Die vorliegende Arbeit wurde auf der Grundlage begutachteter Publikationen als kumulative Dissertation verfasst. Ziel war hier, das zeitliche Spektrum des Niederschlages unter sich bereits geänderten und zukünftig möglichen Klimabedingungen zu untersuchen, um daraus risikobehaftete Auswirkungen auf den Wasserhaushalt ableiten zu können. Ausgehend von den für Sachsen bzw. Mitteldeutschland jahreszeitlich berechneten Trends für den Niederschlag im Zeitraum 1951-2000 wurde hier der Schwerpunkt auf das Verhalten des Starkniederschlages im Einzugsgebiet der Weißeritz (Osterzgebirge) während der Vegetationsperiode gesetzt. Unter Verwendung von Extremwertverteilungen wurde das lokale Starkniederschlagsgeschehen im Referenzzeitraum 1961-2000 für Ereignisandauern von 1-24 Stunden und deren Wiederkehrzeiten von 5-100 Jahren aus statistischer Sicht beschrieben. Mittels eines wetterlagenbasierten statistischen Downscaling wurden mögliche Änderungen im Niveau des zeitlich höher aufgelösten Niederschlagspektrums gegenüber dem Referenzspektrum auf die Zeitscheiben um 2025 (2011-2040) und 2050 (2036-2065) projiziert. Hierfür wurden die zu erwartenden Klimabedingungen für das IPCC-Emissionsszenario A1B angenommen. Mittels eines problemangepassten Regionalisierungsalgorithmus´ konnte eine Transformation der Punktinformationen in eine stetige Flächeninformation erreicht werden. Dabei wurden verteilungsrelevante Orografieeffekte auf den Niederschlag maßstabsgerecht berücksichtigt. Die signifikanten Niederschlagsabnahmen im Sommer bzw. in der Vegetationsperiode sind in Sachsen mit einer Zunahme und Intensivierung von Starkniederschlägen kombiniert. Hieraus entsteht ein Konfliktpotenzial zwischen Hochwasserschutz auf der einen und (Trink-) Wasserversorgung auf der anderen Seite. Für die zu erwartenden Klimabedingungen der Zeitscheiben um 2025 und 2050 wurden für das Einzugsgebiet der Weißeritz zunehmend positive, nicht-lineare Niveauverschiebungen im zeitlich höher aufgelösten Spektrum des Starkniederschlages berechnet. Für gleich bleibende Wiederkehrzeiten ergaben sich größere Regenhöhen bzw. für konstant gehaltene Regenhöhen kleinere Wiederkehrzeiten. Aus dem erhaltenen Änderungssignal kann gefolgert werden, dass der sich fortsetzende allgemeine Erwärmungstrend mit einer Intensivierung des primär thermisch induzierten, konvektiven Starkniederschlagsgeschehens einhergeht, was in Sachsen mit einem zunehmend häufigeren Auftreten von Starkregenereignissen kürzerer Andauer sowie mit einer zusätzlichen orografischen Verstärkung von Ereignissen längerer Andauer verbunden ist. Anhand des Klimaquotienten nach Ellenberg wurden Effekte des rezenten Klimatrends auf die Verteilung der potenziellen natürlichen Vegetation in Mitteldeutschland beispielhaft untersucht. Über eine Korrektur der Berechnungsvorschrift konnte eine Berücksichtigung der trendbehafteten klimatologischen Rahmenbedingungen, insbesondere dem negativen Niederschlagstrend im Sommer, erreicht werden. Insgesamt konnte festgestellt werden, dass die regionalen Auswirkungen des globalen Klimawandels massive Änderungen in der raum-zeitlichen Struktur des Niederschlages in Sachsen zur Folge haben, was unvermeidlich eine komplexe Wirkungskette auf den regionalen Wasserhaushalt zur Folge hat und mit Risiken verbunden ist. / This paper was written as a cumulative doctoral thesis based on appraised publications. Its objective was to study the temporal spectrum of precipitation under already changed or possible future climate conditions in order to derive effects on the water budget which are fraught with risks. Based on seasonal trends as established for Saxony and Central Germany for precipitation in the period of 1951-2000, the focus was on the behaviour of heavy precipitation in the catchment area of the Weißeritz (eastern Ore Mountains) during the growing season. Using distributions of extreme values, the local heavy precipitation behaviour in the reference period of 1961-2000 was described from a statistical point of view for event durations of 1-24 hours and their return periods of 5-100 years. Statistical downscaling based on weather patterns was used to project possible changes in the level of the high temporal resolution spectrum of precipitation, compared with the reference spectrum, to the time slices around 2025 (2011-2040) and 2050 (2036-2065). The IPCC A1B emission scenario was assumed for expected climate conditions for this purpose. Using a regionalisation algorithm adapted to the problem made it possible to achieve a transformation of local information into areal information. In doing so, distribution-relevant orographic effects on precipitation were taken into consideration in a manner true to scale. Significant decreases in precipitation in summer and during the growing season are combined with an increase and intensification of heavy precipitation in Saxony. This gives rise to a potential for conflict between the need for flood protection, on the one hand, and the supply of (drinking) water, on the other hand. For the expected climate conditions of the time slices around 2025 and 2050, increasingly positive, non-linear shifts in the level of the