Modélisation et représentation dans l'espace des phénomènes photoniques inélastiques en biophotonique

Ce présent mémoire s’intéresse à la modélisation mathématique pour aborder la spatialité de signaux de spectroscopie Raman et de fluorescence dans des problématiques d’assistance au diagnostic et d’aide à l’instrumentation. Dans un premier temps, ce mémoire expose une technique de simulation adaptée à un large spectre d’interaction photon-matière basée sur la résolution par tracé de chemin Monté-Carlo pour des domaines discrets. L’algorithme développé, le parcours caché des photons, supporte notamment les phénomènes linéaires, soit l’absorption et l’émission spontanée, les diffusions élastiques et inélastiques (Raman), les réflexions, les réfractions et la fluorescence. Le modèle a été conçu dans l’objectif d’être adapté à la complexité des milieux biologiques, soit la complexité des interactions et des géométries. La représentation discrète de l’espace est réalisée par Marching Cube et l’ensemble des phénomènes est simulé simultanément, pour plusieurs longueurs d’onde discrètes, afin de supporter les interactions entre les phénomènes (diaphonie) et de produire une solution physiquement exacte. La solution a été implémentée dans un format de calcul générique sur un processeur graphique par adaptation du pipeline 3D. L’algorithme présenté aborde aussi des méthodes pour limiter l’utilisation de la mémoire afin de présenter une solution non prohibitive aux phénomènes Raman et de fluorescence à plusieurs longueurs d’onde. De plus, la solution proposée intègre une caméra, une visualisation de la fluence et une visualisation 3D des photons afin d’être adaptée au domaine de la biophysique. Finalement, les algorithmes développés sont validés par la prédiction de résultats déterminés selon une base théorique et expérimentale. Le simulateur propose une méthode théorique pour calibrer les instruments de mesure optiques et pour évaluer la portée d'un signal. Dans un second temps, ce mémoire propose des méthodes de réduction de dimensionnalité pour optimiser la reconnaissance automatisée de volumes de données rattachés à des modalités optiques dans un contexte biomédical. Deux modalités optiques sont plus spécialement visées, soit la microscopie Raman et la tomographie en cohérence optique. Dans le premier cas, un outil effectuant des analyses chimiométriques a été mis au point pour reproduire les images de coloration histologique avec la microscopie traditionnelle. L’algorithme a été proposé pour des échantillons fixés sur des lames d’aluminium.----------Abstract This master’s thesis focuses on mathematical modelling to address the spatiality of Raman spectroscopy and fluorescence signals to assist instrumentation and diagnostics. Firstly, this thesis presents a simulation technique adapted to a broad spectrum of photon-matter interaction based on the Monte Carlo path tracing resolution for discrete domains. The developed algorithm, the hidden path of photons, notably supports linear phenomena, namely absorption and spontaneous emission, elastic and inelastic scattering (Raman), reflections, refractions and fluorescence. The model was designed with the objective of being adapted to the complexity of biological environments, of interactions and of geometries. The discrete representation of space is performed by Marching Cube and the set of phenomena is simulated simultaneously, for several discrete wavelengths, in order to support the interactions between the phenomena (crosstalk) and to produce a physically exact solution. The solution has been implemented in a general-purpose processing on graphics processing units format by adaptation of the 3D pipeline. The presented algorithm also addresses methods to limit the use of memory in order to present a non-prohibitive solution to Raman diffusion and fluorescence at several wavelengths. In addition, the proposed solution integrates a camera, a visualization of fluence and a 3D visualization of photons to be adapted to the field of biophysics. Finally, the algorithms developed are validated by the prediction of known results on a theoretical and empirical basis. The simulator represents a theoretical method for calibrating optical measuring instruments and determining the spatial range of a signal. Secondly, this thesis proposes dimensionality reduction methods to optimize the automated recognition of data volumes related to optical modalities in biomedical contexts. Two optical modalities are more specifically targeted, namely Raman microscopy and optical coherence tomography. In the first case, a tool performing chemometrics analysis was developed to reproduce histologic staining images with traditional microscopy. The algorithm has been proposed for samples fixed on aluminium microscope slides. By evaluating the contribution of the measured signal on an empty slide, algorithm seeks to evaluate the drop in concentration of the compounds of interest, making analogy to the gradual transparency in histology, thus offering a more faithful representation

