14 research outputs found

    Design of a flexible, re-usable hardware component for the 2D discrete wavelet transform

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    This paper deals with the implementation of the 2D discrete wavelet transform in the form of a reusable, flexible hardware component. This component is compliant with the JPEG2000 standard and targets a variety of embedded imaging applications. A novel design methodology based on the emerging high-level synthesis tools allowed us to achieve a high degree of flexibility in the specification and synthesis of this component. Customization of functional parameters is supported (choice of the lifting-based filter bank, number of decomposition levels) as well as communication constraints (pixel ordering and I/O scheduling) and performance constraints (computation speed and parallelism), facilitating reuse in various applications and integration environments. In this paper, we first provide a summary of the recent trends in embedded system design. Then the theoretical bases of the discrete wavelet transform and the classical approaches for implementing it in hardware are briefly presented. After presenting the principles of our design methodology, we detail the successive design stages, from the algorithm to the architectures, in the case of the 2D lifting-based discrete wavelet transform. We conclude with synthesis results demonstrating the effectiveness of our approach for designing highly flexible hardware components.Dans cet article, nous nous intéressons à l'implantation matérielle de la transformation en ondelettes discrète 2D sous forme d'un composant réutilisable flexible. Ce composant, compatible avec le standard JPEG2000, est destiné à être intégré dans une variété d'applications embarquées de compression d'images. Une méthodologie de conception originale reposant sur les nouveaux outils de synthèse de haut niveau nous a permis d'atteindre un degré élevé de flexibilité dans la spécification et la synthèse de ce composant. Celle-ci autorise en effet la personnalisation de paramètres fonctionnels (choix du banc de filtres lifting, nombre de niveaux de décomposition), de contraintes de communication (ordre de parcours des pixels de l'image, date de lecture/écriture des données) et de contraintes de performances (vitesse de traitement, parallélisme de calcul) qui facilitent ainsi sa réutilisation dans différentes applications et environnements d'intégration. Dans cet article, nous dressons tout d'abord un état de l'art des nouvelles approches en conception de systèmes intégrés. Nous rappelons brièvement les bases théoriques de la transformation en ondelettes discrète et nous présentons les approches classiques pour son implantation sous forme d'architectures VLSI. Après avoir présenté les principes de notre méthodologie de conception, nous déclinons ses étapes successives, de l'algorithme aux architectures, dans le cas de la transformation en ondelettes 2D utilisant le Lifting Scheme. Nous concluons par des résultats de synthèse démontrant l'efficacité de la démarche suivie en termes de flexibilité de la spécification obtenue

    Etude et développement de tableaux non diffractants pour la conception de systèmes imageurs spécialisés

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    La capacité actuelle d accéder à des détecteurs très performants et de faible coût amène la communauté des concepteurs de systèmes optiques à un changement de paradigme. Plutôt que de réaliser des caméras généralistes, aptes à réaliser un grand nombre de missions d observation différentes, il est maintenant de plus en plus courant de développer des systèmes imageurs adaptés à une seule mission et/ou à une seule classe d objets. Prendre en compte ces connaissances a priori sur la scène et la mission, au moment de la conception, permet d envisager des systèmes plus simples, mais aussi dotés de nouvelles compétences. L'objectif de la thèse est d'explorer les potentialités des tableaux non diffractants pour la conception de systèmes imageurs spécialisés. Pour cette étude nous considérons l'environnement des drones aéroportés de faible capacité d'emport pour lesquels les systèmes imageurs embarqués doivent être simples et robustes. Nous considérons de plus que la mission du système imageur est de détecter les obstacles. Pour cela, il doit délivrer une information 3D sur la scène observée. Dans un premier temps, j'ai analysé les propriétés d'imagerie du système imageur constitué d'un composant non diffractant et d'un détecteur matriciel. L'analyse comparative de deux composants, l'axicon et le tableau non diffractant, m'a permis de montrer que c'est le second composant qui est le mieux adapté pour remplir ce type de mission. J'ai ensuite réalisé un système imageur de démonstration, ce qui m'a permis au final de mettre en évidence sa capacité à faire de l'imagerie 3D. Cette étude a montré que les tableaux non diffractants ont un très fort potentiel pour réaliser un système imageur simple, robuste et dédié à l'imagerie 3D. Ce travail doit être poursuivi en partenariat avec des industriels pour appliquer la démarche de conception à une mission précise et transformer ce travail théorique en un système industrialisable.Currently, detectors with high performances and a low cost are available and lead the community of optical designers to a new paradigm. Instead of designing generalist cameras, suitable for fulfilling a high number of different observation missions, it is now more and more common to develop imaging systems adapted to a unique mission and/or a unique object class. Taking this a priori knowledge on the observed scene or on the mission into account, at the beginning of the design process, allows us to consider simpler imaging systems with new properties. The aim of this thesis is to investigate the possibilities of nondiffracting array for the design of specialized imaging systems. For this study we consider the environment of unmanned aerial vehicles with a small payload capacity, for which embedded imaging systems must be simple and robust. We consider in addition that the mission of the imaging system is to detect obstacles. To do this, it must provide a 3D information on the observed scene. At first, I have analysed the properties of the imaging system composed by a nondiffracting optical device and a focal plane array. The comparison between two devices, axicon and nondiffracting arrays, allowed me to show that the second one is best suited for achieving this kind of mission. Then, I have made a practical implementation of such an imaging system. Finally, I have used it to demonstrate the 3D imaging property. This study has demonstrated the potential of nondiffracting array to design a simple and robust imaging system dedicated to 3D imaging. This work must be continued in partnership with the industry to apply the co-design process to a more precise mission, transforming this way this theoretical work into an industrial prototype.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

