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Dissertations / Theses on the topic 'Localisation inverse'
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Tsou, Chun-Hsiang. "Target identification using electroreception." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAM099/document.
Full textAbstract:
L’électro-localisation est le nom donné aux capacités sensorielles de certains poissons électriques, vivant en eaux troubles, capables de détecter les perturbations électrostatiques dues à la présence d’objets dans leurs voisinages. Cette aptitude à interpréter un signal électrique pour se repérer dans l’espace ouvre l’importance perspectives, notamment dans le domaine de la robotique brio-inspiré. Mathématiquement, l’électrolocalisation est proche de la tomographie d’impédance électrique : il s’agit donc d’un problème inverse non linéaire, notoirement mal posé. Nous proposons dans cette thèse d’étudier des méthodes de reconstruction qui permettraient d’obtenir de manière robuste certaines caractéristiques de la forme des obstacles, plutôt que l’ensemble des détails de leurs géométries. Il s’agit donc d’étudier la stabilité de la partie observable des obstacles par rapport à des erreurs dans les mesures<br>Electrolocation is the name given to the sensor ability for certain electric fish robots, which are able to detect electrostatic perturbations caused to the presence of some objects in their neighborhood. This ability to interpret an electrical signal to locate itself in space opens important perspectives, including in the field of biologically inspired robotics. Mathematically, electrolocation is linked to the electric impedance tomography: so it’s about a non-linear inverse problem, particularly ill-posed problem. We will, in this Phd, study some methods of reconstruction, which could be obtain robustly some characteristic of the obstacle’s shape, rather all of their geometry details. So, it’s about to study the stability between the observable part of the obstacles and the errors of measurements
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Essouayed, Elyess. "Développement d'une stratégie de localisation d'une source de contaminants en nappe : mesures innovantes et modélisation inverse." Thesis, Bordeaux 3, 2019. http://www.theses.fr/2019BOR30006/document.
Full textAbstract:
La gestion et la dépollution de sites contaminés peuvent être complexe et demandent un investissement important pour localiser les sources de contaminations, zones émettant les flux de polluants les plus importants. Les travaux réalisés proposent une stratégie pour localiser les sources de pollution à partir de mesures in situ de flux massiques et de modélisation inverse. Ainsi, dans le cadre de l’étude, un outil innovant a d’abord été développé afin de mesurer la vitesse des eaux souterraines dans un puits. L’outil appelé DVT (Direct Velocity Tool) a permis de répondre aux contraintes imposées par les outils existants et de mesurer des vitesses d’écoulement très lentes. Des essais en laboratoire et des tests en site réels ont été réalisés et comparés à d’autres outils de mesure. Le DVT permet aussi indirectement de définir la portion de source conduisant au flux de polluant maximum, en le combinant avec une mesure locale de concentration. L’étude présente ensuite l’utilisation de la modélisation inverse pour localiser une source de contaminant et d’estimer les paramètres définissant les caractéristiques du domaine. Pour cela, l'étude s'est faite sur deux cas synthétiques. Pour adapter les méthodes à une véritable gestion de sites pollués, une stratégie itérative est développée en imposant un ajout limité de nouvelles observations à chaque phase de modélisation, basée sur l’approche de type Data Worth. Les résultats de la position de la source sur les deux cas synthétiques ont permis d’évaluer la méthode mise en place et de juger son applicabilité à une problématique réelle. Cette stratégie de localisation de source est par la suite testée sur un site réel à partir (i) de mesures in situ de flux massiques avec les vitesses au DVT et les concentrations et (ii) la modélisation. Les essais ont permis de cibler les forages à mettre en place sur site aidant à localiser la source. Néanmoins, en analysant plus précisément les résultats, le champ de conductivité hydraulique estimé par l'optimisation ne correspond pas à la réalité. De plus, les flux massiques de contaminants ainsi que le ratio des polluants du site, mettent en valeur deux panaches distincts. Une phase finale de modélisation a donc été lancée afin d'estimer (i) la présence potentielle de deux sources et (ii) la chimie de la zone étudiée. Les résultats de la stratégie sont comparés aux mesures geoprobe qui a pu confirmer la présence d’une des deux sources identifiées<br>Contaminated sites management and remediation can be complex and require a significant investment to locate the contaminant source, which delivers the higher pollutant mass fluxes. The study proposes a strategy for contaminant source localisation using in situ measurement and inverse modelling. First, an innovative tool was developed to measure groundwater velocity in a well. The developed tool called DVT (Direct Velocity Tool) made it possible to measure a low Darcy flux. Laboratory and field tests were performed with the DVT and compared to other velocity measurement tools. By combining the DVT with a local concentration measurement, it is possible to calculate the mass fluxes passing through wells. Then the thesis present the inverse modeling used for source localisation and parameters estimation. The study was done on two synthetics cases using the non-linear optimisation method. To adapt the method to a real management of polluted sites, an iterative strategy is developed by imposing a limited addition of new observations to each modeling phase. This strategy is base on the Data Worth approach. Source localisation results on the two synthetic cases made it possible to judge the method applicability to a real site problem. The source localisation strategy is then applied to a real site with (i) mass flux measurement with velocities (DVT) and concentrations and (ii) inverse modeling. The modeling phases made it possible to locate the new wells and helped the source localisation. Nevertheless, by analysing the results more precisely, the hydraulic conductivity field estimated by the optimisation did not correspond to reality. In addition, contaminant mass fluxes highlightes two distinct zones of flux. By analysing the pollutant ratio of the site, it appears that two plumes are potentially present. Thus, another inverse modeling phase has been tested (i) to locate the two potential sources and (ii) to estimate the chemistry of the site. Results of the strategy were compared to the geoprobe campaign which confirmed the second source location
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Spencer, Troy Allan. "Inverse diffraction propagation applied to the parabolic wave equation model for geolocation applications." Thesis, Queensland University of Technology, 2006. https://eprints.qut.edu.au/16681/1/Troy_Allan_Spencer_Thesis.pdf.
Full textAbstract:
Localisation, which is a mechanism for discovering the spatial relationship between objects, is an area that has received considerable research and development in recent times. A common name given to localisation operations based on the absolute reference frame of Earth is Geolocation. One important example of geolocation research is E-911, where wireless carriers in the United States must provide the location of 911 callers. The operation of E-911 can be based on either a network configuration, or the Global Positioning System (GPS). With the importance of localisation being acknowledged, a review concerning the vulnerability of the Global Navigation Satellite System (GNSS) is provided as background and motivation for this research. With the current vulnerability of GNSS, this dissertation presents the results of a research program undertaken with the objective of developing an electromagnetic localisation technique that can determine the relative position of GPS Radio Frequency Interference (RFI) sources. Intended for operation in a hostile environment, blind and passive localisation methodologies must be incorporated into the developed model.
In performing localisation research, a background of current techniques is provided in addition to a review of current electromagnetic propagation models. From the review of propagation models, the Parabolic Equation Model (PEM) was chosen for investigation concerning localisation. The selection of PEM is due to model properties that are required for blind/passive localisation. The localisation system developed in this research program is based on the integration of inverse diffraction propagation (IDP) within the parabolic equation model. The title chosen for the localisation method is Inverse Diffraction Parabolic Equation Localisation System (IDPELS).
This thesis presents the simulation and field trial results of IDPELS. Under simulation, the terrain or obstacle profiles were not based on any geodetic datum. Any estimate provided by IDPELS under simulation is therefore a "Localisation" solution. In the field trials however, IDPELS operation is referred to as "Geolocation" as geodetic datum's where used to determine the receiver's position.
Under simulation analysis, IDPELS operation was considered to provide good promise as it could simultaneously perform localisation on multiple transmission sources. In each investigated simulation scenario, a display of signals amplitude (dB units) is displayed over the entire region. By determining the field convergence regions, a localisation estimate of IDPELS is provided. By defining the convergence regions as areas having the greatest signal amplitude values (i.e. ≥ 99%), elliptical areas as low as 3.2m² were considered to indicate an excellent localisation capability.
With the theoretical validity of IDPELS operation in electromagnetics having been established under simulation, further investigation into the practical feasibility of the IDPELS was performed. The field trials positioned a continuous-wave (CW) transmission source at a known location. By measuring signal phasors along a straight section of road, the geodetic spatial-phase profile was used as the input signal for IDPELS. Road sections used were cross-wise to the transmitter's boresight. Many data sets were recorded, each being made over a sixty second time period. Different regions and ranges where used to continuously measure the spatial-phase profile of the signal with fixed antennas in a moving vehicle. Such a measurement process introduced an analogy with Synthetic Aperture Radar (SAR) processes. In quantitating the accuracy of the IDPELS geolocation estimate in field trials, the linear error of range and cross-range components was analysed. A free-space PEM model was chosen for development of IDPELS and hence, data sets demonstrating properties of a free-space environment were able to be considered suitable for testing of the geolocation method. Data sets demonstrating free-space propagation characteristics were measured at the base of the Mt Lofty ranges in South Australia, where the range and cross-range error are respectively 3.14m, and 0.15m. Such low error values clearly demonstrate the practical feasibility of IDPELS geolocation. With the practical feasibility of IDPELS having been established in this research program, a novel contribution to electromagnetic geolocation methodologies is provided. An important characteristic of any geolocation technique concerns its robustness to operate in a wide variety of possible environments. With continued development of IDPELS, the robustness of this passive/blind geolocation technique can be enhanced. Further assistance with geolocation of multiple transmission sources is also indicated to be available by IDPELS, as shown in the simulation analysis.
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Spencer, Troy Allan. "Inverse diffraction propagation applied to the parabolic wave equation model for geolocation applications." Queensland University of Technology, 2006. http://eprints.qut.edu.au/16681/.
Full textAbstract:
Localisation, which is a mechanism for discovering the spatial relationship between objects, is an area that has received considerable research and development in recent times. A common name given to localisation operations based on the absolute reference frame of Earth is Geolocation. One important example of geolocation research is E-911, where wireless carriers in the United States must provide the location of 911 callers. The operation of E-911 can be based on either a network configuration, or the Global Positioning System (GPS). With the importance of localisation being acknowledged, a review concerning the vulnerability of the Global Navigation Satellite System (GNSS) is provided as background and motivation for this research. With the current vulnerability of GNSS, this dissertation presents the results of a research program undertaken with the objective of developing an electromagnetic localisation technique that can determine the relative position of GPS Radio Frequency Interference (RFI) sources. Intended for operation in a hostile environment, blind and passive localisation methodologies must be incorporated into the developed model. In performing localisation research, a background of current techniques is provided in addition to a review of current electromagnetic propagation models. From the review of propagation models, the Parabolic Equation Model (PEM) was chosen for investigation concerning localisation. The selection of PEM is due to model properties that are required for blind/passive localisation. The localisation system developed in this research program is based on the integration of inverse diffraction propagation (IDP) within the parabolic equation model. The title chosen for the localisation method is Inverse Diffraction Parabolic Equation Localisation System (IDPELS). This thesis presents the simulation and field trial results of IDPELS. Under simulation, the terrain or obstacle profiles were not based on any geodetic datum. Any estimate provided by IDPELS under simulation is therefore a "Localisation" solution. In the field trials however, IDPELS operation is referred to as "Geolocation" as geodetic datum's where used to determine the receiver's position. Under simulation analysis, IDPELS operation was considered to provide good promise as it could simultaneously perform localisation on multiple transmission sources. In each investigated simulation scenario, a display of signals amplitude (dB units) is displayed over the entire region. By determining the field convergence regions, a localisation estimate of IDPELS is provided. By defining the convergence regions as areas having the greatest signal amplitude values (i.e. ≥ 99%), elliptical areas as low as 3.2m² were considered to indicate an excellent localisation capability. With the theoretical validity of IDPELS operation in electromagnetics having been established under simulation, further investigation into the practical feasibility of the IDPELS was performed. The field trials positioned a continuous-wave (CW) transmission source at a known location. By measuring signal phasors along a straight section of road, the geodetic spatial-phase profile was used as the input signal for IDPELS. Road sections used were cross-wise to the transmitter's boresight. Many data sets were recorded, each being made over a sixty second time period. Different regions and ranges where used to continuously measure the spatial-phase profile of the signal with fixed antennas in a moving vehicle. Such a measurement process introduced an analogy with Synthetic Aperture Radar (SAR) processes. In quantitating the accuracy of the IDPELS geolocation estimate in field trials, the linear error of range and cross-range components was analysed. A free-space PEM model was chosen for development of IDPELS and hence, data sets demonstrating properties of a free-space environment were able to be considered suitable for testing of the geolocation method. Data sets demonstrating free-space propagation characteristics were measured at the base of the Mt Lofty ranges in South Australia, where the range and cross-range error are respectively 3.14m, and 0.15m. Such low error values clearly demonstrate the practical feasibility of IDPELS geolocation. With the practical feasibility of IDPELS having been established in this research program, a novel contribution to electromagnetic geolocation methodologies is provided. An important characteristic of any geolocation technique concerns its robustness to operate in a wide variety of possible environments. With continued development of IDPELS, the robustness of this passive/blind geolocation technique can be enhanced. Further assistance with geolocation of multiple transmission sources is also indicated to be available by IDPELS, as shown in the simulation analysis.
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Costa, Facundo hernan. "Bayesian M/EEG source localization with possible joint skull conductivity estimation." Thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://www.theses.fr/2017INPT0016/document.
Full textAbstract:
Les techniques M/EEG permettent de déterminer les changements de l'activité du cerveau, utiles au diagnostic de pathologies cérébrales, telle que l'épilepsie. Ces techniques consistent à mesurer les potentiels électriques sur le scalp et le champ magnétique autour de la tête. Ces mesures sont reliées à l'activité électrique du cerveau par un modèle linéaire dépendant d'une matrice de mélange liée à un modèle physique. La localisation des sources, ou dipôles, des mesures M/EEG consiste à inverser le modèle physique. Cependant, la non-unicité de la solution (due à la loi fondamentale de physique) et le faible nombre de dipôles rendent le problème inverse mal-posé. Sa résolution requiert une forme de régularisation pour restreindre l'espace de recherche. La littérature compte un nombre important de travaux traitant de ce problème, notamment avec des approches variationnelles. Cette thèse développe des méthodes Bayésiennes pour résoudre des problèmes inverses, avec application au traitement des signaux M/EEG. L'idée principale sous-jacente à ce travail est de contraindre les sources à être parcimonieuses. Cette hypothèse est valide dans plusieurs applications, en particulier pour certaines formes d'épilepsie. Nous développons différents modèles Bayésiens hiérarchiques pour considérer la parcimonie des sources. En théorie, contraindre la parcimonie des sources équivaut à minimiser une fonction de coût pénalisée par la norme l0 de leurs positions. Cependant, la régularisation l0 générant des problèmes NP-complets, l'approximation de cette pseudo-norme par la norme l1 est souvent adoptée. Notre première contribution consiste à combiner les deux normes dans un cadre Bayésien, à l'aide d'une loi a priori Bernoulli-Laplace. Un algorithme Monte Carlo par chaîne de Markov est utilisé pour estimer conjointement les paramètres du modèle et les positions et intensités des sources. La comparaison des résultats, selon plusieurs scenarii, avec ceux obtenus par sLoreta et la régularisation par la norme l1 montre des performances intéressantes, mais au détriment d'un coût de calcul relativement élevé. Notre modèle Bernoulli Laplace résout le problème de localisation des sources pour un instant donné. Cependant, il est admis que l'activité cérébrale a une certaine structure spatio-temporelle. L'exploitation de la dimension temporelle est par conséquent intéressante pour contraindre d'avantage le problème. Notre seconde contribution consiste à formuler un modèle de parcimonie structurée pour exploiter ce phénomène biophysique. Précisément, une distribution Bernoulli-Laplacienne multivariée est proposée comme loi a priori pour les dipôles. Une variable latente est introduite pour traiter la loi a posteriori complexe résultante et un algorithme d'échantillonnage original de type Metropolis Hastings est développé. Les résultats montrent que la technique d'échantillonnage proposée améliore significativement la convergence de la méthode MCMC. Une analyse comparative des résultats a été réalisée entre la méthode proposée, une régularisation par la norme mixte l21, et l'algorithme MSP (Multiple Sparse Priors). De nombreuses expérimentations ont été faites avec des données synthétiques et des données réelles. Les résultats montrent que notre méthode a plusieurs avantages, notamment une meilleure localisation des dipôles. Nos deux précédents algorithmes considèrent que le modèle physique est entièrement connu. Cependant, cela est rarement le cas dans les applications pratiques. Au contraire, la matrice du modèle physique est le résultat de méthodes d'approximation qui conduisent à des incertitudes significatives<br>M/EEG mechanisms allow determining changes in the brain activity, which is useful in diagnosing brain disorders such as epilepsy. They consist of measuring the electric potential at the scalp and the magnetic field around the head. The measurements are related to the underlying brain activity by a linear model that depends on the lead-field matrix. Localizing the sources, or dipoles, of M/EEG measurements consists of inverting this linear model. However, the non-uniqueness of the solution (due to the fundamental law of physics) and the low number of dipoles make the inverse problem ill-posed. Solving such problem requires some sort of regularization to reduce the search space. The literature abounds of methods and techniques to solve this problem, especially with variational approaches. This thesis develops Bayesian methods to solve ill-posed inverse problems, with application to M/EEG. The main idea underlying this work is to constrain sources to be sparse. This hypothesis is valid in many applications such as certain types of epilepsy. We develop different hierarchical models to account for the sparsity of the sources. Theoretically, enforcing sparsity is equivalent to minimizing a cost function penalized by an l0 pseudo norm of the solution. However, since the l0 regularization leads to NP-hard problems, the l1 approximation is usually preferred. Our first contribution consists of combining the two norms in a Bayesian framework, using a Bernoulli-Laplace prior. A Markov chain Monte Carlo (MCMC) algorithm is used to estimate the parameters of the model jointly with the source location and intensity. Comparing the results, in several scenarios, with those obtained with sLoreta and the weighted l1 norm regularization shows interesting performance, at the price of a higher computational complexity. Our Bernoulli-Laplace model solves the source localization problem at one instant of time. However, it is biophysically well-known that the brain activity follows spatiotemporal patterns. Exploiting the temporal dimension is therefore interesting to further constrain the problem. Our second contribution consists of formulating a structured sparsity model to exploit this biophysical phenomenon. Precisely, a multivariate Bernoulli-Laplacian distribution is proposed as an a priori distribution for the dipole locations. A latent variable is introduced to handle the resulting complex posterior and an original Metropolis-Hastings sampling algorithm is developed. The results show that the proposed sampling technique improves significantly the convergence. A comparative analysis of the results is performed between the proposed model, an l21 mixed norm regularization and the Multiple Sparse Priors (MSP) algorithm. Various experiments are conducted with synthetic and real data. Results show that our model has several advantages including a better recovery of the dipole locations. The previous two algorithms consider a fully known leadfield matrix. However, this is seldom the case in practical applications. Instead, this matrix is the result of approximation methods that lead to significant uncertainties. Our third contribution consists of handling the uncertainty of the lead-field matrix. The proposed method consists in expressing this matrix as a function of the skull conductivity using a polynomial matrix interpolation technique. The conductivity is considered as the main source of uncertainty of the lead-field matrix. Our multivariate Bernoulli-Laplacian model is then extended to estimate the skull conductivity jointly with the brain activity. The resulting model is compared to other methods including the techniques of Vallaghé et al and Guttierez et al. Our method provides results of better quality without requiring knowledge of the active dipole positions and is not limited to a single dipole activation
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Buchoud, Edouard. "Détection, localisation et quantification de déplacements par capteurs à fibre optique." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU021/document.