New Fundamental Technologies in Data Mining

The progress of data mining technology and large public popularity establish a need for a comprehensive text on the subject. The series of books entitled by "Data Mining" address the need by presenting in-depth description of novel mining algorithms and many useful applications. In addition to understanding each section deeply, the two books present useful hints and strategies to solving problems in the following chapters. The contributing authors have highlighted many future research directions that will foster multi-disciplinary collaborations and hence will lead to significant development in the field of data mining

Space Carving multi-view video plus depth sequences for representation and transmission of 3DTV and FTV contents

La vidéo 3D a suscité un intérêt croissant durant ces dernières années. Grâce au développement récent des écrans stéréoscopiques et auto-stéréoscopiques, la vidéo 3D fournit une sensation réaliste de profondeur à l'utilisateur et une navigation virtuelle autour de la scène observée. Cependant de nombreux défis techniques existent encore. Ces défis peuvent être liés à l'acquisition de la scène et à sa représentation d'une part ou à la transmission des données d'autre part. Dans le contexte de la représentation de scènes naturelles, de nombreux efforts ont été fournis afin de surmonter ces difficultés. Les méthodes proposées dans la littérature peuvent être basées image, géométrie ou faire appel à des représentations combinant image et géométrie. L'approche adoptée dans cette thèse consiste en une méthode hybride s'appuyant sur l'utilisation des séquences multi-vues plus profondeur MVD (Multi-view Video plus Depth) afin de conserver le photo-réalisme de la scène observée, combinée avec un modèle géométrique, à base de maillage triangulaire, renforçant ainsi la compacité de la représentation. Nous supposons que les cartes de profondeur des données MVD fournies sont fiables et que les caméras utilisées durant l'acquisition sont calibrées, les paramètres caméras sont donc connus, mais les images correspondantes ne sont pas nécessairement rectifiées. Nous considérerons ainsi le cas général où les caméras peuvent être parallèles ou convergentes. Les contributions de cette thèse sont les suivantes. D'abord, un schéma volumétrique dédié à la fusion des cartes de profondeur en une surface maillée est proposé. Ensuite, un nouveau schéma de plaquage de texture multi-vues est proposé. Finalement, nous abordons à l'issue ce ces deux étapes de modélisation, la transmission proprement dite et comparons les performances de notre schéma de modélisation avec un schéma basé sur le standard MPEG-MVC, état de l'art dans la compression de vidéos multi-vues.3D videos have witnessed a growing interest in the last few years. Due to the recent development ofstereoscopic and auto-stereoscopic displays, 3D videos provide a realistic depth perception to the user and allows a virtual navigation around the scene. Nevertheless, several technical challenges are still remaining. Such challenges are either related to scene acquisition and representation on the one hand or to data transmission on the other hand. In the context of natural scene representation, research activities have been strengthened worldwide in order to handle these issues. The proposed methods for scene representation can be image-based, geometry based or methods combining both image and geometry. In this thesis, we take advantage of image based representations, thanks to the use of Multi-view Video plus Depth representation, in order to preserve the photorealism of the observed scene, and geometric based representations in order to enforce the compactness ofthe proposed scene representation. We assume the provided depth maps to be reliable.Besides, the considered cameras are calibrated so that the cameras parameters are known but thecorresponding images are not necessarily rectified. We consider, therefore, the general framework where cameras can be either convergent or parallel. The contributions of this thesis are the following. First, a new volumetric framework is proposed in order to mergethe input depth maps into a single and compact surface mesh. Second, a new algorithm for multi-texturing the surface mesh is proposed. Finally, we address the transmission issue and compare the performance of the proposed modeling scheme with the current standard MPEG-MVC, that is the state of the art of multi-view video compression.RENNES-INSA (352382210) / SudocSudocFranceF