    Contribution de l’imagerie dronique pour la caractérisation des paramètres biophysiques des cultures agricoles

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    Grâce aux technologies de l’information et aux systèmes de positionnement par satellites (GNSS), l’agriculture de précision raffine l’échelle d’observation et d’intervention, du champ à la plante individuelle. La télédétection, notamment à travers les images satellitaires, a également permis de surveiller l’évolution de la culture, avec une fréquence temporelle et une résolution spatiale accrues. La vigueur de la culture est un paramètre crucial de la fertilisation, permettant d’optimiser l’apport en intrants et de générer des retombées économiques et environnementales. Plusieurs manières d’estimer la vigueur sont possibles. Pour une culture en rangs comme le maïs (Zea Mays L.), nous avons privilégié la biomasse qui servira de proxy à la vigueur. Notre étude s’appuie sur l’hypothèse que l’avènement des drones agricoles ouvrira la voie à une meilleure estimation de la vigueur. Nous supposons que la flexibilité de la plateforme combinée avec la très haute résolution spatiale (THRS) des images droniques permettra un suivi plus précis de l’évolution de la vigueur, tant dans l’espace que dans le temps – conditions critiques pour le déploiement de l’agriculture de précision. Les recherches des 15 dernières années s’appuient sur le drone pour collecter des images THRS, dont le traitement fait appel principalement à la méthode des indices de végétation, tel le NDVI. Plusieurs questions se posent : – Le recours au NDVI est-il la manière la plus efficiente d’exploiter la THRS des images droniques ? Si non, comment exploiter autrement et mieux cette imagerie ? – Attendu les contraintes de temps, la quantité de données et les impératifs logistiques, la méthode de traitement adoptée sera-t-elle suffisamment robuste ? Les concepts utilisés seront-ils simples et compréhensibles pour obtenir l’adhésion des utilisateurs finaux, c’est-à-dire les agriculteurs ? – Les capteurs à bord des drones pouvant être orientés assez librement, quels sont les effets des angles de visée sur les résultats ? D’abord, nous avons évalué la pertinence de l’approche classique, consistant à utiliser l’indice NDVI pour déterminer les paramètres de la culture. Pour cela, la plateforme dronique est comparée avec le capteur de proximité GreenSeeker. Il en découle que le drone se montre moins performant que le GreenSeeker pour l’estimation de la biomasse du maïs. Nous avons ainsi délaissé l’approche classique et opté pour un indicateur de surface apparente, extrait à l’aide des techniques de vision par ordinateur appliquées à des images RGB. Cette méthode tire profit de la THRS offerte par l’imagerie dronique et produit un proxy robuste de la biomasse, au niveau surfacique (par mètre carré) et linéaire (par rang). Nous avons aussi constaté que les résultats n’étaient pas affectés par les angles d’acquisition des images (au nadir et obliques). Partant, cette recherche ouvre la perspective à des applications de la dronautique en agriculture de précision, pour l’estimation de la vigueur et d’autres paramètres fondamentaux entrant dans les algorithmes d’optimisation des intrants. Elle offre également la possibilité d’imaginer des plateformes non-droniques pour l’acquisition des images THRS dans le contexte de la fertilisation.Thanks to information technologies and GNSS (Global Navigation Satellite System), precision agriculture is refining the scale of observation and intervention, from the field to the individual plant. Remote sensing, in particular through satellite imagery, has also made it possible to monitor the crop dynamics, with increasing time frequency and spatial resolution. Crop vigor is a crucial parameter allowing the optimization of inputs, and consequently economic and environmental benefits. Several ways to estimate crop vigor are possible. For a row crop such as corn (Zea Mays L.), aboveground biomass has been favored and will serve as a proxy for vigor. Our study is based on the hypothesis that the recent advent of agricultural UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) will pave the way for a better estimation of crop vigor. We assume that the flexibility of the UAV combined with the very high spatial resolution of their images will allow a more accurate monitoring of crop vigor, both in space and time – conditions which are critical for the deployment of precision agriculture. Research over the past 15 years has relied on the UAV to collect images of very high spatial resolution. However, the processing of those images is mainly based on vegetation indices, especially the NDVI. Several questions arise from the above observations: – Is the use of NDVI the most efficient way to exploit the spatial resolution of UAV images? If not, is there a better way to exploit this imagery? – How to respond to time and logistical constraints in the image processing so that it is ultimately adopted by farmers? – Since UAV-borne sensors can be oriented quite freely, what are the effects of the acquisition angles on the results? First, we assessed the relevance of the traditional approach which uses the NDVI index to determine crop parameters. To do that, we compared the UAV platform with the GreenSeeker proximal sensor. The results showed that the UAV is less efficient than the GreenSeeker in estimating corn biomass. We thus moved away from the traditional approach and opted for a method extracting the apparent leaf area, through computer vision techniques applied to RGB images. This method took advantage of the very high spatial resolution offered by UAV images and produced a robust proxy for corn biomass, at the surface (per square meter) and row levels. We also found that the results were not affected by the acquisition angles of the images (nadir and oblique). Therefore, this research opens the perspective to UAV applications in precision agriculture, for the estimation of vigor and other fundamental parameters used in input optimization algorithms. It also offers the possibility to imagine non-UAV based platforms for the acquisition of very high resolution images in the context of fertilization

    Analyse des effets des déplacements atomiques induits par l'environnement radiatif spatial sur la conception des imageurs CMOS

