Reconstruction active par projection de lumière non structurée

Cette thèse porte sur la reconstruction active de modèles 3D à l’aide d’une caméra et d’un projecteur. Les méthodes de reconstruction standards utilisent des motifs de lumière codée qui ont leurs forces et leurs faiblesses. Nous introduisons de nouveaux motifs basés sur la lumière non structurée afin de pallier aux manques des méthodes existantes. Les travaux présentés s’articulent autour de trois axes : la robustesse, la précision et finalement la comparaison des patrons de lumière non structurée aux autres méthodes. Les patrons de lumière non structurée se différencient en premier lieu par leur robustesse aux interréflexions et aux discontinuités de profondeur. Ils sont conçus de sorte à homogénéiser la quantité d’illumination indirecte causée par la projection sur des surfaces difficiles. En contrepartie, la mise en correspondance des images projetées et capturées est plus complexe qu’avec les méthodes dites structurées. Une méthode d’appariement probabiliste et efficace est proposée afin de résoudre ce problème. Un autre aspect important des reconstructions basées sur la lumière non structurée est la capacité de retrouver des correspondances sous-pixels, c’est-à-dire à un niveau de précision plus fin que le pixel. Nous présentons une méthode de génération de code de très grande longueur à partir des motifs de lumière non structurée. Ces codes ont l’avantage double de permettre l’extraction de correspondances plus précises tout en requérant l’utilisation de moins d’images. Cette contribution place notre méthode parmi les meilleures au niveau de la précision tout en garantissant une très bonne robustesse. Finalement, la dernière partie de cette thèse s’intéresse à la comparaison des méthodes existantes, en particulier sur la relation entre la quantité d’images projetées et la qualité de la reconstruction. Bien que certaines méthodes nécessitent un nombre constant d’images, d’autres, comme la nôtre, peuvent se contenter d’en utiliser moins aux dépens d’une qualité moindre. Nous proposons une méthode simple pour établir une correspondance optimale pouvant servir de référence à des fins de comparaison. Enfin, nous présentons des méthodes hybrides qui donnent de très bons résultats avec peu d’images.

Impact des troubles musculosquelettiques sur les mécanismes du contrôle postural chez les adolescents-hockeyeurs de niveau élite et intervention en Reconstruction Posturale®

