Improved Millimeter-Wave Radar Concealed-Threat Person Scanning

Séminaire le 8 Avril 2016, 14h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Carey M. Rappapor

Metal-detecting airport security scanners for airline passengers are being replaced by millimeter-wave imagers. These new systems are much better at revealing concealed manmade objects, but they can be improved. At our Advanced Imaging Technology Lab at Northeastern University in Boston, we are developing a custom-designed elliptical toroid reflector antenna which allows multiple overlapping beams for focused wide-angle illumination to speed data acquisition and accurately image strongly inclined body surfaces.  We have developed the concept of the Blade Beam Reflector both as a single transmitting antenna and a multi-beam Toroidal Reflector, with multiple feeds. Each feed generates a different incident beam with different viewing angles, while still maintaining the blade beam configuration of narrow slit illumination in the vertical direction.  Having multiple transmitters provides horizontal resolution and imaging of full 120 deg. of body.  Furthermore, the reflector can simultaneously be used for receiving the scattered field, with high gain, overlapping, high vertical resolution beams for each transmitting or receiving array element. The multistatic transmitting and receiving array configuration sensing avoids dihedral artifacts from body crevices and reduces non-specular drop-outs, and will leads to a faster, higher resolution, and less expensive security system.

Bio — Carey M. Rappaport received five degrees from the Massachusetts Institute of Technology:  the SB in Mathematics, the SB, SM, and EE in Electrical Engineering in June 1982, and the PhD in Electrical Engineering in June 1987.  He is married to Ann W. Morgenthaler, and has two children, Sarah and Brian. Prof. Rappaport joined the faculty at Northeastern University in Boston, MA in 1987.  He has been Professor of Electrical and Computer Engineering since July 2000. In 2011, he was appointed College of Engineering Distinguished Professor.  He was Principal Investigator of an ARO-sponsored Multidisciplinary University Research Initiative on Humanitarian Demining, Co-Principal Investigator of the NSF-sponsored Engineering Research Center for Subsurface Sensing and Imaging Systems (CenSSIS), and Co-Principal Investigator and Deputy Director of the DHS-sponsored Awareness and Localization of Explosive Related Threats (ALERT) Center of Excellence. Prof. Rappaport has authored over 400 technical journal and conference papers in the areas of microwave antenna design, electromagnetic wave propagation and scattering computation, and bioelectromagnetics, and has received two reflector antenna patents, two biomedical device patents and three subsurface sensing device patents.  He was awarded the IEEE Antenna and Propagation Society's H.A. Wheeler Award for best applications paper, as a student in 1986.  He is a member of Sigma Xi and Eta Kappa Nu professional honorary societies.

S³: Topological Pattern Selection in Recurrent Networks

Séminaire le 1 Avril 2016, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Alireza Bahraini

One of the differences between memory function of hypocampus and  neural networks situated at neocortex is that in the  latter memory operation still reflect the topography informing synaptic connections. This means that the activity of a unit relates also to its position in the tissue.
We introduce two approaches for incorporating the information of the geometry  of the underlying neural network into its dynamics. This phenomenon is carried out based on two probability rules for selecting storing patterns. First  a Gibbs type distribution inspired by the architecture of the network is applied. We are then led to a second method to introduce topological effects on the dynamics of the network. In both approaches a significant enhancement on the capacity of the network is observed after considerable rigorous computations.

Some References:
1- Bahraini,A, .  Abbassian,A.  Topological Pattern Selection in Recurrent Networks, Journal of Neural Networks, 31, 2012, 22-32.
2- Roudi, Y, Treves, A,. An associative Network with Spatially Organized Connectivity,2004, Journal of Statistical Mechanics.
3- Gallan, R., F., On how network architecture determines the dominant patterns of spontaneous neural activity, PLoS One , 2008.

Bio: I obtained my DEA in 2001 and my PhD in 2004 at University Paris 7 under the supervision of Professor Daniel Bennequin. The title of my thesis was Super-symmetry and Complex Geometry. I joined the department of mathematical sciences of Sharif university of technology as an assistant
professor in 2004 and in 2012 I became an associate professor at the same department.

Approche bayésienne de l'estimation des composantes périodiques des signaux en chronobiologie.