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    L' imagerie spatiale est aujourd'hui un outil indispensable au développement durable, à la recherche et aux innovations scientifiques ainsi qu à la sécurité et la défense. Fort de ses excellentes performances électro-optiques, de son fort taux d intégration et de la faible puissance nécessaire à son fonctionnement, le capteur d images CMOS apparait comme un candidat sérieux pour ce type d application. Cependant, cette technologie d imageur doit être capable de résister à l environnement radiatif spatial hostile pouvant dégrader les performances des composants électroniques. Un nombre important d études précédentes sont consacrées à l impact des effets ionisants sur les imageurs CMOS, montrant leur robustesse et des voies de durcissement face à de telles radiations. Les conclusions de ces travaux soulignent l importance d étudier les effets non-ionisants, devenant prépondérant dans les imageurs utilisant les dernières évolutions de la technologie CMOS. Par conséquent, l objectif de ces travaux de thèse est d étudier l impact des effets non-ionisants sur les imageurs CMOS. Ces effets, regroupés sous le nom de déplacements atomiques, sont étudiés sur un nombre important de capteurs d images CMOS et de structures de test. Ces dispositifs sont conçus avec des procédés de fabrication CMOS différents et en utilisant des variations de règle de dessin afin d investiguer des tendances de dégradation commune à la technologie d imager CMOS. Dans ces travaux, une équivalence entre les irradiations aux protons et aux neutrons est mise en évidence grâce à des caractéristiques courant-tension et des mesures de spectroscopie transitoire de niveau profond. Ces résultats soulignent la pertinence des irradiations aux neutrons pour étudier les effets non-ionisants. L augmentation et la déformation de l histogramme de courant d obscurité ainsi que le signal télégraphique aléatoire associé, qui devient le facteur limitant des futures applications d imagerie spatiale, sont évalué et modélisés. Des paramètres génériques d évaluation des effets des déplacements atomiques sont mis en évidence, permettant de prévoir le comportement des capteurs d images CMOS en environnement radiatif spatial. Enfin, des méthodes d atténuation et des voies de durcissement des imageurs CMOS limitant l impact des déplacements atomiques sont proposées.Today, space imaging is an essential tool for sustainable development, research and scientific innovation as well as security and defense. Thanks to their good electro-optic performances and low power consumption, CMOS image sensors are serious candidates to equip future space instruments. However, it is important to know and understand the behavior of this imager technology when it faces the space radiation environment which could damage devices performances. Many previous studies have been focused on ionizing effects in CMOS imagers, showing their hardness and several hardening-by-design techniques against such radiations. The conclusions of these works emphasized the need to study non-ionizing effects which have become a major issue in the last generation of CMOS image sensors. Therefore, this research work focuses on non-ionizing effects in CMOS image sensors. These effects, also called displacement damage, are investigated on a large number of CMOS imagers and test structures. These devices are designed using several CMOS processes and using design rule changes in order to observe possible common behaviors in CMOS technology. Similarities have been shown between proton and neutron irradiations using current-voltage characteristics and deep level transient spectroscopy. These results emphasize the relevance of neutron irradiations for an accurate study of the non-ionizing effects. Then, displacement damage induced dark current increase as well as the associated random telegraph signal are measured and modeled. Common evaluation parameters to investigate displacement damage are found, allowing imager behavior prediction in space radiation environment. Finally, specific methods and hardening-by-design techniques to mitigate displacement damage are proposed.TOULOUSE-ISAE (315552318) / SudocSudocFranceF

    Identification automatisée des espèces d'arbres dans des scans laser 3D réalisés en forêt

