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With the massive use of digital photography, large databases of images have been built during the last decades, both for industry and medicine. However, the images were generally captured with different lighting conditions, poses of the camera and types of camera. This causes difficulties when comparing images of the same scene. I have proposed methods to analyse these large databases which address these issues. They have been applied to the field of tyres for the control of their visual aspect and the study of their performances as well as to the field of healthcare for the diagnosis and the follow-up of diabetic retinopathy. These methods fall into the framework of Mathematical Morphology and Logarithmic Image processing (LIP). In particular, thanks to partnerships with academia, I have developed approaches of morphological segmentation and classification by machine learning. They have been used for the analysis of images of tyre surfaces (which can be textured or in three dimensions) in order to look for defaults. They have also served for the automatic analysis of eye fundus images from patients with diabetes. Due to the large amount of data to analyse, I have speeded up algorithms with regards to their complexity as well as their efficient programming. The program can be run in parallel over several processor cores or written in a vector way (i.e., several numbers processed at the same time in place of a single one). Thanks to the LIP model, I have proposed methods to improve colour contrast in retinal images. I have studied the properties of these functional metrics which have been defined either with the LIP-additive law, or with the LIP-multiplicative law. The first metric, which is LIP-additive, is robust to lighting variations caused by a change in the exposure time of the camera or in the source intensity. The second one, which is LIP-multiplicative, is robust to lighting variations due to changes of opacity of the captured object. These metrics are useful for pattern matching, thanks to distance maps between a reference function and an image. I have established the link between these maps of Asplund distances and Mathematical Morphology. Then, I have created the new framework of Logarithmic Mathematical Morphology which is based on the fundamental operations of erosion and dilation with the LIP-additive law. This gives them the interesting property of being adaptive to lighting variations caused by a change of camera exposure-time. Other operators, robust to these variations, have been defined in this novel framework. The latter and the LIP model have allowed the introduction of segmentation methods robust to lighting variations. Percolation techniques have also been studied with logarithmic colour contrasts. In addition, I have conceived and made a three-dimensional and multimodal acquisition system by stereovision, in the domain of the visible light and in the one of X-rays for tyre imaging. The complete chain has been studied and validated, including stereoscopic acquisition, calibration of the acquisition system and 3D reconstruction. In addition, in order to compare images of radial cuts of tyres with their 2D plan, a deformable registration method based on cubic B-splines has been successfully tested. For the longitudinal (i.e., temporal) analysis of eye fundus images, I have introduced a superimposition model made of an affine homography (i.e., a rotation, a translation and an anisotropic scaling) and one or two corrections of radial distortions depending on the number of cameras used for the acquisition. Compared to other state-of-the-art methods, in series of image pairs from public health databases captured with an interval of a year, the proposed approach gives better results. These research works form my contribution to the analysis of large image databases in industry or in medicine., Avec l’utilisation de plus en plus massive de la photographie numérique, de grandes banques de données d’images ont été constituées durant ces dernières décennies tant dans l’industrie que pour la médecine. Cependant, les images ont généralement été acquises avec différentes conditions d’éclairement, poses de l’appareil photographique et types d’appareil. Ceci cause des difficultés de comparaison entre les images d’une même scène. J’ai proposé des méthodes pour l’analyse de ces grandes banques de données qui répondent à cette problématique. Elles ont été appliquées dans le domaine des pneumatiques pour le contrôle de leur aspect visuel et l’étude de leur performancesainsi que dans celui de la santé pour le diagnostic et le suivi de la rétinopathie diabétique. Ces méthodes appartiennent aux cadres de travail de la Morphologie Mathématique et du Logarithmic Image Processing (LIP). Grâce à des collaborations académiques, j’ai développé des approches de segmentation morphologiques et de classification par apprentissage statistique. Elles ont été utilisées pour l’analyse d’images texturées et tridimensionnelles de la surface des pneumatiques, à des fins de recherche de défauts. Elles ont aussi servi à l’analyse automatique des images du fond d’œil chez les patients atteints de diabète. Du fait de la grande quantité de données à analyser, j’ai amélioré des algorithmes tant au niveau de leur complexité qu’au niveau de leur programmation efficace. Le programme peut être exécuté en parallèle sur plusieurs cœurs de processeurs et écritde manière vectorielle (i.e. plusieurs nombres traités à la fois au lieu d’un seul). Grâce au modèle LIP, j’ai proposé des méthodes d’amélioration des contrastes couleur des images rétiniennes. J’ai étudié les propriétés des métriques fonctionnelles d’Asplund définies soit avec la loi LIP-additive, soit avec la loi LIP-multiplicative. La première métrique, qui est LIP-additive, est robuste aux variations d’éclairement causées par un changement du temps d’exposition de la caméra ou de l’intensité de la source. La seconde, qui est LIP-multiplicative, est robuste aux variations d’éclairement dues à un changement d’opacité de l’objet capturé. Ces métriques sont utiles à la reconnaissance des formes, grâce aux cartes de distances entre une fonction de référence et une image.J’ai établi le lien entre ces cartes de distances d’Asplund et la Morphologie Mathématique. Puis, j’ai créé le nouveau cadre de la Morphologie Mathématique Logarithmique qui consiste à définir les opérations fondamentales d’érosion et de dilatation avec la loi LIP-additive. Ceci leur donne la propriété intéressante d’être adaptatives aux variations d’éclairement causées par un changementdu temps d’exposition de la caméra. D’autres opérateurs, robustes à ces variations, ont été définis dans ce nouveau cadre de travail. Celui-ci et le modèle LIP ont permis l’introduction de méthodes de segmentation robustes aux variations d’éclairement. Des techniques de percolations ont aussi été étudiées avec des contrastes logarithmiques couleur. En outre, j’ai conçu et réalisé un système d’acquisitions tridimensionnelles et multimodales par stéréovision dans le domaine de la lumière visible et dans celui des rayons X pour l’imagerie des pneumatiques. La chaîne complète comprenant l’acquisition stéréoscopique, le calibrage des systèmes d’acquisition et la reconstruction 3D a été étudiée et validée. De plus, afin de comparer les images de coupes radiales de pneumatiques avec leurs épures (i.e. leurs plans 2D), une méthode de recalage déformable à partir de B-splines cubiques a été testée avec succès. Pour l’analyse longitudinale (i.e. temporelle) des images du fond d’œil, j’ai introduit un nouveau modèle de superposition composé d’une homographie affine (i.e. une rotation, une translation et une mise à l’échelle anisotrope) et d’une ou deux corrections de distorsions radiales selon le nombre de caméras employées lors de l’acquisition. Comparée à plusieurs méthodes de l’état de l’art, sur des séries de paires d’images provenant de banques dedonnées de santé publique acquises avec une année d’intervalle, l’approche proposée donne de meilleurs résultats. Ces travaux de recherche constituent ma contribution à l’analyse des grandes banques d’images dans l’industrie ou en médecine.