Mircea DUMITRU
Soutenance de thèse de doctorat le 25 Mars 2016, 10h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi Ampère

La toxicité et l'efficacité de plus de 30 agents anticancéreux présente de très fortes variations
en fonction du temps de dosage. Par conséquent, les biologistes qui étudient le rythme circadien ont
besoin une méthode très précise pour estimer le vecteur de composantes périodiques (CP) de signaux
chronobiologiques En outre, dans les développements récents, non seulement la période dominante
ou le vecteur de CP présentent un intérêt crucial, mais aussi leur stabilités ou variabilités. Dans les
expériences effectuées en traitement du cancer, les signaux enregistrés correspondant à différentes
phases de traitement sont courts, de sept jours pour le segment de synchronisation jusqu'à deux ou
trois jours pour le segment après traitement. Lorsque on étudie la stabilité de la période dominante nous
devons considérer des signaux très court par rapport à la connaissance a priori de la période dominante,
placée dans le domaine circadien. Les approches classiques basées sur la transformée de Fourier (TF)
sont inefficaces (i.e. manque de précision) compte tenu de la particularité des données (i.e. la courte
longueur). Une autre particularité des signaux qui est prise en considération dans ces expériences,
est le niveau de bruit. Ces signaux étant très bruités, il est difficile de déterminer les composantes
périodiques associées aux phénomènes biologiques et de les distingue de celle qui sont associées au
bruit. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle méthode pour l'estimation du vecteur de CP des
signaux biomédicaux, en utilisant les informations biologiques a priori et en considérant un modèle
qui représente le bruit.

Les signaux enregistrés dans le cadre d'expériences développées pour le traitement du cancer ont
un nombre limité de périodes. Cette information a priori peut être traduit comme la parcimonie du
vecteur de CP. La méthode proposée considère l'estimation de vecteur de CP comme un problème in-
verse en utilisant l'inférence bayésienne générale afin de déduire toutes les inconnues de notre modèle,
à savoir le vecteur de CP mais aussi les hyperparamètres (i.e. les variances associées). L'information
a priori de parcimonie est modélisée en utilisant une loi a priori renforcent la parcimonie. Dans cette
thèse, nous proposons une distribution de Student, considérée comme la distribution marginale d'une
loi bivariée - la distribution Normale - Inverse Gamma. En fait, lorsque l'égalité entre les paramètres de
forme et d'échelle, de la distribution Inverse Gamma n'est pas imposée, la marginale de la distribution
Normale-Inverse Gamma est une généralisation de la distribution de Student. Nous construisons un mo-
dèle hiérarchique où nous attribuons aussi une loi a priori pour les hyperparamètres. L'expression de
la loi conjointe a posteriori du vecteur de CP et des hyperparamètres est obtenue par la règle de Bayes
et les inconnues sont estimées soit par Maximum A Posteriori (MAP) soit par l'espérance a posteriori
(EAP). Pour le calcul de EAP, l'expression de la loi a posteriori est approchée par une loi séparables en
utilisant l'approximation bayésienne variationnelle (ABV), via la divergence de Kullback-Leibler (KL).
Deux possibilités sont envisagées : une approximation avec des lois partiellement séparables ou entiè-
rement séparable. Ces algorithmes sont présentés en détail et sont comparées avec ceux correspondant
au modèle gaussien. Nous examinons la convergence des algorithmes et donnons des résultats de si-
mulation afin de comparer leurs performances. Enfin, nous montrons des résultats de simulation sur
des données synthétiques et réelles dans une application de traitement du cancer. Les données réelles
utilisées dans cette thèse representent des modèles de repos-activité et d'expression des gènes de KI /
KI Per2 : :luc souris luc, âgées de 10 semaines, seules dans leur cages des RT-BIO.

Mots-clefs: Estimation de composantes périodiques, Problèmes inverses, Approches bayesiennes, Mo-
del hierarchique, Renforcement de parcimonie, Student-t generalisé, chronobiologie, chronothérapie,
Gènes de l'horloge, Rythme circadien, Traitement du cancer.

Composition du jury

M. Ali MOHAMMAD-DJAFARI, Directeur de recherche CNRS, L2S, Gif-sur-Yvette, Directeur de thèse
M. Francis LÉVI, Professeur des Universités, University of Warwick, Angleterre, Co-directeur de thèse
M. Jean-François GIOVANELLI, Professeur des Universités, IMS, Bordeaux, Rapporteur
M. Ercan Engin KURUOGLU, Chercheur sénior CNRS, ISTI, Italie, Rapporteur
M. Alexandre RENAUX, Maître de conférences, Paris-Sud, Orsay, Examinateur
M. Michel KIEFFER, Professeur des Universités, Paris-Sud, Orsay, Examinateur

S³: Solving large-scale inverse problems using forward-backward based methods

Séminaire le 11 Mars 2016, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Audrey Repett: post-doctoral researcher at the Heriot-Watt university, in Scotland

Recent developments in imaging and data analysis techniques came along with an increasing need for fast convex optimization methods for solving large scale problems.  A simple optimization strategy to minimize the sum of a Lipschitz differentiable function and a non smooth function is the forward-backward algorithm. In this presentation, several approaches to accelerate convergence speed and to reduce complexity of this algorithm will be proposed. More precisely, in a first part, preconditioning methods adapted to non convex minimization problems will be presented, and in a second part, stochastic optimization techniques will be described in the context of convex optimization. The different proposed methods will be used to solve several inverse problems in signal and image processing.