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    The objective of the thesis is the automatic recognition of tree species from Terrestrial LiDAR data. This information is essential for forest inventory. As an answer, we propose different recognition methods based on the 3D geometric texture of the bark.These methods use the following processing steps: a preprocessing step, a segmentation step, a feature extraction step and a final classification step. They are based on the 3D data or on depth images built from 3D point clouds of tree trunks using a reference surface.We have investigated and tested several segmentation approaches on depth images representing the geometric texture of the bark. These approaches have the disadvantages of over segmentation and are quite sensitive to noises. For this reason, we propose a new 3D point cloud segmentation approach inspired by the watershed technique that we have called «Burst Wind Segmentation». Our approach succeed in extracting in most cases the characteristic scars that are next compared to those stored in a dictionary («ScarBook») in order to determine the tree species.A large variety of characteristics is extracted from the regions segmented by the different methods proposed. These characteristics are the roughness, the global shape of the segmented regions, the saliency and the curvature of the contour, the distribution of the contour points, the distribution of the shape according to the different orientations.Finally, for the classification of the visual characteristics, the Random Forest method by Leo Breiman and Adèle Cutler is used in a two steps approach: selection of the most important variables and cross classification with the selected variables.The bark of the tree changes with the trunk diameter. We have thus studied different natural variability criteria and we have tested our approaches on a test set that includes this variability. The accuracy rate is over 96% for all the proposed segmentation approaches but the best result is obtained with the «Burst Wind Segmentation» one due to the fact that this approach can better extract the scars, it uses a dictionary of scars for recognition, and it has been evaluated on a greater variety of shapes, curvatures, saliency and roughness.L’objectif de ces travaux de thèse est la reconnaissance automatique des espèces d’arbres à partir de scans laser terrestres, information indispensable en inventaire forestier. Pour y répondre, nous proposons différentes méthodes de reconnaissance d’espèce basées sur la texture géométrique 3D des écorces.Ces différentes méthodes utilisent la séquence de traitement suivante : une étape de prétraitement, une étape de segmentation, une étape d’extraction des caractéristiques et une dernière étape de classification. Elles sont fondées sur les données 3D ou bien sur des images de profondeur extraites à partir des nuages de points 3D des troncs d’arbres en utilisant une surface de référence.Nous avons étudié et testé différentes approches de segmentation sur des images de profondeur représentant la texture géométrique de l'écorce. Ces approches posent des problèmes de sur-Segmentation et d'introduction de bruit. Pour cette raison, nous proposons une nouvelle approche de segmentation des nuages de points 3D : « Burst Wind Segmentation », inspirée des lignes de partage des eaux. Cette dernière réussit, dans la majorité des cas, à extraire des cicatrices caractéristiques qui sont ensuite comparées à un dictionnaire des cicatrices (« ScarBook ») pour discriminer les espèces d’arbres.Une grande variété de caractéristiques est extraite à partir des régions segmentées par les différentes méthodes proposées. Ces caractéristiques représentent le niveau de rugosité, la forme globale des régions segmentées, la saillance et la courbure du contour, la distribution des points de contour, la distribution de la forme selon différents angles,...Enfin, pour la classification des caractéristiques visuelles, les forêts aléatoires (Random Forest) de Leo Breiman et Adèle Cutler sont utilisées dans une approche à deux étapes : sélection des variables importantes, puis classification croisée avec les variables retenues, seulement.L’écorce de l’arbre change avec l'accroissement en diamètre ; nous avons donc étudié différents critères de variabilité naturelle et nous avons testé nos approches sur une base qui présente cette variabilité. Le taux de bonne classification dépasse 96% dans toutes les approches de segmentation proposées mais les meilleurs résultats sont atteints avec la nouvelle approche de segmentation « Burst Wind Segmentation » étant donné que cette approche réussit mieux à extraire les cicatrices, utilise un dictionnaire de cicatrices et a été évaluée sur une plus grande variété de caractéristiques de forme, de courbure, de saillance et de rugosité

