Numéro 1

1. Approche bayésienne pour la décomposition conjointe d’une séquence de spectres de photo-électrons Vincent Mazet, Sylvain Faisan, Antoine Masson, Marc-André Gaveau, Lionel Poisson, Jean-Michel Mestdagh. 09-34 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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Ce travail traite de la décomposition d'une séquence temporelle de spectres de photoélectrons en une somme de raies dont on estime les positions, amplitudes et largeurs. Comme les raies évoluent (lentement) dans le temps, la décomposition est effectuée conjointement sur toute la séquence afin de prendre en compte cette information temporelle. A cette fin, nous avons développé un modèle bayésien où un champ de Markov favorise une évolution douce des raies. L'approche est non supervisée et un échantillonner de Gibbs couplé à un schéma de recuit simulé permet d'estimer le maximum a posteriori. Nous montrons la pertinence de cette approche par rapport à une méthode dans laquelle les spectres sont décomposés séparément et présentons une application sur données réelles de photo-électrons.

2. Algorithme primal-dual de points intérieurs pour l’estimation pénalisée des cartes d’abondances en imagerie hyperspectrale Emilie Chouzenoux, Saïd Moussaoui, Maxime Legendre, Jérôme Idier. 35-59 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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L’estimation des cartes d’abondances en imagerie hyperspectrale nécessite de résoudre un problème d’optimisation sous des contraintes de positivité et d’additivité. Nous nous plaçons dans le cadre où les spectres des composants présents au sein de l’image ont été préalablement estimés par un algorithme d’extraction des pôles de mélange. Afin de réduire le temps de calcul, nous proposons un algorithme rapide de points intérieurs de type primal-dual pour l’estimation de ces cartes. En comparaison avec la méthode de référence FCLS, l’algorithme proposé présente l’avantage d’un coût de calcul réduit. Un second avantage est de pouvoir traiter le cas d’un critère pénalisé favorisant la régularité spatiale des cartes d’abondances. Des exemples sur des données synthétiques et réelles illustrent les performances de cet algorithme.

3. Approches géométriques pour l’estimation des fractions d’abondance en traitement de données hyperspectrales Paul Honeine, Cédric Richard, Hoang Nguyen Nguyen. 61-86 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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De récentes études ont montré l’avantage de l’approche géométrique en démélange de données hyperspectrales. Elle permet d’identifier les signatures spectrales des composants purs. Jusqu’ici, l’estimation des fractions d’abondance a toujours été réalisée dans un second temps, par résolution d’un problème inverse généralement. Dans cet article, nous montrons que les techniques géométriques d’extraction des composants purs de la littérature permettent d’estimer conjointement les fractions d’abondance, pour un coût calculatoire supplémentaire négligeable. Pour ce faire, un socle commun d’interprétations géométriques du problème est proposé, que l’on peut décliner pour mieux l’adapter à la technique d’extraction de composants purs retenue. Le caractère géométrique de l’approche lui confère une flexibilité très appréciable dans le cadre de techniques de démélange géométrique, illustrée ici avec N- Findr, SGA, VCA, OSP et ICE. Une extension non linéaire est proposée, en utilisant des techniques de réduction de dimensionnalité par apprentissage de variétés, illustrée avec les algorithmes MDS, LLE et ISOMAP. Une telle approche permet de maintenir inchangés les algorithmes géométriques d’identification des composants purs et d’estimation de la proportion de ces derniers dans le mélange. La pertinence de cette approche est illustrée par des expérimentations sur des données synthétisées et réelles

4. Concept SAIC/MAIC Alamouti - Interprétation géométrique et performances Florian Dupuy, Pascal Chevalier. 87-106 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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Plusieurs techniques d'annulation d'interférences (Interference Cancellation - IC) ont été développées ces dix dernières années pour permettre aux réseaux de communication sans fils d'atténuer les effets des interférences internes au réseau, lorsque chaque utilisateur est équipé de plusieurs antennes et utilise des codes spatiotemporels en blocs en émission. Cependant, ces techniques d’IC nécessitent toutes plusieurs antennes en réception, ce qui reste un point bloquant au niveau du terminal mobile pour des raisons de coût et de dimensions. Dans ce contexte, un récepteur capable d'effectuer de l'IC à partir d'une seule antenne de réception (Single Antenna IC - SAIC) a été récemment présenté pour des utilisateurs utilisant des constellations réelles (telles les constellations ASK) et le code d'Alamouti en transmission. L'extension de ce concept aux systèmes multicapteurs, nommée MAIC (Multiple Antenna IC), a conjointement été introduite. Le but de cet article est de souligner l'intérêt d'un tel récepteur dans le contexte multi-utilisateur par une analyse de son mécanisme et une étude de ses performances en termes de SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) et SER (Symbol Error Rate).