Bio: Audrey Repetti is a post-doctoral researcher at the Heriot-Watt university, in Scotland. She received her M.Sc. degree from the Université Pierre et Marie Curie (Paris VI) in applied mathematics, and her Ph.D. degree from the Université Paris-Est Marne-la-Vallée in signal and image processing. Her research interests include convex and non convex optimization, and signal and image processing.

S³: Data-driven, Interactive Scientific Articles in a Collaborative Environment with Authorea

Séminaire le 4 Mars 2016, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Nathan Jenkins

Most tools that scientists use for the preparation of scholarly manuscripts, such as Microsoft Word and LaTeX, function offline and do not account for the born-digital nature of research objects. Also, most authoring tools in use today are not designed for collaboration and as scientific collaborations grow in size, research transparency and the attribution of scholarly credit are at stake. In this talk, I will show how Authorea allows scientists to collaboratively write rich data-driven manuscripts on the web–articles that would natively offer readers a dynamic, interactive experience with an article’s full text, images, data, and code–paving the road to increased data sharing, data reuse, research reproducibility, and Open Science.

Bio: Nathan Jenkins is co-founder and CTO of Authorea.  A condensed matter physicist, Nathan completed his Ph.D. at the University of Geneva where he studied electronic properties of high temperature superconductors at the atomic scale. He was then awarded a Swiss National Science Foundation scholarship to study as a postdoc at NYU where examined the dynamics of protein folding via atomic force microscopy.  Hailing from California, Nathan resides between Geneva, Switzerland and New York City.

S³: Robust Factor Analysis of Time Series with Long-Memory and Outliers: Application to Air Pollution data

Séminaire le 19 Février 2016, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Valderio Anselmo Reisen

This paper considers the factor modeling for high-dimensional time series with short and long-memory properties and in the presence of additive outliers. For this, the factor model studied by Lam and Yao (2012) is extended to consider the presence of additive outliers. The estimators of the number of factors are obtained by an eigenanalysis of a non-negative definite matrix, i.e., the covariance matrix or the robust covariance matrix. The proposed methodology is analyzed in terms of the convergence rate of the number factors by means of Monte Carlo simulations. As an example of application, the robust factor analysis is utilized to identify pollution behavior for the pollutant PM10 in the Greater Vitoria region ( ES, Brazil) aiming to reduce the dimensionality of the data and for forecasting investigation.

Bio: Valderio Anselmo Reisen is full Professor of Statistics at the Federal University of Espirito Santo (UFES), Vitoria, Brazil. His main interests are time series analysis, forecasting, econometric modeling, bootstrap, robustness in time series, unit root processes, counting processes,  environmental and economic data analysis, periodically correlated processes, and multivariate time series.

scube.l2s.centralesupelec.fr

S³: Robust spectral estimators for long-memory processes: Time and frequency domain approaches.

Séminaire le 29 Janvier 2016, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Valderio Anselmo Reisen

This paper discusses the outlier effects on the estimation of a spectral estimator for long memory process under additive outliers and proposes robust spectral estimators. Some asymptotic properties of the proposed robust methods are derived and Monte Carlo simulations investigate their empirical properties.  Pollution series, such as, PM (Particulate matter), SO2 (Sulfur dioxide), are the applied examples investigated here to show the usefulness of the proposed  robust methods in real applications.  These pollutants present, in general, observations with high levels of pollutant concentrations which may produce sample densities with heavy tails  and these high levels of concentrations can be identified as outliers which can destroy the statistical properties of sample functions such as the standard mean,  covariance and the periodogram.

Bio: Valderio Anselmo Reisen is full Professor of Statistics at the Federal University of Espirito Santo (UFES), Vitoria, Brazil. His main interests are time series analysis, forecasting, econometric modeling, bootstrap, robustness in time series, unit root processes, counting processes,  environmental and economic data analysis, periodically correlated processes, and multivariate time series.