    Analyse de la déformation récente dans l'Atlas méridional de la Tunisie par géomorphométrie et Interférométrie Radar (DInSAR)

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    Dans ce travail, nous proposons de localiser, caractériser et quantifier les déformations topographiques en liaison avec le contexte sismo-tectonique, sans exclure les actions anthropiques, de l Atlas méridional de la Tunisie. L analyse sismo-tectonique et le calcul des paramètres morphométriques du relief nous ont permis de distinguer les structures (eg., J. Ben Younes, J Bou Ramli, J. Orbata) qui ont subi préalablement des déformations récentes dues principalement à la réactivation des failles, essentiellement la faille de Gafsa. Dans un autre volet, l analyse et le traitement de 17 images radar (ERS 1 et 2) couvrant l Atlas méridional de la Tunisie, grâce à l'interférométrie différentielle (DInSAR), n a pas révélé des déplacements topographiques liés au contexte géodynamique. Par contre, cette technique nous a permis de déterminer une subsidence locale dans la région de Moulares, que nous interprétons comme une conséquence de l'exploitation des mines souterraines de phosphates. Enfin, la compilation des résultats des différentes analyses nous a permis de suggérer l établissement d un réseau GPS de surveillance géodynamique dans la zone d étude, afin de mieux quantifier la déformation dans la région et à préciser la cartographie sismique et enfin à mieux évaluer l aléa sismiqueIn this work, we propose to locate, characterize and quantify the topographic deformations linked to the seismotectonic context, including anthropogenic actions of the southern Atlas of Tunisia. The seismotectonic analyses and the calculation of Landscape morphometric parameters enabled us to distinguish the structures of J. Ben Younes, J Bou Ramli and J. Orbata, , which have experienced recent deformations caused principally by the reactivation of faults, essentially the fault of Gafsa. In another part, the analyses and treatment of 17 radar images (ERS 1 and 2) covering the southern Atlas of Tunisia, using the differential interferometric method (DInSAR), have showed no active neotectonic displacement (associated with topographic geodynamic context). Neverheless, this technique allowed us to determine local subsidence in the region of Moulares, which is interpreted as a consequence of underground mining exploration of phosphates. Finally, the compilation of results of different tests allowed us to suggest the establishment of a monitoring geodynamic GPS network in the study area to better quantify the deformation in the southern Tunisia and to clarify the active faults and the seismic mapping in order to better assess seismic hazardPARIS-EST-Université (770839901) / SudocSudocFranceF