International audience

This thesis deals with light-field cameras as cameras having 3D capacities. The raw images. acquired with these systems, are generally unusable directly. The main obstacle about their use lies in the complex processing of the recorded images. This thesis aims to overcome these limitations by focusing on multi-views and multi-camera devices. Morcover, as one of the application domains is the industrial vision, the images are acquired in natural lightning in order to conserve the possibility to make conventional treatments by vision on the images. The work is based on three axis: the study and'the optical desien of light-field systems, the calibration of these devices and the development of algorithms to show the intercsts of these cameras in various fields.; Cette thèse traite des caméras light-field en tant que caméra ayant des capacités 3D. Les images brutes, acquises avec ces systèmes, sont généralement inexploitables directement. L’obstacle majeur concernant l'utilisation de ces caméras réside dans la complexité du traitement des images acquises. Cette thèse vise à dépasser ces limitations en s'intéressant aux dispositifs multi-vues et multi-caméras. De plus, comme l'un des domaines d'application envisagé est la vision industrielle, les images sont acquises en lumière naturelle afin de conserver la possibilité d'effectuer des traitements conventionnels par vision sur les images. Le travail de thèse repose sur trois axes : l'étude et la conception optique de systèmes light-field multi-caméras et multi-vues, le calibrage de ces dispositifs et le développement d’algorithmes et enfin leur mise en application pour montrer les intérêts de ces caméras dans divers domaines.

The aim of this thesis is to design an automatic system involving one or several cameras capable of detecting in three dimensions a set of abjects placed in a bin. To do this, we must model, recognize and locate shapes in an image. First, we propose a solution to optimize the camera calibration system. This is an essential task for the retrieval of quantitative information about the captured images. However, the current methods require specific skills in image processing, which are not always available in industry. We propose to automate and optimize the calibration system by eliminating the selection of images by the operator. Second, we propose to improve the detection systems for thin and featureless abjects. Finally, we propose to adapt evolutionary algorithms to optimize search times., L'objectif de cette thèse est de concevoir un système automatique constitué d'une ou plusieurs caméras capables de détecter en trois dimensions un amalgame d'objets stockés dans un conteneur. Pour ceci, il est nécessaire de modéliser, de reconnaître et de localiser des formes dans une image. Dans un premier temps, Nous proposons une solution d'optimisation du calibrage de caméras. C'est une tâche essentielle pour récupérer des informations quantitatives sur les images capturées. Cette méthode nécessite des compétences spécifiques en matière de traitement d'image, ce qui n'est pas toujours le cas dans l'industrie. Nous proposons d'automatiser et d'optimiser le système d'étalonnage en éliminant la sélection des images par l'opérateur. Ensuite, nous proposons d'améliorer les systèmes de détection d'objets fins et sans motif. Enfin, nous proposons d'adapter des algorithmes évolutionnaires dans le but d'optimiser les temps de recherche.

LIDAR based Mobile Mapping Systems allowto get 3D maps of the environment, which are globally referenced with the help of others sensors embedded on the vehicle: GPS,Inertial Measurement Unit, or odometer are such sensors which allow localizing the vehicle during the acquisition process. However, these maps lack of precision, and are finement of the maps is necessary for manywork where a good precision is needed on the 3D maps, like classification applications for example.When creating the globally referenced 3D maps, the data are firstly acquired by the LIDAR sensor and referenced in the Cartesian reference frame of the sensor withan intrinsic calibration of the sensor. Then, anextrinsic calibration gives the transformation between the sensor and the vehicle, and gives data referenced in the « body »reference frame, linked to the vehicle. Finally, with the fusion of the data coming from the GPS, the Inertial Measurement Unit and theodometer, the laser data can be globally referenced.In this thesis, we propose to refine the point clouds coming from acquisitions done with a mobile mapping system, by optimizing some parameters which are used in the georeferencing process of the data. Firstly, we were interested in the refinement of point clouds by optimizing the extrinsic calibration parameters, and then we were interested in the refinement of point clouds by optimizing the intrinsic calibration parameters; finally by optimizing the translation parameters of the mobile vehicle trajectory.; Les Systèmes Mobiles de Cartographie basés LIDAR permettent d’obtenir des cartes 3D de l’environnement, qui sont géo-référencées grâce à d’autres capteurs embarqués sur le véhicule : GPS, centrale inertielle, ou encore odomètre sont de tels capteurs qui permettent de localiser le véhicule mobile pendant la campagne d’acquisition. Toutefois, ces cartes manquent de précisions et un affinage des cartes est essentiel dans de nombreux cas d’applications où une précision fine est requise sur les cartes 3D, comme pour des applications de classifications par exemple.Lors de la création de cartes 3D géoréférencées,les données sont tout d’abord acquises par le capteur LIDAR et référencées dans le repère cartésien du laser à l’aide d’un calibrage intrinsèque du capteur d’acquisition. Ensuite, un calibrage extrinsèque du capteur permet de caractériser la transformation entre le capteur et le véhicule, et permet de référencer les données dans le repère « body», lié au véhicule d’acquisition. Enfin, avec la trajectoire du véhicule obtenue en fusionnant les données issues des GPS, centrale inertielle et odomètre, il est possible de géoréférencer les données lasers.Nous proposons dans cette thèse d’affiner les relevés laser issus d’acquisitions effectuées à l’aide d’un véhicule mobile de cartographie, en optimisant plusieurs paramètres différents qui entrent en compte dans le géoréférencement des données. Nous nous sommes intéressés à l’affinement des nuages de points par optimisation des paramètres decalibrage extrinsèque dans un premier temps, puis par optimisation des paramètres de calibrage intrinsèque, et enfin par optimisation des paramètres de translations liés à la trajectoire du véhicule mobile.

Cette thèse s’intéresse à trois problèmes fondamentaux de la vision par ordinateur qui sont le suivi vidéo, le calibrage et la reconstruction 3D. Les approches proposées sont strictement basées sur des contraintes photométriques et géométriques présentent dans des images 2D. Le suivi de mouvement se fait généralement dans un flux vidéo et consiste à suivre un objet d’intérêt identifié par l’usager. Nous reprenons une des méthodes les plus robustes à cet effet et l’améliorons de sorte à prendre en charge, en plus de ses translations, les rotations qu’effectue l’objet d’intérêt. Par la suite nous nous attelons au calibrage de caméras; un autre problème fondamental en vision. Il s’agit là, d’estimer des paramètres intrinsèques qui décrivent la projection d’entités 3D dans une image plane. Plus précisément, nous proposons des algorithmes de calibrage plan pour les cam ́eras linéaires (pushbroom) et les vidéo projecteurs lesquels ́etaient, jusque là, calibrés de façon laborieuse. Le troisième volet de cette thèse sera consacré à la reconstruction 3D par ombres projetée. À moins de connaissance à-priori sur le contenu de la scène, cette technique est intrinsèquement ambigüe. Nous proposons une méthode pour réduire cette ambiguïté en exploitant le fait que les spots de lumières sont souvent visibles dans la caméra., The topic of this thesis revolves around three fundamental problems in computer vision; namely, video tracking, camera calibration and shape recovery. The proposed methods are solely based on photometric and geometric constraints found in the images. Video tracking, usually performed on a video sequence, consists in tracking a region of interest, selected manually by an operator. We extend a successful tracking method by adding the ability to estimate the orientation of the tracked object. Furthermore, we consider another fundamental problem in computer vision: cali- bration. Here we tackle the problem of calibrating linear cameras (a.k.a: pushbroom) and video projectors. For the former one we propose a convenient plane-based cali- bration algorithm and for the latter, a calibration algorithm that does not require a physical grid and a planar auto-calibration algorithm. Finally, we pointed our third research direction toward shape reconstruction using coplanar shadows. This technique is known to suffer from a bas-relief ambiguity if no extra information on the scene or light source is provided. We propose a simple method to reduce this ambiguity from four to a single parameter. We achieve this by taking into account the visibility of the light spots in the camera., Cette thése a été réalisée dans le cadre d'une cotutelle avec l'Institut National Polytechnique de Grenoble (France). La recherche a été effectuée au sein des laboratoires de vision 3D (DIRO, UdM) et PERCEPTION-INRIA (Grenoble).