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Séminaire S³
www.lss.supelec.fr/scube/
seminaire.scube@l2s.centralesupelec.fr
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S³ seminar: A Two-Round Interactive Receiver Cooperation Scheme for Multicast Channels

Séminaire le 8 Janvier 2016, 16h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
Victor Exposito

We consider the problem of transmitting a common message from a transmitter to two receivers over a broadcast channel, which is also called multicast channel in this case. The two receivers are allowed to cooperate with each other in full-duplex over non-orthogonal channels. We investigate the information-theoretic upper and lower bounds on the achievable rate of such channels. In particular, we propose a two-round cooperation scheme in which the receivers interactively perform compress-forward (CF) and then decode-forward (DF) to improve the achievable rate. Numerical results comparing the proposed scheme to existing schemes and the cutset upper bound are provided. We show that the proposed scheme outperforms the non-interactive DF and CF schemes as well as the noisy network coding. The gain over the DF scheme becomes larger when the channel becomes symmetric, while the gain over the CF scheme becomes larger when the channel becomes asymmetric.
 
Bio: Victor Exposito received the Engineering and M.Sc. degree (valedictorian) in communication systems and networks from the Institut National des Sciences Appliquées de Rennes (INSA-Rennes), Rennes, France, in 2014. He is currently working at Mitsubishi Electric R&D Centre Europe (MERCE-France), Rennes, France and Ecole Supérieure d’Electricité (CentraleSupélec), Gif-sur-Yvette, France, toward the Ph.D. degree. His current research interests mainly lie in the area of network information theory.
 

Structured data analysis with Regularized Generalized Canonical Correlation Analysis

A. Tenenhaus
Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) le 5 Janvier 2016, 09h30 à

The challenges related to the use of massive amounts of data (e.g omics data, imaging-genetic data, etc)
include identifying the relevant variables, reducing dimensionality, summarizing information in a comprehensible way
and displaying it for interpretation purposes. Often, these data are intrinsically structured in blocks of variables, in groups
of individuals or in tensor. Classical statistical tools cannot be applied without altering their structure leading to the risk of
information loss. The need to analyze the data by taking into account their natural structure appears to be essential but
requires the development of new statistical techniques that constitutes the core of my research for many years.
In particular, I am interested in multiblock, multigroup and multiway structures. In that context a general framework
for structured data analysis based on Regularized Generalized Canonical Correlation Analysis (RGCCA) is defined.


Membres du Jury :

* Hervé Abdi, Professeur, Université of Texas, Rapporteur
* Florence d’Alché-Buc, Professeur, Telecom ParisTech, Rapporteur
* Jean-Philippe Vert, Directeur de Recherche, Mines ParisTech, Rapporteur
* Mohamed Hanafi, Ingénieur-Chercheur, ONIRIS, Examinateur
* Jean-Michel Poggi, Professeur, Paris V, Examinateur
* Gilbert Saporta, Professeur, CNAM, Examinateur

S³: Gegenbauer polynomials and positive definiteness

Séminaire le 27 Novembre 2015, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle des séminaires du L2S
Christian Berg, University of Copenhagen, Denmark

Abstract file

Bio: Professor Christian Berg graduated from Næstved Gymnasium 1963 and studied mathematics at the University of Copenhagen. He became cand.scient. in 1968, lic.scient. (ph.d.) in 1971, and dr. phil. in 1976. Christian Berg received the gold medal of the University of Copenhagen in 1969 for a paper about Potential Theory.
He became assistant professor at University of Copenhagen in 1971, associated professor in 1972 and professor since 1978. Christian Berg had several research visits abroad, in USA, France, Spain, Sweden and Poland.
He became member of The Royal Danish Academy of Sciences and Letters 1982, vice-president 1999-2005. Member of The Danish Natural Sciences Research Council 1985-1992. President of the Danish Mathematical Society 1994-98. Member of the editorial board of Journal of Theoretical Probability (1988-1999) and Expositiones Mathematicae since 1993. Member of the advisory board of Arab Journal of Mathematical Sciences since 1995.
At the Department of Mathematics of the University of Copenhagen, he was Member of the Study Board 1972-74, member of the Board 1977-1984, 1993-1995, chairman 1996-97, and Director of the Institute for Mathematical Sciences 1997-2002.
Christian Berg  has so far published app. 110 scientific papers in international journals, mainly about potential theory, harmonic analysis and moment problems.

S³:Bayesian Fusion of Multiple Images - Beyond Pansharpening

Séminaire le 13 Novembre 2015, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle des séminaires du L2S
Jean-Yves Tourneret, University of Toulouse, FR

This presentation will discuss new methods for fusing high spectral resolution images (such as hyperspectral images) and high spatial resolution images (such as panchromatic images) in order to provide images with improved spectral and spatial resolutions. These methods are based on Bayesian estimators exploiting prior information about the target image to be recovered, constructed by interpolation or by using dictionary learning techniques. Different implementations based on MCMC methods, optimization strategies or on the resolution of Sylvester equations will be explored