    Hexapode : développement mécatronique d'un robot marcheur

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    Dispositifs filmiques et paysage urbain : la transformation ordinaire des lieux Ă  travers le film

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    Starting from a consideration of the landscape, as it is configured daily by individual and collective practices which are supported by the landscape and from which the landscape is being shaped, this PhD thesis in architecture focuses on the ordinary transformation of places and questions the ways through which we can understand it in order to think out the becoming of these places. How can we take into account the dynamic of the ambiance in order to think about the design of a place? In that perspective, this research questions the scope of film (as a medium, as a practice and in its reception): what does filming allow us to understand of the ordinary transformation of places? This work investigates the potential of audiovisual images in terms of perception, representation and shared designing of urban public spaces. How can film facilitate the understanding of the states and transitions of the relationship between space and bodies – considering that bodies perceive and act at the same time? In order to study that question, a specific methodological protocol, open to heterogeneous uses of film for the understanding and the designing of cities, was worked out. It led us to the analysis of four frameworks: 1. Collecting and selecting existing films; 2. Observing a video project within the context of an urban study; 3. Filmmaking; 4. Experimenting film practice with architecture students. These four frameworks address the question of filmmaking in different ways: status and stakes of the use of film, involvement in fieldwork through film practice (involvement in space, in time and in relation with others), film postures and relations to the world. Secondly, our research raises the question of film reception. It is, then, from a collective experience of reception that film becomes the base of a dialogue between people who are invited to share and debate about their own experiences. The plurality of registers coming from the film reception and its discussion (what is sensible, perceptive, interpretive, critical and creative) becomes the base to work out a common design. From these considerations of the scope of film, it appears in the background that the sensible register and collective improvisations are of paramount importance in the understanding and designing of urban public spaces.Partant d'une considération sur le paysage configuré au quotidien par les pratiques individuelles et collectives qu'il accueille et qui lui donnent forme, ce travail de thèse en architecture s'intéresse à la transformation ordinaire des lieux et interroge les manières dont nous pouvons l'appréhender pour penser leur devenir. Comment prendre en compte la dynamique de l'ambiance pour penser la conception d'un lieu ? Cette recherche interroge dans ce sens la portée du film (comme médium, comme pratique et dans sa réception) dans ce qu'il permet de comprendre de la transformation ordinaire des lieux. Il s'agit ainsi de questionner les potentialités des images audiovisuelles quant à la perception, la représentation et la conception partagée d'espaces publics urbains. En quoi et comment le film peut-il permettre de saisir les états et transitions des relations entre espace et corps percevants autant que pratiquants ? Pour cela, un protocole méthodologique croisé, à l'écoute d'une hétérogénéité des usages du film dans la compréhension et la constitution du fait urbain, a donné lieu à la construction et à l'analyse de quatre corpus de travail : 1. Recueil et sélection de films existants ; 2. Observation et suivi d'une mission vidéo dans un cadre opérationnel ; 3. Réalisation d'un film de commande ; 4. Expérimentation pédagogique auprès d'étudiants en architecture. Ces quatre corpus considèrent à plusieurs égards la problématique de la fabrication de films : statut et enjeu du recours au film, engagement dans le terrain (dans l'espace, le temps et la relation à l'Autre) par la pratique filmique, postures filmiques et rapports au monde. Notre recherche soulève, dans un second temps, la question de la réception filmique. C'est ainsi à partir d'une expérience d'audio-vision collective que le film devient le support d'un dialogue entre différents interlocuteurs conviés à mettre en partage et en débat leurs expériences. La pluralité des registres mis au travail au cours de la réception des films et de leur discussion (à savoir le sensible, le perceptif, l'interprétatif, le critique et le créatif) devient le support à l'élaboration d'un commun. De ces considérations sur la portée du film émerge en toile de fond l'importance du sensible et de l'improvisation collective dans l'appréhension et la conception de l'espace public urbain

    Dispositifs filmiques et paysage urbain : la transformation ordinaire des lieux Ă  travers le film