S-parameters are one of the base quantities of electricity-magnetism in the radiofrequency field. They are normalized to an impedance value called the reference impedance and measured using a vector network analyzer (Vector Network Analyzer (VNA)). The accuracy of S parameters measurements of microwave components depends on the accuracy of the calibration technique used to correct the systematic errors in the system. The calibration consists in measuring devices, called standards, and which can be accurately or partially known. The error parameters of the VNA are obtained from the calibration procedure and are finally used to characterize the true S-parameters of the device. The LAR (Line-Attenuator-Reflect) calibration procedure is particularly attractive because it is already integrated into modern VNAs and it enables broadband measurements with a limited number of standards. On the other hand, only a few studies concern the traceability assessment of this method. That is the reason why the LNE (Laboratoire National de Métrologie) decided to estimate the traceability and accuracy of S parameters measurement when the LAR calibration method is used. In this context, the thesis can be summarized as follows: 1)Realization of a on wafer calibration kit allowing to execute both the LAR calibration and the Multiline TRL calibration which is considered as the reference calibration for on wafer measurements. 2)Development of a new method in order to estimate the errors due to the fact that the input and output impedances of the standard attenuator is different from 50 Ω. This solution is very efficient and it does not require an accurate determination of the reference impedance of the LAR calibration technique. 3)Development of an original method for determining the input and output impedances of the LAR calibration procedure leading to a precise measurement of the reference impedance. 4)Realization of a calibration kit for users, with three different methods to determine the reference impedance. ● Electrical model of the standard attenuator. ● Polynomial interpolation of the reference impedance measurement. ● Development of a new simplified and low cost technique named the LAR-L procedure. 5)Analysis of errors when the substrate of the calibration kit is different from the substrate of the device under test. In order to reduce these errors, we proposed a solution to determine the coupling capacitance at the probe tip. For this purpose, a well-known transmission line is realized on the wafer of the device under test., Les paramètres S constituent l'une des grandeurs de base de l'électricité-magnétisme dans le domaine radiofréquence. Ils sont normalisés par rapport à une valeur d'impédance dite de référence et sont mesurés à l'aide d'un analyseur de réseau vectoriel (Vector Network Analyzer (VNA)). La précision des paramètres S des composants micro-ondes avec un analyseur de réseau vectoriel (VNA) dépend de l'exactitude du calibrage utilisé pour corriger les erreurs inhérentes au système. Le calibrage consiste à mesurer des dispositifs particuliers plus ou moins bien connus, que l'on appelle étalons, afin de déterminer les erreurs systématiques du système avant la mesure du composant. Les coefficients d'erreurs calculés à partir de l'étalonnage seront utilisés pour caractériser les vrais paramètres S du dispositif. La procédure de calibrage LAR (Line-Attenuator-Reflect), intégrée dans les analyseurs de réseau modernes et qui permet une large bande de mesure avec un nombre limité d'étalons de référence sur wafer, est particulièrement attractive. Par contre, peu d'études sont réalisées pour évaluer sa traçabilité. C'est pourquoi le LNE (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais) a décidé de mener des études afin d'évaluer la traçabilité et la précision de mesure quand la méthode de calibrage LAR est utilisée. Dans ce contexte, nos travaux de thèse se résument comme suit : 1)Réalisation d'un kit de calibrage sur Wafer pour exécuter à la fois le calibrage LAR et le calibrage Multiline TRL qui constitue le calibrage de référence pour les mesures sur wafer. 2)Proposition d'une méthode originale basée sur un calcul d'erreur pour tenir compte du fait que les impédances d'entrée et de sortie de l'atténuateur étalon sont différentes de 50 Ω. Outre sa précision, l'avantage de cette méthode est qu'elle ne nécessite pas la détermination précise de l'impédance de référence du calibrage LAR. 3)Proposition d'une méthode originale analytique pour déterminer l'impédance d'entrée et de sortie de calibrage et donc l'impédance de référence. 4)Réalisation d'un kit de calibrage large bande pour les utilisateurs, dont l'impédance de référence du calibrage LAR est peut être obtenue par trois moyens :. ● Modélisation électrique de l'atténuateur. ● Modélisation de l'impédance de référence par interpolation polynomiale. ● Mise au point d'une méthode simplifiée : la procédure LAR-L. 5)Analyse des erreurs dans le cas ou le substrat du kit de calibrage est différent du substrat du dispositif à caractériser. Pour déterminer cette capacité, une solution consiste à graver sur le wafer du dispositif sous test une ligne de transmission dont les dimensions doivent être connues, et dont on mesure les paramètres S après calibrage du VNA.

The micromanipulation and the microassembly of microcomponents (1 µm ->1 mm) in order to produce microsystems are incredibly difficult. At this scale, components are almost not visible to the naked eye and there is a reversal of the importance of the forces : the surface forces (capillarity, Van der Waals, electrostatic ...) become predominate compared to volume forces (weight, inertia). It is thus necessary and essential to solve this problem to solve the problems to carry out innovative strategies appropriate to imaging system and vision techniques as well as to manipulation and control strategies. The microassembly involves micromanipulation tasks (positioning, pick, transfer, place ...) as well as more complex tasks (spatial orientation, insertion ...). Our work concerns the use of a vision system (optical microscope) in order to automate simple tasks of manipulating microcomponents and more complex tasks for MEMS assembly. Several control laws have been developed : 2D multi-scale image-based visual servoing for micromanipulation and pose-based visual servoing for 3D MEMS assembly. For both approaches developed, the accuracy and repeatability obtained in the process of handling and assembly are satisfactory. However, above all, the vision system must be calibrated for best performances. To do this, a multiple scale calibration method for calibrating photonic microscopes has been presented and detailed. From the study of the constraints related to the use of such imaging system, 3D vision techniques such as depth-from-focus and pose-from-focus has been developed and integrated to realize to the full-automation of a microassembly workcell.; La manipulation et le micro-assemblage de composants de taille micrométrique (1 µm ->1 mm) afin de réaliser des microsystèmes posent énormément de problèmes. À cette échelle les composants sont quasiment invisibles à l'oeil nu et on constate une inversion de l'importante des forces : les forces surfaciques (capillarité, Van der Waals, électrostatiques, ...) deviennent prépondérantes par rapport aux forces volumiques (poids, inertie). Il est ainsi nécessaire et indispensable de mettre en oeuvre des stratégies novatrices appropriées tant du point de vue de l'imagerie et de la vision que de la manipulation et de la commande pour la fabrication des microsystèmes. Le micro-assemblage comporte des tâches de micromanipulation (positionnement, prise, transfert, dépose, ...) ainsi que tâches plus complexes (orientation dans l'espace, insertion, ...). Nos travaux répondent clairement à ces attentes c'est-à-dire utiliser un système de vision (un microscope optique) pour automatiser des tâches simples de manipulation de microcomposants et des tâches plus complexes d'assemblage de MEMS. Plusieurs lois de commande ont été développées telles qu'un asservissement visuel 2D multi-échelle pour la manipulation et un asservissement visuel 3D pour l'assemblage. Pour les deux approches développées, la précision et la répétabilité obtenues sur les processus de manipulation et d'assemblage sont satisfaisantes. Cependant, avant toute chose, le système de vision doit être calibré pour atteindre de meilleures performances. Dans cet objectif, une méthode de calibrage multi-échelle de microscopes photoniques a été présentée et détaillée. À partir de l'étude des contraintes liées à l'utilisation de ce genre d'imageur, des techniques de vision 3D telles le depth-from-focus et le pose-from-focus ont été pensées et intégrées pour aboutir à une station de micro-assemblage entièrement automatisée.