Bio: Jean-Yves TOURNERET (SM08) received the ingenieur degree in electrical engineering from the Ecole Nationale Supérieure d'Electronique, d'Electrotechnique, d'Informatique, d'Hydraulique et des Télécommunications (ENSEEIHT) de Toulouse in 1989 and the Ph.D. degree from the National Polytechnic Institute from Toulouse in 1992. He is currently a professor in the university of Toulouse (ENSEEIHT) and a member of the IRIT laboratory (UMR 5505 of the CNRS). His research activities are centered around statistical signal and image processing with a particular interest to Bayesian and Markov chain Monte Carlo (MCMC) methods. He has been involved in the organization of several conferences including the European conference on signal processing EUSIPCO'02 (program chair), the international conference ICASSP'06 (plenaries), the statistical signal processing workshop SSP'12 (international liaisons), the International Workshop on Computational Advances in Multi-Sensor Adaptive Processing CAMSAP 2013 (local arrangements), the statistical signal processing workshop SSP'2014 (special sessions), the workshop on machine learning for signal processing MLSP'2014 (special sessions). He has been the general chair of the CIMI workshop on optimization and statistics in image processing hold in Toulouse in 2013 (with F. Malgouyres and D. Kouamé) and of the International Workshop on Computational Advances in Multi-Sensor Adaptive Processing CAMSAP 2015 (with P. Djuric). He has been a member of different technical committees including the Signal Processing Theory and Methods (SPTM) committee of the IEEE Signal Processing Society (2001-2007, 2010-present). He has been serving as an associate editor for the IEEE Transactions on Signal Processing (2008-2011, 2015-present) and for the EURASIP journal on Signal Processing (2013-present).

Access information are available on the website http://www.lss.supelec.fr/scube/

S³: Algorithmes d’Estimation et de Détection en contexte Hétérogène Rang Faible

Séminaire le 6 Novembre 2015, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle des séminaires du L2S
A. Breloy, Ecole Normale Supérieure de Cachan, FR

Covariance Matrix (CM) estimation is an ubiquitous problem in statistical signal processing. In terms of application purposes, the accuracy of the CM estimate directly impacts the performance of the considered adaptive process. In the context of modern data-sets, two major problems are currently at stake:

- Samples are often drawn from heterogeneous (non gaussian) distributions.
- Only a low sample support is available.

To respond to these problems, one has to develop new estimation tools that are based on an appropriate modeling of the data.

Bio: Arnaud Breloy graduated from Ecole Centrale Marseille and recived a Master's degree of Signal and Image Processing from university of Aix-Marseille in 2012-13. Formerly Ph.D student at the SATIE and SONDRA laboratories, he is currently lecturer at University Institute of Technology of Ville d’Avray. His research interests focuses on statistical signal processing, array and radar signal processing, robust estimation methods and low rank methods.

Panneaux complexes anisotropes et imagerie électromagnétique rapide.

Giacomo RODEGHIERO
Soutenance de thèse de doctorat le 29 Septembre 2015, 14h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi Ampère

Le Contrôle Non Destructif (CND) de matériaux composites multicouches pour des problèmes de qualité, viabilité,  sécurité et disponibilité des systèmes qui impliquent des pièces fabriquées dans les industries aéronautiques et de l'automobile est devenu une tâche essentielle aujourd'hui. L'objectif visé par cette thèse est l'imagerie électromagnétique de structures complexes multicouches anisotropes, de plus en plus utilisées dans des applications, et encore source de sérieux défis à l'étape de leur modélisation et encore plus à l'étape souvent en enfance de leur imagerie. En utilisant une vaste gamme de fréquences, qui va des courants de Foucault jusqu'aux micro-ondes, il y a un fort besoin de rendre disponibles des procédures de modélisation et d'imagerie qui sont robustes, rapides, précises et utiles à la décision des utilisateurs finaux sur des défauts potentiels, tant donc en basse fréquence (BF) (matériaux conducteurs, type fibre de carbone) qu'en haute fréquence (HF) (matériaux diélectriques, type fibre de verre). De plus, il est important d'obtenir des résultats en des temps brefs. Cependant, cela nécessite la connaissance d'une réponse précise à des sources externes aux multicouches, en considérant les couches des composites comme non endommagées ou endommagées : on parle donc de solution du problème direct, avec le cas particulier de sources élémentaires conduisant aux dyades de Green (DGF).

La modélisation et la simulation numérique du problème direct sont gérés principalement via une solution au premier ordre de la formulation intégrale de contraste de source impliquant le tenseur de dépolarisation des défauts, quand ceux-ci sont assez petits vis-à-vis de l'épaisseur de peau locale (cas BF) ou de la longueur d'onde locale (cas HF). La précision des DGF doit nécessairement être assurée alors, même si les sources se situent loin de l'origine, ce qui donne un spectre de dyades qui oscille très rapidement. La technique d'interpolation-intégration dite de Padua-Domínguez est ainsi introduite dans le but d'évaluer de façon efficace des intégrales fortement oscillantes.