Les adolescents-hockeyeurs peuvent être affligés de troubles musculosquelettiques (TMS) résultant d’un excès de tension musculaire lequel peut mener à des déformations ou déséquilibres musculaires ainsi qu’à une attitude posturale inadéquate. Les conséquences de ces changements mènent souvent à une surcharge inutile du système musculosquelettique (SMS), à la perturbation des mécanismes du contrôle postural et éventuellement à l’apparition de douleurs musculaires et articulaires. Les interventions qui s’attaquent aux TMS par une rééquilibration de la tension musculaire sont peu nombreuses. Les interventions qui s’attaquent aux TMS par une normalisation de la tension musculaire sont peu nombreuses. La Reconstruction Posturale® (RP), testée cliniquement, est l’une d’entre elles. Dans un premier temps, cette thèse visait à identifier les caractéristiques du contrôle postural chez les adolescents-hockeyeurs de niveau élite lorsque le système somatosensoriel est mis à l’épreuve en position debout quasi statique pieds nus et en patins. Dans un deuxième temps, nous avons évalué l’impact d’une intervention en RP sur des variables cliniques et biomécaniques, chez ces athlètes qui souffrent de TMS. Soixante-sept adolescents-hockeyeurs de niveau élite âgés de 15 à 18 ans ont participé à l’étude. Le contrôle postural de cinquante-sept joueurs a été évalué en position debout sur deux plateformes de force les yeux ouverts et les yeux fermés, pieds nus sur une surface dure et sur une mousse. De ce groupe, trente-cinq sujets ont également été évalués en patins, les yeux ouverts et les yeux fermés. Par la suite, neuf adolescents-hockeyeurs souffrant de TMS, ont été sélectionnés pour participer au protocole d’intervention thérapeutique en RP qui consistait en l’application de six séances de thérapie prodiguées sur une période de six semaines. Le déplacement du centre de pression (CP) sous les pieds a été calculé dans les directions antéro-postérieure (AP) et médio-latérale (ML). La vélocité moyenne du CP, le déplacement moyen du CP et l’étendue du CP ont été retenus pour rendre compte de la performance du contrôle posturale. D’autre part, l’asymétrie de mise en charge, la trajectoire du CP sous les pieds gauche et droit, le CPc pour rendre compte de la stratégie de chevilles et le CPv pour rendre compte de la stratégie de hanches ont été retenues pour identifier les stratégies utilisées pour maintenir l’équilibre. L’impact de l’intervention en RP a été évalué à l’aide de trois variables cliniques soit la douleur à l’aide de l’échelle visuelle analogue (ÉVA), la capacité fonctionnelle à l’aide d’un un questionnaire autoadministré et des photographies de la posture debout pour rendre compte des variables posturales biomécaniques. Nos résultats montrent que chez les adolescents-hockeyeurs la performance du contrôle postural en position debout statique est davantage perturbée par les changements somatosensoriels en direction ML alors qu’en AP, la perte d’informations visuelles ainsi que des changements somatosensoriels affectent la performance. Dans toutes les conditions expérimentales et dans les deux directions, nous avons observé une vélocité du CP remarquablement élevée, variant entre 18 et 22 mm/s. Au niveau des stratégies et indépendamment de la condition expérimentale, nous avons observé une dominance presque complète de la stratégie de cheville en AP alors qu’en ML, la stratégie de hanche dominait avec une contribution de la stratégie de cheville de plus de 20 %. En patins, en direction ML, aucun changement significatif de la performance n’a été observé. Toutefois en AP, nous avons observé une augmentation significative de la vélocité du CP, yeux ouverts et yeux fermés ainsi qu’une augmentation significative de l’étendue, yeux ouverts seulement. Au niveau des stratégies, la stratégie de cheville domine en AP et la stratégie de hanche domine en ML avec une contribution plus modeste de la stratégie de cheville qui était inférieure à 12 %. Chez les adolescents-hockeyeurs souffrant de TMS, post-intervention, nos résultats indiquent une diminution significative de la douleur et une amélioration des capacités fonctionnelles ainsi que de l’attitude posturale. Pré intervention en direction ML, nous avons observé une contribution significativement plus élevée de la stratégie de cheville au contrôle du CPnet et un retour vers des valeurs normales post-intervention. L’impact de l’intervention thérapeutique sur la performance du contrôle postural s’est avéré non significatif en ML et en AP.

Effets électrophysiologiques d’une thérapie cognitivo-comportementale pour traiter le syndrome de Gilles de la Tourette et le trouble de tics chroniques

Les troubles des tics, comme le syndrome de Gilles de la Tourette et le trouble de tics chroniques, sont des conditions neuropsychiatriques impliquant des tics moteurs et/ou phoniques. En plus de nombreuses comorbidités, les patients qui en sont atteints ont aussi des difficultés neuropsychologiques, notamment au niveau de l’inhibition et des fonctions motrices. La thérapie cognitivo-comportementale permet d’améliorer les tics et la condition générale de ces patients. Nous avons donc enregistré, durant une tâche de compatibilité stimulus-réponse, les potentiels évoqués cognitifs et les potentiels de latéralisation motrice (lateralized readiness potential; LRP) chez 20 patients atteints de trouble des tic avant et après une thérapie cognitivo-comportementale, et chez 20 participants contrôles. Chez les patients atteints de trouble des tics, nos résultats ont révélé une apparition plus tardive de l’amorce du LRP moyenné par rapport au stimulus, une amplitude plus élevée du LRP moyenné par rapport à la réponse, et une suractivation frontale liée aux processus d’inhibition. Suite à la thérapie, le retard au niveau de la latence de l’amorce du LRP moyenné par rapport à la réponse est comblé et l’amplitude du LRP moyenné par rapport à la réponse est normalisée, mais pas la suractivation frontale liée à l’inhibition. Cela suggère donc que la thérapie induit une modification des processus prémoteurs de sélection et de préparation de la réponse, ainsi que des processus d’exécution motrice, mais n’altère pas la suractivation frontale reliée aux fonctions inhibitrices. Étant donnés ces résultats, nous suggérons que la thérapie cognitivo-comportementale induit une modification du fonctionnement des aires motrices du cerveau.