Gestion de métadonnées utilisant tissage et transformation de modèles

The interaction and interoperability between different data sources is a major concern in many organizations. The different formats of data, APIs, and architectures increases the incompatibilities, in a way that interoperability and interaction between components becomes a very difficult task. Model driven engineering (MDE) is a paradigm that enables diminishing interoperability problems by considering every entity as a model. MDE platforms are composed of different kinds of models. Some of the most important kinds of models are transformation models, which are used to define fixed operations between different models. In addition to fixed transformation operations, there are other kinds of interactions and relationships between models. A complete MDE solution must be capable of handling different kinds of relationships. Until now, most research has concentrated on studying transformation languages. This means additional efforts must be undertaken to study these relationships and their implications on a MDE platform. This thesis studies different forms of relationships between models elements. We show through extensive related work that the major limitation of current solutions is the lack of genericity, extensibility and adaptability. We present a generic MDE solution for relationship management called model weaving. Model weaving proposes to capture different kinds of relationships between model elements in a weaving model. A weaving model conforms to extensions of a core weaving metamodel that supports basic relationship management. After proposing the unification of the conceptual foundations related to model weaving, we show how weaving models and transformation models are used as a generic approach for data interoperability. The weaving models are used to produce model transformations. Moreover, we present an adaptive framework for creating weaving models in a semi-automatic way. We validate our approach by developing a generic and adaptive tool called ATLAS Model Weaver (AMW), and by implementing several use cases from different application scenarios.L'interaction et l'interopérabilité entre différentes sources de données sont une préoccupation majeure dans plusieurs organisations. Ce problème devient plus important encore avec la multitude de formats de données, APIs et architectures existants. L'ingénierie dirigée par modèles (IDM) est un paradigme relativement nouveau qui permet de diminuer ces problèmes d'interopérabilité. L'IDM considère toutes les entités d'un système comme un modèle. Les plateformes IDM sont composées par des types de modèles différents. Les modèles de transformation sont des acteurs majeurs de cette approche. Ils sont utilisés pour définir des opérations entre modèles. Par contre, il y existe d'autres types d'interactions qui sont définies sur la base des liens. Une solution d'IDM complète doit supporter des différents types de liens. Les recherches en IDM se sont centrées dans l'étude des transformations de modèles. Par conséquence, il y a beaucoup de travail concernant différents types des liens, ainsi que leurs implications dans une plateforme IDM. Cette thèse étudie des formes différentes de liens entre les éléments de modèles différents. Je montre, à partir d'une étude des nombreux travaux existants, que le point le plus critique de ces solutions est le manque de généricité, extensibilité et adaptabilité. Ensuite, je présente une solution d'IDM générique pour la gestion des liens entre les éléments de modèles. La solution s'appelle le tissage de modèles. Le tissage de modèles propose l'utilisation de modèles de tissage pour capturer des types différents de liens. Un modèle de tissage est conforme à un métamodèle noyau de tissage. J'introduis un ensemble des définitions pour les modèles de tissage et concepts liés. Ensuite, je montre comment les modèles de tissage et modèles de transformations sont une solution générique pour différents problèmes d'interopérabilité des données. Les modèles de tissage sont utilisés pour générer des modèles de transformations. Ensuite, je présente un outil adaptive et générique pour la création de modèles de tissage. L'approche sera validée en implémentant un outil de tissage appel

Placement of dynamic data objects over heterogeneous memory organizations in embedded systems

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Informática, Departamento de Arquitectura de Computadoras y Automática, leída el 24-11-2015Depto. de Arquitectura de Computadores y AutomáticaFac. de InformáticaTRUEunpu

Proceedings of the 19th Sound and Music Computing Conference

Proceedings of the 19th Sound and Music Computing Conference - June 5-12, 2022 - Saint-Étienne (France). https://smc22.grame.f

La projection d'usage des TICs : la composition de fictions axiomatiques au service de la recherche technologique