Néanmoins, les matériaux composites peuvent souffrir de divers défauts, lors du processus de fabrication ou pendant leurs utilisations. Vides d'air, cavités remplies de liquide, fissures, etc., peuvent affecter le fonctionnement correct des structures composites. Il est donc indispensable de pouvoir détecter la présence des défauts. Ici, l'insistance est sur la méthode bien connue d'imagerie dite MUltiple SIgnal Classification (MUSIC), qui est basée sur la décomposition en valeurs singulières (SVD) des DGF ; celle-ci est développée afin de localiser les positions de multiples petits défauts volumiques en interaction faible enfouis dans des milieux anisotropes uniaxiaux. Le principal inconvénient de la méthode MUSIC est cependant sa sensibilité par rapport au bruit. Par conséquent, des méthodes MUSIC avec une résolution améliorée et la Recursively Applied and Projected (RAP) MUSIC sont introduites afin de surmonter un tel inconvénient de l'algorithme standard et de fournir des résultats de qualité avec une meilleure résolution. De nombreuses simulations numériques illustrent ces investigations.

Composition du jury :

H. Haddar, Directeur de recherche INRIA, DEFI-CMAP, Palaiseau, rapporteur,
A. Tamburrino, Professeur, Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, Cassino, rapporteur,
M. Bonnet, Directeur de recherche CNRS, POems, Unité de Mathématiques Appliquées, Palaiseau, examinateur,
J.-P. Groby, Chargé de recherche CNRS, Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine, Le Mans, examinateur,
C. Reboud, Ingénieur-chercheur, CEA LIST, Département Imagerie Simulation pour le Contrôle, Saclay, examinateur,
D. Lesselier, Directeur de recherche CNRS, L2S, Gif-sur-Yvette, Directeur de thèse.

 

Diffraction électromagnétique par des laminés plans renforcés par des fibres cylindriques arrangées périodiquement.

Changyou Li
Soutenance de thèse de doctorat le 28 Septembre 2015, 14h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi Ampère

La thèse porte sur la modélisation électromagnétique et la simulation de composites stratifiés plans (laminés), renforcés par des fibres organisées périodiquement. L'objectif est d'acquérir une bonne compréhension du comportement électromagnétique de telles structures, en première et étape de ce que pourrait ultérieurement être la production d'images mettant en évidence la localisation de zones éventuellement endommagées, et fournissant une certaine quantification de celles-ci.

La thèse proprement dite se concentre donc sur la construction et l'évaluation de modèles de la diffraction électromagnétique par des composites multicouches tels que chaque couche est renforcée par des fibres disposées périodiquement. Est d'abord investiguée la diffraction par une plaque diélectrique (mono-couche) au sein de laquelle des fibres cylindriques de section circulaire de même rayon sont incorporées périodiquement, ces fibres ayant la même orientation de leurs axes et la même distance de centre à centre.

Un cas bidimensionnel impliquant des ondes planes E ou H-polarisées, ainsi que des faisceaux gaussiens, normalement ou obliquement incidents, est d'abord pris en considération afin de mieux comprendre principes et philosophies des méthodes de choix, le couplage de mode et l'expansion multipolaire. Puis le travail est étendu, la diffraction de la plaque sous un éclairement tridimensionnel (conique) étant alors traitée en détail, ce qui montre aussi le potentiel de la méthodologie mise en œuvre si l'on souhaite obtenir la réponse électromagnétique de la structure à une source ponctuelle.

Un composite multicouche, plus courant, mais plus complexe, qui est fait d'un empilement de plaques l'une sur l'autre, est alors étudié. Deux différentes espèces de composites sont ici prises en compte. Pour étudier la première, dont les fibres dans les différentes couches possèdent les mêmes orientations, des méthodes à base de matrices dites S ou dites T sont introduites, impliquant entre autre de s'intéresser à une résolution convenable du système linéaire produit selon le couplage de mode à la transition entre deux couches adjacentes. Une investigation de la deuxième espèce de composites suit alors, pour lequel les fibres au sein des différentes couches sont orientées dans des directions différentes quelconques, ce que permet une extension précautionneuse des approches précédentes.

Une certaine attention est également portée au problème de l'homogénéisation des composites, de manière à lier les démarches à petite échelle telles que développées dans la thèse à celles à grande échelle souvent les seules prises en compte dans le contrôle non destructif et l'imagerie des composites stratifiés.