Full textAbstract:
Pour l’auscultation d’ouvrages, les capteurs à fibre optique sont généralement utilisés puisqu’ils présentent l’avantage de fournir des mesures réparties. Plus particulièrement, le capteur basé sur la technologie Brillouin permet d’acquérir un profil de fréquence Brillouin, sensible à la température et la déformation dans une fibre optique sur une dizaine de kilomètres avec un pas de l’ordre de la dizaine de centimètres. La première problématique est d’obtenir un profil centimétrique sur la même longueur d’auscultation. Nous y répondons en s’appuyant sur des méthodes de séparation de sources, de déconvolution et de résolution de problèmes inverses. Ensuite, nous souhaitons estimer la déformation athermique dans l’ouvrage. Pour cela, plusieurs algorithmes de filtrage adaptatif sont comparés. Finalement, un procédé pour quantifier le déplacement de l’ouvrage à partir des mesures de déformation est proposé. Toutes ces méthodes sont testés sur des données simulées et réelles acquises dans des conditions contrôlées<br>For structural health monitoring, optical fiber sensors are mostly used thanks their capacity to provide distributed measurements. Based on the principle of Brillouin scattering, optical fiber sensors measure Brillouin frequency profile, sensitive to strain and temperature into the optical fiber, with a meter spatial resolution over several kilometers. The first problem is to obtain a centimeter spatial resolution with the same sensing length. To solve it, source separation, deconvolution and resolution of inverse problem methodologies are used. Then, the athermal strain into the structure is searched. Several algorithms based on adaptative filter are tested to correct the thermal effect on strain measurements. Finally, several methods are developed to quantify structure displacements from the athermal strain measurements. They have been tested on simulated and controlled-conditions data
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Nguyen, Hong-Minh. "Une stratégie d'identification robuste pour la localisation et la rupture." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00140895.
Full textAbstract:
L'objectif de la thèse est de proposer une stratégie robuste permettant l'identification en dynamique transitoire de loi de comportement gouvernant la réponse du matériau jusqu'à la rupture. Il s'agit d'être à même d'identifier les paramètres matériaux supposés gouverner la rupture dans un contexte où les données expérimentales sont fortement incertaines. Faisant suite à un premier travail où la stratégie avait été élaborée dans un cadre élastique, le travail s'est concentré sur l'extension de la méthode d'identification pour les cas non linéaires tout d'abord la viscoplasticité puis les modéles d'endommagement à taux limités.<br />Les difficultés rencontrées dans ces cas résident dans la non-linéarité et le caractère instable du problème de minimisation sous contraintes non linéaires auquel la formulation nous amène. Une extension de la méthode LATIN aux problèmes mal posés a été proposée et développée afin de permettre la résolution itérative de ce type de problèmes d'optimisation. La résolution de ces derniers fait appel à une méthode de traitement robuste issue du contrôle optimal et basée sur l'équation de Riccati.<br />Une fois ces difficultés résolues et dans les cas simples unidimensionnels traités pour le moment, la stratégie d'identification proposée s'avère très robuste face aux perturbations des mesures même dans le cas très sévère de la localisation et de la rupture.
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Bertrand, Théo. "Méthodes géodésiques et apprentissage pour l’imagerie de microscopie par localisation ultrasonore." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2024. http://www.theses.fr/2024UPSLD024.
Full textAbstract:
La méthode de Microscopie par Localisation Ultrasonore (ULM) est une nouvelle méthode d'imagerie médicale super-résolue qui permet d'outrepasser le compromis précision/distance de pénétration dans les tissus pour l'imagerie du réseau vasculaire. Ce nouveau type d'images pose de nouveaux enjeux mathématiques, notamment pour la segmentation et l'analyse de ses images, étapes nécessaires pour arriver à des méthodes pour le diagnostic. Notre travail se positionne à l'intersection des méthodes géodésiques et des méthodes de Machine Learning. Dans cette thèse nous apportons trois contributions. Une première de ces contributions est centrée autour des contraintes liées aux images ULM et propose le tracking de l'entièreté de l'arbre vasculaire en passant par la détection des point-clés des vaisseaux sanguins apparaissant sur l'image. La deuxième contribution de cette thèse porte sur l'apprentissage de la définition de métriques Riemanniennes pour traiter des tâches de segmentation sur des données d'IRM cérébraux et d'images du fond de l'œil. La dernière partie de notre travail porte sur un problème inverse pour la reconstruction de trajectoires d'agents de contraste dans des images médicales dans le contexte de la super-résolution sans-grille<br>Ultrasound Localization Microscopy is a new method in super-resolved Medical Imaging that allow us to overcome compromise between precision and penetration distance in the tissues for the imaging of the vascular network. This new type of images raises new mathematical questions, especially for the segmentaton and analysis, necessary steps to achieve medical diagnostic of patients. Our work is positioned at the intersection of geodesic and Machine Learning methods. In this thesis, we make three contributions. The first of these is centered on the constraints linked to ULM images and proposes the tracking of the entire vascular tree through the detection of key points of blood vessels appearing on the image. The second contribution of this thesis deals with learning to define Riemannian metrics to handle segmentation tasks on brain MRI data and eye fundus images. The final part of our work focuses on an inverse problem for reconstructing contrast agent trajectories in medical images in the context of grid-free super-resolution
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Sambolian, Serge. "Tomographie des pentes à cohérence cinématique fondée sur des solveurs eikonals et la méthode de l’état adjoint : Théorie et applications à la construction de modèles de vitesses et localisation d'événements." Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ4002.
Full textAbstract:
La construction du modèle de vitesse est crucial en imagerie sismique puisqu'elle contrôle la précision avec laquelle des méthodes d'imagerie haute résolution telles que la migration ou l'inversion des formes d'ondes complètes (FWI) peuvent imager le sous-sol. La stéréotomographie, une méthode de tomographie des pentes qui tire efficacement profit de la densité des données sismiques modernes, a été proposée comme une alternative aux approches classiques de tomographie en réflexion fondées sur le pointé d'horizons continus dans le volume sismique. La stéréotomographie est en revanche fondée sur le pointé semi-automatique d’événements localement cohérents, paramétrés par le temps double et les pentes aux sources et récepteurs et liés à des diffractants dans le sous-sol. Plus récemment, une variante de la stéréotomographie a été proposée en remplaçant le tracé de rai par un solveur eikonal dans le problème direct et l'inversion de la matrice des dérivés de Fréchet par la méthode de l'état adjoint dans le problème inverse. Cette nouvelle approche est massivement parallèle et de ce fait adaptée à des applications de grande dimension. Néanmoins, et de manière comparable à l'approche initiale, la position des diffractants et les paramètres du milieu sont conjointement mis à jour.Durant cette thèse, j'ai proposé une nouvelle formulation de la stéréotomographie qui gère plus efficacement le couplage vitesse-profondeur, inhérent aux approches en réflexion. Via une migration cinématique, je résous le problème de localisation et le projette dans le sous-problème principal de l'estimation des vitesses. Cette projection de variable garantit la consistance cinématique entre les deux classes de variables, consistance qui n'est pas garantie quand les deux classes de variables sont mis à jour conjointement. Par ailleurs, la projection de variable induit une paramétrisation compacte du problème inverse où une classe d'observables, en l’occurrence une pente, est utilisée pour mettre à jour une classe de paramètres, les vitesses. Je développe cette approche avec un solveur eikonal et la méthode de l'état adjoint pour des milieux TTI. Son évaluation sur deux cas d'étude synthétiques et réel confirme sa meilleur résilience au modèle initial et une vitesse de convergence plus rapide que l'approche conjointe.La stéréotomographie est principalement utilisée pour des dispositifs de sismique réflexion (flûte sismique) pour lesquels les sources et les récepteurs sont finement échantillonnés. Pour exploiter des dispositifs modernes à forts déports, j'ai introduit dans l'inversion les premières arrivées issues indifféremment de dispositifs de sismique réflexion multitrace ou de sismique grand-angle (OBN, OBC, terrestre). Dans un premier temps, j'ai illustré l'apport des pentes dans la tomographie des temps des premières arrivées (FATT) pour réduire l’ambiguïté temps-profondeur avec un cas synthétique et un cas réel sur la zone de subduction de Nankai. J'ai aussi évalué la tomographie des pentes en première arrivée pour construire un modèle initial pour la FWI avec un modèle complexe représentatif du Golfe du Mexique où la présence de sel génère de forts contrastes. J'ai pu illustrer la capacité de ma méthode à reconstruire les corps de sel tout en notant les difficultés héritées de l'éclairage incomplet de la zone située sous le sel. Cela m'a incité à combiner des données de sismique réflexion et des données grand-angle pour effectuer l'inversion conjointe des pentes et des temps de trajet des premières arrivées et des arrivées réfléchies pour bénéficier d'un éclairage angulaire optimal du milieu illustrée par des applications sur la zone de Nankai.Finalement, j'ai étendu l'utilisation de ma méthode par projection de variable pour localiser l'hypocentre des séismes en utilisant l'estimation des vitesses et des temps origine comme proxys. Cette approche originale a été validée avec deux exemples synthétiques<br>Velocity model building is a key step of seismic imaging since inferring high-resolution subsurface model by migration or full waveform inversion (FWI) is highly dependent on the kinematic accuracy of the retrieved velocity model. Stereotomography, a slope tomographic method that exploits well the density of the data, was proposed as an alternative to conventional reflection traveltime tomography. The latter is based on interpretive tracking of laterally-continuous reflections in the data volume whereas stereotomography relies on automated picking of locally coherent events. The densely picked attributes, namely the traveltimes and their spatial derivatives with respect to the source and receiver positions, are tied to scatterers in depth. More recently, a slope tomography variant was proposed under a framework based on eikonal solvers as an alternative to ray tracing and the adjoint-state method instead of Fréchet-derivative matrix inversion. This revamped stereotomography provides a scalable and flexible framework for large-scale applications. On the other hand, similarly to previous works, the scatterer positions and the subsurface parameters are updated jointly. In this thesis, I propose a new formulation of slope tomography that handles more effectively the ill-famed velocity-position coupling inherently present in reflection tomography. Through a kinematic migration, the scatterer position sub-problem is solved and projected into the main sub-problem for wavespeed estimation. Enforcing the kinematic consistency between the two kinds of variable, that is not guaranteed in the joint inversion, mitigates the ill-posedness generated by the velocity-position coupling. This variable projection leads to a reduced-parametrization inversion where the residuals of a single data class being a slope are minimized to update the subsurface parameters.I introduce this parsimonious strategy in the framework of eikonal solvers and the adjoint-state method for tilted transversely isotropic (TTI) media. I benchmark the method against the Marmousi model and present a field data case study previously tackled with the joint inversion strategy. Both case studies confirm that the parsimonious approach leads to a better-posed problem, with an improved robustness to the initial guess and convergence speed.Slope tomography is mainly used for streamer data due to the requirement of finely-sampled sources and receivers. To exploit cutting-edge long-offset datasets, I involve in the inversion first arrivals extracted from streamer or ocean bottom seismometer data. Before showing the complementarity between reflections and first arrivals, I examine the added value of introducing slopes in first-arrival traveltime tomography (FATT). Using a FWI workflow for quality control, I show with the Overthrust benchmark and a real data case study from the Nankai trough (Japan) how the joint inversion of slopes and traveltimes mitigates the ill-posedness of FATT. I also examine with the BP Salt model the limits of FATT to build an initial model for FWI in complex media. The results show how tomography suffers even with proper undershooting of the imaging targets due to the poor illumination of the subsalt area. On a crustal-scale benchmark, I first show the limits of reflection slope tomography induced by the limited streamer length before highlighting the added-value of the joint inversion of first-arrival and reflection picks.Finally, I introduce the same variable projection technique to tackle the velocity-hypocenter problem, which finds application in earthquake seismology and microseismic imaging. I propose a formulation where the hypocenter is located through the inversion of subsurface parameters and an origin time correction, both of them being used as a proxy and validate the proof of concept on two synthetic examples
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Farooq, Jawad Ahmed. "Étude du problème inverse en électromagnétisme en vue de la localisation des défauts de désaimantation dans les actionneurs à aimants permanents." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2037.
Full textAbstract:
Cette thèse a porté sur la modélisation des machines synchrones à aimants permanents (MSAP) lors des régimes de fonctionnements défaillants. Deux défauts fréquents ont été étudiés : la désaimantation des aimants et le court-circuit entre spires. L’objectif est de développer des modèles aidant à la compréhension de ces phénomènes dans l’optique de réaliser des opérations de diagnostic. Concernant le défaut de désaimantation, deux modèles ont été développés. Le premier est de type analytique et est basé sur la résolution des équations de Maxwell. Le deuxième modèle, a été développé à l’aide d’un réseau de perméances équivalent (RDPE). L’étude comparative entre ces derniers a montré que le modèle du RDPE est plus précis que le modèle analytique. Pour le défaut de court-circuit entre spires dans les MSAP, un modèle dynamique a été développé. Les résultats de simulation montrent qu’un court-circuit entre spires produit un harmonique d’ordre 3 dans les courants. En se basant sur les modèles de la désaimantation, une technique de détection de défaut des aimants a été mise en œuvre. Il s’agit d’une méthode d’identification fondée sur un algorithme qui utilise comme entrées les données d’une grandeur électromagnétique telle que la FEM, pour chercher itérativement la distribution de l’induction rémanente des aimants. Une maquette expérimentale a été également mise en place afin de valider les résultats obtenus. Des essais expérimentaux sur les défauts de court-circuit ont été réalisés sur une MSAP. Les mesures étaient en bonne corrélation avec ceux donnés par le modèle et par des simulations éléments finis. Il reste à conduire des mesures sur une machine présentant le défaut de désaimantation<br>The research work presented in this manuscript is mainly focused on the development of models that can incorporate different faults for a permanent magnet synchronous machine (PMSM). Two frequently occurring faults were investigated: the demagnetization of magnets and inter-turn short circuit in stator coils. The objective of developing models is to study the fault behavior for diagnostic purposes. Concerning the demagnetization fault, two models were developed. The first one is an analytical model which based on the resolution of Maxwell’s equations in different regions. The second one is based on the permeance network method (PNM). A comparative study shows that the PNM is more precise than the analytical one. For the inter-turn short circuit fault, a dynamic model was developed. The simulation results show that an inter-turn short circuit fault produces a 3rd order harmonic in the stator currents. Using the models for the demagnetization fault, a methodology to detect a magnet fault in PMSM was proposed. It is a parameter identification approach based on an algorithm which uses some external measurement date (e. G. EMF) to search iteratively the distribution of remanant induction in the magnets. After comparing the model results with the finite element simulations, a test bench was realized to validate them experimentally. Practical test on the inter-turn short circuit fault were performed on a PMSM motor. The measurement results are in good concordance with the results of the model and finite element simulations. The tests on the demagnetization fault are still to be carried out
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Mavreas, Konstantinos. "Un problème inverse de source en sciences planétaires. Localisation d’un dipole magnétique dans des roches lunaires à partir de données magnétiques clairsemées." Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://www.theses.fr/2020COAZ4007.
Full textAbstract:
Les anomalies magnétiques à la surface de la Lune, indiquent que celle-ci a eu un champ magnétique propre. Les géologues étudient la magnétisation rémanente des roches de la Lune, afin de comprendre l'origine et l'évolution de cet ancien champ lunaire. Les informations disponibles, collectées à partir de techniques non invasives telles que l'utilisation d'un magnétomètre tournant, correspondent à certaines composantes du champ magnétique de l'échantillon. Ceci fournit un problème inverse qui consiste à récupérer les caractéristiques de la magnétisation à partir du champ qu’elle génère.Nous faisons l'hypothèse de que la source magnétique est ponctuelle et unique. En se fondant sur une telle hypothèse, une approche existante consiste à postuler la position de la source magnétique au centre de masse de l'échantillon, puis à résoudre un problème linéaire pour retrouver la magnétisation. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser d'abord les données disponibles pour estimer l'emplacement de la source, ce qui est un problème non linéaire. La magnétisation est ensuite retrouvée, comme avec l'autre approche, en résolvant un problème linéaire.Dans notre étude, nous observons l’existence d’une relation entre les pôles d'une fonction rationnelle et l'emplacement de la source magnétique. Nous utilisons des schémas d'approximation rationnelle pour récupérer le pôle de la fonction rationnelle à partir de ses valeurs sur un cercle. Nous proposons ensuite différentes méthodes pour utiliser le lien entre le pôle récupéré et l’emplacement de la source, afin de l’estimer. Nous avons mené des expériences numériques pour analyser le comportement de ces méthodes et comparer leurs qualités<br>Magnetic anomalies on the Moon's surface indicate that the Moon used to have a global magnetic field for millions of years that no longer exist. Geoscientists need to study the remanent magnetization (strength and direction) of Moon rocks, in order to understand the origin and the evolution of this ancient lunar field. This remanent magnetization is preserved from ferromagnetic materials. From non-invasive techniques such as with the use of a spinner magnetometer, the available information is some measurements of the sample's magnetic field. This leads to an inverse problem which is to recover the magnetization characteristics from the field it generates.We use the hypothesis of a single pointwise magnetic source (dipolar model). With such an assumption, an existing approach is to set the magnetic source position at the sample's mass center and then solve a linear problem to recover the magnetization. In this thesis we propose to use the available data to first estimate the location of the dipolar source, which is a nonlinear problem. The magnetization is then recovered as with the other approach, by solving a linear problem.In our study, we observe that there is a relation between the poles of a rational function and the magnetic source location. We use rational approximation schemes to recover the pole of the rational function from its values on a circle. Then we propose several methods to use the link between the recovered pole and the source location, in order to estimate it. Methods like these take advantage of the geometrical features derived from our physical model equations. We conducted numerical experiments to analyze the behavior of these methods and compare their qualities
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Zahran, Saeed. "Source localization and connectivity analysis of uterine activity." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2469.