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    Starting from a consideration of the landscape, as it is configured daily by individual and collective practices which are supported by the landscape and from which the landscape is being shaped, this PhD thesis in architecture focuses on the ordinary transformation of places and questions the ways through which we can understand it in order to think out the becoming of these places. How can we take into account the dynamic of the ambiance in order to think about the design of a place? In that perspective, this research questions the scope of film (as a medium, as a practice and in its reception): what does filming allow us to understand of the ordinary transformation of places? This work investigates the potential of audiovisual images in terms of perception, representation and shared designing of urban public spaces. How can film facilitate the understanding of the states and transitions of the relationship between space and bodies – considering that bodies perceive and act at the same time? In order to study that question, a specific methodological protocol, open to heterogeneous uses of film for the understanding and the designing of cities, was worked out. It led us to the analysis of four frameworks: 1. Collecting and selecting existing films; 2. Observing a video project within the context of an urban study; 3. Filmmaking; 4. Experimenting film practice with architecture students. These four frameworks address the question of filmmaking in different ways: status and stakes of the use of film, involvement in fieldwork through film practice (involvement in space, in time and in relation with others), film postures and relations to the world. Secondly, our research raises the question of film reception. It is, then, from a collective experience of reception that film becomes the base of a dialogue between people who are invited to share and debate about their own experiences. The plurality of registers coming from the film reception and its discussion (what is sensible, perceptive, interpretive, critical and creative) becomes the base to work out a common design. From these considerations of the scope of film, it appears in the background that the sensible register and collective improvisations are of paramount importance in the understanding and designing of urban public spaces.Partant d'une considération sur le paysage configuré au quotidien par les pratiques individuelles et collectives qu'il accueille et qui lui donnent forme, ce travail de thèse en architecture s'intéresse à la transformation ordinaire des lieux et interroge les manières dont nous pouvons l'appréhender pour penser leur devenir. Comment prendre en compte la dynamique de l'ambiance pour penser la conception d'un lieu ? Cette recherche interroge dans ce sens la portée du film (comme médium, comme pratique et dans sa réception) dans ce qu'il permet de comprendre de la transformation ordinaire des lieux. Il s'agit ainsi de questionner les potentialités des images audiovisuelles quant à la perception, la représentation et la conception partagée d'espaces publics urbains. En quoi et comment le film peut-il permettre de saisir les états et transitions des relations entre espace et corps percevants autant que pratiquants ? Pour cela, un protocole méthodologique croisé, à l'écoute d'une hétérogénéité des usages du film dans la compréhension et la constitution du fait urbain, a donné lieu à la construction et à l'analyse de quatre corpus de travail : 1. Recueil et sélection de films existants ; 2. Observation et suivi d'une mission vidéo dans un cadre opérationnel ; 3. Réalisation d'un film de commande ; 4. Expérimentation pédagogique auprès d'étudiants en architecture. Ces quatre corpus considèrent à plusieurs égards la problématique de la fabrication de films : statut et enjeu du recours au film, engagement dans le terrain (dans l'espace, le temps et la relation à l'Autre) par la pratique filmique, postures filmiques et rapports au monde. Notre recherche soulève, dans un second temps, la question de la réception filmique. C'est ainsi à partir d'une expérience d'audio-vision collective que le film devient le support d'un dialogue entre différents interlocuteurs conviés à mettre en partage et en débat leurs expériences. La pluralité des registres mis au travail au cours de la réception des films et de leur discussion (à savoir le sensible, le perceptif, l'interprétatif, le critique et le créatif) devient le support à l'élaboration d'un commun. De ces considérations sur la portée du film émerge en toile de fond l'importance du sensible et de l'improvisation collective dans l'appréhension et la conception de l'espace public urbain

    De la Métaphore à la tâche (une bibliothèque de concepts métaphoriques pour le prototypage de techniques d'interactions.)

