Segmentation d'images de transmission pour la correction de l'atténué en tomographie d'émission par positrons

L'atténuation des photons est un phénomène qui affecte directement et de façon profonde la qualité et l'information quantitative obtenue d'une image en Tomographie d'Emission par Positrons (TEP). De sévères artefacts compliquant l'interprétation visuelle ainsi que de profondes erreurs d'exactitudes sont présents lors de l'évaluation quantitative des images TEP, biaisant la vérification de la corrélation entre les concentrations réelles et mesurées.L' atténuation est due aux effets photoélectrique et Compton pour l'image de transmission (30 keV - 140 keV), et majoritairement à l'effet Compton pour l'image d'émission (511 keV). La communauté en médecine nucléaire adhère largement au fait que la correction d'atténuation constitue une étape cruciale pour l'obtention d'images sans artefacts et quantitativement exactes. Pour corriger les images d'émission TEP pour l'atténué, l'approche proposée consiste concrètement à segmenter une image de transmission à l'aide d'algorithmes de segmentation: K-means (KM), Fuzzy C-means (FCM), Espérance-Maximisation (EM), et EM après une transformation en ondelettes (OEM). KM est un algorithme non supervisé qui partitionne les pixels de l'image en agrégats tels que chaque agrégat de la partition soit défini par ses objets et son centroïde. FCM est un algorithme de classification non-supervisée qui introduit la notion d'ensemble flou dans la définition des agrégats, et chaque pixel de l'image appartient à chaque agrégat avec un certain degré, et tous les agrégats sont caractérisés par leur centre de gravité.L'algorithme EM est une méthode d'estimation permettant de déterminer les paramètres du maximum de vraisemblance d'un mélange de distributions avec comme paramètres du modèle à estimer la moyenne, la covariance et le poids du mélange correspondant à chaque agrégat. Les ondelettes forment un outil pour la décomposition du signal en une suite de signaux dits d'approximation de résolution décroissante suivi d'une suite de rectifications appelées détails.L' image à laquelle a été appliquée les ondelettes est segmentée par EM. La correction d'atténuation nécessite la conversion des intensités des images de transmission segmentées en coefficients d'atténuation à 511 keV. Des facteurs de correction d' atténuation (FCA) pour chaque ligne de réponse sont alors obtenus, lesquels représentent le rapport entre les photons émis et transmis. Ensuite il s'agit de multiplier le sinogramme, formé par l'ensemble des lignes de réponses, des FCA par le sinogramme de l'image d'émission pour avoir le sinogramme corrigé pour l'atténuation, qui est par la suite reconstruit pour générer l'image d'émission TEP corrigée. Nous avons démontré l'utilité de nos méthodes proposées dans la segmentation d'images médicales en les appliquant à la segmentation des images du cerveau, du thorax et de l'abdomen humains. Des quatre processus de segmentation, la décomposition par les ondelettes de Haar suivie de l'Espérance-Maximisation (OEM) semble donner un meilleur résultat en termes de contraste et de résolution. Les segmentations nous ont permis une réduction claire de la propagation du bruit des images de transmission dans les images d'émission, permettant une amélioration de la détection des lésions, et améliorant les diagnostics en médecine nucléaire

Caractérisation de l'hydrodynamique des écoulements solide-liquide dans une conduite en forme de boucle

Caractérisation des suspensions -- Écoulements de suspensions dans une conduite -- Modélisation des écoulements de suspensions dans une conduite -- Défis de la modélisation et la validation des modèles polyphasiques -- Maquette froide -- Développement de stratégies pour l'interprétation des mesuses d'ERT -- Caractérisation des régimes d'écoulement et détermination des vitesses de transition dans la conduite horizontale a la sortie du coude -- Caractérisation du mélange dans une conduite en forme de boucle -- Algorithmes pour la mesure quantitative de concentration des écoulements -- Caractérisation des transitions entre les régimes d'écoulements d'une suspension avec ERT -- Influence d'un coude sur les transitions entre les régimes d'écoulements d'une suspension dans une conduite -- Mélange d'une suspension dans une conduite en forme de boucle

Analyse et recherche d'oeuvres d'art 2D selon le contenu pictural

État de l'art des méthodes manuelles et automatiques d'analyse des oeuvres d'art 2D -- Recherche d'images selon l'organisation spatiale des couleurs -- Seuil automatique pour la recherche d'images selon l'OSC -- Extraction des contours des traits -- Analyse de l'impact pictural dans les oeuvres au trait -- Conclusion et perspectives