En réponse à la question « L’analyse économique est-elle intemporelle ? », nous soulignons la diversité et la complexité du rapport au temps de l’analyse économique : la représentation du temps futur est au cœur de l’analyse des anticipations. La modélisation dynamique dans un cadre d’équilibre général conduit, quant à elle, à une représentation du monde comme succession d’équilibres. Enfin, l’investigation du temps historique à partir des hypothèses de rationalité économique constitue le paradigme de la « New Economic History ». Il ressort de ce bref survol que l’analyse économique ne néglige aucun des aspects du rapport au temps : temps passé, temps présent, temps futur. To answer this question, we develop three issues: first, the assessment of the future is the core issue in studying expectations; second, dynamic economic modeling often leads to represent Time as a series of economic equilibriums; lastly, the « New Economic History » investigates History using the rational behavior hypothesis. In that way, the three dimensions of Time, past, present, and future are taken into account by Economic Analyses.

National audience; L'objet de cette étude est l'identification des facteurs d'incertitude de mesure intervenant dans les procédés de stéréocorrélation d'images, ainsi que l'évaluation de l'incertitude globale. Dans un premier temps, nous faisons une description détaillée des deux procédés qui sous-tendent un dispositif de mesure de champ de déplacement 3D par corrélation d'images : le procédé de corrélation d'images de mouchetis d'une part et la reconstruction 3D par stéréovision d'autre part. La phase initiale de calibrage est également détaillée. Une liste non exhaustive des facteurs d'incertitudes de mesure est ensuite donnée, pour un essai typique sur structure composite en ambiance industrielle. L'influence de chaque facteur est étudiée et son apport au bilan d'incertitude globale est quantifié. En raison du grand nombre de paramètres intervenant dans le bilan de l'incertitude de mesure globale, celle-ci est évaluée par des essais métrologiques (répétitivité, reproductibilité). Des valeurs d'incertitudes sont fournies. La mise en oeuvre d'une procédure de vérification d'un moyen de mesure sur site industriel est ensuite discutée. Si elle ne nécessite qu'un étalon de forme pour valider la mesure de forme 3D, elle peut s'avérer plus délicate pour vérifier la justesse de la mesure des déplacements.

En réponse à la question « L’analyse économique est-elle intemporelle ? », nous soulignons la diversité et la complexité du rapport au temps de l’analyse économique : la représentation du temps futur est au coeur de l’analyse des anticipations. La modélisation dynamique dans un cadre d’équilibre général conduit, quant à elle, à une représentation du monde comme succession d’équilibres. Enfin, l’investigation du temps historique à partir des hypothèses de rationalité économique constitue le paradigme de la « New Economic History ». Il ressort de ce bref survol que l’analyse économique ne néglige aucun des aspects du rapport au temps : temps passé, temps présent, temps futur.To answer this question, we develop three issues : first, the assessment of the future is the core issue in studying expectations; second, dynamic economic modeling often leads to represent Time as a series of economic equilibriums; lastly, the «New Economic History» investigates History using the rational behavior hypothesis. In that way, the three dimensions of Time, past, present, and future are taken into account by Economic Analyses.

The present manuscript is made of 3 main parts. The first part includes a short curriculum vitae followed by a notice reporting all my activities in terms of teaching, research and administration or other individual and group responsibilities since 1997. The second main part is dedicated to the description of the research project developed in the laboratory CRAN since 2002-2003, in the field of biological tissue characterization with use of UV-visible optical spectroscopy and imaging methods, through a "multi-scales" and "multi-modalities" approach. Their applications to in vivo photodiagnosis in cancerology (bladder, skin), are presented with reference to 2 research axes : - panoramic endoscopic imaging in wight light (WL) and fluorescence (F), including the automatic and fast construction of panoramic images of internal walls of bladders using cystoscopic image registration and mosaïcing, the quantitative and qualitative validations of the performances of the algorithms developed, and the validation of the superposition of WL/F panoramic images by means of a time multiplexed Visible/UV excitation and acquisition system, - spatially resolved autofluorescence (AF) and elastic scattering (ES) fibred spectroscopy, including the development, calibration and validation of an instrumentation system with multiple AF excitation 360-460 nm and ES 360-760 nm, the multi-dimensional spectroscopic data processing, the extraction, selection and supervised / unsupervised classification of spectral characteristics, the identification of optical parameters of tissues by means of statistical simulations (Monte Carlo, multi-layers models), and finally the application of the method to some studies for differentiating in vivo between healthy/inflammatory/cancerous stages in rat bladder tissues and between healthy/hyperplastic/dysplastic stages of mice skin. For each of these axes, the scientific questions, objectives, main results and perspectives are given. Finally, the third and last main part of the present document summarizes my scientific production and gives the full texts of various representative articles., Ce manuscrit se compose de 3 grandes parties. La première présente d'une part, un court curriculum vitae et d'autre part, une notice exposant l'ensemble de mes activités en matière d'enseignement, de recherche, d'administration et autres responsabilités individuelles et collectives depuis 1997. La deuxième grande partie est consacrée à une description du projet de recherche mené au CRAN depuis 2002-2003, dans le domaine de la caractérisation de tissus biologiques à l'aide de méthodes d'imagerie et de spectroscopie optique UV-Visible, au travers d'une approche "multi-échelles" et "multi-modalités". Leurs applications notamment au photodiagnostic in vivo en cancérologie (vessie, peau) sont développée au travers de 2 axes de recherche en : - imagerie endoscopique panoramique en lumière blanche (LB) et fluorescence (F), avec la construction automatique et rapide d'images panoramiques de parois internes de vessies par recalage et mosaïquage des images cystoscopiques, les validations quantitatives et qualitatives des performances des algorithmes développés, et la validation de la superposition d'images panoramiques LB/F au moyen d'un système d'excitation et d'acquisition Visible/UV multiplexées dans le temps, - spectroscopie fibrée d'autofluorescence (AF) et de diffusion élastique (DE) résolue spatialement, avec le développement et la validation métrologique d'un système de multiple excitation d'AF 360- 460 nm et de DE 360-760 nm, le traitement des données spectroscopiques multi-dimensionnelles, l'extraction, la sélection et la classification supervisée / non-supervisée de caractéristiques spectrales, l'identification de paramètres optiques de tissus à l'aide de simulations statistiques (Monte Carlo, modèles multi-couches), enfin l'application de la méthode à plusieurs études de différenciation in vivo entre les états sains/inflammatoires/cancéreux de la vessie de rats et entre les états sains/hyperplasiques/dysplasiques de la peau de souris. Pour chacun de ces axes, les problématiques, objectifs, principaux résultats et perspectives sont précisées. Finalement, la troisième et dernière grande partie de ce manuscrit donne la production scientifique et la version intégrale de plusieurs articles représentatifs.