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    Nous présentons dans cette thèse les bases d un dialogue entre le modèle cognitif dit incarné et le développement de styles et techniques d interaction pour les interfaces graphiques en 3 dimensions. Ce modèle cognitif, structuré entre autres par Lakoff et Johnson, décrit les correspondances métaphoriques que nous construisons naturellement entre des idées abstraites et les modèles mentaux provenant de notre expérience perceptive. Dortier résume la cognition incarnée en disant que les idées ont des formes, des couleurs, suscitent des goûts et des dégoûts. Cette vision intégrée des systèmes perceptifs et cognitifs s applique non seulement à la représentation mentale des objets ou des personnes, mais aussi aux idées abstraites quelles soient morales, philosophiques ou scientifiques.Ce modèle met en évidence le rôle de ces corrélations en tant que source de compréhension et d action et a fait émerger le concept d interfaces énactives. Aujourd hui elles se présentent comme un regard commun sur les projets émergents d interfaces homme-machine. Des projets, tels que les interfaces tangibles, les systèmes de capture de gestes et d autres solutions logicielles et matérielles multimodales, se servent de notre aptitude à structurer métaphoriquement l information produite par notre action sur le monde, pour créer des interfaces universellement appréhendables.Nous avons illustré l application de ce modèle sur des projets d interfaces graphiques pour la réalisation de tâches dans des contextes hétérogènes. Nous avons ciblé les dispositifs multimédia pour le grand public et les stratégies pour la réussite de ces interfaces en tant qu outil pédagogique pour les musées, expositions et outils de travail collaboratifs. Notre première application est le projet de médiation graphique pour accéder à une base de données d'objets numérisés en 3D pour le Musée des Arts et Métiers. Dans ce projet les objets numérisés sont affichés selon une métaphore de fluides et particules dotés d électromagnétisme. La navigation dans ce catalogue se veut claire et pervasive. Nous avons analysons la capacité des métaphores de construire des ponts cohérents entre les diverses plateformes d accès au catalogue. Dans une seconde implémentation nous employons les métaphores liés à la notion visuelle de profondeur et de densité pour proposer une ligne du temps en 3 dimensions pour la visualisation de donnés temporelles pour EDF. Finalement nos synthétisons les relations entre les ensembles de métaphores pour les appliquer aux composantes d interaction. La structure résultante se présente sous forme d un Framework conceptuel d agents et styles d interaction qui peut servir en tant qu outil de prototypage mais aussi comme catalyseur pour la conception d interfaces innovantes.Embodied cognition has emerged over the last decades as a new paradigm of the human reasoning system. Large numbers of researchers agree on the influences of perceptual and motor activity on our thinking and representational mechanisms. The importance of embodied mind theory is growing in the field of cognitive science. It is now the conceptual support for innovative projects in human computer interaction (HCI). The new paradigms of HCI are shifting towards the venue of natural, invisible and pervasive interfaces. Office tasks of the 80s and their related interfaces are now being replaced by multimodal commands (gesture, voice) and contextual or social inputs. From graphical user interfaces to tangible and multimodal devices, new sets of innovative interaction techniques are emerging and these can no longer rely on classic metaphors and visual analogies. To increase the meaning of new commands and representations of post-wimp interaction techniques and to build coherent and consistent metaphors between different platforms and embedded devices in our environment, researchers have turned their attention to the embodied vision of the cognitive system.We present in this thesis the embodied cognitive paradigm and how it has been adopted by the HCI community. We illustrate this model by analyzing several tasks carried out in heterogeneous environments. Thereafter, proposals are made on how museums, exhibitions and collaboration tools may use embodied metaphors as a design strategy to produce innovative multimedia devices. The first application was one of mediating access to a database of digitized 3D objects for the Museum of Arts and Crafts in Paris. In this project the digitized objects are displayed in a metaphor of fluids and particles managed by electromagnetic forces that guide the semantics of the user s search. Browsing tasks in this catalog are intended to be clear and coherent between different platforms in order to respect the user s levels of desired engagement. An analysis is made of the ability of metaphors to build bridges between the various platform interfaces. In the second application, metaphors related to the concept of visual depth and density was used to propose a 3D timeline so as to visualize temporal data. Finally, the framework synthesizes the embodied metaphorical mappings in a large set of components which will be applied as building blocks when prototyping interaction techniques. This structure takes the form of a conceptual Framework of interaction agents which might serve not only as a tool for prototyping interfaces but also as a catalyst for generating innovative ideas.PARIS-CNAM (751032301) / SudocSudocFranceF
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