Développement d’un modèle prédictif de l’énantiosélectivité des lipases

L’étude a porté sur le développement d’un modèle prédictif de l’énantiopréférence de la lipase de Burkholderia cepacia ATCC 21808 et plus particulièrement sur la relation pouvant exister entre l’accessibilité au site actif des énantiomères dérivés du (R,S)-alpha-bromo-phényl acétate d’éthyle et l’énantiosélectivité. Une approche mixte, couplant des techniques de modélisation moléculaire classiques à de nouvelles techniques algorithmiques de planification de mouvements issues de la robotique, a été utilisée pour modéliser les trajectoires de différents esters dérivés de l’alpha-bromo-phényl acétate d’éthyle. Les résultats obtenus in silico ont montré que les recherches de trajectoires sont plus rapides avec l’énantiomère (R) qu’avec l’énantiomère (S) pour 7 substrats synthétisés par voie chimique. De manière qualitative, ces résultats corrèlent avec l’énantiosélectivité de l’enzyme, obtenue expérimentalement, indiquant que celle-ci pourrait être associée à une plus ou moins grande difficulté d’accès. De plus, l’analyse des trajectoires a permis d’identifier des cibles privilégiées de mutagénèse (points de collision fréquemment rencontrés pour tous les substrats) parmi lesquels trois positions ont été retenues : Leu-17, Val-266 et Leu-287. Afin de générer et caractériser ces mutants ponctuels, un système d’expression recombinante de la lipase de B. cepacia chez E. coli et un protocole de purification par chromatographie d’affinité ont été développés. Les gènes lip et hp codant respectivement pour la lipase et sa protéine chaperonne ont été clonés dans différents vecteurs d’expression sous le contrôle de différents promoteurs. Le plus haut niveau d’activité lipase sous forme soluble jamais décrit dans la littérature concernant cette enzyme a été obtenu en utilisant le vecteur pFLAG-ATS sous le contrôle du promoteur tac (6679 U/Lculture). Les mutants ponctuels ont été construits par mutagénèse dirigée en remplaçant chaque position par les 19 autres acides aminés possibles. Les mutants V266, présentant les plus hautes activités lipase lors d’un crible au para-nitrophényl butyrate, ont été sélectionnés dans un premier temps afin de mesurer leurs énantiosélectivités lors de l’hydrolyse de l’α-bromo phényl acétate de 2-chloro éthyle. Parmi ces mutants, le V266G, présente une inversion d’énantiosélectivité en faveur de l’énantiomère (S) (E=18). L’absence de chaîne latérale de la glycine diminue l’encombrement stérique au niveau de la position 266 permettant ainsi à l’énantiomère (S) soit d’accéder plus facilement au site catalytique, soit de mieux se positionner pour former l’intermédiaire tétraédrique. En parallèle, un protocole de production de la lipase de B. cepacia à l’échelle microplaque a été développé et validé sur la banque de mutants V266, afin de disposer, à terme, d’un outil de criblage pour de plus larges banques de mutants créées par évolution dirigée.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------The study focused on the development of a predictive model of Burkholderia cepacia ATCC 21808 lipase enantioselectivity and more specifically on the relationship that may exist between enantioselectivity and the accessibility to the active site of (R/S)-alpha-bromo phenyl acetic acid ethyl ester derivatives. A mixed approach, combining molecular modelling techniques and path planning algorithms issued from robotics research, was used to compute the geometrically allowed trajectories of various -bromo phenyl acetic acid ethyl ester derivatives. In silico results indicated that the pathways are computed faster for the (R) enantiomer than the (S) enantiomer for 7 substrates synthesized by chemical synthesis. These results are in qualitative agreement with the enzyme enantioselectivity experimentally determined, indicating that enantioselectivity could be associated with a greater or lesser difficulty of access. In addition, the analysis of trajectories allowed to identify targets for mutagenesis (collision points frequently encountered for all substrates), amongst which three positions were selected: Leu-17, Val-266 and Leu-287. In order to generate and characterize these rational mutants, a recombinant expression system of B. cepacia lipase in E. coli and a purification protocol by affinity chromatography have been developed. Genes lip and hp encoding respectively for the lipase and its chaperone protein were cloned in different expression vectors under the control of different promoters. The highest level of lipase activity in soluble form ever described in the literature for this enzyme was obtained by using the vector pFLAG-ATS under the control of the tac promoter (6679 U / Lculture). Rational mutants were constructed by site-directed mutagenesis by replacing each position by the 19 other possible amino acids. Mutants V266, displaying the highest lipase activities in screening with para-nitrophenyl butyrate, were selected to measure their enantioselectivity during hydrolysis of the (R,S)- alpha-bromo phenyl acetic acid 2-chloro ethyl ester. Among these mutants, V266G displayed an inverted enantioselectivity in favour of the (S)-enantiomer (E=18). The absence of side chain in glycine decreases the steric hindrance at position 266, allowing thus the (S)-enantiomer to (a) access more easily to the catalytic site or (b) adopt a more easily productive conformation in order to form the tetrahedral intermediate. In parallel, a protocol for the production of B. cepacia lipase at microplate scale has been developed and validated on the library of V266 mutants, in order to dispose of a screening tool for larger mutants libraries created by directed evolution

