dans lesquels les utilisateurs peuvent se rencontrer, communiquer et interagir entre eux, mais aussi avec des données et des objets 3D. Les utilisateurs peuvent être éloignés physiquement, parler des langues différentes et utiliser des systèmes informatiques hétérogènes tout en collaborant malgré tout au sein d’un EVC. L’objectif principal des EVC est de proposer une collaboration fluide entre plusieurs utilisateurs. Ceci implique de prendre en charge un nombre considérable d’échanges, de communications et de négociations mais également de permettre des activités collaboratives. Par ailleurs, il est nécessaire de proposer des techniques d’interaction ainsi que des moyens pour bien prendre conscience de tout ce qui se passe dans l’environnement. Afin de préserver ces différents aspects dans la conception des EVC, nous nous intéressons à quatre facteurs essentiels : l’immersion, la conscience, la communication et l’intuitivité. Ces facteurs sont déterminants pour le succès des systèmes virtuels collaboratifs. En tenant compte des quatre facteurs cités cidessus, nous proposons et évaluons de nouvelles métaphores pour la navigation et la manipulation afin d’améliorer et d’enrichir les techniques d’interactions dans les EVC. Premièrement, nous proposons et évaluons un ensemble de trois métaphores de navigation pour explorer un environnement à plusieurs : indiquer un chemin en dessinant des flèches, illuminer un chemin à suivre et orienter une boussole pour montrer une direction. Ces métaphores peuvent être implémentées dynamiquement et utilisées directement dans n’importe quels environnements. Nos résultats révèlent que ces métaphores de navigation réduisent considérablement le temps passé à chercher un chemin dans des contextes d’exploration collaborative. Par ailleurs, nous avons développé une technique de manipulation directe dédiée aux environnements virtuels immersifs. Cette technique, qui utilise sept points de contrôle, affranchit l’utilisateur de plusieurs difficultés souvent rencontrées telles que le tremblement de la main ou l’effet Heisenberg lors de la manipulation d’objets 3D dans un système de projection immersive. En réduisant le nombre de degrés de liberté de l’objet manipulé à l’aide de point de contrôle, notre technique permet à l’utilisateur de contrôler partiellement l’objet, rendant ainsi la manipulation d’objets volumineux plus aisée. Enfin, nous avons implémenté et évalué deux métaphores d'interaction dans une application de conception et d'aménagement de poste de travail industriel. En tenant compte des quatre facteurs cités ci-dessus, nous avons implémenté une application de conception de poste de travail… Advisors/Committee Members: Duval, Thierry (thesis director).

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Stucture simple, faible coût, grand espace de travail et technologie mature, ces avantages font que les manipulateurs sériels sont largement utilisés dans de nombreux domaines industriels. Avec le développement rapide de l'industrie et les diverses applications des manipulateurs sériels, de nouvelles exigences strictes sont souhaitées, telles que la stabilité robuste, la grande précision de positionnement et la cadence élevée.Un des moyens efficaces pour améliorer les performances mentionnées est la conception de manipulateurs sériels à découplage dynamique. Dans ce cadre, l'objectif de cette thèse est de valider une structure simple permettant de réaliser un découplage dynamique complet des manipulateurs sériels en tenant compte de la charge embarquée.Le chapitre 1 présente les solutions connues et décrit les inconvénients liés aux différentes techniques permettant une simplification de la dynamique des manipulateurs. L'étude de la bibliographie a permis d'affiner les objectifs à atteindre. Le chapitre 2 traite de la conception de manipulateurs sériels réglables à dynamique linéarisée et découplée. Sans la charge embarquée, la méthode développée réalise le découplage dynamique par rotation inverse des bras et par redistribution optimale des masses. La charge embarquée qui conduit à une perturbation au niveau des équations dynamiques dedécouplage est compensée par la commande.Le chapitre 3 envisage un nouveau concept de découplage dynamique qui consiste à relier aux bras initiaux d'un manipulateur sériel, deux bras additionnels pour réaliser un mécanisme Scott-Russell. Les mouvements opposés des bras du mécanisme Scott-Russell associés à une redistribution optimale des masses permettent de supprimer les termes non linéaires des équations dynamiques du manipulateur. Le modèle linéaire et découplé ainsi obtenu permet de tenir compte de la charge embarquée.Dans le chapitre 4, on considère les propriétés de robustesse (incertitudes paramétriques) de quatre modèles de manipulateurs sériels (un manipulateur couplé, un manipulateur découplé par la commande et les deux manipulateurs découplés qui sont issus des chapitres 2 et 3). Les études qualitatives sont effectuées par simulation en utilisant la même loi de commande optimale et la même trajectoire de référence. Les résultats des simulations permettentde conclure sur la robustesse des manipulateurs décrits aux chapitres 2 et 3 par rapport au manipulateur couplé et au manipulateur découplé par la commande.La méthodologie de conception et les techniques de commande proposées sont illustrées par des simulations réalisées à l'aide des logiciels ADAMS et MATLAB. Les simulations ont confirmé l'efficacité des approches développées.

Simple structure, low cost, large workspace and mature technology, these advantages make the serial manipulators are widely used in many industrialfields. With the rapid development of industry and various applications of serial manipulators, new strict requirements are proposed, such as highstability, high positioning accuracy and high speed…

Advisors/Committee Members: Le Baron, Jean-Paul (thesis director).