Full textAbstract:
La technique d'EHGI permet une reconstruction non invasive du potentiel électrique à la surface de l’utérus à partir du potentiel électrique mesuré à la surface du corps et des données anatomiques du torse. L’EHGI fournit des informations très précieuses sur l'état de l’utérus car il est capable de fournir une description spatiale raffinée de la voie et de l’amplitude des ondes électriques à la surface de l'utérus. Cela peut aider beaucoup dans différentes interventions cliniques. Les algorithmes scientifiques derrière tout outil EHGI sont capables de prétraiter les données anatomiques du patient afin de fournir un maillage informatique, de filtrer les mesures bruitées du potentiel électrique et de résoudre un problème inverse. Le problème inverse en électrohystérographie utérine (imagerie électrohystérographique (EHGI)) est une technique de diagnostic nouvelle et puissante. Cette technologie non invasive intéresse de plus en plus les industries médicales. Le succès de cette technologie serait considéré comme une percée dans le diagnostic de l'utérus. Cependant, dans de nombreux cas, la qualité du potentiel électrique reconstruit n’est pas suffisamment précise. La difficulté vient du fait que le problème inverse en électrohystérographie utérine est bien connu comme un problème mathématiquement mal posé. Différentes méthodes basées sur la régularisation de Thikhnov ont été utilisées afin de régulariser le problème. Nous avons mené notre analyse en utilisant un modèle d’utérus réaliste et avons cherché à identifier l’étendue spatiale des sources<br>The technique of EHGI allows a noninvasive reconstruction of the electrical potential on the uterus surface based on electrical potential measured on the body surface and anatomical data of the torso. EHGI provides very precious information about the uterus condition since it is able to provide refined spatial description of the electrical wave pathway and magnitude on the uterus surface. This may help a lot in different clinical interventions. The scientific algorithms behind any EHGI tool are able to preprocess the anatomical data of the patient in order to provide a computational mesh, filter noisy measurements of the electrical potential and solve an inverse problem. The inverse problem in uterus electrohysterography (electrohysterography imaging (EHGI)) is a new and a powerful diagnosis technique. This non-invasive technology interests more and more medical industries. The success of this technology would be considered as a breakthrough in the uterus diagnosis. However, in many cases the quality of reconstructed electrical potential is not accurate enough. The difficulty comes from the fact that the inverse problem in uterus electrohysterography is well known as a mathematically ill-posed problem. Different methods based on Thikhnov regularization have been used in order to regularize the problem. We have conducted our analysis by using a realistic uterus model and have aimed at identifying the spatial extent of the sources
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Boffety, Matthieu. "Étude quantitative de la tomographie optique diffuse de luminescence : Application à la localisation de sources en imagerie moléculaire." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00470482.
Full textAbstract:
L'imagerie moléculaire occupe une place majeure dans le domaine de la recherche préclinique. Parmi les modalités existantes, les techniques optiques fondées sur la détection d'un rayonnement visible ou proche infrarouge sont les plus récentes et sont principalement représentées par les méthodes de tomographie optique de luminescence. Ces méthodes permettent une caractérisation 3D d'un milieu biologique par la reconstruction de cartes de concentration ou la localisation de marqueurs luminescents sensibles à des processus biologiques et chimiques se déroulant à l'échelle de la cellule ou de la molécule. La tomographie de luminescence se fonde sur un modèle de propagation de la lumière dans les tissus, un protocole d'acquisition du signal en surface du milieu et une procédure numérique d'inversion de ces mesures afin de reconstruire les paramètres d'intérêts. Ce travail de thèse s'articule donc autour de ces trois axes et apporte un élément de réponse à chacun des problèmes. L'objectif principal de cette étude est d'introduire et de présenter des outils d'évaluation des performances théoriques d'une méthode de tomographie optique. L'un des aboutissements majeurs est la réalisation de reconstructions tomographiques expérimentales à partir d'images acquises par un imageur optique conçu pour l'imagerie planaire 2D et développé par la société Quidd. Dans un premier temps nous abordons la théorie du transport en milieu diffusant afin de poser les concepts et outils sur lesquels vont s'appuyer l'ensemble des travaux. Nous présentons particulièrement deux modèles de propagation différents ainsi que les méthodes de résolution et les difficultés théoriques qui leur sont liées. Dans une deuxième partie nous introduisons les outils statistiques utilisés pour caractériser les systèmes tomographiques et leur résolution potentielle. Nous définissons une procédure et nous l'appliquons à l'étude de quelques situations simples en tomographie de luminescence. La dernière partie de ce travail présente la mise au point d'une procédure d'inversion. Après avoir présenté le cadre théorique dans lequel cette procédure s'inscrit nous la validons à partir de données numériques avant de l'appliquer avec succès à des mesures expérimentales.
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Li, Yuming. "Simulation numérique de l’emboutissage de tôles minces par une approche pseudo-inverse avec prise en compte de l’endommagement." Reims, 2006. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000751.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse a été réalisée au sein du laboratoire GMMS à l’Université de Reims Champagne Ardenne. Elle s’inscrit dans le cadre du contrat de Plan Etat-Région « Simul-Endo » sur la simulation de l’emboutissage par Approche Inverse (AI) et Approche Pseudo Inverse (API) par éléments finis. Lors de la mise en forme de pièces minces et plus généralement de pièces mécaniques, les matériaux sont soumis à de grandes déformations irréversibles (de plusieurs dizaines de pourcents), au contact et au frottement entre pièces et outils ainsi qu’au transfert thermique entre pièces et outils. Ces grandes déformations (visco)-plastiques génèrent souvent des micro-défauts surfaciques ou volumiques qui se développent ensuite dans la pièce. L’évolution de ces défauts, au cours de la mise en forme, conduit à la formation de fissures macroscopiques pouvant être soit immédiatement visibles; impliquant la perte de celle-ci avant son utilisation, soit volumiques et non visibles rendant ainsi dangereuse la mise en service. La simulation numérique des procédés de mise en forme doit donc être en mesure de permettre à l’ingénieur de prévoir la possibilité d’apparition de zones endommagées dans la pièce au cours du déroulement du procédé virtuel. Cela lui permettra alors d’arrêter la simulation numérique (souvent coûteuse en temps de calcul en 3D) et d’agir sur les paramètres technologiques pertinents du procédé afin d’obtenir une pièce saine. L’objectif principal de cette thèse est la mise au point d’outils théoriques et numériques destinés à la simulation de l’emboutissage des tôles minces en vue d’optimiser la fabrication en tenant compte de l’endommagement<br>The present thesis has been carried out in the labaratory GMMS of Reims University, Champagne Ardenne. It was in the contract of the State-Region Plan « Simul-Endo » on sheet forming simulation using Inverse Approach and Pseudo-Inverse Approach by the FEM method. In the sheet forming process and more generally for mechanical pieces, the material is under grand irreversible deformation with the contact and the friction as well as the thermic transfer between the pieces and the tools. The grand (visco)- plastic deformations often generate the surfacic or volumic micro-defaults that develop then in the work-piece. The development of these defaults during the sheet forming causes the creation of the macroscopic crack that can be immediately visible or volumic and non-visible that make therefore the application dangerous. The numeric simulation of the sheet forming process must allow the engineer to anticipate the apparition possibility of the dammaged zone in the work-piece during the virtuel process. This will then allow to stop the numeric simulation (often expensive in terms of the computation time in 3D) and play on the technologic parameters of the process in order to obtain a good work-piece. The main objective of the present thesis is to applicate the theoric and numeric tools in the simulation of thin sheet forming in order to optimize the fabrication in considering the dammage
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Korats, Gundars. "Estimation de sources corticales : du montage laplacian aux solutions parcimonieuses." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0027/document.
Full textAbstract:
L’imagerie de source corticale joue un rôle important pour la compréhension fonctionnelle ou pathologique du cerveau. Elle permet d'estimer l'activation de certaines zones corticales en réponse à un stimulus cognitif donné et elle est également utile pour identifier la localisation des activités pathologiques, qui sont les premières étapes de l'étude des activations de réseaux neuronaux sous-jacents. Diverses méthodes d'investigation clinique peuvent être utilisées, des modalités d'imagerie (TEP, IRM) et magnéto-électroencéphalographie (EEG, SEEG, MEG). Nous souhaitions résoudre le problème à partir de données non invasives : les mesures de l'EEG de scalp, elle procure une résolution temporelle à la hauteur des processus étudiés Cependant, la localisation des sources activées à partir d'enregistrements EEG reste une tâche extrêmement difficile en raison de la faible résolution spatiale. Pour ces raisons, nous avons restreint les objectifs de cette thèse à la reconstruction de cartes d’activation des sources corticales de surface. Différentes approches ont été explorées. Les méthodes les plus simples d'imagerie corticales sont basées uniquement sur les caractéristiques géométriques de la tête. La charge de calcul est considérablement réduite et les modèles utilisés sont faciles à mettre en œuvre. Toutefois, ces approches ne fournissent pas d'informations précises sur les générateurs neuronaux et sur leurs propriétés spatiotemporelles. Pour surmonter ces limitations, des techniques plus sophistiquées peuvent être utilisées pour construire un modèle de propagation réaliste, et donc d'atteindre une meilleure reconstruction de sources. Cependant, le problème inverse est sévèrement mal posé, et les contraintes doivent être imposées pour réduire l'espace des solutions. En l'absence de modèle bioanatomique, les méthodes développées sont fondées sur des considérations géométriques de la tête ainsi que la propagation physiologique des sources. Les opérateurs matriciels de rang plein sont appliqués sur les données, de manière similaire à celle effectuée par les méthodes de surface laplacien, et sont basés sur l'hypothèse que les données de surface peuvent être expliquées par un mélange de fonctions de bases radiales linéaires produites par les sources sous-jacentes. Dans la deuxième partie de ces travaux, nous détendons la contrainte-de rang plein en adoptant un modèle de dipôles distribués sur la surface corticale. L'inversion est alors contrainte par une hypothèse de parcimonie, basée sur l'hypothèse physiologique que seuls quelques sources corticales sont simultanément actives ce qui est particulièrement valable dans le contexte des sources d'épilepsie ou dans le cas de tâches cognitives. Pour appliquer cette régularisation, nous considérons simultanément les deux domaines spatiaux et temporels. Nous proposons deux dictionnaires combinés d’atomes spatio-temporels, le premier basé sur une analyse en composantes principales des données, la seconde à l'aide d'une décomposition en ondelettes, plus robuste vis-à-vis du bruit et bien adaptée à la nature non-stationnaire de ces données électrophysiologiques. Toutes les méthodes proposées ont été testées sur des données simulées et comparées aux approches classiques de la littérature. Les performances obtenues sont satisfaisantes et montrent une bonne robustesse vis-à-vis du bruit. Nous avons également validé notre approche sur des données réelles telles que des pointes intercritiques de patients épileptiques expertisées par les neurologues de l'hôpital universitaire de Nancy affiliées au projet. Les localisations estimées sont validées par l'identification de la zone épileptogène obtenue par l'exploration intracérébrale à partir de mesures stéréo EEG<br>Cortical Source Imaging plays an important role for understanding the functional and pathological brain mechanisms. It links the activation of certain cortical areas in response to a given cognitive stimulus, and allows one to study the co-activation of the underlying functional networks. Among the available acquisition modality, electroencephalographic measurements (EEG) have the great advantage of providing a time resolution of the order of the millisecond, at the scale of the dynamic of the studied process, while being a non-invasive technique often used in clinical routine. However the identification of the activated sources from EEG recordings remains an extremely difficult task because of the low spatial resolution this modality provides, of the strong filtering effect of the cranial bones and errors inherent to the used propagation model. In this work different approaches for the estimation of cortical activity from surface EEG have been explored. The simplest cortical imaging methods are based only on the geometrical characteristics of the head. The computational load is greatly reduced and the used models are easy to implement. However, such approaches do not provide accurate information about the neural generators and on their spatiotemporal properties. To overcome such limitations, more sophisticated techniques can be used to build a realistic propagation model, and thus to reach better source reconstruction by its inversion. However, such inversion problem is severely ill-posed, and constraints have to be imposed to reduce the solution space. We began by reconsidering the cortical source imaging problem by relying mostly on the observations provided by the EEG measurements, when no anatomical modeling is available. The developed methods are based on simple but universal considerations about the head geometry as well as the physiological propagation of the sources. Full-rank matrix operators are applied on the data, similarly as done by Surface Laplacian methods, and are based on the assumption that the surface can be explained by a mixture of linear radial basis functions produced by the underlying sources. In the second part of the thesis, we relax the full-rank constraint by adopting a distributed dipole model constellating the cortical surface. The inversion is constrained by an hypothesis of sparsity, based on the physiological assumption that only a few cortical sources are active simultaneously Such hypothesis is particularly valid in the context of epileptic sources or in the case of cognitive tasks. To apply this regularization, we consider simultaneously both spatial and temporal domains. We propose two combined dictionaries of spatio-temporal atoms, the first based on a principal components analysis of the data, the second using a wavelet decomposition, more robust to noise and well suited to the non-stationary nature of these electrophysiological data. All of the proposed methods have been tested on simulated data and compared to conventional approaches of the literature. The obtained performances are satisfactory and show good robustness to the addition of noise. We have also validated our approach on real epileptic data provided by neurologists of the University Hospital of Nancy affiliated to the project. The estimated locations are consistent with the epileptogenic zone identification obtained by intracerebral exploration based on Stereo-EEG measurements
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Reynier, Françoise. "Construction d'un spectromètre VUV pour des expériences de photoémission inverse résolue angulairement." Grenoble 1, 1990. http://www.theses.fr/1990GRE10068.
Full textAbstract:
La photoemission inverse analyse les photons emis lors de transitions radiatives entre deux etats electroniques inoccupes, que peuvent subir des electrons penetrant dans un solide. Dans le domaine 10-25 ev, avec des electrons incidents ayant un vecteur d'onde bien defini, on peut acceder aux structures de bandes des etats d'energie electroniques inoccupes; c'est la photoemission inverse resolue angulairement. Ce rapport presente la construction et la mise au point d'un appareillage devant permettre de telles experiences; elles necessitent l'emploi d'un analyseur de photons et d'une source d'electrons. Le spectrometre pour ultraviolet a vide, analysant les photons emis, comprend deux elements: le reseau de diffraction et la multidetection de photons. Son principe de fonctionnement est la simple rotation du reseau. La partie analyse est realisee avec un canon a electrons donnant une resolution angulaire de 0,2 a##1 dans la gamme 10-25 ev. La conception de l'appareil et des systemes internes, ainsi que leur realisation et les reglages de mise en place sont presentes. La mise en route de l'appareillage commence d'abord par un etalonnage du spectrometre, c'est-a-dire un etalonnage du mecanisme bras sinus controlant la rotation du reseau. Il faut egalement proceder a des reglages sur le canon a electrons: electriques et de position. Ensuite, des experiences de photoemission inverse resolue angulairement ont ete realisees sur un echantillon monocristallin de nickel (100) a une energie de 24 ev
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Hernández, Castañón Viviana del Rocío. "Localization of brain oscillatory sources from (S)EEG recordings." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0010.