Reconstruction des mouvements du plasma dans une région active solaire à l'aide de données d'observation et d'une minimisation Lagrangienne

À ce jour, les différentes méthodes de reconstruction des mouvements du plasma à la surface du Soleil qui ont été proposées présupposent une MHD idéale (Welsch et al., 2007). Cependant, Chae & Sakurai (2008) ont montré l’existence d’une diffusivité magnétique turbulente à la photosphère. Nous introduisons une généralisation de la méthode du Minimum Energy Fit (MEF ; Longcope, 2004) pour les plasmas résistifs. Le Resistive Minimum Energy Fit (MEF-R ; Tremblay & Vincent, 2014) reconstruit les champs de vitesse du plasma et la diffusivité magnétique turbulente qui satisfont à l’équation d’induction magnétique résistive et qui minimisent une fonctionnelle analogue à l’énergie cinétique totale. Une séquence de magnétogrammes et de Dopplergrammes sur les régions actives AR 9077 et AR 12158 ayant chacune produit une éruption de classe X a été utilisée dans MEF-R pour reconstruire les mouvements du plasma à la surface du Soleil. Les séquences temporelles des vitesses et des diffusivités magnétiques turbulentes calculées par MEF-R sont comparées au flux en rayons X mous enregistré par le satellite GOES-15 avant, pendant et après l’éruption. Pour AR 12158, nous observons une corrélation entre les valeurs significatives de la diffusivité magnétique turbulente et de la vitesse microturbulente pour les champs magnétiques faibles.

Applying scanning electron microscopy for the ultrastructural and clinical analysis of periprosthetic capsules in implant-based breast reconstruction

La reconstruction en deux étapes par expanseur et implant est la technique la plus répandue pour la reconstruction mammmaire post mastectomie. La formation d’une capsule périprothétique est une réponse physiologique universelle à tout corps étranger présent dans le corps humain; par contre, la formation d’une capsule pathologique mène souvent à des complications et par conséquent à des résultats esthétiques sous-optimaux. Le microscope électronique à balayage (MEB) est un outil puissant qui permet d’effectuer une évaluation sans pareille de la topographie ultrastructurelle de spécimens. Le premier objectif de cette thèse est de comparer le MEB conventionnel (Hi-Vac) à une technologie plus récente, soit le MEB environnemental (ESEM), afin de déterminer si cette dernière mène à une évaluation supérieure des tissus capsulaires du sein. Le deuxième objectif est d‘appliquer la modalité de MEB supérieure et d’étudier les modifications ultrastructurelles des capsules périprothétiques chez les femmes subissant différents protocoles d’expansion de tissus dans le contexte de reconstruction mammaire prothétique. Deux études prospectives ont été réalisées afin de répondre à nos objectifs de recherche. Dix patientes ont été incluses dans la première, et 48 dans la seconde. La modalité Hi-Vac s’est avérée supérieure pour l’analyse compréhensive de tissus capsulaires mammaires. En employant le mode Hi-Vac dans notre protocole de recherche établi, un relief 3-D plus prononcé à été observé autour des expanseurs BIOCELL® dans le groupe d’approche d’intervention retardée (6 semaines). Des changements significatifs n’ont pas été observés au niveau des capsules SILTEX® dans les groupes d’approche d’intervention précoce (2 semaines) ni retardée.

Sedimentology and Geochemistry of core sediments from the Ashtamudi estuary and the adjoining coastal plain,central Kerala,India