Numéro 3

1. Introduction Cédric Gervaise, Jérôme I. Mars. 115-117 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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2. Segmentation des images sonar latéral assurant l’invariance en rasance Ahmed Nait-Chabane, Benoit Zerr, Gilles Le Chenadec. 119-148 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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Un sonar latéral de cartographie enregistre les signaux qui ont été rétrodiffusés par le fond marin sur une large fauchée. Les signaux sont ainsi révélateurs de l’interaction entre l’onde acoustique émise et le fond de la mer pour une large plage de variation de l’angle de rasance. L’analyse des statistiques de ces signaux rétrodiffusés montre une dépendance à ces angles de rasance, ce qui pénalise fortement la segmentation des images en régions homogènes. Pour améliorer cette segmentation, l’approche classique consiste à corriger les artefacts dus à la formation de l’image sonar (géométrie d’acquisition, gains variables, etc.) en considérant un fond marin plat et en estimant des lois physiques (Lambert, Jackson, etc.) ou des modèles empiriques. L’approche choisie dans ce travail propose de diviser l’image sonar en bandes dans le sens de la portée ; la largeur de ces bandes étant suffisamment faible afin que l’analyse statistique de la rétrodiffusion puisse être considérée indépendante de l’angle de rasance. Deux types d’analyse de texture sont utilisés sur chaque bande de l’image. La première technique est basée sur l’estimation d’une matrice des cooccurrences et de différents attributs d’Haralick. Le deuxième type d’analyse est l’estimation d’attributs spectraux. La bande centrale localisée à la moitié de la portée du sonar est segmentée en premier par un réseau de neurones compétitifs basé sur l’algorithme SOFM (Self-Organizing Feature Maps) de Kohonen. Ensuite, la segmentation est réalisée successivement sur les bandes adjacentes, jusqu’aux limites basse et haute de la portée sonar. A partir des connaissances acquises sur la segmentation de cette première bande, le classifieur adapte sa segmentation aux bandes voisines. Cette nouvelle méthode de segmentation est évaluée sur des données réelles acquises par le sonar latéral Klein 5000. Les performances de segmentation de l’algorithme proposé sont comparées avec celles obtenues par des techniques classiques comme l’algorithme K-moyennes (K-means).

3. Débruitage et séparation dans le plan temps-fréquence des contributions sonores de navires en mouvement Yann Le Gall, Julien Bonnel. 149-168 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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Cet article présente une méthode de filtrage adaptée à l'écoute passive monocapteur du bruit rayonné par des navires en mouvement dans un environnement océanique petit fond. Elle permet d'améliorer le rapport signal à bruit et de séparer les contributions de deux navires dans le plan temps-fréquence. La méthode exploite le principe de l'invariant océanique ainsi qu'une faible connaissance a priori des célérités du canal océanique pour réaliser le filtrage dans le domaine de la transformée de Fourier 2D du spectrogramme. La nature du bruit sur le spectrogramme est également prise en compte en incorporant une non-linéarité au filtrage. Les performances du filtrage sont évaluées sur données simulées respectivement pour le débruitage et pour la séparation de navires. Les résultats obtenus mettent en évidence les bonnes performances du débruitage et de la séparation. Des exemples de résultats sur données réelles attestent de l'efficacité du filtrage.

4. Inversion géoacoustique passive en milieux petits fonds à partir de signaux représentatifs des émissions de cétacés Amélie Barazzutti, Cédric Gervaise, Yann Stéphan, Florian Dadouchi, Jean-Pierre Sessarego. 169-194 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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Cet article présente un procédé d’inversion géoacoustique passif à partir de signaux représentatifs de vocalises de mammifères marins et d’un unique hydrophone en milieux petits fonds. Notre méthode utilise au mieux la propagation en multitrajets des vocalises et leur signature temps-fréquence pour extraire un observable permettant d’estimer par inversion les propriétés du fond marin. Il s’applique aux vocalises présentant au moins trois trajets résolus (direct, fond, surface) ce qui implique une portée d’environ 300 m autour de l’hydrophone pour des hauteurs d’eau de 100 m. A partir d’outils temps-fréquence, chaque émission est localisée et permet d’estimer le couple (rasance, coefficient de réflexion) lui correspondant. Le cumul d’un ensemble d’émissions permet de mesurer une courbe du coefficient de réflexion en fonction des angles de rasance. Cette donnée alimente un algorithme d’inversion géoacoustique mis en œuvre à travers un algorithme génétique. Dans cet article, nous détaillons la théorie de la méthode et nous étudions ses performances. Nous démontrons la validité de la méthode sur des signaux génériques réels émis par une source contrôlée dans le Golfe du Lion (rampes de fréquences de 1 kHz à 2 kHz de durée 10 ms). Ces données permettent de valider la méthode sur des signaux aux caractéristiques très proches de celles de vocalises de mysticètes (baleines à bosse par exemple). Le cas des sifflements de delphinidés (ex : dauphins communs), plus hauts en fréquence, est également abordé.