The LHC collider will start in 2007 at CERN. It will study the origins of mass and look for new physics. The ATLAS experiment will exploit its potentialities using a multilayer generalist detector.Quark top studies will be an important step for ATLAS: its properties may reveal new phenomena. To accomplish this, quark top and W boson polarizations are studied here with a detailed detector simulation, which validates previous simplified simulation results. ATLAS should yield a precision of 1 to 4 % with 10 fb-1 of data. This precision is sufficient to select among several new physics models. ATLAS electromagnetic calorimeter is crucial for the observatiton of electrons and photons, used in particular for Higgs boson searches. Its commissioning is illustrated here with the analysis of ramp data, that is the ratio between calibration impulses and electronics response, and cosmic muons observation, as the first overall test of the reading electronics chain in actual working conditions., En 2007 aura lieu au CERN le démarrage du collisionneur LHC qui étudiera l'origine de la masse et cherchera les signes d'une nouvelle physique. L'expérience ATLAS en exploitera les potentialités avec un détecteur généraliste multicouches.L'étude du quark top sera une étape importante : ses propriétés peuvent révéler une éventuelle nouvelle physique. Dans ce but, la polarisation du quark top et du boson W ont été étudiées avec une simulation détaillée du détecteur, dont les résultats confirment la simulation simplifiée. Ils indiquent une précision de 1 à 7 % avec 10 fb-1 de données, adéquate pour écarter ou retenir divers modèles de nouvelle physique.Le calorimètre électromagnétique d'ATLAS est crucial pour l'observation des électrons et photons, et donc pour la recherche du boson de Higgs. Sa mise en route est illustrée ici par l'analyse des rampes reliant le calibrage au signal mesuré, ainsi qu'une analyse des muons cosmiques, premier test de la chaîne de lecture dans de vraies conditions de fonctionnement.

The agent based approach is interested in the modelling and the simulation of complex systems. The tuning of the model constitutes a crucial step of the design process. Indeed, agent-based models are generally characterized by lots of parameters, which together determine the global dynamics of the system. The search space can thus be gigantic. Moreover the behavior of these complex systems is often chaotic. The approach that we suggest is to consider the problem of the tuning of the agent-based model as an optimization problem. The validation can thus be reformulated as the identification of a parameter set that optimizes some function, for instance a measure of the distance between the artificial world that we simulate and the real system. We proposed three approaches. The first approach is based on the direct use of an optimization algorithm where the model is seen as a black box whose inputs are the values of the parameters, and whose output is the value of fitness function computed after the simulation of the model. The second approach consists in exploring the parameter space differentially, dividing it adaptively into sub-spaces. The third approach consists in a single simulation where the agents are modified online., L'approche à base d'agents s'intéresse à la modélisation et la simulation de systèmes complexes. Un des aspects importants dans le processus de conception est lié à la mise au point des paramètres du modèle. En effet, ces modèles sont généralement caractérisés par de nombreux paramètres qui déterminent la dynamique globale du système simulé. L'espace des paramètres peut être alors gigantesque. De plus, le comportement de ces systèmes complexes est souvent chaotique. L'approche que nous suggérons est de considérer le problème de calibrage des modèles à base d'agents comme un problème d'optimisation. La validation peut alors être reformulée comme l'identification d'un jeu de paramètres qui optimise une fonction, par exemple une mesure de distance entre le modèle artificiel que nous simulons et le système réel. Nous avons proposé trois approches complémentaires dans le cadre de la thèse. La première approche se fonde sur l'application directe d'un algorithme d'optimisation où le modèle est vu comme une boîte noire dont les entrées sont les valeurs de paramètres et la sortie la valeur d'une fonction objectif évaluée après la simulation du modèle. La deuxième approche consiste ensuite à explorer différentiellement l'espace des paramètres en le découpant de manière adaptative en sous-espaces d'autant plus finement découpés que les paramétrages correspondants sont a priori intéressants. Enfin, la troisième approche consiste à effectuer une seule simulation où les agents sont modifiés en ligne.

In this document, I describe my professional activities, concerning the yearsfrom 1998 to 2005.The description of my scientific results is given in English (parts II ro VI).The first part of this document is in French; it contains a description of myresearch related activities and of teaching and administrational duties, aswell as a summary of my scientific results.This document is accompanied by a collection of my most representativepapers, published in the relevant period of time.; Dans ce document, je décris mes activités professionnelles, pour la période allant de 1998 à 2005. La plus grande partie de ce document (parties II à VI) est rédigée en anglais. Elle contient la description des résultatsscientifiques que j'ai obtenus durant cette période. Un résumé en français en est donné dans la premièrepartie du manuscrit. Il est précédé d'une description de mes activités d'animation de la recherche (organisations de colloques, participations à des comités de programme, responsabilités scientifiques, participations à desprojets, communications invitées, etc.) et des tâches administratives et d'enseignement dont j'ai eu la charge.Ce document est accompagné par une sélection des articles les plusreprésentatifs de mes activités de recherche pour la période concernée.

In this document, I describe my professional activities, concerning the yearsfrom 1998 to 2005.The description of my scientific results is given in English (parts II ro VI).The first part of this document is in French; it contains a description of myresearch related activities and of teaching and administrational duties, aswell as a summary of my scientific results.This document is accompanied by a collection of my most representativepapers, published in the relevant period of time.; Dans ce document, je décris mes activités professionnelles, pour la période allant de 1998 à 2005. La plus grande partie de ce document (parties II à VI) est rédigée en anglais. Elle contient la description des résultatsscientifiques que j'ai obtenus durant cette période. Un résumé en français en est donné dans la premièrepartie du manuscrit. Il est précédé d'une description de mes activités d'animation de la recherche (organisations de colloques, participations à des comités de programme, responsabilités scientifiques, participations à desprojets, communications invitées, etc.) et des tâches administratives et d'enseignement dont j'ai eu la charge.Ce document est accompagné par une sélection des articles les plusreprésentatifs de mes activités de recherche pour la période concernée.

Endovascular aortic aneurysm treatment is a minimally invasive surgery which requires high dexterity for stent graft delivering. To improve this procedure, we have developed a new active catheter with a multi continuum micro-robots stack arranged inside its external sheath. In this thesis we present a new direct static model formulation of this tool called MALICA (Multi Active LInk CAtheter). Furthermore, thanks to the differential model of MALICA, we analyse its geometrical properties (workspace, dexterity). Owing to the redundancy property of MALICA, the inverse static model is solved as a minimization of a linear objective function subjected to linear constraints. Finally, from the inverse jacobian matrix of MALICA, we develop an orientation control scheme with multi-purpose criterion. Additionally, we demonstrate its validity by experimental results., Pour améliorer le traitement endovasculaire des anévrysmes de l'aorte, nous préconisons d'adjoindre aux cathéters existants un nouveau micro-robot qui leurs confère une compliance active. Ce nouvel outil, nommé MALICA (Multi Active LInk CAtheter), est un robot hybride à déformation continue. Nous établissons son modèle statique direct sous forme analytique généralisable à un empilement de plusieurs robots. Son expression permet ensuite de calculer le modèle différentiel. Une étude de ses caractéristiques géométriques est alors menée (volume de travail, dextérité). Grâce à l'optimisation sous contraintes d'une fonction objective, nous parvenons à résoudre le modèle statique inverse de MALICA qui gère sa redondance intrinsèque. Nous mettons finalement en œuvre une commande en orientation par modèle variationnel d'un micro-robot. Nous évaluons ses performances dans différents cas de suivi de trajectoires et pour différents critères d'optimisation (courbure, énergie).