Innovation is today a major and strategic asset for organisations that compete in a hypercompetitive world (D'Avenir & Gunther, 1994). They are trying to face these new challenges, by using a diversity of “expert systems” typical of our « advanced modernity » (Giddens, 1990). Amongst those, boosting R&D activities is major inputs that demand the use of different expertises. Speculative researches for innovation are one of them. They take place in the “Fuzzy Front End” of innovation, a place where the construction of the social reality of invention is made : its usage, or to be more precise, its projection. Our thesis examines these knowledge-producing technologies and tries to make understable the policies at work, the performance of embedded collectives on the innovation itself, and on themselves, and the arrangements made during this process. Our work in the Grenoble industrial area and collaboration with the CEA-LETI helped us to propose an understanding of these projections as compositions of axiomatic fictions for technological research. Analysing the concept of usage, we highlight its careers and the mutation of associated practices. Interrogating one form of projection, the scenario, we show the links that lie between fiction and perfomativity. By leaning on the project mutating components, we demonstrate the axiomatic character of the projection, understood as a form of answer made to a social demand that comes from different places, and whose necessity of actionnable knowledge is solved by composing with moving data.L'« hypercompétitivité » (D'Avenir & Gunther, 1994) qui caractérise notre environnement économique contemporain fait de l'innovation une préoccupation stratégique pour les organisations. Celles-ci tentent de répondre à cette injonction par le recours à une multitude de « systèmes experts », caractéristique de la « modernité avancée » (Giddens, 1990). Parmi ceux-ci, la stimulation des activités de R&D est reconnue comme une contribution majeure qui nécessite l'utilisation croissante de champs d'expertises variés. C'est dans ce contexte que les sciences sociales sont mobilisées comme forme d'expertise contributives des « recherches spéculatives pour l'innovation » (Stewart & Claeys, 2009). Ces recherches interviennent en amont de processus d'innovation, en un lieu nommé « Fuzzy Front End » (Smith & Reinertsen, 1995), lieu dans lequel se forge la construction de la réalité sociale de l'invention : son usage ou plutôt sa projection. Notre thèse s'interroge sur ces technologies de production de connaissances que sont les projections d'usage et ambitionne de rendre intelligibles les politiques qu'elles mettent en oeuvre, la performance des collectifs mobilisés sur les recherches et sur eux-mêmes ainsi que les arrangements déployés par les acteurs durant ces processus. Notre immersion dans le tissu industriel grenoblois, et en particulier dans l'environnement du CEA-LETI, nous a permis de proposer une lecture des projections d'usage comme des compositions de fictions axiomatiques au service de la recherche technologique. En scrutant le concept d'usage, nous mettons en lumière les carrières empruntées par celui-ci et les mutations des pratiques associées. En interrogeant l'une des formes de la projection d'usage, le scénario, nous mettons en évidence les liens entre performativité et recours à la fiction. En interrogeant les mutations des composantes du projet, nous démontrons le caractère axiomatique des projections, en tant que forme de réponse à une demande sociale qui émane de plusieurs endroits et dont l'exigence de production de savoirs actionnables nécessite de composer avec des données en mouvement

Expanding the Frame: Realising Engagement Through an Interactive, Visualisation-Based Search in Digital Humanities Research Environments

AstheDigitalHumanitiesexpandsitsmodesofinterrogation,ithascontinuedtodevelop new ways of researching and exploring text. As a result, visualisations have risen to prominence as scholars have begun to explore concepts behind Moretti’s Distant Reading and Jocker’s Macroanalysis. While the study of these types of visualisations has largely focused on their ability to provide higher-level insights, little exploration has been conducted concerning their effectiveness within the context of a learning or research environment. Drawing on discussions from fields of psychology (specifically the role of working memory), education (modes and frameworks of learning), and computer science (usability and interaction design), this thesisattemptstodiscovertheeffectsofinteractivevisualisationscomparedtostandard keyword search approaches on a user’s engagement with the overall system, as well as the effect on learning as a direct result of engagement. Centred around an 18th century manuscript detailing the expenditures of the Royal Irish College at Alcalá de Heneres, this thesis presents the design and implementation of the Alcalá Record Books and discusses a case study that was conducted to explore the effects of the visualisation-based search. Ultimately, this thesis advocates for the inclusion of an interactive, visualisation-based search as a complement to existing keyword searches, highlighting the advantages such searches bring to engagement, learning, and overall satisfaction with the system as a whole