5. Désentrelacement de clics par analyse du rythme Olivier Le Bot, Cédric Gervaise, Julien Bonnel, Jérôme Mars. 195-218 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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Tous les odontocètes émettent de courtes impulsions acoustiques (clics) pour satisfaire une activité de localisation, de chasse ou de communication. Ces impulsions sont le plus souvent émises en trains rythmés. Il est très fréquent d’enregistrer simultanément les clics de plusieurs animaux. Cet article présente une méthode permettant de séparer les trains de clics enregistrés sur un unique hydrophone afin de connaître le nombre d’animaux ayant émis simultanément. La méthode proposée est testée avec succès sur des données simulées et sur des données réelles.

6. Décomposition parcimonieuse des chants de cétacés pour leur suivi Yann Doh, Joseph Razik, Sébastien Paris, Olivier Adam, Hervé Glotin. 219-242 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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Au cours de la période de reproduction, les baleines à bosse mâles émettent des vocalises organisées et, pour certaines, répétées formant ainsi le leitmotiv d’un chant. Principalement, dans le but de mieux appréhender le comportement de ces baleines et notamment les interactions entre individus (mâle/mâle, mâle/femelle), plusieurs études sont actuellement menées sur ces chants. Dans cette étude, nous nous intéressons aux unités sonores, vocalises séparées par 2 silences, qui composent ces chants, à leurs récurrences, et à leurs structurations. Cependant, tous ces paramètres dépendent de l’année et du lieu d’enregistrement. Des travaux antérieurs ont souligné la nécessité de méthodes objectives pour la classification de ces unités sonores. L’analyse détaillée des vocalisations a montré que les caractéristiques d’une unité peuvent changer brusquement pendant toute sa durée, ce qui les rend difficiles à caractériser et à grouper systématiquement. Cet article propose un codage parcimonieux des chants afin de déterminer leurs composantes stables de celles qui varient, pour différentes échelles de temps. Une définition de la complexité du code est également proposée afin de séparer les composantes du chant du bruit mer. Notre méthode est illustrée sur un chant précédemment analysé. Les résultats sont donnés pour le classement d’unités sonores et aussi de sous-unités sonores, notion que notre équipe a introduite précédemment. Cette étude montre statistiquement que les codes les plus courts sont les plus stables et surviennent avec une fréquence similaire sur deux années consécutives, tandis que les plus longues unités sont clairement différentes.

7. Etude statistique du fouillis de mer à partir de lois a-stables Anthony Fiche, Ali Khenchaf, Jean-Christophe Cexus, Arnaud Martin, Majid Rochdi. 243-271 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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Dans cet article, en vue d’une problématique de surveillance maritime, nous proposons de caractériser le fouillis de mer en utilisant une approche statistique. En général, l’étude statistique du fouillis de mer nécessite d’avoir des moyens matériels importants, installés dans un environnement maritime, permettant d’acquérir une base de signaux réels diffusés par une surface maritime. Par conséquent, dans ce papier, nous choisissons d’une part, de générer une surface maritime à partir du spectre d’Elfouhaily. D’autre part, l’optique physique est utilisée pour calculer le coefficient de diffusion d’une surface maritime. Dans ce sens, une base de données de coefficient de diffusion est ainsi constituée, pour des caractéristiques électromagnétiques de l’eau de mer fixées, en faisant varier la géométrie d’observation, la polarisation de l’onde (à l’émission et à la réception), la vitesse du vent et la direction du vent. Pour analyser la distribution des coefficients de diffusion électromagnétique, nous proposons l’utilisation pour la première fois, de la loi a-stable que nous comparons aux résultats obtenus avec les distributions statistiques généralement utilisées : la loi de Weibull et la loi %. Le test de Kolmogorov-Smirnovpermet d’affirmer que le modèle alpha-stable est le plus adapté à notre base de données. Par conséquent, nous regardons plus particulièrement l’influence de la polarisation, de la vitesse du vent et de la direction du vent sur les paramètres des distributions a-stables. Le paramètre de position delta permet notamment de discriminer les densités de probabilité du paramètre S pour certaines configurations.