Full textAbstract:
Nous avons abordé dans cette thèse le problème de la localisation des sources oscillatoires, dans le domaine temporel ou en fréquentiel, en considérant des enregistrements EEG et stéréo-EEG (SEEG). L'application visée est l'identification des structures cérébrales répondant aux protocoles de stimulation visuelle périodique rapide (FPVS). Ces protocoles induisent des activités cérébrales à la même fréquence que la stimulation (avec d'éventuelles harmoniques). Ces signaux sont généralement noyées dans le bruit, mais ils apparaissent clairement lors du passage en fréquentiel. Outre cette sparsité fréquentielle, l'une des principales hypothèses de travail est la sparsité spatiale : la solution reconstruite doit être parcimonieuse en termes de nombre de sources estimées, car peu de structures cérébrales sont supposées répondre aux protocoles. Après un chapitre introductif et une revue de la littérature, nous présentons nos contributions. Dans le chapitre 3, nous commençons par analyser les signaux réels des protocoles FPVS et justifions le modèle utilisé dans le reste de la thèse, à savoir un mélange de peu de sources dipolaires ayant une orientation fixe et un contenu fréquentiel très spécifique. Nous formalisons et analysons ensuite les difficultés particulières de la localisation dans le cas de ce type de sources. Nous mettons en avant le problème d'ambiguïté qui se pose lorsqu'on cherche à distinguer plusieurs sources oscillatoires partageant le même support fréquentiel et nous quantifions, en simulation, le risque d'obtenir des données équivalentes avec un nombre de sources moindre et donc le risque de leurrer les algorithmes de localisation de sources favorisant la sparsité. Dans les chapitres suivants, nous avons évalué les performances des algorithmes parcimonieux de localisation de sources, dans deux situations : pour un modèle de tête défini par une matrice lead-field avec une orientation fixe connue (e.g., , dipôles orthogonaux à la surface du cerveau - chapitre 4) ou avec une orientation inconnue, qui doit être estimée pendant le processus d'inversion (chapitre 5). Nous avons proposé, pour chaque modèle de lead-field, deux algorithmes de régression itérative (OLS et SBR) que nous avons comparés aux méthodes MUSIC itératives connues pour favoriser la sparsité. Si dans le 4ème chapitre, les deux algorithmes proposés sont facilement adaptables à la localisation (chaque colonne de la matrice lead-field correspond à un élément du dictionnaire de régression), les algorithmes proposés dans le 5ème chapitre sont originaux. Ils mettent en œuvre une régression itérative sur un dictionnaire de matrices 3D (pour chaque position les orientations sont libres) sous la contrainte d'une orientation fixe. Dans les deux chapitres, nous analysons les performances de ces algorithmes et illustrons leurs avantages et inconvénients par rapport aux approches de type MUSIC en utilisant différentes configurations de simulation, avec des niveaux de sparsité (en espace et en fréquence) et de bruit variables. Deux versions de chaque algorithme ont été évaluées, en temporel et en fréquentiel. Les résultats montrent que, dans des configurations “sparse” (peu de sources et/ou peu de fréquences), les nouveaux algorithmes proposés sont plus performants que RAP et TRAP MUSIC, surtout lorsqu'ils sont appliqués dans le domaine fréquentiel, tandis qu'en temporel et dans des configurations moins contraintes, (T)RAP-MUSIC reste plus performant, sauf pour des niveaux de bruit élevés. Nous présentons également, principalement à des fins d'illustration, des résultats de localisation sur des données FPVS réelles, à la fois en EEG et SEEG. Bien que nous ne puissions pas valider ces résultats en l'absence d'une vérité terrain ou d'une base de données plus importante, nous pouvons noter qu'ils sont cohérents avec les connaissances neuroscientifiques sur les régions impliquées dans les protocoles FPVS cognitifs utilisés<br>We have addressed in this thesis the problem of oscillatory source localization both in time and frequency domains, by considering EEG as well as Stereo-EEG (SEEG) recordings. The targeted application is the identification of brain structures responding to Fast Periodic Visual Stimulation (FPVS) protocols. These protocols induce brain source activities responding at the same frequency as the stimulation (with possible harmonics). These sources have low amplitudes in time and they are usually buried in noise, but they appear clearly when transforming the data in the frequency domain. Moreover, along with this frequency sparsity, one of the main working hypothesis is the spatial sparsity: the reconstructed solution should be sparse in terms of number of estimated sources, as few brain structures are assumed to respond to the protocols. After an introductory chapter and the literature review, we structure our contributions as follows. In chapter 3, we start by analyzing real signals recorded during FPVS protocols and justify the model used further in this thesis, ie a mixture of few dipolar sources having a fixed orientation and very specific frequency contents. We next formalize and analyze the particular difficulties of source localization in the case of this type of sources. We put forward the ambiguity problem arising when trying to distinguish between several oscillatory sources sharing the same frequency support and we quantified, in simulation, the risk of obtaining equivalent data with a far less number of sources, and thus the risk of luring sparsity promoting source localization algorithms. In the next chapters, we evaluated in simulation and on real data the performances of sparse source localization algorithms, in two situations: for a head model defined by a lead-field matrix with fixed known orientation (eg, dipoles orthogonal to the brain surface - chapter 4) or with unknown orientation, that has to be estimated during the inversion process (chapter 5). We have proposed, for each lead-field model, two step-wise regression algorithms (OLS and SBR) that we compared against iterative MUSIC methods known to promote sparsity. If in the 4th chapter, the two proposed algorithms are easily adapted to source localization (each column of the lead-field matrix correspond to an element in the regression dictionary), the algorithms proposed in the 5th chapter are original. They implement a step-wise regression on a dictionary of 3D matrices (for each position the orientations are free) under the constraint of fixed orientation. In both chapters, we analyze the performances of these algorithms and illustrate their advantages and drawbacks when compared to MUSIC-like approaches using different simulation setups, with varying sparsity (in space and frequency) and noise levels. Two versions of each algorithm were evaluated, in time and in frequency domains. The results show that, in sparse situations, the newly proposed algorithms outperform RAP and TRAP MUSIC, especially when applied in frequency domain, while in time domain and less sparse setups, MUSIC performs better, except for high noise levels. We also present, mainly for illustrative purposes, source localization results on real FPVS data, both in EEG and SEEG. While we cannot validate these results in the absence of a ground truth or a larger database, we can note that they are coherent with the neuroscientific knowledge about the regions involved in the used cognitive FPVS protocols
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Barbarella, Elena. "Towards the localization and characterization of defects based on the Modified error in Constitutive Relation : focus on the buckling test and comparison with other type of experiments." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLN066/document.
Full textAbstract:
Des nombreuses industries composites cherchent à étendre le champ d'application des composites structuraux à fibres continues pour d'autre marché que l'aéronautique. Être compétitif sur ces marchés potentiels, tel l'automobile, implique de se conformer à des contraintes différentes; de coût, de temps de mise en œuvre, de trace écologique. Dans ce cadre les résines thermodurcissables sont remplacées par des résines thermoplastiques permettant des temps de cycle cours. Ces temps de cycle cours favorisent l'apparition de défauts potentiellement important et une question récurrente dans ce cadre est: Comment traiter des défauts? Un des aspects de cette question est celui de la détection et de la caractérisation des défauts. L'approche actuelle est celle des techniques non destructives. Celles ci sont longues, coûteuses et complexes et apparaissent donc mal adaptées aux contraintes de coûts et de temps caractéristique de la plupart des produits grands diffusions. Ce problème a motivé ce travail de thèse: est-il possible de détecter et d'estimer l'effet des défauts sans avoir recours à des techniques d'essais non destructifs complexes et coûteuses? Une réponse acceptable pourrait conduire à moins de précision, mais devrait fournir des informations quantitatives suffisantes pour les applications. La voie étudiée dans cette thèse est celle de l'exploitation par approches inverse d'essais mécaniques statiques suivis par mesure de champs par corrélation d'images numériques. Seuls la localisation et la caractérisation de grands défauts est visée. Des essais de flambement ont été choisis en raison de leur sensibilité supposée aux défauts. Parmi les approches inverses, nous nous sommes concentrés sur la méthode de l'erreur en relation de comportement modifiée (MCRE). En effet cette méthode a, par le passé, montrée de très bonnes propriétés de localisation dans le cas d'essais de vibrations couvrant plusieurs fréquences propres. En vue d'obtenir une formulation simple et rapide nous avons privilégié une exploitation approchée des essais par l'intermédiaire d'une approche linéarisée du flambage. Une extension de la MCRE dans ce cadre a été proposée. Cette formulation pose, notamment la difficulté de traiter des résultats expérimentaux qui se présentent non pas sous la forme d'une réponse de flambage pure mais, en raison des défauts géométriques, d'une réponse non-linéaire dés le début des essais. Pour essayer de contourner cette difficulté une exploitation des essais au moyen du diagramme de Southwell a été utilisée. Elle permet, au moins pour des éprouvettes élancées, de déterminer la charge critique théorique d'une éprouvette sans défauts géométriques mais avec défauts matériels. La stéréo corrélation d'images numériques (StereoDIC) est exploitée pour reconstruire la déformée la forme de l'échantillon pendant le test. Les intérêts et les limites de la méthodologie sont discutés sur la base d'essais numériques et l'essai flambage est comparé aux essais de traction, flexion ou de vibration. Il est montré que l'exploitation d'essais de flambage par l'approche proposée est efficace au moins dans le cas d'imperfections géométriques modérées. Finalement la méthode est exploitée dans le cas d'essais expérimentaux à la fois pour un spécimen presque parfait et pour une pièce défectueuse, où une zone d'ondulation de la fibre est introduite. Les résultats obtenus sont encourageants<br>Composite materials are nowadays extending their operational field to industrial applications other than aeronautics. New potential markets, such as automotive, imply the need to comply with different constraints; reduced cost and production time become more binding, taking the lead over the complete absence of defects. The drawback to fast automatized procedure is the higher defectiveness of the components produced, a deeper control of the part is therefore needed. Non-destructive techniques are expensive both in terms of cost and time and therefore the main question we tried to answer in this thesis is: is it possible to detect and estimate the effect of defects without resorting to the complex and time-consuming NDT techniques? An acceptable answer may potentially lead to a lower precision but should guarantee sufficient quantitative information for these applications. The thesis aims at exploring possibilities to use classical mechanical test combined with Digital Image correlation and inverse procedure to localize and characterized possible (large) defects. Buckling tests have been chosen at first due their supposed sensitivity to defects. Among the possible inverse technique, we have chosen to extend the so-called Modified Error in Constitutive Relation to the case of buckling because, in the case of vibration tests performed with several frequencies, the MCRE proved to have very good localization properties. The dedicated formulation of the MCRE for linearized buckling requires a post-processing of the non-linear experimental results. The Southwell plot is here employed to reconstruct the eigenvalue, the critical load, of the equivalent eigenvalue problem (i.e. the solution of the problem with material defect and no geometrical ones) and the Stereo Digital Image Correlation (StereoDIC) is exploited to reconstruct the deformed shape of the specimen during the test, used as mode. The interests and limits of the methodology are discussed notably through the comparison of numerical results using the MCRE in case of traction, flexion or vibration tests. It is shown that the linearized buckling based MCRE technique proves well for pseudo-experimental measurements at least for moderate geometrical imperfections. In addition first experiments have been performed; the defects are characterized from real experimental specimens, both for a nominally perfect specimen and for a defective one, where a zone of fibre waviness is induced. Stereo Digital Image Correlation (StereoDIC) is exploited to reconstruct the deformed shape of the specimen during the test, this shape being used as an approximation of the buckling mode. While on the first one no defects are detected, on the flawed specimen the localized area is in reasonable agreement with the area affected by fibre undulations
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Gramfort, Alexandre. "Localisation et suivi d'activité fonctionnelle cérébrale en électro et magnétoencéphalographie: Méthodes et applications au système visuel humain." Phd thesis, Ecole nationale supérieure des telecommunications - ENST, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00426852.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude des signaux mesurés par Electroencéphalographie (EEG) et Magnétoencéphalographie (MEG) afin d'améliorer notre compréhension du cerveau humain. La MEG et l'EEG sont des modalités d'imagerie cérébrale non invasives. Elles permettent de mesurer, hors de la tête, respectivement le potentiel électrique et le champ magnétique induits par l'activité neuronale. Le principal objectif lié à l'exploitation de ces données est la localisation dans l'espace et dans le temps des sources de courant ayant généré les mesures. Pour ce faire, il est nécessaire de résoudre un certain nombre de problèmes mathématiques et informatiques difficiles. La première partie de cette thèse part de la présentation des fondements biologiques à l'origine des données M/EEG, jusqu'à la résolution du problème direct. Le problème direct permet de prédire les mesures générées pour une configuration de sources de courant donnée. La résolution de ce problème à l'aide des équations de Maxwell dans l'approximation quasi-statique passe par la modélisation des générateurs de courants, ainsi que de la géométrie du milieu conducteur, dans notre cas la tête. Cette modélisation aboutit à un problème direct linéaire qui n'admet pas de solution analytique lorsque l'on considère des modèles de tête réalistes. Notre première contribution porte sur l'implémentation d'une résolution numérique à base d'éléments finis surfaciques dont nous montrons l'excellente précision comparativement aux autres implémentations disponibles. Une fois le problème direct calculé, l'étape suivante consiste à estimer les positions et les amplitudes des sources ayant généré les mesures. Il s'agit de résoudre le problème inverse. Pour ce faire, trois méthodes existent: les méthodes paramétriques, les méthodes dites de "scanning", et les méthodes distribuées. Cette dernière approche fournit un cadre rigoureux à la résolution de problème inverse tout en évitant de faire de trop importantes approximations dans la modélisation. Toutefois, elle impose de résoudre un problème fortement sous-contraint qui nécessite de fait d'imposer des a priori sur les solutions. Ainsi la deuxième partie de cette thèse est consacrée aux différents types d'a priori pouvant être utilisés dans le problème inverse. Leur présentation part des méthodes de résolution mathématiques jusqu'aux détails d'implémentation et à leur utilisation en pratique sur des tailles de problèmes réalistes. Un intérêt particulier est porté aux a priori induisant de la parcimonie et conduisant à l'optimisation de problèmes convexes non différentiables pour lesquels sont présentées des méthodes d'optimisation efficaces à base d'itérations proximales. La troisième partie porte sur l'utilisation des méthodes exposées précédemment afin d'estimer des cartes rétinotopiques dans le système visuel à l'aide de données MEG. La présentation porte à la fois sur les aspects expérimentaux liés au protocole d'acquisition jusqu'à la mise en oeuvre du problème inverse en exploitant des propriétés sur le spectre du signal mesuré. La contribution suivante ambitionne d'aller plus loin que la simple localisation d'activités par le problème inverse afin de donner accès à la dynamique de l'activité corticale. Partant des estimations de sources sur le maillage cortical, la méthode proposée utilise des méthodes d'optimisation combinatoires à base de coupes de graphes afin d'effectuer de façon robuste le suivi de l'activité au cours du temps. La dernière contribution de cette thèse porte sur l'estimation de paramètres sur des données M/EEG brutes non moyennées. Compte tenu du faible rapport signal à bruit, l'analyse de données M/EEG dites "simple essai" est un problème particulièrement difficile dont l'intérêt est fondamental afin d'aller plus loin que l'analyse de données moyennées en explorant la variabilité inter-essais. La méthode proposée utilise des outils récents à base de graphes. Elle garantit des optimisations globales et s'affranchit de problèmes classiques tels que l'initialisation des paramètres ou l'utilisation du signal moyenné dans l'estimation. L'ensemble des méthodes développées durant cette thèse ont été utilisées sur des données M/EEG réels afin de garantir leur pertinence dans le contexte expérimental parfois complexe des signaux réelles M/EEG. Les implémentations et les données nécessaires à la reproductibilité des résultats sont disponibles. Le projet de rétinotopie par l'exploitation de données de MEG a été mené en collaboration avec l'équipe du LENA au sein de l'hôpital de La Pitié-Salpêtrière (Paris).
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Acar, Alper. "Optimal Urban Planning and Housing Prices : a Spatial Analysis." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2024. http://www.theses.fr/2024UBFCG008.
Full textAbstract:
La thèse étudie l'impact de l'aménagement urbain optimal surla diffusion des prix des logements dans un marché immobilier local. À travers une analyse du champ de la localisation optimale et de l'économétrie spatiale, cette étude vise à considérer comment les propriétés des graphes et les modèles de localisation optimale peuvent contribuer à mieux comprendre et à évaluer les impacts des effets de multiplicateur spatial dans l'économie. Pour ce faire, la recherche s'appuie sur une méthodologie combinant la création d'outils d'aide à la décision et l'étude des prix immobiliers par un modèle économétrique spatiale hiérarchique. Les résultats démontrent que la prise en compte des relations spatiales optimales permet une étude plus précise des impacts de l'aménagement urbain sur la diffusion des prix. A contrario, la considération de relations spatiales “classiques" sur ou sous-estime les impacts<br>This dissertation studies the effect of optimal urban planning on housing prices diffusion in local real-estate markets. The study uses facility location theory and spatial econometrics to investigate how graph properties and optimal location models can contribute to a better understanding and evaluation of the impact of spatial multiplier effects in the economy. To this end, the research is based on a methodology that combines the creation of decision-support tools and the study of real estate prices using hierarchical spatial econometric models. The results states that using optimal spatial relationships enables a more precise analysis of the impacts of urban planning on the diffusion of prices. Conversely, the consideration of “classical” spatial relationships either underestimates or overestimates the spatial impacts
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Korats, Gundars. "Estimation de sources corticales : du montage laplacian aux solutions parcimonieuses." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0027.
Full textAbstract:
L’imagerie de source corticale joue un rôle important pour la compréhension fonctionnelle ou pathologique du cerveau. Elle permet d'estimer l'activation de certaines zones corticales en réponse à un stimulus cognitif donné et elle est également utile pour identifier la localisation des activités pathologiques, qui sont les premières étapes de l'étude des activations de réseaux neuronaux sous-jacents. Diverses méthodes d'investigation clinique peuvent être utilisées, des modalités d'imagerie (TEP, IRM) et magnéto-électroencéphalographie (EEG, SEEG, MEG). Nous souhaitions résoudre le problème à partir de données non invasives : les mesures de l'EEG de scalp, elle procure une résolution temporelle à la hauteur des processus étudiés Cependant, la localisation des sources activées à partir d'enregistrements EEG reste une tâche extrêmement difficile en raison de la faible résolution spatiale. Pour ces raisons, nous avons restreint les objectifs de cette thèse à la reconstruction de cartes d’activation des sources corticales de surface. Différentes approches ont été explorées. Les méthodes les plus simples d'imagerie corticales sont basées uniquement sur les caractéristiques géométriques de la tête. La charge de calcul est considérablement réduite et les modèles utilisés sont faciles à mettre en œuvre. Toutefois, ces approches ne fournissent pas d'informations précises sur les générateurs neuronaux et sur leurs propriétés spatiotemporelles. Pour surmonter ces limitations, des techniques plus sophistiquées peuvent être utilisées pour construire un modèle de propagation réaliste, et donc d'atteindre une meilleure reconstruction de sources. Cependant, le problème inverse est sévèrement mal posé, et les contraintes doivent être imposées pour réduire l'espace des solutions. En l'absence de modèle bioanatomique, les méthodes développées sont fondées sur des considérations géométriques de la tête ainsi que la propagation physiologique des sources. Les opérateurs matriciels de rang plein sont appliqués sur les données, de manière similaire à celle effectuée par les méthodes de surface laplacien, et sont basés sur l'hypothèse que les données de surface peuvent être expliquées par un mélange de fonctions de bases radiales linéaires produites par les sources sous-jacentes. Dans la deuxième partie de ces travaux, nous détendons la contrainte-de rang plein en adoptant un modèle de dipôles distribués sur la surface corticale. L'inversion est alors contrainte par une hypothèse de parcimonie, basée sur l'hypothèse physiologique que seuls quelques sources corticales sont simultanément actives ce qui est particulièrement valable dans le contexte des sources d'épilepsie ou dans le cas de tâches cognitives. Pour appliquer cette régularisation, nous considérons simultanément les deux domaines spatiaux et temporels. Nous proposons deux dictionnaires combinés d’atomes spatio-temporels, le premier basé sur une analyse en composantes principales des données, la seconde à l'aide d'une décomposition en ondelettes, plus robuste vis-à-vis du bruit et bien adaptée à la nature non-stationnaire de ces données électrophysiologiques. Toutes les méthodes proposées ont été testées sur des données simulées et comparées aux approches classiques de la littérature. Les performances obtenues sont satisfaisantes et montrent une bonne robustesse vis-à-vis du bruit. Nous avons également validé notre approche sur des données réelles telles que des pointes intercritiques de patients épileptiques expertisées par les neurologues de l'hôpital universitaire de Nancy affiliées au projet. Les localisations estimées sont validées par l'identification de la zone épileptogène obtenue par l'exploration intracérébrale à partir de mesures stéréo EEG<br>Cortical Source Imaging plays an important role for understanding the functional and pathological brain mechanisms. It links the activation of certain cortical areas in response to a given cognitive stimulus, and allows one to study the co-activation of the underlying functional networks. Among the available acquisition modality, electroencephalographic measurements (EEG) have the great advantage of providing a time resolution of the order of the millisecond, at the scale of the dynamic of the studied process, while being a non-invasive technique often used in clinical routine. However the identification of the activated sources from EEG recordings remains an extremely difficult task because of the low spatial resolution this modality provides, of the strong filtering effect of the cranial bones and errors inherent to the used propagation model. In this work different approaches for the estimation of cortical activity from surface EEG have been explored. The simplest cortical imaging methods are based only on the geometrical characteristics of the head. The computational load is greatly reduced and the used models are easy to implement. However, such approaches do not provide accurate information about the neural generators and on their spatiotemporal properties. To overcome such limitations, more sophisticated techniques can be used to build a realistic propagation model, and thus to reach better source reconstruction by its inversion. However, such inversion problem is severely ill-posed, and constraints have to be imposed to reduce the solution space. We began by reconsidering the cortical source imaging problem by relying mostly on the observations provided by the EEG measurements, when no anatomical modeling is available. The developed methods are based on simple but universal considerations about the head geometry as well as the physiological propagation of the sources. Full-rank matrix operators are applied on the data, similarly as done by Surface Laplacian methods, and are based on the assumption that the surface can be explained by a mixture of linear radial basis functions produced by the underlying sources. In the second part of the thesis, we relax the full-rank constraint by adopting a distributed dipole model constellating the cortical surface. The inversion is constrained by an hypothesis of sparsity, based on the physiological assumption that only a few cortical sources are active simultaneously Such hypothesis is particularly valid in the context of epileptic sources or in the case of cognitive tasks. To apply this regularization, we consider simultaneously both spatial and temporal domains. We propose two combined dictionaries of spatio-temporal atoms, the first based on a principal components analysis of the data, the second using a wavelet decomposition, more robust to noise and well suited to the non-stationary nature of these electrophysiological data. All of the proposed methods have been tested on simulated data and compared to conventional approaches of the literature. The obtained performances are satisfactory and show good robustness to the addition of noise. We have also validated our approach on real epileptic data provided by neurologists of the University Hospital of Nancy affiliated to the project. The estimated locations are consistent with the epileptogenic zone identification obtained by intracerebral exploration based on Stereo-EEG measurements
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Mattout, Jérémie. "Approches statistiques multivariées pour la localisation de l'activation cérébrale en magnétoencéphalographie et en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle : vers une fusion d'informations multimodales." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066440.