3-D reconstruction is a basic tool for volcanology providing data for morpho-structural studies, ground deformation monitoring and analogue simulations. An original reconstruction approach has been developed to suit the specific requirements of volcanology. Based on the use of multiple digital images acquired around a surface, the approach takes two main stages: (1) a precise calibration of the optical sensor (2) a 3-D reconstruction process using an iterative deformation of an initial 3-D model. The method was developed and tested in laboratory on a variety of analogue experiments. The results show that the method is a versatile and powerful reconstruction method allowing the detection of fine morphological variations. Tests on real volcanic surfaces have also shown the method's potential to provide data for volcanic monitoring. The approach, which lies at on the boundary between volcanology and Computer Vision, offers a refinement and alternative to classical photogrammetric methods., La reconstruction 3D est un outil primordial en volcanologie : études morpho-structurales, déformation du sol, modélisation analogique. Une approche originale de reconstruction 3D spécifique aux applications volcanologiques a été développée. Basée sur l'utilisation de plusieurs images numériques acquises autour d'une surface, elle se décompose en deux étapes : (1) un calibrage précis du capteur optique (2) une reconstruction 3D reposant sur la déformation itérative d'un modèle 3D initial. La méthode a été développée et testée en laboratoire sur divers modèles analogiques. Les résultats montrent qu'elle constitue un outil de quantification souple et puissant permettant de détecter des variations fines de la morphologie. Des tests sur site réel ont aussi montré le potentiel important de la méthode dans le cadre de la surveillance volcanologique. L'approche, à la frontière entre Volcanologie et Vision par Ordinateur, offre une alternative aux méthodes classiquement utilisées.

Echographical imaging could potentially play a major role in the field of Computer Assisted Surgery (CAS). For doctors and surgeons to make full use of this tool in planning and executing surgical operations, they also need user-friendly automatic software based on fast, precise and reliable algorithms. The main goal of this thesis is to take advantage of the segmentation/registration duality to extract the relevant information from echographical images. This information will allow the precise and automatic registration both of anatomical structures contained in the pre-operative model and of per-operative data contained in echographical images. The result of registration will be further used to guide a computer-assisted tool. In the first part we propose différent methods for filtering, segmentation and calibration of echographical images. The development of fast, precise and reliable algorithms is emphasized. The second part concerns the segmentation-registration duality and the corrections of elastic deformations of soft tissues. High-level segmentation algorithms for echographical images were developed. They are based on results of low-level segmentation, a priori anatomical knowledge as well as on information provided by the pre-operative model. The third part deals with detailed descriptions of applications and interpretation of results. The cases studied include : screwing inside the vertebral pedicles, iliosacral screwing, prostatic radiotherapy and puncture of pericardial effusion. Future developments for this approach are discussed., L'échographie est un outil qui s'impose de plus en plus dans le domaine des Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur (GMCAO). Les médecins et les chirurgiens disposent en conséquence d'un excellent outil de travail qui les aide à planifier et surtout à réaliser des interventions chirurgicales. Pour cela, ils ont besoin également de logiciels automatiques et faciles à utiliser fondés sur d'algorithmes robustes, précis et rapides. L'objectif majeur de cette thèse est d'exploiter la dualité segmentation- recalage pour extraire de l'information pertinente des images échographiques. Cette information permettra ensuite le recalage automatique et précis des structures anatomiques contenues dans le modèle pré-opératoire issu de l'imagerie TDM/IRM et des données per-opératoires contenues dans les images échographique. Le résultat du recalage sera utilisé ultérieurement pour prêter assistance à un outil guidé par ordinateur. Dans une première partie, nous proposons des méthodes de filtrage, segmentation et calibrage des images échographiques. Un intérêt majeur a été accordé au développement des algorithmes de traitement robustes, précis et rapides. Une deuxième partie a été dédiée à la dualité segmentation-recalage et à la compensation des déformations élastiques des tissus mous. Des algorithmes de segmentation de haut niveau des images échographiques ont été développés. Ils se fondent sur la fusion des résultats fournis par la segmentation de bas niveau, des connaissances anatomiques a priori et de l'information apportée par le modèle pré-opératoire. La troisième partie est réservée à la description détaillée des applications et à l'interprétation des résultats. Les applications traitées sont : l'orthopédie du rachis - visée pédiculaire, l'orthopédie du bassin - visée sacro-iliaque, la radiothérapie de la prostate et la ponction d'un épanchement péricardique. Finalement, les développements futurs de cette approche sont discutés.