De nombreux résultats de simulations numériques sont proposés et validés autant que possible par des résultats de référence de la littérature (notamment dans le cas de cristaux photoniques) et l'utilisation de solveurs «brute-force». L'accent est aussi mis sur des cas particuliers de matériaux composites (ceux à base de fibres de verre et ceux à base de fibres de carbone) qui sont le plus souvent rencontrés dans les applications pratiques, avec des bandes de fréquences appropriées choisies en accord avec le comportement des fibres, principalement diélectrique ou principalement conducteur.

 

Composition du jury :

O. Dazel, Professeur, Université du Maine, Le Mans, rapporteur,
A. Nicolet, Professeur, Aix-Marseille Université, Marseille, rapporteur,
J.-J. Greffet, Professeur, Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique, Palaiseau, examinateur,
P. Joly, Directeur de recherche INRIA, Palaiseau, examinateur,
C. Reboud, Ingénieur-chercheur, CEA LIST, Département Imagerie Simulation pour le Contrôle, Saclay, examinateur,
D. Lesselier, Directeur de recherche CNRS, L2S, Gif-sur-Yvette, Directeur de thèse.

Caractérisation des performances minimales d’estimation pour des modèles d’observation non-standards

Chengfang Ren
Soutenance de thèse de doctorat le 28 Septembre 2015, 14h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi Janet

Dans le contexte de l'estimation paramétrique, les performances d'un estimateur peuvent être caractérisées, entre autre, par son erreur quadratique moyenne (EQM) et sa résolution limite. La première quantifie la précision des valeurs estimées et la seconde définit la capacité de l'estimateur à séparer plusieurs paramètres. Cette thèse s'intéresse d'abord à la prédiction de l'EQM "optimale" à l'aide des bornes inférieures pour des problèmes d'estimation simultanée de paramètres aléatoires et non-aléatoires (estimation hybride), puis à l'extension des bornes de Cramér-Rao pour des modèles d'observation moins standards. Enfin, la caractérisation des estimateurs en termes de résolution limite est également étudiée. Cette thèse est donc divisée en trois parties :

- Premièrement, nous complétons les résultats de littérature sur les bornes hybrides en utilisant deux bornes bayésiennes : la borne de Weiss-Weinstein et une forme particulière de la famille de bornes de Ziv-Zakaï. Nous montrons que ces bornes "étendues" sont plus précises pour la prédiction de l'EQM optimale par rapport à celles existantes dans la littérature.

- Deuxièmement, nous proposons des bornes de type Cramér-Rao pour des contextes d'estimation moins usuels, c'est-à-dire : (i) Lorsque les paramètres non-aléatoires sont soumis à des contraintes d'égalité linéaires ou non-linéaires (estimation sous contraintes). (ii) Pour des problèmes de filtrage à temps discret où l'évolution des états (paramètres) est régit par une chaîne de Markov. (iii) Lorsque la loi des observations est différente de la distribution réelle des données.

- Enfin, nous étudions la résolution et la précision des estimateurs en proposant un critère basé directement sur la distribution des estimées. Cette approche est une extension des travaux de Oh et Kashyap et de Clark pour des problèmes d'estimation de paramètres multidimensionnels.

 

Membres du jury :
M. Jean-Yves Tourneret  Professeur à l’INP-ENSEEIHT Toulouse  (Rapporteur)
M. Philippe Forster  Professeur à l’Université Paris-Ouest  (Rapporteur)
M. Cédric Richard  Professeur à l’Université Nice Sophia-Antipolis  (Examinateur)
M. Karim Abed-Meraim  Professeur à l’Université d’Orléans  (Examinateur)
M. Éric Chaumette  Professeur à l’ISAE  (Encadrant de thèse)
M. Jérôme Galy   Maître de conférences à l’Université de Montpellier  (Encadrant de thèse)
M. Alexandre Renaux  Maître de conférences à l’Université Paris-Sud  (Directeur de thèse)


Mots clés : Estimation paramétrique, estimateurs au sens du maximum de vraisemblance, estimateurs au sens du maximum a posteriori, estimation hybride, analyse de performance, bornes inférieures de l'erreur quadratique moyenne, résolution limite statistique.

S³: Bayesian Tomography

Séminaire le 25 Septembre 2015, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
John Skilling, Maximum Entropy Data Consultants Ltd, UK

Abstract: Click here

Bio: John Skilling was awarded his PhD in radio astronomy in 1969.  Through the 1970s and 1980s he was a lecturer in applied mathematics at Cambridge University, specialising in data analysis.  He left to concentrate on consultancy work, originally using maximum entropy methods but moving to Bayesian methodology when algorithms became sufficiently powerful.  John has been a prominent contributor to the “MaxEnt” conferences since their beginning in 1981.  He is the discoverer of the nested sampling algorithm which performs integration over spaces of arbitrary dimension, which is the basic operation dictated by the sum rule of Bayesian calculus.