Techniques de l'intelligence artificielle pour la classification d'objets biologiques dans des images bidimensionnelles

La reconnaissance visuelle d'objets biologiques comme les produits agro-alimentaires et les especes vegetales en milieu naturel a profite de percees majeures lors des 30 dernieres annees. Aujourd'hui, des algorithmes de reconnaissance performants sont utilises pour evaluer la qualite de productions agricoles et faire le suivi d'ecosysteme pour en assurer la protection. Dans la plupart des cas, ce sont des experts en vision et en informatique qui ont developpe les solutions personnalisees qui ont permis d'atteindre les resultats desires. L'objectif de la recherche presentee est de foumir des recommandations pour le developpement d'un algorithme de reconnaissance de formes dans des images qui soit generique et qui necessite le moins d'intervention humaine possible. Un tel algorithme pourrait etre utilise par les non experts, par exemple les ingenieurs en agro-alimentaire, les botanistes et les biologistes. Pour atteindre notre objectif, nous avons etudie les etapes du processus de reconnaissance a partir d'images. En pratique, nous avons mis sur pied un systeme de segmentation, d'extraction de caracteristiques et de classification, en plus d'avoir developpe un algorithme de Programmation Genetique (PG). Nous avons integre ce dernier au logiciel libre d'exploration des donnees Weka, afin d'encourager la mise en commun des efforts de recherche sur les algorithmes evolutionnaires. Les classificateurs utilises pour nos experimentations sont le classificateur naif de Bayes, l'arbre de decision C4.5, le K Plus Proche Voisins (KPPV), la PG, le Separateur a Vastes Marges (SVM) et le Perceptron Multicouche (PM). Dans une seconde serie d'experiences, nous avons combine chacun de ces classificateurs, a 1'exception du KPPV, au meta algorithme de boosting. Nous avons compare les resultats de classification des six algorithmes choisis pour six bases de donnees distinctes dont trois ont ete creees par nous. Les bases utilisees proviennent d'images de cereales, de grains de pollen, de noeuds de bois, de raisins sees, de feuilles d'arbres et de caracteres de I'alphabet romain. Suite a une segmentation des bases d'images, nous avons extrait, a partir de chaque objet, une quarantaine de caracteristiques. Une base de donnees alternatives a ete creee grace a la transformation par Analyse en Composante Principale (ACP). Finalement, nous avons compilé les resultats de classification des six classificateurs, puis de leur combinaison par boosting pour les caracteristiques de base et pour les caracteristiques transformees. Chaque experience a ete realisee 50 fois avec une separation aleatoire des bases d'apprentissage et de test. Nous avons observe de bonnes performances de classification pour les problemes comportant un grand nombre d'echantillons d'apprentissage. La performance des classificateurs, selon leur taux d'erreur median, est consistante pour la plupart des bases de donnees. Le PM et le SVM obtiennent generalement les meilleurs taux de classification. Pour les problèmes comportant un grand nombre d'echantillons, notre approche obtient des résultats encourageants. Malgre la superiorite apparente de certains classificateurs, nos experimentations ne nous permettent pas d'emettre une recommandation sur I'utilisation prioritaire d'un classificateur dans tous les cas. Nous suggerons plutot I'utilisation d'une metaheuristique evolutive pour l'analyse des donnees d'un probleme afin de choisir ou de combiner des classificateurs appropries. Nous avan^ons egalement que la performance de classification de notre approche pourrait etre amelioree par I'ajout de nouvelles caracteristiques pertinentes, puis par l'optimisation des parametres des classificateurs en fonction des donnees

Un modèle de prédiction et de classification des visites moteurs basé sur les machines à vecteur de support

En tant que contribution pour l'amélioration du service clients aux détenteurs d'avions, ce modèle de prédiction et de classification des visites moteurs à [i.e. a] été inspiré des machines à vecteur de support (SVM) afin d'unifier les méthodes de prédiction des visites en usines. Ainsi, un tout nouveau modèle de classification de haut niveau pour la prédiction des visites de maintenance des moteurs d'avion en atelier se présente, permettant également l'identification des types de maintenances effectuées. Les SVM classiques permettent de résoudre des problèmes de classification binaire, mais comme le problème abordé n'est pas de type binaire, certaines modifications sont nécessaires sur les SVM afin de les rendre plus flexibles et efficaces pour résoudre des problèmes de classes multiples. Les résultats de l'expérimentation effectuée sur le modèle de prédiction et de classification des visites moteurs démontrent l'efficacité du modèle, ainsi que sa performance, sur des modèles multi-classes. Ces derniers sont beaucoup plus appropriés que d'autres résultats obtenus en utilisant les arbres de décision, ou encore l'algorithme des K plus proches voisins. L'un des plus grands avantages de cette méthode, comparativement aux méthodes traditionnelles de classification et de prédiction, est qu'elle permet de soutirer les relations présentent [i.e. présentes] dans la structure arborescente et d'ainsi déduire les relations entre les classes dans les noeuds de l'arbre. Ceci constitue une percée importante dans l'avancement des techniques d'apprentissage automatique qui utilisent un historique de données pour classer ou prédire les valeurs futures qui risquent d'être rencontrées. Il s'agit également d'un point tournant dans le passage d'un travail laborieux effectué manuellement par des experts à un algorithme performant qui déduit lui-même les règles intrinsèques enfouies dans un entrepôt de données