8. Signature électromagnétigue des vagues déferlantes observées en configuration bistatique et en bande X Slah-Edine Ben Khadra, Ali Khenchaf. 273-300 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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Dans cet article, nous présentons une étude sur l’effet hydrodynamique (non linéaire) produit par les vagues déferlantes côtières, sur le coefficient de diffusion EM d’une surface maritime (considérée ici comme un conducteur parfait). Nous avons calculé en configuration bistatique (propagation avant) les coefficients de diffusion aHH et Oyy d’une série de profils de surface océanique (différentes phases de construction d’une vague déferlante), puis avons effectué une étude sur les différents types de mécanismes de diffusions qui produisent les pics de mer (effet hydrodynamique) en propagation avant et dans la bande X. Afin de compléter l’étude théorique et les simulations réalisées, nous avons effectué une phase d’évaluation et de validation par des mesures radar réalisées dans la chambre anéchoïque de l’ENSTA Bretagne.

Numéro 6

1. Algorithmes de reconnaissance NCTR et parallélisation sur GPU Thomas Boulay, Nicolas Gac, Ali Mohammad-Djafari, Julien Lagoutte. 309-342 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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Dans cet article, nous nous sommes intéressés aux problèmes de reconnaissance non- coopérative de cibles (NCTR) en tant que problème de classification supervisée. Après une présentation du système d'acquisition des profils distance radar et du problème de reconnaissance, suivie d'une étude statistique des données, nous proposons d'utiliser un algorithme des K plus proches voisins (KPPV) dont les performances sont détaillées en fonction du nombre de voisins K, du type de distance utilisée et de la nature des données utilisées (débruitées ou non). Dans un second temps, cet algorithme a été parallélisé sur un processeur many-cœurs (GPU : Graphics Processing Unit). Les opérations arithmétiques et le modèle d'accès mémoire ont été étudiés pour obtenir la meilleure parallélisation des calculs. Enfin, nous terminons par une discussion autour des perspectives envisageables pour la méthode proposée, notamment en s'intéressant à d'autres espaces de représentation ou à d'autres méthodes de classification.

2. Capteur d’images à grande dynamique et compression intégrée pour technologie 3D Fadoua Guezzi-Messaoud, Antoine Dupret, Arnaud Peizerat, Yves Blanchard. 343-365 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

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A travers l’exploitation de l’intégration 3D, nous proposons d’améliorer la dynamique des capteurs d’images actuels et dépasser 120 dB. La technique utilisée se base sur l’adaptation du temps d’intégration par groupe de pixels en rétroagissant sur l’ensemble des pixels via les interconnexions verticales. L’architecture des pixels classiques, 3T ou 4T, n ’est pas modifiée ce qui permet de bénéficier des hautes performances des imageurs classiques tout en rajoutant la grande dynamique. L’augmentation du nombre de bits pour représenter l’image grande dynamique est absorbée par une compression à deux niveaux, employée afin de réduire le flux de données en sortie du circuit tout en gardant la grande dynamique du signal.

3. Capteurs infrarouge intelligents Matthieu Denoual, Mathieu Pouliquen, Gilles Allègre. 367-400 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

Résumé

Dans le contexte de l’imagerie infrarouge, cet article présente comment les bolomètres résistifs, constituants élémentaires de la quasi-totalité des imageurs actuels, peuvent être améliorés en des capteurs infrarouge intelligents. L’intelligence ainsi distribuée au niveau de chacun des pixels permet de compenser certaines des limitations intrinsèques de ces détecteurs passifs. Elle apporte aussi à ce type d’imageurs de nouvelles fonctionnalités qualifiées d’évoluées et ouvre la perspective de performances accrues.

4. Détection de changements structurels sur des images satellite haute résolution Samia Boukir, Camille Orny, Nesrine Chehata, Dominique Guyon, Jean-Pierre Wigneron. 401-429 Accès libre Résumé Télécharger l'article au format pdf Exporter la citation au format bibTeX

Résumé

Les changements environnementaux brutaux et massifs, qui affectent généralement de grandes surfaces, doivent être localisés le plus rapidement possible pour gérer l’impact immédiat de ce type d’événements sur les écosystèmes et prévenir les risques associes. Il est donc nécessaire de développer des méthodes permettant d’établir efficacement une carte des changements. Dans cette optique, une approche region quasi non supervisee de detection de changements sur des images satellite a haute résolution spatiale est proposée. Un procédé innovant de selection automatique d’attributs, inspire des procédures de calibrage, optimise la segmentation et la classification. Un nouveau descripteur spatio-temporel, base sur le taux de fragmentation des régions détectées, permet alors de réaliser une classification binaire des changements en zones intactes et altérées. Cette méthode paisse par des étapes de segmentation et de classification mean shift. L’approche a été évaluée en milieu forestier sur un couple d’images satellite multispectrales Formosat-2 acquises avant et après une tempête majeure pour reconnaêtre et cartographier les dégats.