Full text
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Abbassi, Fethi. "Fédération des connaissances de mise en forme dans une plateforme de prototypage virtuel." Toulouse, INPT, 2008. http://www.theses.fr/2008INPT051H.
Full textAbstract:
Une large campagne expérimentale a été engagée au cours de ce travail. Dans un premier temps on s'intéresse à l'identification classique à partir d'essais de traction. Une série d'essais de gonflement hydraulique à matrice variable a également été développée. Des techniques de mesure sans contact ont été utilisées au cours des essais d'identification et pour l'analyse de la qualité du produit fini. Les essais de gonflement hydrauliques ont été exploités dans un protocole d'identification paramétrique basé sur un couplage numérique/expérimental. Des algorithmes de type Monte-Carlo et Levenberg-Marquardt ont été utilisés. Des observations sur MEB des zones de rupture sur les éprouvettes d'essai ont été effectuées. Ceci nous a permi de choisir un modèle d'endommagement ductile de type GTN pour la simulation numérique. Ce modèle a été utilisé pour la prédiction de la rupture sur des pièces obtenues par déformation plastique. La validation expérimentale des prédictions a été effectuée<br>In this work, a many experimental campaign was carried out. Initially, we are interested by the identification stating from tensile tests. A series of bulge tests was also developed. A without contact measurement techniques were used in the phase of identification and in the analysis of the final product quality. The bulge tests were used in a parametric identification protocol based on a coupling between numerical and experimental results. A Monte-Carlo and Levenberg-Marquardt Algorithm of identification were used. The observations by SEM (Scaning Electron Microscopy) of the crack zones on the specimens were carried out. According to these results, a ductile model of damage (GTN) was selected to be used in the numerical simulation. This model was used for the crack prediction in the forming parts obtained by plastic deformation (hydroforming and deep drawing). The experimental validation of the numerical predictions was carried out for a hydroforming process
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Berro, Soumaya. "Identification of muscle activation schemes by inverse methods applied on HD-sEMG signals." Electronic Thesis or Diss., Compiègne, 2022. http://www.theses.fr/2022COMP2708.
Full textAbstract:
L'identification rapide ou en temps réel de l'activation spatio-temporelle des unités motrices (UM) qui représentent les unités fonctionnelles du système neuromusculaire est fondamentale dans les applications de contrôle des prothèses et en réhabilitation fonctionnelle. Cependant, cette procédure demande un temps de calcul énorme. Par conséquent, le travail de cette thèse a été consacré à fournir un algorithme permettant l'identification en temps réel des stratégies d'activation spatiale et temporelle des UMs en appliquant des méthodes inverses sur les signaux HD-sEMG (électromyogramme de surface à haute densité) à partir d'une grille placée sur le Biceps Brachial (BB). À cette fin, nous proposons une approche innovante, qui implique l'utilisation de la méthode inverse classique de minimisation de norme et une interpolation de courbe en 3D, à savoir l'approche est nommée CFB-MNE. Cette méthode, fondée sur l'identification inverse (estimation de la norme minimale) couplée à un dictionnaire des potentiels d'action des unités motrices simulées (MUAP) d'un modèle récent et testée sur des simulations, a permis la localisation en temps réel des unités motrices individuelles simulées. Une analyse de robustesse (modifications anatomiques, physiologiques et instrumentales) a ensuite été effectuée pour vérifier l'efficacité de l'algorithme proposé. Enfin, l'algorithme proposé a été testé sur des UMs avec des schémas de recrutement réalistes donnant des résultats prometteurs et encourageants en identification spatiale et temporelle sur trois scenarios. Pour conclure, en perspectives, les résultats prometteurs obtenus suggèrent l'utilisation de l'apprentissage automatique et de l'intelligence artificielle (IA) pour améliorer encore les performances de l'algorithme proposé<br>Fast or real-time identification of the spatiotemporal activation of Motor Units (MUs), functional units of the neuromuscular system, is fundamental in applications as prosthetic control and rehabilitation guidance but often dictates expensive computational times. Therefore, the thesis work was devoted to providing an algorithm that enables the real-time identification of MU spatial and temporal activation strategies by applying inverse methods on HD-sEMG (high-density surface electromyogram) signals from a grid placed over the Biceps Brachii (BB). For this purpose, we propose an innovative approach, that involves the use of the classical minimum norm inverse method and a 3D fitting curve interpolation, namely CFB-MNE approach. This method, based on inverse identification (minimum norm estimation) coupled to simulated motor unit action potential (MUAP) dictionary from a recent model and tested on simulations, allowed the real time localization of simulated individual motor units. A robustness analysis (anatomical, physiological, and instrumental modifications) was then performed to verify the efficiency of the proposed algorithm. Finally, the proposed algorithm was tested on MUs with realistic recruitment patterns giving promising results in both spatial and temporal identification. To conclude, a door to future perspectives was opened, according to the obtained promising results, suggesting the use of machine learning and artificial intelligence (AI) to further boost the performance of the proposed algorithm
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Djaziri, Leila. "Diagnostic de défauts d'isolement dans des lignes de transmission électriques : application aux cables de signalisation SNCF." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112134/document.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse portent sur la détection de défauts d'isolement dans des lignes de transmission de grandes longueurs. Il s'agit de détecter des défauts non francs liés à l'isolant entre les conducteurs d'un câble de grande longueur qui sont représentés par le paramètre de conductance de fuite. Détecter ces défauts, signes d'un possible futur court-circuit, est un enjeu important mais nécessite une méthode non invasive. Par exemple, dans le cas des câbles de signalisation SNCF, il s'agit de développer une méthode de diagnostic de très faibles conductances de fuite dans les câbles de signalisation le long des voies ferrées compatible avec la circulation des trains. Il faut savoir estimer, à partir de mesures en un seul point du câble, de fortes résistances distribuées sur plusieurs centaines de mètres sans perturber la bande de fréquences du continu à 40 kHz, réservée aux signaux de service. En effet, les câbles de signalisation de la SNCF qui nous intéressent ont une longueur moyenne de 1500 m et sont utilisés dans la bande de fréquence 0-40 kHz. Nous proposons donc une méthode fréquentielle permettant d'estimer de faibles défauts à moyenne fréquence dans des lignes de transmission uniformes avec pertes. Elle repose sur deux idées principales : une analyse fine des effets conjoints de la dissipation et de la dispersion et une méthode de comparaison de deux lignes ayant les mêmes caractéristiques et ne différant que du paramètre de conductance de fuite. Cette méthode de comparaison a été généralisée dans le cas de lignes multiconducteurs en adoptant une démarche statistique.\\Cette thèse a apporté de nouveaux résultats : des formules d'estimation de pertes découlant de l'analyse fine d'une part des effets conjoints de la dissipation et de la dispersion et d'autre part de la méthode de comparaison de deux lignes. Des simulations numériques ont été faites dans les deux cas afin de valider la méthode fréquentielle proposée. Des expériences ont été réalisées afin de valider l'analyse statistique développée dans le cas de lignes multiconducteurs<br>This thesis work focuses on the detection of insulation faults in very long transmission lines. This is detecting soft defects related to the insulation between the conductors of a long cable which are represented by the leakage conductance parameter. Detect these faults, signs of a possible future short-circuit, is an important issue but requires a noninvasive method. For example, in the case of railway signaling cables, it is to develop a method of diagnosis of very low leakage conductances in signaling cables along railways compatible with the movement of trains. Be aware estimate from measurements in one point of the cable, strong resistance distributed over several hundred meters without disturbing the continuous frequency range to 40 kHz, reserved for service signals. Indeed, the signal cables from the train that interest us have an average length 1500 m and are used in the frequency band 0-40 kHz.We propose so a frequency method for estimating low defects to medium frequency in uniform transmission lines with losses. It is based on two main ideas : a detailed analysis of joint effects of dissipation and dispersion and a method of comparing two lines having the same characteristics and differing only leak conductance parameter. This method of comparison was widespread in the case of multiconductor lines by adopting a statistical approach.This thesis has brought new results : losses estimation formulas resulting from the detailed analysis of a share of joint effects of dissipation and dispersion and also the method of comparing two lines. Numerical simulations were made in both cases to validate the proposed frequency method. Experiments were performed to validate the statistical analysis in the case of multiconductor lines
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Quieffin, Nicolas. "Etude du rayonnement acoustique de structures solides : vers un système d'imagerie haute résolution." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000940.
Full textAbstract:
Le procédé de Retournement Temporel permet de focaliser les ondes acoustiques en n'importe quel point d'un domaine 3D, au moyen d'un unique transducteur collé sur la surface d'une cavité solide rayonnante. La résolution du système dépend alors de la dimension de la cavité. Une théorie basée sur l'analyse modale des signaux relie le contraste du système aux caractéristiques physiques de la cavité et du transducteur. Puis nous avons étudié l'amélioration de la focalisation que peuvent apporter l'utilisation du procédé de Filtre Inverse et l'ajout de transducteurs. La première application d'imagerie a été la localisation d'une source ultrasonore à l'aide d'un seul transducteur. Puis nous avons montré comment le crâne humain joue le rôle d'une cavité réverbérante et pourrait participer au processus de localisation de son par l'Homme. Enfin nous avons développé un système de localisation d'impacts, dans le but transformer tout objet de la vie quotidienne en interface tactile.
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Giscard, Pierre-Louis. "A graph theoretic approach to matrix functions and quantum dynamics." Thesis, University of Oxford, 2014. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:ceef15b0-eed2-4615-a9f2-f9efbef470c9.
Full textAbstract:
Many problems in applied mathematics and physics are formulated most naturally in terms of matrices, and can be solved by computing functions of these matrices. For example, in quantum mechanics, the coherent dynamics of physical systems is described by the matrix exponential of their Hamiltonian. In state of the art experiments, one can now observe such unitary evolution of many-body systems, which is of fundamental interest in the study of many-body quantum phenomena. On the other hand the theoretical simulation of such non-equilibrium many-body dynamics is very challenging. In this thesis, we develop a symbolic approach to matrix functions and quantum dynamics based on a novel algebraic structure we identify for sets of walks on graphs. We begin by establishing the graph theoretic equivalent to the fundamental theorem of arithmetic: all the walks on any finite digraph uniquely factorise into products of prime elements. These are the simple paths and simple cycles, walks forbidden from visiting any vertex more than once. We give an algorithm that efficiently factorises individual walks and obtain a recursive formula to factorise sets of walks. This yields a universal continued fraction representation for the formal series of all walks on digraphs. It only involves simple paths and simple cycles and is thus called a path-sum. In the second part, we recast matrix functions into path-sums. We present explicit results for a matrix raised to a complex power, the matrix exponential, matrix inverse, and matrix logarithm. We introduce generalised matrix powers which extend desirable properties of the Drazin inverse to all powers of a matrix. In the third part, we derive an intermediary form of path-sum, called walk-sum, relying solely on physical considerations. Walk-sum describes the dynamics of a quantum system as resulting from the coherent superposition of its histories, a discrete analogue to the Feynman path-integrals. Using walk-sum we simulate the dynamics of quantum random walks and of Rydberg-excited Mott insulators. Using path-sum, we demonstrate many-body Anderson localisation in an interacting disordered spin system. We give two observable signatures of this phenomenon: localisation of the system magnetisation and of the linear magnetic response function. Lastly we return to the study of sets of walks. We show that one can construct as many representations of series of walks as there are ways to define a walk product such that the factorisation of a walk always exist and is unique. Illustrating this result we briefly present three further methods to evaluate functions of matrices. Regardless of the method used, we show that graphs are uniquely characterised, up to an isomorphism, by the prime walks they sustain.
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Hurdal, Monica Kimberly. "Mathematical and computer modelling of the human brain with reference to cortical magnification and dipole source localisation in the visual cortx." Thesis, Queensland University of Technology, 1998.
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Hofmanis, Janis. "Contribution au modèle direct cérébral par stimulation électrique de profondeur et mesures SEEG : application à l'épilepsie." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0209/document.
Full textAbstract:
La thérapie de l'épilepsie par résection partielle exige l'identification des structures cérébrales qui sont impliquées dans la genèse des crises d'épilepsie focales. Plusieurs modalités telles que l'IRM, le PET SCAN, la sémiologie de la crise et l'électrophysiologie sont exploitées par les experts pour contribuer à la localisation de la zone épileptogène. L'EEG du scalp est la modalité qui procure la résolution temporelle à l'échelle des processus électrophysiologiques étudiés. Cependant du fait du positionnement des capteurs sur le scalp, sa résolution spatiale et, plus précisément, de profondeur est très médiocre. Dans certain cas (épilepsies pharmaco-résistantes), et pour palier à cette déficience spatiale, il est possible d'avoir recours à la SEEG. La SEEG permet des mesures électrophysiologiques intracérébrales : la résolution spatiale et donc anatomique est excellente dans l'axe de la microélectrode. La définition de la zone épileptogène, comme celle proposée par Talairach et Bancaud, est une définition électro-clinique basée sur les résultats d'enregistrements de SEEG intracérébraux. Elle tient compte non seulement de la localisation anatomique de la décharge épileptique partielle, mais également de l'évolution dynamique de cette décharge, c'est à dire les réseaux neurologiques actifs durant la période intercritique-critique et des symptômes cliniques. Récemment, il a été proposé une technique de diagnostic complémentaire de localisation de la zone épileptogénique employant la stimulation électrique cérébrale de profondeur (Deep Brain Stimulation). Cette source exogène peut activer les réseaux épileptiques et produire une réaction électrophysiologique telle qu'une crise d'épilepsie. Elle permet également de mettre en exergue les zones fonctionnelles cognitives. Cette source exogène est parfaitement définie spatialement et temporellement. Ainsi, la stimulation, couplée aux mesures SEEG, contribue à la modélisation de la propagation électrique cérébrale et, par voie de conséquence, à la compréhension du processus épileptique. De plus, ce travail sur le modèle de propagation directe apporte une aide à la résolution du problème inverse et donc à la localisation de sources. Les différentes tâches accomplies au cours de cette thèse sont les suivantes : création d'une base de données réelles à partir de 3000 stimulations et mesures SEEG pour 42 patients explorés ; extraction par séparation des signaux de propagation de la stimulation électrique (DBS) des mesures multidimensionnelles SEEG : 5 méthodes ont été développées ou adaptées et ont été validées au cours d'une première phase en simulation puis sur des signaux réels SEEG dans une seconde phase ; localisation des électrodes de SEEG dans le repère anatomique de l'IRM et du CT Scanner en y ajoutant une étape de segmentation de la matière grise et blanche, du liquide céphalorachidien et de l'os ; discussion sur de nombreux modèles de propagation réalistes ou non réalistes proposés dans la littérature, à la fois sur le plan du raffinement du modèle mais également sur les implantations numériques possibles : modèles de milieu, sphériques et réalistes infinis basés sur MRI et CT du patient ; comparaison entre les résultats générés par les modèles de sources et de milieux et les données obtenues après séparation de la stimulation électrique in vivo chez l'homme ; validation des modèles de tête FEM en intégrant les conductivités des milieux (CSF), gris et blancs céphalo-rachidiens et perspectives envisagées<br>The study of epilepsy requires the identification of cerebral structures which are involved in generation of seizures and connexion processes. Several methods of clinical investigation contributed to these studies : imaging (PET, MRI), electrophysiology (EEG, SEEG, MEG). The EEG provides a temporal resolution enough to analyze these processes. However, the localization of deep sources and their dynamical properties are difficult to understand. SEEG is a modality of intracerebral electrophysiological and anatomical high temporal resolution reserved for some difficult cases of pre-surgical diagnosis : drug-resistant epilepsy. The definition of the epileptogenic zone, as proposed by Talairach and Bancaud is an electro-clinical definition based on the results of intracerebral SEEG recordings. It takes into account not only the anatomical localization of partial epileptic discharge, but also the dynamic evolution of this discharge (active neural networks at the time of seizure) and clinical symptoms. Recently, a novel diagnostic technique allows an accurate localization of the epileptogenic zone using Depth Brain Stimulation (DBS). This exogenous source can activate the epileptic networks and generate an electrophysiological reaction. Therefore, coupling DBS with SEEG measurements is very advantageous : firstly, to contribute to the modeling and understanding of the (epileptic) brain and to help the diagnosis, secondly, to access the estimation of head model as an electrical conductor (conductive properties of tissues). In addition, supplementary information about head model improves the solution to the inverse problem (source localization methods) used in many applications in EEG and SEEG. The inverse solution requires repeated computation of the forward problem, i.e. the simulation of EEG and SEEG fields for a given dipolar source in the brain using a volume-conduction model of the head. As for DBS, the location of source is well defined. Therefore, in this thesis, we search for the best head model for the forward problem from real synchronous measurements of EEG and SEEG with DBS in several patients. So, the work of the thesis breaks up into different parts for which we need to accomplish the following tasks : Creation of database 3000 DBS measurements for 42 patients ; Extraction of DBS signal from SEEG and EEG measurements using multidimensional analysis : 5 methods have been developed or adapted and validate first in a simulation study and, secondly, in a real SEEG application ; Localization of SEEG electrodes in MR and CT images, including segmentation of brain matter ; SEEG forward modeling using infinite medium, spherical and realistic models based on MRI and CT of the patient ; Comparison between different head models and validation with real in vivo DBS measurements ; Validation of realistic 5-compartment FEM head models by incorporating the conductivities of cerebrospinal fluid (CSF), gray and white matters
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Ia, Davuth. "Méthodes d'imagerie et d'identification en électromagnétisme." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/1586/.