The six-port reflectometer is a high-frequency measurement device which allows to determine the reflection coefficient of a device under test (which depends directly on its input impedance) or alternatively to find the ratio in terms of amplitude and phase between two different signals. This type of measurement is often used in the high-frequency domain, on the one hand in laboratories in order to characterize components, and on the other hand in applications like security distance radar for automobiles, digital demodulators or control of adaptive antennas. One of the advantages of the six-port reflectometer with respect to other systems which measure the same quantities is its very simple structure: it is essentially a linear circuit with six ports, four of which are connected to power detectors. In consequence, it can be realized much more easily and with lower costs than these other types of instruments which generally require more sophisticated components as for example high quality mixers. After calibrating the six-port reflectometer, it is possible to calculate the reflection coefficient of the device under test or the ratio in terms of amplitude and phase between two different signals, as well as information about the precision of these values, from the electrical powers measured by the four detectors. One can say that numerical calculations using a computer replace the need for a very sophisticated measurement circuit which permits to obtain the results in a more direct way. In spite of the considerable advantage presented by the simplicity of the circuit, six-port reflectometers are to this day mostly used in metrology laboratories because of the high measurement precision they allow to achieve; however, they are very little used in commercial products, except very specialized applications. There are several reasons for this, among others the rather narrow frequency span of most six-port reflectometers, the large dimensions of certain structures which often contain several directional couplers, as well as problems which may appear in certain situations during the calibration procedure. In this thesis, we present several developments to solve these problems in order to make possible the implementation of six-port reflectometers in high-volume industrial products. First, we introduce a very robust calibration algorithm which eliminates the problems which the algorithms used before might present in certain situations. Next, we give details about our newly developed six-port reflectometer in low-cost hybrid technology with a surface of 20 cm² including the power detectors, which has a very large frequency span, from 1.5 MHz to 2200 MHz. Finally, we present a six-port reflectometer we have realized in monolithic microwave integrated circuit (MMIC) technology. This circuit occupies a surface of 2.2 mm² including the detectors and functions between 1.3 GHz and 3.0 GHz. It is most accurate around the frequency of 1.8 GHz, the frequency of the new mobile phone series DCS 1800. All these developments should greatly facilitate the use of six-port reflectometers in industrial applications aimed at the general public such as security distance radars for automobiles or digital demodulators for mobile phones. We hope that the results of our work will help to convince a larger number of companies of the advantages of this still relatively new device., Le réflectomètre six-portes est un dispositif de mesure en hyperfréquences qui permet de déterminer le facteur de réflexion d'un dispositif sous test (qui est directement lié avec son impédance d'entrée) ou alternativement de trouver le rapport en module et phase entre deux différents signaux. Ce type de mesure est utilisé très souvent dans le domaine des hyperfréquences, d'un coté dans les laboratoires pour caractériser des composants et de l'autre coté dans des applications comme les radars de sécurité pour les automobiles, les démodulateurs numériques ou le contrôle d'antennes adaptatives. L'un des avantages du réflectomètre six-portes par rapport aux autres systèmes qui mesurent les mêmes quantités est sa structure très simple : il s'agit essentiellement d'un circuit linéaire avec six accès dont quatre sont connectés à des détecteurs de puissance. Il est donc beaucoup plus facile à réaliser et moins coûteux que les autres types de système qui nécessitent généralement des composants plus sophistiqués comme par exemple des mélangeurs de bonne qualité. Après un calibrage du réflectomètre six-portes, il est possible de calculer le facteur de réflexion du dispositif sous test ou le rapport en module et phase entre deux signaux différents ainsi que des informations sur la précision de ces valeurs à partir des puissances mesurées par les quatre détecteurs. On peut donc dire que le calcul numérique à l'aide d'un ordinateur remplace le besoin de disposer d'un circuit de mesure très sophistiqué qui permet d'obtenir les résultats d'une manière plus directe. Malgré cet avantage considérable que présente la simplicité du circuit, les réflectomètres six-portes sont à ce jour surtout utilisés dans des laboratoires de métrologie en raison de la bonne précision des mesures qu'ils permettent de réaliser ; par contre, leur emploi dans des produits commercialisés est très faible et concerne principalement des applications très spécialisés. Il existe plusieurs raisons pour ce fait, entre autres la bande de fréquences assez réduite dans laquelle fonctionnent la plupart des réflectomètres six-portes, l'encombrement de certaines de ces structures qui contiennent souvent plusieurs coupleurs directifs, et aussi des problèmes qui peuvent apparaître dans la procédure de calibrage du système dans certaines situations. Dans cette thèse, nous présentons donc plusieurs développements pour résoudre ces problèmes afin de rendre possible une utilisation des réflectomètres six-portes à plus grande échelle dans des produits industriels. Il s'agit d'abord d'un algorithme de calibrage très robuste qui élimine les difficultés que pouvaient présenter dans certaines situations les algorithmes utilisés auparavant. Puis, nous avons développé un réflectomètre six-portes en technologie hybride à bas coût avec une surface de 20 cm² incluant les détecteurs de puissance, qui fonctionne sur une très large bande de fréquences, de 1.5 MHz à 2200 MHz. Finalement, nous présentons un réflectomètre six-portes que nous avons réalisé en technologie intégrée monolithique MMIC. Le circuit occupe une surface de 2.2 mm² incluant les détecteurs et fonctionne entre 1.3 GHz et 3.0 GHz. Ses meilleures caractéristiques se trouvent autour de la fréquence de 1.8 GHz, la fréquence de la nouvelle gamme de radiomobiles DCS 1800. Tous ces développements devraient beaucoup faciliter l'utilisation des réflectomètres six-portes dans des applications industrielles destinées à un grand public comme des radars de sécurité pour les automobiles ou des démodulateurs numériques pour les radiomobiles. Nous espérons que les résultats de notre travail aideront à convaincre un plus grand nombre de fabricants des avantages de ce dispositif encore relativement nouveau.

The six-port reflectometer is a high-frequency measurement device which allows to determine the reflection coefficient of a device under test (which depends directly on its input impedance) or alternatively to find the ratio in terms of amplitude and phase between two different signals. This type of measurement is often used in the high-frequency domain, on the one hand in laboratories in order to characterize components, and on the other hand in applications like security distance radar for automobiles, digital demodulators or control of adaptive antennas. One of the advantages of the six-port reflectometer with respect to other systems which measure the same quantities is its very simple structure: it is essentially a linear circuit with six ports, four of which are connected to power detectors. In consequence, it can be realized much more easily and with lower costs than these other types of instruments which generally require more sophisticated components as for example high quality mixers. After calibrating the six-port reflectometer, it is possible to calculate the reflection coefficient of the device under test or the ratio in terms of amplitude and phase between two different signals, as well as information about the precision of these values, from the electrical powers measured by the four detectors. One can say that numerical calculations using a computer replace the need for a very sophisticated measurement circuit which permits to obtain the results in a more direct way. In spite of the considerable advantage presented by the simplicity of the circuit, six-port reflectometers are to this day mostly used in metrology laboratories because of the high measurement precision they allow to achieve; however, they are very little used in commercial products, except very specialized applications. There are several reasons for this, among others the rather narrow frequency span of most six-port reflectometers, the large dimensions of certain structures which often contain several directional couplers, as well as problems which may appear in certain situations during the calibration procedure. In this thesis, we present several developments to solve these problems in order to make possible the implementation of six-port reflectometers in high-volume industrial products. First, we introduce a very robust calibration algorithm which eliminates the problems which the algorithms used before might present in certain situations. Next, we give details about our newly developed six-port reflectometer in low-cost hybrid technology with a surface of 20 cm² including the power detectors, which has a very large frequency span, from 1.5 MHz to 2200 MHz. Finally, we present a six-port reflectometer we have realized in monolithic microwave integrated circuit (MMIC) technology. This circuit occupies a surface of 2.2 mm² including the detectors and functions between 1.3 GHz and 3.0 GHz. It is most accurate around the frequency of 1.8 GHz, the frequency of the new mobile phone series DCS 1800. All these developments should greatly facilitate the use of six-port reflectometers in industrial applications aimed at the general public such as security distance radars for automobiles or digital demodulators for mobile phones. We hope that the results of our work will help to convince a larger number of companies of the advantages of this still relatively new device.; Le réflectomètre six-portes est un dispositif de mesure en hyperfréquences qui permet de déterminer le facteur de réflexion d'un dispositif sous test (qui est directement lié avec son impédance d'entrée) ou alternativement de trouver le rapport en module et phase entre deux différents signaux. Ce type de mesure est utilisé très souvent dans le domaine des hyperfréquences, d'un coté dans les laboratoires pour caractériser des composants et de l'autre coté dans des applications comme les radars de sécurité pour les automobiles, les démodulateurs numériques ou le contrôle d'antennes adaptatives. L'un des avantages du réflectomètre six-portes par rapport aux autres systèmes qui mesurent les mêmes quantités est sa structure très simple : il s'agit essentiellement d'un circuit linéaire avec six accès dont quatre sont connectés à des détecteurs de puissance. Il est donc beaucoup plus facile à réaliser et moins coûteux que les autres types de système qui nécessitent généralement des composants plus sophistiqués comme par exemple des mélangeurs de bonne qualité. Après un calibrage du réflectomètre six-portes, il est possible de calculer le facteur de réflexion du dispositif sous test ou le rapport en module et phase entre deux signaux différents ainsi que des informations sur la précision de ces valeurs à partir des puissances mesurées par les quatre détecteurs. On peut donc dire que le calcul numérique à l'aide d'un ordinateur remplace le besoin de disposer d'un circuit de mesure très sophistiqué qui permet d'obtenir les résultats d'une manière plus directe. Malgré cet avantage considérable que présente la simplicité du circuit, les réflectomètres six-portes sont à ce jour surtout utilisés dans des laboratoires de métrologie en raison de la bonne précision des mesures qu'ils permettent de réaliser ; par contre, leur emploi dans des produits commercialisés est très faible et concerne principalement des applications très spécialisés. Il existe plusieurs raisons pour ce fait, entre autres la bande de fréquences assez réduite dans laquelle fonctionnent la plupart des réflectomètres six-portes, l'encombrement de certaines de ces structures qui contiennent souvent plusieurs coupleurs directifs, et aussi des problèmes qui peuvent apparaître dans la procédure de calibrage du système dans certaines situations. Dans cette thèse, nous présentons donc plusieurs développements pour résoudre ces problèmes afin de rendre possible une utilisation des réflectomètres six-portes à plus grande échelle dans des produits industriels. Il s'agit d'abord d'un algorithme de calibrage très robuste qui élimine les difficultés que pouvaient présenter dans certaines situations les algorithmes utilisés auparavant. Puis, nous avons développé un réflectomètre six-portes en technologie hybride à bas coût avec une surface de 20 cm² incluant les détecteurs de puissance, qui fonctionne sur une très large bande de fréquences, de 1.5 MHz à 2200 MHz. Finalement, nous présentons un réflectomètre six-portes que nous avons réalisé en technologie intégrée monolithique MMIC. Le circuit occupe une surface de 2.2 mm² incluant les détecteurs et fonctionne entre 1.3 GHz et 3.0 GHz. Ses meilleures caractéristiques se trouvent autour de la fréquence de 1.8 GHz, la fréquence de la nouvelle gamme de radiomobiles DCS 1800. Tous ces développements devraient beaucoup faciliter l'utilisation des réflectomètres six-portes dans des applications industrielles destinées à un grand public comme des radars de sécurité pour les automobiles ou des démodulateurs numériques pour les radiomobiles. Nous espérons que les résultats de notre travail aideront à convaincre un plus grand nombre de fabricants des avantages de ce dispositif encore relativement nouveau.

