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Theses Year : 2011

Regularization and optimization for the seismic imaging of transmission overhead line structure foundations

Régularisation et optimisation pour l'imagerie sismique des fondations de pylônes

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Abstract

This thesis deals with the nondestructive testing of transmission overhead line structure foundations. A seismic imaging technique is used. The experimental procedure consists of the generation of a seismic wave near the foundation by means of a vibrating source and the measurement of the resulting wave velocity with a set of geophones. The specific goal of the presented work is to provide an inversion scheme in order to determine the shape of foundations from the measured data. This problem corresponds to an inverse scattering problem. Its resolution is particularly difficult because of its ill-posedness and the strong nonlinearity of the direct model. Two inversion methods have been developed. Their common aim is to map the spatial distribution of several physical characteristic of the probed medium. In both cases, a regularized least squares criterion is minimized iteratively. For the first approach, little a priori information is considered. It is based on a Markovian regularization scheme. The differences between neighboring pixels are penalized so that the algorithm converges towards smooth areas separated by sharp boundaries. The second approach takes more relevant priors into consideration. They are related to the particular shape of foundations and to the physical characteristics of earth and concrete. The method is based on a segmentation of the probed area into two regions. Tests were performed on simulated data to evaluate and compare the performance of these two methods.
Cette thèse porte sur l'auscultation de fondations de pylônes électriques par contrôle non destructif. Une procédure d'imagerie par ondes sismiques est utilisée, ce qui consiste à générer une onde sismique au voisinage de la fondation avec une source vibratoire et à mesurer la vitesse de l'onde résultante à l'aide d'un réseau de géophones. Le travail présenté s'intéresse spécifiquement à la résolution du problème inverse. L'objectif est de concevoir un algorithme permettant de déterminer la géométrie de la fondation auscultée à partir des données enregistrées par les capteurs. Il s'agit d'un problème de tomographie de diffraction. Son caractère mal posé ainsi que la forte non-linéarité du modèle direct rendent sa résolution particulièrement difficile. Deux méthodes d'inversion ont été développées. Elles consistent toutes deux à reconstruire plusieurs cartes du sous-sol, chaque carte étant associée à une caractéristique physique du sous-sol. Dans les deux cas, un critère des moindres carrés régularisé est minimisé de façon itérative. Pour la première approche, peu d'a priori sont pris en compte. Elle se base sur une régularisation markovienne et la différence entre pixels voisins est pénalisée de manière à favoriser la reconstruction de régions lisses séparées par des contours francs. La seconde approche tient compte d'informations a priori plus nombreuses et plus précises. Elles sont liées à la structure particulière des fondations et aux caractéristiques de la terre et du béton. La méthode se base sur une segmentation du milieu à imager en deux régions. Des tests ont été réalisés sur des données simulées afin d'évaluer et de comparer les performances de ces deux méthodes.
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Dates and versions

tel-00692589 , version 1 (01-05-2012)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00692589 , version 1

Cite

Denis Vautrin. Régularisation et optimisation pour l'imagerie sismique des fondations de pylônes. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Ecole Centrale de Nantes (ECN), 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00692589⟩
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