The evolution of coast through geological time scale is dependent on the transgression-regression event subsequent to the rise or fall of sea level. This event is accounted by investigation of the vertical sediment deposition patterns and their interrelationship for paleo-enviornmental reconstruction. Different methods like sedimentological (grain size and micro-morphological) and geochemical (elemental relationship) analyses as well as radiocarbon dating are generally used to decipher the sea level changes and paleoclimatic conditions of the Quaternary sediment sequence. For the Indian coast with a coastline length of about 7500 km, studies on geological and geomorphological signatures of sea level changes during the Quaternary were reported in general by researchers during the last two decades. However, for the southwest coast of India particularily Kerala which is famous for its coastal landforms comprising of estuaries, lagoons, backwaters, coastal plains, cliffs and barrier beaches, studies pertaining to the marine transgression-regression events in the southern region are limited. The Neendakara-Kayamkulam coastal stretch in central Kerala where the coast is manifested with shore parallel Kayamkulam Lagoon on one side and shore perpendicular Ashtamudi Estuary on the other side indicating existence of an uplifted prograded coastal margin followed by barrier beaches, backwater channels, ridge and runnel topography is an ideal site for studying such events. Hence the present study has been taken up in this context to address the gap area. The location for collection of core samples representing coastal plain, estuarylagoon and offshore regions have been identified based on published literature and available sedimentary records. The objectives of the research work are:  To study the lithological variations and depositional environments of sediment cores along the coastal plain, estuary-lagoon and offshore regions between Kollam and Kayamkulam in the central Kerala coast  To study the transportation and diagenetic history of sediments in the area  To investigate the geochemical characterization of sediments and to elucidate the source-sink relationship  To understand the marine transgression-regression events and to propose a conceptual model for the region The thesis comprises of 8 chapters. The first chapter embodies the preamble for the selection and significance of this research work. The study area is introduced with details on its physiographical, geological, geomorphological, rainfall and climate information. A review of literature, compiling the research on different aspects such as physico-chemical, geomorphological, tectonics, transgression-regression events are presented in the second chapter and they are broadly classified into three viz:- International, National and Kerala. The field data collection and laboratory analyses adopted in the research work are discussed in the third chapter. For collection of sediment core samples from the coastal plains, rotary drilling method was employed whereas for the estuary-lagoon and offshore locations the gravity/piston corer method was adopted. The collected subsurficial samples were analysed for texture, surface micro-texture, elemental analysis, XRD and radiocarbon dating techniques for age determination. The fourth chapter deals with the textural analysis of the core samples collected from various predefined locations of the study area. The result reveals that the Ashtamudi Estuary is composed of silty clay to clayey type of sediments whereas offshore cores are carpeted with silty clay to relict sand. Investigation of the source of sediments deposited in the coastal plain located on either side of the estuary indicates the dominance of terrigenous to marine origin in the southern region whereas it is predominantly of marine origin towards the north. Further the hydrodynamic conditions as well as the depositional enviornment of the sediment cores are elucidated based on statistical parameters that decipher the deposition pattern at various locations viz., coastal plain (open to closed basin), Ashtamudi Estuary (partially open to restricted estuary to closed basin) and offshore (open channel). The intensity of clay minerals is also discussed. From the results of radiocarbon dating the sediment depositional environments were deciphered.The results of the microtextural study of sediment samples (quartz grains) using Scanning Electron Microscope (SEM) are presented in the fifth chapter. These results throw light on the processes of transport and diagenetic history of the detrital sediments. Based on the lithological variations, selected quartz grains of different environments were also analysed. The study indicates that the southern coastal plain sediments were transported and deposited mechanically under fluvial environment followed by diagenesis under prolonged marine incursion. But in the case of the northern coastal plain, the sediments were transported and deposited under littoral environment indicating the dominance of marine incursion through mechanical as well as chemical processes. The quartz grains of the Ashtamudi Estuary indicate fluvial origin. The surface texture features of the offshore sediments suggest that the quartz grains are of littoral origin and represent the relict beach deposits. The geochemical characterisation of sediment cores based on geochemical classification, sediment maturity, palaeo-weathering and provenance in different environments are discussed in the sixth chapter. In the seventh chapter the integration of multiproxies data along with radiocarbon dates are presented and finally evolution and depositional history based on transgression–regression events is deciphered. The eighth chapter summarizes the major findings and conclusions of the study with recommendation for future work.