This dissertation deals with several aspects of stereoscopic computer vision, which consists of reconstructing a scene observed from several cameras in 3-D, i.e. to build a description of the observed objetcs ans surfaces, and their position in 3-D space. The rst problem we introduce is the camera calibration problem, where the goal is to compute the camera parameters (focal length, optical center, etc.) and their position, either from images of a calibration object or automatically (the last case is the so-called self-calibration problem). We present new results on self-calibration of optical distortion and on self-calibration of a rigid stereo rig from several pairs of images. Then we discuss on image rectication, which simplies a lot the stereo matching problem, and on stereoscopy by correlation, which performs the pointwise image matching. We got very good results using some classical methods, and we also developped new methods which give a better accuracy. The last step of stereoscopic vision, called the reconstruction, gives a 3-D description of a surface and its dierential properties up to order 2 from the results of the correlation methods. Finally, we show a few applications, like a system for fusing stereo images with volumetric medical images, and a DIY stereo camera; Ce document traite de plusieurs aspects de la vision stéréoscopique par ordinateur. Cette méthode consiste à partir d'une ou de plusieurs paires d'images à " reconstruire " une scène observée en trois dimensions, c'est-à-dire à produire une description des objets et surfaces observés ainsi que leur position dans l'espace. Le premier problème abordé est celui du calibrage, dont l'objet est de calculer les paramètres des caméras (focale, centre optique, etc.) ainsi que leur position, soit à partir d'images d'objets de géométrie et de position connue, soit de manière automatique (on parle alors d'auto-calibrage). Des résultats nouveaux sont présentés sur l'auto-calibrage de la distorsion optique et sur l'auto-calibrage d'une paire de caméras rigidement liées à partir de plusieurs paires d'images. Ensuite sont présentées différentes méthodes permettant de rectifier les images de manière à simplifier la mise en correspondance, puis d'effectuer cette mise en correspondance par une technique de corrélation. Outre des améliorations des résultats classiques, de nouvelles méthodes permettant d'obtenir une plus grande précision sont discutées. La dernière phase, dite de reconstruction, permet d'obtenir une description des surfaces observée allant jusqu'aux propriétés différentielles d'ordre un et deux (plan tangent et courbures à la surface), à partir des résultats de stéréoscopie par corrélation. Ce document se termine par quelques applications réalisées au cours de ces recherches telles qu'un système d'aide chirurgicale pré-opératoire ou une caméra stéréo bon marché.

The continuous improvement in Silicon technologies allows SiGeC (Silicon-Germanium-Carbon) heterojunction bipolar transistors (HBT) to compete with III-V components for millimeter wave and sub-THz (below 300GHz) applications. The technology development cycle (characterization, modeling, design and fabrication) needs several iterations resulting in high costs. Furthermore, the measurement methodologies need to be re-assessed and modified to address higher measurement frequencies. In order to reduce the number of iterations and to allow reliable measurement in the sub-THz band, the characterization procedure has been revisited.First, a description and investigation of the measurement instrument (VNA) has been made. After exploring all possible calibration methods, the best candidate for an “on-wafer” calibration for the sub-THz frequency range has been selected. Then, after analyzing the limits of the chosen calibration method (Thru-Reflect-Line: TRL), workarounds are proposed, by modification of the errors coefficients calculation and by changing the standards used during the calibration process. At last, a study concerning the de-embedding methods is carried out. It is shown, that using two new standards helps to reduce the over-compensation of parasitic components., La constante amélioration des technologies silicium permet aux transistors bipolaires à hétérojonction (HBT) SiGeC (Silicium-Germanium : Carbone) de concurrencer les composants III-V pour les applications millimétriques et sous-THz (jusqu’à 300GHz). Le cycle de développement de la technologie (caractérisation-modélisation-conception-fabrication) nécessite plusieurs itérations, entraînant des coûts élevés. De plus, les méthodologies de mesure doivent être réévaluées et ajustées pour adresser des fréquences plus élevées. Afin de réduire le nombre d’itérations et de permettre la montée en fréquence de la mesure, un travail de fond sur la première étape, la caractérisation, s’avère indispensable.Pour répondre à cette exigence, une description et une étude des instruments de mesure (VNA) est réalisée dans un premier temps. Un état de l’art des méthodes de calibrage permet de choisir la solution la plus pertinente pour la calibration sur puce valable dans la gamme de fréquences sous-THz. Ensuite, après avoir relevé plusieurs défauts dans la méthode choisie (à savoir la méthode Thru-Reflect-Line : TRL), des solutions sont proposées concernant la modification des calculs des coefficients d’erreur et également en modifiant les standards utilisés durant le calibrage. Finalement, une étude sur les méthodes d’épluchage est réalisée. Une amélioration est proposée par la modification de deux standards évitant le principal problème de l’état de l’art, la surcompensation des composants parasites.