Analyse des interactions énergétiques entre un aréna et son système de réfrigération

La présente thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet stratégique sur les arénas financé par le CRSNG (Conseil de Recherche en Faculté des sciences Naturelles et en Génie du Canada) qui a pour but principal le développement d'un outil numérique capable d'estimer et d'optimiser la consommation d'énergie dans les arénas et curlings. Notre travail s'inscrit comme une suite à un travail déjà réalisé par DAOUD et coll. (2006, 2007) qui a développé un modèle 3D (AIM) en régime transitoire de l'aréna Camilien Houde à Montréal et qui calcule les flux de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment ainsi que les distributions de températures et d'humidité durant une année météorologique typique. En particulier, il calcule les flux de chaleur à travers la couche de glace dus à la convection, la radiation et la condensation. Dans un premier temps nous avons développé un modèle de la structure sous la glace (BIM) qui tient compte de sa géométrie 3D, des différentes couches, de l'effet transitoire, des gains de chaleur du sol en dessous et autour de l'aréna étudié ainsi que de la température d'entrée de la saumure dans la dalle de béton. Par la suite le BIM à été couplé le AIM. Dans la deuxième étape, nous avons développé un modèle du système de réfrigération (REFSYS) en régime quasi-permanent pour l'aréna étudié sur la base d'une combinaison de relations thermodynamiques, de corrélations de transfert de chaleur et de relations élaborées à partir de données disponibles dans le catalogue du manufacturier. Enfin le couplage final entre l'AIM +BIM et le REFSYS a été effectué sous l'interface du logiciel TRNSYS. Plusieurs études paramétriques on été entreprises pour évaluer les effets du climat, de la température de la saumure, de l'épaisseur de la glace, etc. sur la consommation énergétique de l'aréna. Aussi, quelques stratégies pour diminuer cette consommation ont été étudiées. Le considérable potentiel de récupération de chaleur au niveau des condenseurs qui peut réduire l'énergie requise par le système de ventilation de l'aréna à été mis en évidence

Classification non supervisée des données de hautes dimensions et extraction des connaissances dans les services WEB de question-réponse

Cette thèse à publication propose d'étudier deux problématiques différentes : 1) la classification non supervisée (clustering) des données de hautes dimensions, et 2) l'extraction des connaissances dans les services Web de question-réponse. Nos contributions sont présentées à travers trois chapitres. Dans le premier chapitre, nous proposons un algorithme de projected clustering nomme PCKA (Projected Clustering based on the K-means Algorithm). Contrairement à la vaste majorité des approches existantes, PCKA est capable de découvrir des structures de clusters qui existent dans différents sous-espaces de faibles dimensionnalités et ce en utilisant une mesure de similarité bien adaptée aux caractéristiques particulières des données multidimensionnelles. La fiabilité de PCKA est illustrée à travers des tests et des comparaisons avec les approches existantes sur une variété de données synthétiques et réelles. Le deuxième chapitre aborde le problème de l'identification des utilisateurs experts dans les forums Internet de question-réponse. Notre contribution inclut le développement d'une approche probabiliste qui se base sur le modèle de mélange de distributions de la loi Gamma. Notre approche permet de séparer, de façon systématique, les utilisateurs experts des non-experts alors que les approches existantes fournissent une liste ordonnée d'utilisateurs seulement. Le troisième chapitre étudie le problème de l'identification des communautés dans les forums Internet de question-réponse. Notre contribution inclut l'introduction du nouveau concept de "communauté de partage des connaissances". Ces communautés sont définies par les interactions entre les utilisateurs experts et non-experts. Pour identifier ce type de communauté nous représentons notre environnement sous la forme des données transactionnelles et nous proposons un algorithme de clustering nomme TRANCLUS (TRAnsaction CLUStering). Les clusters identifies par TRANCLUS représentent les communautés que nous cherchons à découvrir. Notre approche est validée sur des données extraites de plusieurs forums de Yahoo! Answers

Le Bon sens commun : Remarques sur le rôle de la (re)cognition intersubjective dans l’épistémologie et l’ontologie du sens

Abstract not available