S³: Is the Gaussian distribution "Normal"? Signal processing with alpha-stable distributions

Séminaire le 18 Septembre 2015, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle des séminaires du L2S
Ecran E. Kuruoglu, Istituto di Scienza e Tecnologie dell'Informazione, Italy

There are solid reasons for the popularity of Gaussian models. They are easy to deal with, lead to linear equations, and they have a strong theoretical justification given by the Central Limit theorem. However, many data, manmade or natural, exhibit characteristics too impulsive or skewed to be successfully accommodated by the Gaussian model. The wide spread power laws in the nature, in internet, in linguistics, biology are very well known. In this talk we will challengethe "Normality" of the Gaussian distribution and will discuss the alpha‐stable distribution family which satisfies the generalised Central Limit Theorem. Alpha‐Stable distributions have received wide interest in the signal processing community and became state of the art models for impulsive noise and internet traffic in the last 20 years since the influential paper of Nikias and Shao in 1993. We will provide the fundamental theory and discuss the rich class of statistics this family enables us to work with including fractional order statistics, log statistics and extreme value statistics. We will present some application areas where alpha‐stable distributions had important success such as internet traffic modelling, SAR imaging, computational biology, astronomy, etc. We will also present recent research results on generalisation of source separation algorithms by maximizing non-alpha stability and also multivariate analysis using alpha-stable Bayesian networks. We will identify open problems which we hope will lead to fruitful discussion on further research on this family of distributions.

Bio: Ercan E. Kuruoglu was born in Ankara, Turkey in 1969. He obtained his BSc and MSc degrees both in Electrical and Electronics  Engineering  at  Bilkent  University  in  1991  and  1993  and  the  MPhil  and  PhD  degrees  in  Information  Engineering  at  the Cambridge University, in the Signal Processing Laboratory, in 1995 and 1998 respectively. Upon graduation from Cambridge, he joined the Xerox Research Center in Cambridge as a permanent member of theCollaborative Multimedia Systems Group. In 2000, he was in INRIA‐Sophia Antipolis as an ERCIM fellow. In 2002, he joined ISTI‐CNR, Pisa as a permanent member. Since 2006, he  is  an Associate Professor  and  Senior Researcher. He was  a  visiting professor  in Georgia Institute of Technology graduate  program  in  Shanghai  in  2007  and  2011. He was a 111 Project (Bringing Foreign Experts to China Program) Fellow and was a frequent visitor to Shanghai Jiao Tong University, China (2007‐2011). He was an Visiting Professor in Hong Kong, in August 2012 as a guest of the HK IEEE Chapter. He is a recipient of the Alexander von Humboldt Foundation Fellowship (2012‐2014) which allowed him to work in as a visiting scientist at Max‐Planck Institute for Molecular Biology. He was an Associate Editor for IEEE Transactions on Signal Processing in 2002‐2006 and for IEEE Transactions on Image Processing in 2005‐2009. He is currently the Editor in Chief of Digital Signal Processing: a Review Journal and also is in the editorial board of EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. He was the Technical co‐Chair for EUSIPCO 2006, special sessions chair of EUSIPCO 2005 and tutorials  co‐chair of ICASSP 2014. He served  as  an  elected member of the IEEE  Technical Committee on  Signal Processing Theory and Methods (2004‐2010), was a member of IEEE Ethics committee in 2012 and is a Senior Member of IEEE. He was a plenary speaker at Data Analysis for Cosmology (DAC 2007) and ISSPA 2010 and tutorial speaker at ICSPCC 2012 and Bioinformatiha 2013 and 2014 . He is the author of more than 100 peer reviewed publications and holds 5 US, European and Japanese patents. His research interests  are  in  statistical  signal  processing  and  information  and  coding  theory  with  applications  in  image  processing, computational biology, telecommunications, astronomy and geophysics.

 

Access information are available on the website http://www.lss.supelec.fr/scube/

 

A sparsity-promoting reconstruction algorithm for diffuse optical tomography based on a transport model

Séminaire le 8 Septembre 2015, 11h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
K. Prieto (formerly University of Manchester, since Aug 2015 Hokkaido University) and O. Dorn (University of Manchester) (presenting author)

Non-linear inverse problems with sparsity

Séminaire le 8 Septembre 2015, 10h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
P. Maass (University of Bremen)

Compressive Sensing as a tool for exploiting sparsity and incoherence in computational electromagnetics

Séminaire le 8 Septembre 2015, 09h30 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Salle du conseil du L2S - B4.40
A. Massa (presenting author), G. Oliveri, M. Salucci, N. Anselmi (all at ELEDIA, University of Trento, A. Massa as DIGITEO Chair holder L2S & CEA LIST)

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