Spectral properties, iron oxide content and provenance of Namib dune sands

This paper applies multispectral remote sensing techniques to map the Fe-oxide content over the entire Namib sand sea. Spectrometric analysis is applied to field samples to identify the reflectance properties of the dune sands which enable remotely sensed Fe-oxide mapping. The results indicate that the pattern of dune colour in the Namib sand sea arises from the mixing of at least two distinct sources of sand; a red component of high Fe-oxide content (present as a coating on the sand grains) which derives from the inland regions, particularly from major embayments into the Southern African escarpment; and a yellow coastal component of low Fe-oxide content which is brought into the area by northward-moving aeolian transport processes. These major provenances are separated by a mixing zone between 20 kin and 90 kin from the coast throughout the entire length of the sand sea. Previous workers have also recognised a third, fluvial, provenance, but the methodology applied here is not able to map this source as a distinct spectral component. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Dust production and the release of iron oxides resulting from the aeolian abrasion of natural dune sands

Global dust trajectories indicate that significant quantities of aeolian-transported iron oxides originate in contemporary dryland areas. One potential source is the iron-rich clay coatings that characterize many sand-sized particles in desert dunefields. This paper uses laboratory experiments to determine the rate at which these coatings can be removed from dune sands by aeolian abrasion. The coatings impart a red colour to the grains to which previous researchers have assigned variable geomorphological significance. The quantities or iron removed during a 120 hour abrasion experiment are small (99 mg kg(-1)) and difficult to detect by eye; however, high resolution spectroscopy clearly indicates that ferric oxides are released during abrasion and the reflectance of the particles alters. One of the products of aeolian abrasion is fine particles (<10 mum diameter) with the potential for long distance transport. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd.

Holocene vegetation dynamics in the northeastern Rub' al-Khali desert, Arabian Peninsula: a phytolith, pollen and carbon isotope study

The Holocene vegetation history of the Arabian Peninsula is poorly understood, with few palaeobotanical studies to date. At Awafi, Ras al-Khaimah, UAE, a 3.3 m lake sediment sequence records the vegetation development for the period 8500 cal. yr BP to similar to3000 cal. yr BP. delta(13)C isotope, pollen and phytolith analyses indicate that C3 Pooid grassland with a strong woody element existed during the early Holocene (between 8500 and 6000 cal. yr BP) and became replaced by mixed C3 and C4 grasses with a strong C4 Panicoid tall grass element between 5900 and 5400 cal. yr BP. An intense, arid event Occurred at 4100 cal. yr BP when the lake desiccated and was infilled by Aeolian sand. From 4100 cal. yr BP the vegetation was dominated by C4 Chloridoid types and Cyperaceae, suggesting an incomplete vegetation cover and Aeolian dune reactivation owing to increased regional aridity. These data outline the ecosystem dynamics and carbon cycling in response to palaeomon-soon and north-westerly variability during the Holocene. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd.

Spectral properties, iron oxide content and provenance of Namib dune sands

This paper applies multispectral remote sensing techniques to map the Fe-oxide content over the entire Namib sand sea. Spectrometric analysis is applied to field samples to identify the reflectance properties of the dune sands which enable remotely sensed Fe-oxide mapping. The results indicate that the pattern of dune colour in the Namib sand sea arises from the mixing of at least two distinct sources of sand; a red component of high Fe-oxide content (present as a coating on the sand grains) which derives from the inland regions, particularly from major embayments into the Southern African escarpment; and a yellow coastal component of low Fe-oxide content which is brought into the area by northward-moving aeolian transport processes. These major provenances are separated by a mixing zone between 20 kin and 90 kin from the coast throughout the entire length of the sand sea. Previous workers have also recognised a third, fluvial, provenance, but the methodology applied here is not able to map this source as a distinct spectral component. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

The Namib Sand Sea digital database of aeolian dunes and key forcing variables

A new digital atlas of the geomorphology of the Namib Sand Sea in southern Africa has been developed. This atlas incorporates a number of databases including a digital elevation model (ASTER and SRTM) and other remote sensing databases that cover climate (ERA-40) and vegetation (PAL and GIMMS). A map of dune types in the Namib Sand Sea has been derived from Landsat and CNES/SPOT imagery. The atlas also includes a collation of geochronometric dates, largely derived from luminescence techniques, and a bibliographic survey of the research literature on the geomorphology of the Namib dune system. Together these databases provide valuable information that can be used as a starting point for tackling important questions about the development of the Namib and other sand seas in the past, present and future.