Full textAbstract:
Un des enjeux récents en électromagnétisme concerne le contrôle non-destructif appliqué à la détection de défauts, d'objets diffractants ou encore de sources dans des milieux dont les paramètres physiques sont globalement connus. L'objectif visé par ce type d'études est à la fois de localiser et de caractériser, par leurs propriétés diélectriques, ces différents éléments. D'un point de vue mathématique, la formalisation de ces problèmes se traduit généralement par un système couplé problème direct - problème adjoint dont l'un au moins ne donne pas lieu à une résolvante compacte. D'un point de vue numérique, la résolution de cet ensemble de problèmes peut donner un système mal conditionné dont le traitement sans connaissance a priori sur les grandeurs recherchées se traduit par des coûts de simulation importants, eût égard à la quantité de paramètres recherchés, et voir même à une absence de convergence de la méthode dans certains cas. Par ailleurs, des méthodes de localisations "rapides" d'inhomogénéités et/ou de sources ont été développées ces dernières années. Le but de telles méthodes est d'essayer de décrire le ou les éléments recherchés d'un point de vue géométrique sans s'attacher à la restitution d'une des caractéristiques de ceux-ci. Il s'en suit généralement des algorithmes performants. Dans cette thèse, on se propose ainsi d'adopter une stratégie en deux temps : d'abord une première étape de localisation rapide, et ensuite une étape de caractérisation<br>One of the recent problems in electromagnetism concerns the non destructive control applied to the detection of defaults, scattering objects or sources lying in middles which physical parameters are approximately known. The goal of these studies is to localize and to characterize, by their dielectrical properties, these differents elements. In a mathematical point of view, these problems are formalized in general by a coupled system of problems : direct problem - adjoint problem which one at least doesn't have a compact resolvent. In a numerical point of view, the resolution of this set of problems can lead to a ill conditioned problem which solving without a priori knowledge on the searched values have a huge numerical cost and even the lack of convergence in certain cases. By the way, some "fast" localization methods of inhomogeneities and/or sources have been developed these last years. The aim of these methods is to try to describe the searched elements in a geometrical point of view without trying to compute one its characteristics. These algorithms are in general fast. In this work, we adopt a two step strategy : first a fast localization step, then a characterization step
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Mansouri, Wafa. "Problèmes inverses de localisation de sources et d'identification de puits et de paramètres." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI078.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur le développement d'algorithmes et l'application de méthodes numériques pour la résolution des problèmes inverses d'estimation de paramètres, d'identification de conditions aux limites et d'identification de sources dans un milieu poreux. Ces outils seront d'une grande utilité pour l'aide à la gestion des ressources en eaux souterraines et à leur préservation quant aux dégradations. L'objectif de cette thèse est de résoudre ces problèmes inverses en se basant sur différentes approches : Une résolution basée sur l'optimisation de forme topologique qui est la recherche de la géométrie d'un objet qui soit optimale vis à vis d'un critère donné, et ce sans aucun a priori sur sa topologie, c'est-à-dire sur le nombre de "trous" qu'il peut contenir. Sachant que ces trous représentent les puits recherchés. Pour ce faire, nous avons adopté la méthode du gradient topologique, qui consiste à étudier le comportement d'une fonction objectif lors de la création d'un petit trou à l'intérieur du domaine. Une résolution basée sur la minimisation d'une fonctionnelle d'erreur en énergie en utilisant des données surabondantes sur une partie de la frontière du domaine afin de compléter les données sur toute la frontière du domaine et de déterminer les positions, les débits et le nombre de puits existants à l'intérieur du domaine. Une résolution par le couplage de la méthode de paramétrisation adaptative qui a l'avantage de minimiser le nombre des inconnus de paramètres permettant d'interpréter au mieux les données disponibles et la méthode du gradient topologique. Ce couplage nous permet à la fois d'identifier les zones géologiques, de déterminer les valeurs de la transmissivité hydraulique dans chaque zone et de localiser les positions des puits<br>This work deals with the development of algorithms and application of numerical methods for solving inverse problems of parameters estimation, identification of boundary conditions and localisation of sources in porous media. These tools will be usefull in the management of groundwater resources and their preservation as to damage. The objective of this thesis is to solve the inverse problem based on different approaches: A resolution based on topological shape optimization is to find an optimal design without any priori assumption about its topology, that is, about the number of holes it may contain. Knowing that these holes represent the searched wells. To do this, we have adopted the method of topological gradient, which is to study the behavior of an objective function when creating a small hole inside the domain. A resolution based on the minimization of a constitutive law gap functional by using overspecified data on a part of the boundary of the domain to complete the data on all the boundary of the domain and determine the positions, the flows and the number of existing wells inside the domain. A resolution by the coupling of the adaptive parameterization method which has the advantage to minimize the number of the unknowns of parameters allowing to interpret at best the available data and the method of the topological gradient. This coupling allows us at the same time to identify the geological zones, to determine the values of the hydraulic transmissivity in every zone and to locate wells' positions
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Grisel, Yann. "Localisation de défauts et applications pour les milieux inhomogènes en propagation d'ondes acoustiques." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1494/.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de problèmes inverses en propagation d'ondes acoustiques pour des milieux inhomogènes avec des mesures en champ lointain. Dans la première partie nous nous intéressons à la localisation de défauts, c'est-à-dire à la recherche du lieu où l'indice effectif est différent d'un indice de référence. Nous obtenons une caractérisation du support des défauts à partir des mesures par une extension de la "Factorization Method" d'A. Kirsch. Nous proposons plusieurs méthodes numériques permettant de déterminer la localisation des défauts dont une permettant de traiter le cas de directions d'émission et de réception distinctes. Ces algorithmes sont validés numériquement. Dans une seconde partie, nous considérons la reconstruction des valeurs d'un indice inconnu. A partir de la méthode de localisation de défauts introduite précédemment, nous proposons deux stratégies pour déterminer des zones d'intérêt sur lesquelles la reconstruction est focalisée. Enfin, nous introduisons un nouveau type de fonction coût pour la reconstruction, qui exploite les propriétés établies dans la première partie<br>In the first part of our work, we are interested in the localization of defects, i. E. The areas where the actual index is different from some reference index. We obtain a characterization of the support of the defects from the measurements by an extension of A. Kirsch's Factorization Method. We propose several numerical methods, one of them allowing us to consider the case of measurements directions which are different from the incidence directions. These algorithms are numerically validated. In a second part, we consider the reconstruction of the values of some unknown index. Using the previous defects localization, we propose two strategies to determine regions of interest on which the reconstruction is focused. Finally, we introduce a new cost function type, for the reconstruction, which capitalizes on the properties demonstrated in the first part
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Birot, Gwénaël. "Estimation paramétrique aux ordres supérieurs : application à la goniométrie et à la localisation de sources d'activités cérébrales." Rennes 1, 2009. http://www.theses.fr/2009REN1S216.
Full textAbstract:
Notre travail porte sur la conception et la validation de nouvelles méthodes de résolution de problèmes inverses rencontrés i) en télécommunications afin de rechercher les angles d'incidence d’ondes radio reçues par une antenne et ii) en ingénierie biomédicale pour localiser des sources d’activité électrique cérébrale à partir de mesures électromagnétiques sur le cuir chevelu. Les techniques proposées s'appuient sur la méthode MUSIC, en raison de son comportement asymptotique remarquable. De plus, à la manière de 2q-MUSIC, elles exploitent les statistiques d'ordre supérieur, insensibles à la présence d’un bruit gaussien de cohérence spatiale inconnue, et tolérant un nombre de capteurs inférieur au nombre de sources ainsi que des erreurs dans le modèle de transfert entre la source et son observation. En outre, nos méthodes visent à améliorer le pouvoir séparateur de 2q-MUSIC ainsi que ses performances en présence de sources spatialement étendues. Nous proposons deux approches, 2q-D-MUSIC (q ≥ 1) et 2q-RAP-MUSIC (q ≥ 2), qui revisitent le principe de déflation d’ordre 2 et l’étendent aux ordres supérieurs. Dans le cas d'ondes radio angulairement proches, ces algorithmes augmentent la résolution et la capacité de détection de 2q-MUSIC, aussi bien pour des mélanges de sources sur- que sous-déterminés, qu'en présence ou non d'erreurs de modèle ou d'un bruit gaussien de cohérence spatiale inconnue. Nous proposons également la méthode 2q-ExSo-MUSIC (q ≥ 1) pour traiter des sources spatialement étendues. L’étude de ses performances, sur des signaux EEG simulés réalistes, montre une meilleure localisation spatiale des sources d’activités cérébrales que 2q-MUSIC<br>Three new methods are proposed and evaluated in this manuscript. The purpose of these methods is to solve inverse problems encountered in i) radiocommunications when searching the direction of arrival (DOA) of radio waves received by an antenna and ii) in biomedical engineering when localizing the sources of brain electrical activities from scalp electromagnetic recordings. The proposed techniques are based on the MUSIC algorithm, given its infinite asymptotic resolution. Moreover, as 2q-MUSIC our methods exploit higher order statistics in order to i) remain insensitive to Gaussian noise with unknown spatial coherence, ii) deal with a number of sensors lesser than the number of sources and iii) with errors induced when modeling the transfer between the source and the observation. Furthermore, our methods aim at increasing the separation ability of 2q-MUSIC and its performance in the presence of spatially extended sources. First, we propose two approaches referred to as 2q-D-MUSIC (q ≥ 1) and 2q-RAP-MUSIC (q ≥ 2), that use a new higher order deflation scheme. When radio waves present close angles of DOA, these algorithms increase the resolution and the detection capacity of 2q-MUSIC. This behavior is true in the case of both over- and underdetermined mixtures of sources, and is true in the presence of modeling errors or Gaussian noise of unknown spatial coherence. Second, we propose the 2q-ExSo-MUSIC (q ≥ 1) method in order to process brain extended sources. A study of its performance using realistic simulated EEG shows that 2q-ExSo-MUSIC is more accurate than 2q-MUSIC for the localization of brain extended sources
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Daunizeau, Jean. "Localisation et dynamique des sources d'activité cérébrale par fusion d'informations multimodales EEG/IRMf." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112204.
Full textAbstract:
Fusionner les informations issues des données d'électroencéphalographie (EEG) et d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) permettrait une meilleure caractérisation spatio-temporelle de l'activité cérébrale. Prenant en compte l'éventuel découplage entre les activités bioélectrique et hémodynamique, nous avons développé trois modèles graphiques hiérarchiques associés à des procédures d'inférence bayésienne :-Un modèle de génération des données EEG encapsulant toute l'information physiologique disponible sur la structure attendue des sources d'activité cérébrale. Ce modèle de mélange de sources étendues recompose l'information de l'EEG et définit le profil spatial de l'activité, analogue des cartes d'activation issues de l'IRMf (fusion comparée). -Une méthode quantifiant la pertinence de tout a priori issu de l'IRMf que l'on envisage d'introduire dans la résolution du problème inverse EEG. Nous pouvons ainsi décider si les sources d'activité vues par l'IRMf auraient pu, ou pas, générer les données EEG et, ainsi, choisir entre les solutions du problème inverse contrainte et non contrainte par l'IRMf (fusion contrainte). -Un modèle de génération des données conjointes EEG/IRMf, via la définition du substrat commun des sources de l'EEG et de l'IRMf s'appuyant sur la décomposition spatio-temporelle du modèle de mélange de sources étendues. Ce modèle de réponses spatialement concordantes généralise les deux premières approches (fusion conjointe) et identifie les sources actives bioélectriquement et hémodynamiquement. Ces modèles ont été évalués sur données simulées et validés sur données réelles dans le contexte de la caractérisation du réseau épileptogène<br>Combining electroencephalography (EEG) and functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) should enable better characterization of brain activity in both space and time. To do so, the potential decoupling between haemodynamic and bioelectric must be accounted for. Therefore, we proposed three graphical and hierarchical models, associated with Bayesian inference processes:-Compared fusion: an EEG data generative model that introduces all available and physiologically plausible information about the expected structure of bioelectric activity. The extended sources mixing model provides a specific feature that can be compared with fMRI activation maps: the spatial profile of the bioelectric sources. -Constrained fusion: a method to assess the relevance of any informative fMRI-derived prior that is to be included in the resolution of the EEG inverse problem. By quantifying the adequacy between EEG data and fMRI active sources, this approach allows us to decide whether the fMRI-based informative prior should, or not, be introduced in the resolution of the EEG inverse problem. -Symmetrical fusion: a joint EEG/fMRI data generative model, which defines spatially concordant (bioelectric and haemodynamic) responses. Based on the spatio-temporal decomposition of the extended sources mixing model, this approach defines the spatial substrate common to EEG and fMRI activity sources. This extends both previous approaches, and allows us to identify the areas of strong coupling between bioelectric and haemodynamic activities. The three approaches were extensively evaluated on simulated data and validated on real patient data in the context of epileptogenic network characterization
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Boulier, Thomas. "Modélisation de l'électro-localisation active chez les poissons faiblement électriques." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2013. http://www.theses.fr/2013EPXX0108.
Full text
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Chardon, Gilles. "Approximations parcimonieuses et problèmes inverses en acoustique." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00732847.
Full textAbstract:
Cette thèse présente d'une part, la construction d'approximations parcimonieuses de champs acoustiques, d'autre part l'utilisation de ces approximations pour la résolution de problèmes inverses. L'approximation de solutions de l'équation d'Helmholtz est étendue à des modèles de vibration de plaques, ce qui, entre autres, permet également de concevoir une méthode de calcul de mode propres alternative aux méthodes de référence. Différents problèmes inverses sont ensuite étudiés, en se basant sur ces résultats d'approximation. Le premier est l'holographie acoustique en champ propre, pour laquelle nous développons une nouvelle méthode de régularisation, ainsi qu'une antenne aléatoire permettant de réduire le nombre de mesures nécessaires à la reconstruction de déformées opérationnelles de plaques. Le deuxième problème inverse étudié est l'interpolation spatiale de réponses impulsionnelles de plaques, où nous montrons qu'en mesurant le champ vibratoire sur un ensemble d'échantillons bien choisi (justifié par une analyse théorique), les réponses impulsionnelles d'une plaque peuvent être obtenues avec moins de mesures que demandées par le théorème d'échantillonnage de Shannon. Enfin, le problème de la localisation de sources dans un espace clos réverbérant est étudié. Nous montrons qu'en utilisant des modèles parcimonieux d'ondes, la localisation est possible sans connaissances a priori sur les conditions aux limites du domaine de propagation des ondes.
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Baillet, Sylvain. "Vers une imagerie fonctionnelle de l'electrophysiologie corticale modelisation markovienne pour l'estimation des sources de la magneto/electroencephalographie et evaluations experimentales." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1998. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00713794.
Full textAbstract:
La magnetoencephalographie (meg) et l'electroencephalographie (eeg) possèdent une resolution temporelle exceptionnelle qui les destine naturellement a l'observation et au suivi des processus electrophysiologiques sous-jacents. Cependant, il n'existe pas a ce jour de méthode d'exploitation des signaux meg et eeg qui puisse les faire prétendre au statut de veritables méthodes d'imageries. En effet, la modélisation de la production des champs magnétiques et des différences de potentiels électriques recueillis sur le champ necessite a priori la prise en compte de la géométrie complexe de la tete et des proprietes de conductivite des tissus. Enfin, l'estimation des générateurs est un probleme qui fondamentalement ne possede pas de solution unique. La motivation initiale de notre travail a concerne le developpement d'approches permettant d'obtenir une tomographie corticale de l'electrophysiologie. Nous avons alors mis en uvre une modelisation markovienne du champ d'intensite des sources en proposant des modeles spatio-temporels adaptes a la meeg, et notamment aux variations morphologiques locales des structures anatomiques corticales. De plus, nous avons exploite cette notion d'ajustement local afin de proposer une nouvelle méthode de fusion de données meg et eeg au sein d'un seul et unique problème inverse. Nous avons également accorde une importance particulière a l'évaluation des méthodes proposées. Ainsi, et pour aller au-dela des simulations numériques souvent trop limitatives, nous avons mis au point un fantôme physique adapte a la meg et a l'eeg qui nous a permis d'etudier les performances des estimateurs en association avec des modeles de tete a divers degres de realisme. Enfin, nous proposons une première application a ces méthodes dans le cadre de l'identification de réseaux épileptiques chez les patients souffrant d'épilepsie partielle.
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Ennaime, Salah-Eddine. "Contribution à l'identification de structures mécaniques : localisation des défauts dominants et réanalyse ; estimation des forces extérieures." Besançon, 1996. http://www.theses.fr/1996BESA2034.
