Décomposition volumique d'images pour l'étude de la microstructure de la neige

Volume image decomposition for the study of snow microstructure

• Auteur / Autrice : Xi Wang
• Direction : Frédéric Flin, David Coeurjolly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, atmosphères et surfaces continentales
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microstructure (physique)

Neige -- Propriétés mécaniques

Avalanches

Mots clés libres

Neige

Métamorphose

Microstructure

Décomposition de formes

Géométrie discrète

Résumé

Les avalanches de neige sont des phénomènes naturels complexes dont l'occurrence s'explique principalement par la structure et les propriétés du manteau neigeux. Afin de mieux comprendre les évolutions de ces propriétés au cours du temps, il est important de pouvoir caractériser la microstructure de la neige, notamment en termes de grains et de ponts de glace les reliant. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est la décomposition d'échantillons de neige en grains individuels à partir d'images 3-D de neige obtenues par microtomographie X. Nous présentons ici deux méthodes de décomposition utilisant des algorithmes de géométrie discrète. Sur la base des résultats de ces segmentations, certains paramètres, comme la surface spécifique et la surface spécifique de contact entre grains sont ensuite estimés sur des échantillons de neiges variées. Ces méthodes de segmentation ouvrent de nouvelles perspectives pour la caractérisation de la microstructure de la neige, de ses propriétés, ainsi que de leur évolution au cours du temps.

Snow avalanches are complex natural phenomena whose occurrence is mainly due to the structure and properties of the snowpack. To better understand the evolution of these properties over time, it is important to characterize the microstructure of snow, especially in terms of grains and ice necks that connect them. In this context, the objective of this thesis is the decomposition of snow samples into individual grains from 3-D images of snow obtained by X-ray microtomography. We present two decomposition methods using algorithms of discrete geometry. Based on the results of these segmentations, some parameters such as the specific surface area and the specific contact area between grains are then estimated from samples of several snow types. These segmentation methods offer new outlooks for the characterization of the microstructure of snow, its properties, and its time evolution.