Morphometric analysis of aeolian bedforms in the Namib Sand Sea using ASTER data

The ASTER Global Digital Elevation Model (GDEM) has made elevation data at 30 m spatial resolution freely available, enabling reinvestigation of morphometric relationships derived from limited field data using much larger sample sizes. These data are used to analyse a range of morphometric relationships derived for dunes (between dune height, spacing, and equivalent sand thickness) in the Namib Sand Sea, which was chosen because there are a number of extant studies that could be used for comparison with the results. The relative accuracy of GDEM for capturing dune height and shape was tested against multiple individual ASTER DEM scenes and against field surveys, highlighting the smoothing of the dune crest and resultant underestimation of dune height, and the omission of the smallest dunes, because of the 30 m sampling of ASTER DEM products. It is demonstrated that morphometric relationships derived from GDEM data are broadly comparable with relationships derived by previous methods, across a range of different dune types. The data confirm patterns of dune height, spacing and equivalent sand thickness mapped previously in the Namib Sand Sea, but add new detail to these patterns.

Helga's dune: 40 years of dune dynamics in the Namib Desert

The dynamics of a small linear dune on the northern margin of the Namib Sand Sea have been monitored using erosion pins placed at the dune tip since 1969. GPS measurements of these pins enabled estimation of the rates of advance and lateral migration of the dune. The average rate of advance of the dune tip over the period 1969–2012 was 1.99 m yr–1 towards 015°. Rates of advance and lateral movement varied over the period of monitoring, with a decrease in rates of advance by a factor of 50%, but an increase in the rate of lateral movement. Changes in dune behavior appear to be related to changes in wind regime and the vegetation cover of the interdune area, as a result of increased rainfall in recent years. This study demonstrates the dynamic nature of the tip of this dune and its sensitivity to changes in winds and sand supply.

The Mid-Brunhes Event and West Antarctic ice sheet stability

The complex cyclical nature of Pleistocene climate, driven by the evolving orbital configuration of the Earth, is well known but not well understood. A major climatic transition took place at the Mid-Brunhes Event (MBE), ca. 430 ka ago after which the amplitude of the ca.100 ka climate oscillations increased, with substantially warmer interglacials, including periods warmer than present. Recent modelling has indicated that while the timing of these warmer-than-present transient (WPT) events is consistent with southern warming due to a deglaciation-forced slowdown of the Atlantic Meridional Overturning Circulation, the magnitude of warming requires a local amplification, for which a candidate is the feedback of significant West Antarctic Ice Sheet (WAIS) retreat. We here extend this argument, based on the absence of WPTs in the early ice core record (450–800 ka ago), to hypothesize that the MBE could be a manifestation of decreased WAIS stability, triggered by ongoing subglacial erosion.

Observations of urban boundary layer structure during a strong urban heat island event

It has long been known that the urban surface energy balance is different to that of a rural surface, and that heating of the urban surface after sunset gives rise to the Urban Heat Island (UHI). Less well known is how flow and turbulence structure above the urban surface are changed during different phases of the urban boundary layer (UBL). This paper presents new observations above both an urban and rural surface and investigates how much UBL structure deviates from classical behaviour. A 5-day, low wind, cloudless, high pressure period over London, UK, was chosen for analysis, during which there was a strong UHI. Boundary layer evolution for both sites was determined by the diurnal cycle in sensible heat flux, with an extended decay period of approximately 4 h for the convective UBL. This is referred to as the “Urban Convective Island” as the surrounding rural area was already stable at this time. Mixing height magnitude depended on the combination of regional temperature profiles and surface temperature. Given the daytime UHI intensity of 1.5∘C, combined with multiple inversions in the temperature profile, urban and rural mixing heights underwent opposite trends over the period, resulting in a factor of three height difference by the fifth day. Nocturnal jets undergoing inertial oscillations were observed aloft in the urban wind profile as soon as the rural boundary layer became stable: clear jet maxima over the urban surface only emerged once the UBL had become stable. This was due to mixing during the Urban Convective Island reducing shear. Analysis of turbulent moments (variance, skewness and kurtosis) showed “upside-down” boundary layer characteristics on some mornings during initial rapid growth of the convective UBL. During the “Urban Convective Island” phase, turbulence structure still resembled a classical convective boundary layer but with some influence from shear aloft, depending on jet strength. These results demonstrate that appropriate choice of Doppler lidar scan patterns can give detailed profiles of UBL flow. Insights drawn from the observations have implications for accuracy of boundary conditions when simulating urban flow and dispersion, as the UBL is clearly the result of processes driven not only by local surface conditions but also regional atmospheric structure.