Full textAbstract:
Le but du travail de recherche presente dans ce memoire est d'apporter des contributions a l'identification de structures mecaniques. Ces contributions portent d'une part, sur l'amelioration de modeles analytiques de structures mecaniques et d'autre part sur l'identification des forces excitatrices exterieures appliquees a une structure. Le memoire est compose de deux parties. La premiere partie est consacree a deux aspects incontournables dans les procedures de recalage et d'ajustement de modeles elements finis, a savoir: ? localisation des defauts dominants de modelisation. On propose ici un elargissement a la technique dite de sous-espaces basee sur la selection du plus petit nombre de parametres permettant de minimiser la distance entre le modele et la structure, et ceci par la prise en compte de familles de solutions selectionnees par cette technique. ? reanalyse de structures mecaniques modifiees. On propose d'illustrer a partir d'un exemple academique les limites de quelques methodes introduisant des residus statiques et/ou dynamiques pour reduire les effets de troncature de bases modales. Dans le cas de modifications massiques pures on propose une variante conduisant a des ameliorations significatives de la precision. Dans la deuxieme partie du memoire on propose une methode d'identification des forces excitatrices exterieures appliquees a une structure. Cette technique est fondee sur l'observation des comportements de la structure dans sa configuration initiale et dans des configurations modifiees obtenues par blocage ou rigidification fictifs d'un ou de plusieurs degres de liberte. Cette methode presente deux avantages significatifs: 1) une reduction importante du nombre de conditionnement des matrices a pseudo-inverser, notamment autour des frequences de resonances ; 2) l'exploitation d'essais fictifs (pseudo-tests) sur la structure. Les performances de toutes les methodes proposees sont evaluees et comparees par des applications a des cas tests de simulation numerique
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Salido-Ruiz, Ricardo Antonio. "Problèmes inverses contraints en EEG : applications aux potentiels absolus et à l'influence du signal de référence dans l'analyse de l'EEG." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0403/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du prétraitement des signaux EEG et s'intéresse plus particulièrement aux perturbations dues à la référence de mesure non nulle. Les perturbations induites par une fluctuation électrique de la référence peuvent engendrer des erreurs d'analyse comme on peut aisément le constater sur les mesures de synchronisation inter-signaux (par exemple la cohérence). Donc, la référence idéale serait une référence nulle. Au cours des travaux développés, nous nous sommes concentrés sur l'estimation des potentiels électriques dit absolus (référence nulle) à partir d'une reformulation du problème inverse. Deux cas sont traités, soit la référence est suffisamment éloignée des sources électrophysiologiques cérébrales et de fait elle peut être considérée comme indépendante, sinon, elle est modélisée comme une combinaison linéaire des autres sources. Grâce à cette modélisation, il a été montré explicitement que les meilleures estimations des potentiels absolus sans aucune information a priori sont les potentiels calculés par rapport à une référence moyenne. D'autre part, le problème inverse de la référence source-indépendante est résolu dans un contexte de type séparation de sources. Il a été démontré que la meilleure estimation des potentiels absolus sans aucune information a priori est équivalente à l'estimateur MPDR/MVDR (Minimum Power Distortionless Response/Minimum Variance Distortionless Response). Concernant le prétraitement de données EEG, on montre sur signaux simulés et réels que les potentiels mesurés transformés en référence moyenne améliorent certaines méthodes d'analyse utilisées en EEG telles que la séparation aveugle des sources (BSS) et la localisation de sources cérébrales. Au delà des problèmes de référence, la méthode peut être appliquée sous contraintes pour estimer de façon plus robuste des sources singulières telles que les artefacts ou une stimulation électrique exogène déterministe<br>This thesis concerns the issue of scalp EEG signals pre-processing and it is focused on signal's disturbances caused by non zero reference measurements. These signals perturbations induced by an electrical fluctuation of reference signal can lead to misinterpretation errors in certains analysis. This can be easily seen in inter-signal synchronization measurements such as in coherence studies. Thus, the ideal reference is a null reference. During this research work, we focused on the absolute (zero-reference) potentials estimation from a inverse problem reformulation. Here, two cases are treated, one deals with the case of a reference signal that is sufficiently distant from electrophysiological brain sources so, it is considered as independent signal ; otherwise, it is modeled as a linear combination of sources. Thanks to this modeling, it was shown explicitly that the best estimates of absolute potentials without any a priori information are the average reference potentials. On the other hand, the source-independent reference inverse problem is resolved in a source separation context. For this case, it has been shown that the best estimate of the absolute potentials without any a priori information is equivalent to Minimum Power Distortionless Response/Minimum Variance Distortionless Response (MVDR/MPDR) estimators. On the pretreatment of EEG data, we show on simulated and real signals that measured potentials transformed into average reference improve certain analytical methods used in EEG such as blind source separation (BSS) and localization of brain sources. Beyond the problems of reference, this method can be applied as a constrained source estimation algorithm in order to estimate in a more robust way, particular sources such as artifacts or deterministic exogenous electrical stimulation
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Salido-Ruiz, Ricardo Antonio. "Problèmes inverses contraints en EEG : applications aux potentiels absolus et à l'influence du signal de référence dans l'analyse de l'EEG." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0403.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du prétraitement des signaux EEG et s'intéresse plus particulièrement aux perturbations dues à la référence de mesure non nulle. Les perturbations induites par une fluctuation électrique de la référence peuvent engendrer des erreurs d'analyse comme on peut aisément le constater sur les mesures de synchronisation inter-signaux (par exemple la cohérence). Donc, la référence idéale serait une référence nulle. Au cours des travaux développés, nous nous sommes concentrés sur l'estimation des potentiels électriques dit absolus (référence nulle) à partir d'une reformulation du problème inverse. Deux cas sont traités, soit la référence est suffisamment éloignée des sources électrophysiologiques cérébrales et de fait elle peut être considérée comme indépendante, sinon, elle est modélisée comme une combinaison linéaire des autres sources. Grâce à cette modélisation, il a été montré explicitement que les meilleures estimations des potentiels absolus sans aucune information a priori sont les potentiels calculés par rapport à une référence moyenne. D'autre part, le problème inverse de la référence source-indépendante est résolu dans un contexte de type séparation de sources. Il a été démontré que la meilleure estimation des potentiels absolus sans aucune information a priori est équivalente à l'estimateur MPDR/MVDR (Minimum Power Distortionless Response/Minimum Variance Distortionless Response). Concernant le prétraitement de données EEG, on montre sur signaux simulés et réels que les potentiels mesurés transformés en référence moyenne améliorent certaines méthodes d'analyse utilisées en EEG telles que la séparation aveugle des sources (BSS) et la localisation de sources cérébrales. Au delà des problèmes de référence, la méthode peut être appliquée sous contraintes pour estimer de façon plus robuste des sources singulières telles que les artefacts ou une stimulation électrique exogène déterministe<br>This thesis concerns the issue of scalp EEG signals pre-processing and it is focused on signal's disturbances caused by non zero reference measurements. These signals perturbations induced by an electrical fluctuation of reference signal can lead to misinterpretation errors in certains analysis. This can be easily seen in inter-signal synchronization measurements such as in coherence studies. Thus, the ideal reference is a null reference. During this research work, we focused on the absolute (zero-reference) potentials estimation from a inverse problem reformulation. Here, two cases are treated, one deals with the case of a reference signal that is sufficiently distant from electrophysiological brain sources so, it is considered as independent signal ; otherwise, it is modeled as a linear combination of sources. Thanks to this modeling, it was shown explicitly that the best estimates of absolute potentials without any a priori information are the average reference potentials. On the other hand, the source-independent reference inverse problem is resolved in a source separation context. For this case, it has been shown that the best estimate of the absolute potentials without any a priori information is equivalent to Minimum Power Distortionless Response/Minimum Variance Distortionless Response (MVDR/MPDR) estimators. On the pretreatment of EEG data, we show on simulated and real signals that measured potentials transformed into average reference improve certain analytical methods used in EEG such as blind source separation (BSS) and localization of brain sources. Beyond the problems of reference, this method can be applied as a constrained source estimation algorithm in order to estimate in a more robust way, particular sources such as artifacts or deterministic exogenous electrical stimulation
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Grisel, Yann. "Localisation de défauts et applications pour les milieux inhomogènes en propagation d'ondes acoustiquesDefects localization and applications to inhomogeneous media in acoustic scattering." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00675217.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de problèmes inverses en propagation d'ondes acoustiques pour des milieux inhomogènes avec des mesures en champ lointain. Dans la première partie nous nous intéressons à la localisation de défauts, c'est-à-dire à la recherche du lieu où l'indice effectif est différent d'un indice de référence. Nous obtenons une caractérisation du support des défauts à partir des mesures par une extension de la "Factorization Method" d'A. Kirsch. Nous proposons plusieurs méthodes numériques permettant de déterminer la localisation des défauts dont une permettant de traiter le cas de directions d'émission et de réception distinctes. Ces algorithmes sont validés numériquement. Dans une seconde partie, nous considérons la reconstruction des valeurs d'un indice inconnu. A partir de la méthode de localisation de défauts introduite précédemment, nous proposons deux stratégies pour déterminer des zones d'intérêt sur lesquelles la reconstruction est focalisée. Enfin, nous introduisons un nouveau type de fonction coût pour la reconstruction, qui exploite les propriétés établies dans la première partie.
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Stefanut, Paul. "Application des algorithmes de haute résolution à la localisation de mobiles en milieu confiné." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10023/document.
Full textAbstract:
La diversité spatiale nécessitant des réseaux d’antennes à l’émission et/ou à la réception, connue sous la terminologie MIMO pour « Multiple Input Multiple Output », est intégrée dans les derniers standards des réseaux sans fil et fait déjà son apparition sur le marché des téléphones portables et des stations Wi-Fi. Au delà des solutions offertes pour augmenter le débit des communications, les techniques MIMO offrent la possibilité de retrouver, à l’aide d’algorithmes de traitement du signal, quelques paramètres physiques des signaux reçus et/ou transmis. Cette propriété va être exploitée pour offrir, par exemple aux terminaux Wi-Fi, la possibilité de se localiser dans des milieux confinés où les techniques développées pour la localisation des mobiles en extérieur ne sont pas aisément transposables.La demande est très forte pour ce genre d’application, notamment dans les lieux publics tels que les gares ou zones d’échanges multimodales, puisque la technologie pourrait permettre le développement de nouveaux services en rendant le voyage « intelligent » et en proposant l’accès à une vaste gamme de services en temps réel. L’objectif général de cette thèse est donc de proposer une solution de localisation pour aider le voyageur dans ses déplacements dans une zone d’échanges ou des gares.Le procédé de localisation développé est basé sur l’utilisation des paramètres angulaires et temporels d’au moins deux trajets entre le mobile à localiser et au moins deux réseaux de récepteurs. On suppose que ces trajets ont subi au maximum une interaction avec l’environnement. L’estimation des paramètres nécessaires à la localisation est effectuée à l’aide d’algorithmes à haute résolution de problèmes inverses tels SAGE et plus récemment RIMAX. Les études paramétriques sur les performances des algorithmes ont permis de déterminer les ressources nécessaires pour l’estimation des retards et des paramètres angulaires avec des précisions compatibles avec des applications de localisation. L’algorithme de localisation a été testé et validé dans différentes configurations, en utilisant les paramètres exacts des signaux ou ceux estimés par RIMAX<br>Spatial diversity exploits antenna array at the transmitter and the receiving station. The resulting technology, known as MIMO (Multiple Input Multiple Output), has already been implemented in latest generation equipments and standards like Wi-Fi 802.11n. Excepting the advantage of increased data throughput, the technology allows extracting physical parameters of the received signals via signal processing algorithms. This property can be used to develop localization applications in indoor environments.The request for such applications continued increasing in the last decade. In the public transportation systems domain, the technology allows the development of intelligent solutions giving access to a wide range of real time services. The objective of this PhD is the development of an indoor localization solution in the context of public transportation systems.The proposed localization method is based on the exploitation of time domain and angular domain parameters of 2 or more LOS or NLOS of first order paths between the mobile object being localized and 2 or more receiving stations. Both the transmitter and the emitters are equipped with antenna arrays. The estimation of the parameters exploited in the localization method is obtained through high resolution signal parameter algorithms like SAGE and RIMAX. The parametric studies on the performance of parameter estimation algorithms allowed us to set a basis for the configuration allowing us to estimate the delays and the directions of arrival and departure within the limits set by the localization application. The localization algorithm has been tested and validated in different setups using the exact parameters of the signals or the parameters estimated by SAGE and RIMAX
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Chiementin, Xavier. "Localisation et quantification des sources vibratoires dans le cadre d'une maintenance préventive conditionnelle en vue de fiabiliser le diagnostic et le suivi de l'endommagement des composants mécaniques tournants : application aux roulements à billes." Reims, 2007. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000699.pdf.
Full textAbstract:
L'analyse vibratoire, en vue d'une maintenance préventive conditionnelle, s'avère être un outil remarquable depuis quelques décennies pour les industries. Son emploi vise à servir trois niveaux d'analyse : la surveillance, le diagnostic et le suivi de l'état d'endommagement des équipements. En pratique, les signaux vibratoires enregistrés sont le résultat d'un mélange de différentes sources correspondant aux composants de la machine, ce qui rend difficile l'interprétation de l'état d'endommagement d'un composant en particulier. L'intérêt est de séparer la contribution des différentes sources vibratoires généralement et directement liées à une défaillance plus ou moins importante d'un composant mécanique, à partir de plusieurs mesures réalisées par les accéléromètres. La séparation permettra non seulement de localiser les défauts sur les composants mais également de suivre l'évolution de l'endommagement de chacun d'entre eux. Le principe est alors d'améliorer le diagnostic et le suivi par l'introduction des méthodes inverses. Ces problèmes sont généralement instables et nécessitent des méthodes d'optimisation ou de stabilité. Nous développons deux approches, numérique et expérimentale, qui permettent de stabiliser l'inversion par le biais d'un placement optimal d'un nombre limité de capteurs de vibrations. Ces approches sont validées sur un cas académique puis exploitées sur une structure plus conforme au monde industriel : un carter disposant de deux paliers à roulements accouplé à un moteur<br>The vibratory analysis, for a conditional preventive maintenance, has proven to be a very appreciated tool for a few decades for industries. Its use is articulated around three levels of analysis : the monitoring, the diagnosis and the follow-up of the state of damage of the equipments. In practice, recorded vibratory signals are the result of a mixture of various sources corresponding to the components of the machine ; this fact makes the interpretation of the damage state of a particular component diffcult. The interest is to separate the contribution from the various vibratory sources generally and directly related to a more or less important failure of a mechanical component, starting from several measurements carried out by the accelerometers. The separation will not only allow to locate the defects on the components but also to follow the evolution of the damage of each of them. The principle is then to improve the diagnosis and the follow-up by the introduction of the inverse methods. These problems are generally unstable and require methods of optimization or of stability. We develop two approaches, a numerical and an experimental, which allow to stabilize the inversion by an optimal location of a limited number of vibratory sensors. These approaches are validated on an academic case, and then they are exploited on a structure in conformity with the industrial world : a casing having two shaft bearings coupled with an engine
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Chiementin, Xavier Dron Jean-Paul. "Localisation et quantification des sources vibratoires dans le cadre d'une maintenance préventive conditionnelle en vue de fiabiliser le diagnostic et le suivi de l'endommagement des composants mécaniques tournants : application aux roulements à billes." Reims : S.C.D. de l'Université, 2007. http://scdurca.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000699.pdf.
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Salido-Ruiz, Ricardo-Antonio. "Problèmes inverses contraints en EEG : applications aux potentiels absolus et à l'influence du signal de référence dans l'analyse de l'EEG." Phd thesis, Université de Lorraine, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00738251.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du prétraitement des signaux EEG et s'intéresse plus particulièrement aux perturbations dues à la référence de mesure non nulle. Les perturbations induites par une fluctuation électrique de la référence peuvent engendrer des erreurs d'analyse comme on peut aisément le constater sur les mesures de synchronisation inter-signaux (par exemple la cohérence). Donc, la référence idéale serait une référence nulle. Au cours des travaux développés, nous nous sommes concentrés sur l'estimation des potentiels électriques dit absolus (référence nulle) à partir d'une reformulation du problème inverse. Deux cas sont traités, soit la référence est suffisamment éloignée des sources électrophysiologiques cérébrales et de fait elle peut être considérée comme indépendante, sinon, elle est modélisée comme une combinaison linéaire des autres sources. Grâce à cette modélisation, il a été montré explicitement que les meilleures estimations des potentiels absolus sans aucune information a priori sont les potentiels calculés par rapport à une référencemoyenne. D'autre part, le problème inverse de la référence source-indépendante est résolu dans un contexte de type séparation de sources. Il a été démontré que la meilleure estimation des potentiels absolus sans aucune information a priori est équivalente à l'estimateur MPDR/MVDR (Minimum Power Distortionless Response/Minimum Variance Distortionless Response). Concernant le prétraitement de données EEG, on montre sur signaux simulés et réels que les potentiels mesurés transformés en référence moyenne améliorent certaines méthodes d'analyse utilisées en EEG telles que la séparation aveugle des sources (BSS) et la localisation de sources cérébrales. Au delà des problèmes de référence, la méthode peut être appliquée sous contraintes pour estimer de façon plus robuste des sources singulières telles que les artefacts ou une stimulation électrique exogène déterministe.
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Hofmanis, Janis. "Contribution au modèle direct cérébral par stimulation électrique de profondeur et mesures SEEG : application à l'épilepsie." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0209.
Full textAbstract:
La thérapie de l'épilepsie par résection partielle exige l'identification des structures cérébrales qui sont impliquées dans la genèse des crises d'épilepsie focales. Plusieurs modalités telles que l'IRM, le PET SCAN, la sémiologie de la crise et l'électrophysiologie sont exploitées par les experts pour contribuer à la localisation de la zone épileptogène. L'EEG du scalp est la modalité qui procure la résolution temporelle à l'échelle des processus électrophysiologiques étudiés. Cependant du fait du positionnement des capteurs sur le scalp, sa résolution spatiale et, plus précisément, de profondeur est très médiocre. Dans certain cas (épilepsies pharmaco-résistantes), et pour palier à cette déficience spatiale, il est possible d'avoir recours à la SEEG. La SEEG permet des mesures électrophysiologiques intracérébrales : la résolution spatiale et donc anatomique est excellente dans l'axe de la microélectrode. La définition de la zone épileptogène, comme celle proposée par Talairach et Bancaud, est une définition électro-clinique basée sur les résultats d'enregistrements de SEEG intracérébraux. Elle tient compte non seulement de la localisation anatomique de la décharge épileptique partielle, mais également de l'évolution dynamique de cette décharge, c'est à dire les réseaux neurologiques actifs durant la période intercritique-critique et des symptômes cliniques. Récemment, il a été proposé une technique de diagnostic complémentaire de localisation de la zone épileptogénique employant la stimulation électrique cérébrale de profondeur (Deep Brain Stimulation). Cette source exogène peut activer les réseaux épileptiques et produire une réaction électrophysiologique telle qu'une crise d'épilepsie. Elle permet également de mettre en exergue les zones fonctionnelles cognitives. Cette source exogène est parfaitement définie spatialement et temporellement. Ainsi, la stimulation, couplée aux mesures SEEG, contribue à la modélisation de la propagation électrique cérébrale et, par voie de conséquence, à la compréhension du processus épileptique. De plus, ce travail sur le modèle de propagation directe apporte une aide à la résolution du problème inverse et donc à la localisation de sources. Les différentes tâches accomplies au cours de cette thèse sont les suivantes : création d'une base de données réelles à partir de 3000 stimulations et mesures SEEG pour 42 patients explorés ; extraction par séparation des signaux de propagation de la stimulation électrique (DBS) des mesures multidimensionnelles SEEG : 5 méthodes ont été développées ou adaptées et ont été validées au cours d'une première phase en simulation puis sur des signaux réels SEEG dans une seconde phase ; localisation des électrodes de SEEG dans le repère anatomique de l'IRM et du CT Scanner en y ajoutant une étape de segmentation de la matière grise et blanche, du liquide céphalorachidien et de l'os ; discussion sur de nombreux modèles de propagation réalistes ou non réalistes proposés dans la littérature, à la fois sur le plan du raffinement du modèle mais également sur les implantations numériques possibles : modèles de milieu, sphériques et réalistes infinis basés sur MRI et CT du patient ; comparaison entre les résultats générés par les modèles de sources et de milieux et les données obtenues après séparation de la stimulation électrique in vivo chez l'homme ; validation des modèles de tête FEM en intégrant les conductivités des milieux (CSF), gris et blancs céphalo-rachidiens et perspectives envisagées<br>The study of epilepsy requires the identification of cerebral structures which are involved in generation of seizures and connexion processes. Several methods of clinical investigation contributed to these studies : imaging (PET, MRI), electrophysiology (EEG, SEEG, MEG). The EEG provides a temporal resolution enough to analyze these processes. However, the localization of deep sources and their dynamical properties are difficult to understand. SEEG is a modality of intracerebral electrophysiological and anatomical high temporal resolution reserved for some difficult cases of pre-surgical diagnosis : drug-resistant epilepsy. The definition of the epileptogenic zone, as proposed by Talairach and Bancaud is an electro-clinical definition based on the results of intracerebral SEEG recordings. It takes into account not only the anatomical localization of partial epileptic discharge, but also the dynamic evolution of this discharge (active neural networks at the time of seizure) and clinical symptoms. Recently, a novel diagnostic technique allows an accurate localization of the epileptogenic zone using Depth Brain Stimulation (DBS). This exogenous source can activate the epileptic networks and generate an electrophysiological reaction. Therefore, coupling DBS with SEEG measurements is very advantageous : firstly, to contribute to the modeling and understanding of the (epileptic) brain and to help the diagnosis, secondly, to access the estimation of head model as an electrical conductor (conductive properties of tissues). In addition, supplementary information about head model improves the solution to the inverse problem (source localization methods) used in many applications in EEG and SEEG. The inverse solution requires repeated computation of the forward problem, i.e. the simulation of EEG and SEEG fields for a given dipolar source in the brain using a volume-conduction model of the head. As for DBS, the location of source is well defined. Therefore, in this thesis, we search for the best head model for the forward problem from real synchronous measurements of EEG and SEEG with DBS in several patients. So, the work of the thesis breaks up into different parts for which we need to accomplish the following tasks : Creation of database 3000 DBS measurements for 42 patients ; Extraction of DBS signal from SEEG and EEG measurements using multidimensional analysis : 5 methods have been developed or adapted and validate first in a simulation study and, secondly, in a real SEEG application ; Localization of SEEG electrodes in MR and CT images, including segmentation of brain matter ; SEEG forward modeling using infinite medium, spherical and realistic models based on MRI and CT of the patient ; Comparison between different head models and validation with real in vivo DBS measurements ; Validation of realistic 5-compartment FEM head models by incorporating the conductivities of cerebrospinal fluid (CSF), gray and white matters
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Vanwynsberghe, Charles. "Réseaux à grand nombre de microphones : applicabilité et mise en œuvre." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066474/document.
Full textAbstract:
L'apparition récente de microphones numériques MEMS a ouvert de nouvelles perspectives pour le développement de systèmes d'acquisition acoustiques massivement multi-canaux de grande envergure. De tels systèmes permettent de localiser des sources acoustiques avec de bonnes performances. En revanche, de nouvelles contraintes se posent. La première est le flux élevé de données issues de l'antenne, devant être traitées en un temps raisonnable. La deuxième contrainte est de connaître la position des nombreux microphones déployés in situ. Ce manuscrit propose des méthodes répondant à ces deux contraintes. Premièrement, une étude du système d'acquisition est présentée. On montre que les microphones MEMS sont adaptés pour des applications d'antennerie. Ensuite, un traitement en temps réel des signaux acquis via une implémentation parallèle sur GPU est proposé. Cette stratégie répond au problème de flux de données. On dispose ainsi d'un outil d'imagerie temps réel de sources large bande, permettant d'établir un diagnostic dynamique de la scène sonore.Deuxièmement, différentes méthodes de calibration géométrique pour la détermination de la position des microphones sont exposées. Dans des conditions réelles d'utilisation, les méthodes actuelles sont inefficaces pour des antennes étendues et à grand nombre de microphones. Ce manuscrit propose des techniques privilégiant la robustesse du processus de calibration. Les méthodes proposées couvrent différents environnements acoustiques réels, du champ libre au champ réverbérant. Leur efficacité est prouvée par différentes campagnes expérimentales<br>Recently, digital MEMS microphones came out and have opened new perspectives. One of them is the design of large-aperture and massively multichannel acoustical acquisition systems. Such systems meet good requirements for efficient source localization. However, new problems arise. First, an important data flow comes from the array, and must be processed fast enough. Second, if the large array is set up in situ, retrieving the position of numerous microphones becomes a challenging task. This thesis proposes methods addressing these two problems. The first part exhibits the description of the acquisition system, which has been developed during the thesis. First, we show that MEMS microphone characteristics are suitable for array processing applications. Then, real-time processing of channel signals is achieved by a parallel GPU implementation. This strategy is one solution to the heavy data flow processing issue. In this way, a real-time acoustic imaging tool was developed, and enables a dynamic wide-band diagnosis, for an arbitrary duration.The second part presents several robust geometric calibration methods: they retrieve microphone positions, based only on the array acoustic signals. Indeed, in real-life conditions, the state of the art methods are inefficient with large arrays. This thesis proposes techniques that guarantee the robustness of the calibration process. The proposed methods allow calibration in the different existing soundscapes, from free field to reverberant field. Various experimental scenarios prove the efficiency of the methods
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Claude, Christophe. "Extensions et applications de la méthode spectrale aux systèmes discrets et aux systèmes couplés." Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20084.
Full textAbstract:
L'equation de schrodinger non lineaire (nls) apparait generiquement dans l'etude des phenomenes de vibration et de propagation a enveloppes lentement variables. Mais c'est seulement lorsque cette equation est couplee au probleme spectral de zakharov shabat (zs) associe que l'on peut calculer la valeur de certains parametres importants (energie et nombre des solutions localisees) qui sinon resteraient libres. Dans ce travail, on etend les possibilites d'application de cette idee en developpant la theorie qui permet de prendre en compte des conditions asymptotiques non nulles mais symetriques sur le champ non lineaire. De plus le terme de couplage est donne sous deux formes differentes et pour chaque cas on deduit les conditions aux bords naturelles pour zs. Ensuite on utilise le caractere generique de nls pour obtenir, dans l'approximation du continu, un modele de diffusion de la lumiere par une chaine diatomique qui utilisent les resultats precedents. Enfin, on etudie la mobilite des modes localises intrinseques, toujours dans les chaines atomiques, mais cette fois-ci avec une version discrete de nls. On montre en particulier que les modes mobiles existent toujours dans le modele de fermi pasta ulam
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Boukria, Zoheir. "CARACTERISATION DES IMPACTS SUR UNE GALERIE « PARE-BLOCS STRUCTURELLEMENT DISSIPANT »." Phd thesis, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00458097.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif de quantifier l'aléa rocheux de type chute de blocs sur une galerie pare-blocs et ainsi pouvoir intégrer cette structure dans un système de détection et d'alerte de l'activité d'un versant rocheux. Pour ce type de problème, les méthodes inverses peuvent permettre une caractérisation (identification et localisation) de l'effort subi par la structure. Ces méthodes sont largement utilisées pour des structures de type poutre et plaques sous charges dynamiques inconnues. Pour résoudre ce genre de problème, l'une des approches les plus utilisées est de créer les fonctions de transfert entre des points d'impact et de mesure sur la structure expérimentalement ou numériquement, de mesurer les réponses, et de trouver la force par déconvolution du signal. Il est connu que ce type de problème est « mal posé ». Afin d'obtenir une solution stable ayant un sens physique, il faut généralement avoir recours à la régularisation soit par filtrage du bruit, soit par des méthodes de régularisation classique, telle que celle de Tikhonov. Le problème de caractérisation des impacts sur une structure devient plus complexe lorsque la localisation du point d'impact est inconnu. Pour résoudre ce problème, on peut utiliser une approche basée sur la minimisation d'une fonctionnelle représentant l'erreur entre les réponses mesurées et estimées en plusieurs points formant un quadrillage sur la structure. Dans le cas d'une structure en situation réelle avec des conditions aux limites complexes, Il est préférable d'opter pour une approche expérimentale. Une série d'essai sur des structures simples de type poutre et plaque permet de contrôler les paramètres influants sur la qualité de reconstruction de l'effort. Afin de recréer les caractéristiques de la structure et son comportement, une application de la démarche sur une dalle en béton armé s'avère la plus appropriée. En utilisant les fonctions de transfert obtenues expérimentalement et validées numériquement, la localisation des efforts et l'identification de leurs historiques devient possible. Cette étude ouvre les perspectives d'étendre l'application des méthodes inverses à la caractérisation des efforts de type souffle générés par une avalanche ou par une explosion.
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Finke, Stefan. "Conventional and Reciprocal Approaches to the Forward and Inverse Problems of Electroencephalography." Thèse, 2012. http://hdl.handle.net/1866/8746.
Full textAbstract:
Le problème inverse en électroencéphalographie (EEG) est la localisation de sources de courant dans le cerveau utilisant les potentiels de surface sur le cuir chevelu générés par ces sources. Une solution inverse implique typiquement de multiples calculs de potentiels de surface sur le cuir chevelu, soit le problème direct en EEG. Pour résoudre le problème direct, des modèles sont requis à la fois pour la configuration de source sous-jacente, soit le modèle de source, et pour les tissues environnants, soit le modèle de la tête. Cette thèse traite deux approches bien distinctes pour la résolution du
problème direct et inverse en EEG en utilisant la méthode des éléments de frontières (BEM): l’approche conventionnelle et l’approche réciproque.
L’approche conventionnelle pour le problème direct comporte le calcul des potentiels de surface en partant de sources de courant dipolaires. D’un autre côté, l’approche réciproque détermine d’abord le champ électrique aux sites des sources dipolaires quand les électrodes de surfaces sont utilisées pour injecter et retirer un courant unitaire. Le produit scalaire de ce champ électrique avec les sources dipolaires donne ensuite les potentiels de surface. L’approche réciproque promet un nombre d’avantages par rapport à l’approche conventionnelle dont la possibilité d’augmenter la précision des potentiels de surface et de réduire les exigences informatiques pour les solutions inverses.
Dans cette thèse, les équations BEM pour les approches conventionnelle et réciproque sont développées en utilisant une formulation courante, la méthode des résidus pondérés. La réalisation numérique des deux approches pour le problème direct est décrite pour un seul modèle de source dipolaire. Un modèle de tête de trois sphères concentriques pour lequel des solutions analytiques sont disponibles est utilisé. Les potentiels de surfaces sont calculés aux centroïdes ou aux sommets des éléments de discrétisation BEM utilisés. La performance des approches conventionnelle et réciproque pour le problème direct est évaluée pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable et deux valeurs très différentes pour la conductivité du crâne.
On détermine ensuite si les avantages potentiels de l’approche réciproquesuggérés par les simulations du problème direct peuvent êtres exploités pour donner des solutions inverses plus précises. Des solutions inverses à un seul dipôle sont obtenues en utilisant la minimisation par méthode du simplexe pour à la fois l’approche conventionnelle et réciproque, chacun avec des versions aux centroïdes et aux sommets. Encore une fois, les simulations numériques sont effectuées sur un modèle à trois sphères concentriques pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable. La précision des solutions inverses des deux approches est comparée pour les deux conductivités différentes du crâne, et leurs sensibilités relatives aux erreurs de conductivité du crâne et au bruit sont évaluées.
Tandis que l’approche conventionnelle aux sommets donne les solutions directes les plus précises pour une conductivité du crâne supposément plus réaliste, les deux approches, conventionnelle et réciproque, produisent de grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu pour des dipôles très excentriques. Les approches réciproques produisent le moins de variations en précision des solutions directes pour différentes valeurs de conductivité du crâne. En termes de solutions inverses pour un seul dipôle, les approches conventionnelle et réciproque sont de précision semblable. Les erreurs de localisation sont petites, même pour des dipôles très excentriques qui produisent des grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu, à cause de la nature non linéaire des solutions inverses pour un dipôle. Les deux approches se sont démontrées également robustes aux erreurs de conductivité du crâne quand du bruit est présent.
Finalement, un modèle plus réaliste de la tête est obtenu en utilisant des images par resonace magnétique (IRM) à partir desquelles les surfaces du cuir chevelu, du crâne et du cerveau/liquide céphalorachidien (LCR) sont extraites. Les deux approches sont validées sur ce type de modèle en utilisant des véritables potentiels évoqués somatosensoriels enregistrés à la suite de stimulation du nerf médian chez des sujets sains. La précision des solutions inverses pour les approches conventionnelle et réciproque et leurs variantes, en les comparant à des sites anatomiques connus sur IRM, est encore une fois évaluée pour les deux conductivités différentes du crâne. Leurs avantages et inconvénients incluant leurs exigences informatiques sont également évalués. Encore une fois, les approches conventionnelle et réciproque produisent des petites erreurs de position dipolaire. En effet, les erreurs de position pour des solutions inverses à un seul dipôle sont robustes de manière inhérente au manque de précision dans les solutions directes, mais dépendent de l’activité superposée d’autres sources neurales. Contrairement aux attentes, les approches réciproques n’améliorent pas la précision des positions dipolaires comparativement aux approches conventionnelles. Cependant, des exigences informatiques réduites en temps et en espace sont les avantages principaux des approches réciproques. Ce type de localisation est potentiellement utile dans la planification d’interventions neurochirurgicales, par exemple, chez des patients souffrant d’épilepsie focale réfractaire qui ont souvent déjà fait un EEG et IRM.<br>The inverse problem of electroencephalography (EEG) is the localization of current sources within the brain using surface potentials on the scalp generated by these sources. An inverse solution typically involves multiple calculations of scalp surface potentials, i.e., the EEG forward problem. To solve the forward problem, models are needed for both the underlying source configuration, the source model, and the surrounding tissues, the head model. This thesis treats two distinct approaches for the resolution of the EEG forward and inverse problems using the boundary-element method (BEM): the conventional approach and the reciprocal approach.
The conventional approach to the forward problem entails calculating the surface potentials starting from source current dipoles. The reciprocal approach, on the other hand, first solves for the electric field at the source dipole locations when the surface electrodes are reciprocally energized with a unit current. A scalar product of this electric field with the source dipoles then yields the surface potentials. The reciprocal approach promises a number of advantages over the conventional approach, including the possibility of increased surface potential accuracy and decreased computational requirements for inverse solutions.
In this thesis, the BEM equations for the conventional and reciprocal approaches are developed using a common weighted-residual formulation. The numerical implementation of both approaches to the forward problem is described for a single-dipole source model. A three-concentric-spheres head model is used for which analytic solutions are available. Scalp potentials are calculated at either the centroids or the vertices of the BEM discretization elements used. The performance of the conventional and reciprocal approaches to the forward problem is evaluated for radial and tangential dipoles of varying eccentricities and two widely different skull conductivities.
We then determine whether the potential advantages of the reciprocal approach suggested by forward problem simulations can be exploited to yield more accurate inverse solutions. Single-dipole inverse solutions are obtained using simplex minimization for both the conventional and reciprocal approaches, each with centroid and vertex options. Again, numerical simulations are performed on a three-concentric-spheres model for radial and tangential dipoles of varying eccentricities. The inverse solution accuracy of both approaches is compared for the two different skull conductivities and their relative sensitivity to skull conductivity errors and noise is assessed.
While the conventional vertex approach yields the most accurate forward solutions for a presumably more realistic skull conductivity value, both conventional and reciprocal approaches exhibit large errors in scalp potentials for highly eccentric dipoles. The reciprocal approaches produce the least variation in forward solution accuracy for different skull conductivity values. In terms of single-dipole inverse solutions, conventional and reciprocal approaches demonstrate comparable accuracy. Localization errors are low even for highly eccentric dipoles that produce large errors in scalp potentials on account of the nonlinear nature of the single-dipole inverse solution. Both approaches are also found to be equally robust to skull conductivity errors in the presence of noise.
Finally, a more realistic head model is obtained using magnetic resonance imaging (MRI) from which the scalp, skull, and brain/cerebrospinal fluid (CSF) surfaces are extracted. The two approaches are validated on this type of model using actual somatosensory evoked potentials (SEPs) recorded following median nerve stimulation in healthy subjects. The inverse solution accuracy of the conventional and reciprocal approaches and their variants, when compared to known anatomical landmarks on MRI, is again evaluated for the two different skull conductivities. Their respective advantages and disadvantages including computational requirements are also assessed.
Once again, conventional and reciprocal approaches produce similarly small dipole position errors. Indeed, position errors for single-dipole inverse solutions are inherently robust to inaccuracies in forward solutions, but dependent on the overlapping activity of other neural sources. Against expectations, the reciprocal approaches do not improve dipole position accuracy when compared to the conventional approaches. However, significantly smaller time and storage requirements are the principal advantages of the reciprocal approaches. This type of localization is potentially useful in the planning of neurosurgical interventions, for example, in patients with refractory focal epilepsy in whom EEG and MRI are often already performed.