high temporal resolution spectrum of heavy precipitation were calculated for the catchment of the Weißeritz. Higher amounts of rain were found if the return periods were kept constant, and shorter return periods were found if the rain amounts were kept constant. It may be concluded from the change signal obtained that the continuing general warming trend is accompanied by an intensification of the primarily thermally induced convective behaviour of heavy precipitation. In Saxony, this is associated with an increasingly frequent occurrence of heavy precipitation events of short duration and with an additional orographic intensification of events of long duration. Using the Ellenberg climate quotient, effects of the recent climate trend on the distribution of potential natural vegetation in Central Germany were studied by way of example. Underlying climatological conditions subject to a trend, in particular the negative trend of precipitation in summer, were taken into consideration by a modification of the calculation rule. All in all, it was found that regional effects of global climate change bring about massive changes in the spatiotemporal structure of precipitation in Saxony, which inevitably leads to a complex chain of impact on the regional water budget and is fraught with risks.

This thesis is concerned with the efficient numerical simulation of finite element based flexible multibody systems. Scaling operations are systematically applied to the governing index-3 differential algebraic equations in order to solve the problem of ill conditioning for small time step sizes. The importance of augmented Lagrangian terms is demonstrated. The use of fast sparse solvers is justified for the solution of the linearized equations of motion resulting in significant savings of computational costs. Three time stepping schemes for the integration of the governing equations of flexible multibody systems are discussed in detail. These schemes are the two-stage Radau IIA scheme, the energy decaying scheme, and the generalized-α method. Their formulations are adapted to the specific structure of the governing equations of flexible multibody systems. The efficiency of the time integration schemes is comprehensively evaluated on a series of test problems. Formulations for structural and constraint elements are reviewed and the problem of interpolation of finite rotations in geometrically exact structural elements is revisited. This results in the development of a new improved interpolation algorithm, which preserves the objectivity of the strain field and guarantees stable simulations in the presence of arbitrarily large rotations. Finally, strategies for the spatial discretization of beams in the presence of steep variations in cross-sectional properties are developed. These strategies reduce the number of degrees of freedom needed to accurately analyze beams with discontinuous properties, resulting in improved computational efficiency.

Les technologies de reconnaissance automatique de la parole sont désormais intégrées dans de nombreux systèmes. La performance des systèmes de reconnaissance vocale pour les locuteurs non natifs continue cependant à souffrir de taux d'erreur élevés, en raison de la différence entre la parole non native et les modèles entraînés. La réalisation d'enregistrements en grande quantité de parole non native est généralement une tâche très difficile et peu réaliste pour représenter toutes les origines des locuteurs. Ce travail de thèse porte sur l'amélioration des modèles acoustiques multilingues pour la transcription phonétique de la parole de type « réunion multilingue ». Traiter ce type de parole constitue plusieurs défis : 1) il peut exister de la conversation entre des locuteurs natifs et non natifs ; 2) il y a non seulement de la parole non native d'une langue, mais de plusieurs langues parlées par des locuteurs venant de différentes origines ; 3) il est difficile de collecter suffisamment de données pour amorcer les systèmes de transcription. Pour répondre à ces défis, nous proposons un processus d'adaptation de modèles acoustiques multilingues que nous appelons « adaptation autonome ». Dans l'adaptation autonome, nous étudions plusieurs approches pour adapter les modèles acoustiques multilingues de manière non supervisée (les langues parlées et les origines des locuteurs ne sont pas connues à l'avance) et qui n'utilise aucune donnée supplémentaire lors du processus d'adaptation. Les approches étudiées sont décomposées selon deux modules. Le premier module qui s'appelle « l'observateur de langues » consiste à récupérer les caractéristiques linguistiques (les langues parlées et les origines des locuteurs) des segments à décoder. Le deuxième module consiste à adapter le modèle acoustique multilingue en fonction des connaissances fournies par l'observateur de langue. Pour évaluer l'utilité de l'adaptation autonome d'un modèle acoustique multilingue, nous utilisons les données de test, qui sont extraites de réunions multilingues, contenant de la parole native et non native de trois langues : l'anglais (EN), le français (FR) et le vietnamien (VN). Selon les résultats d'expérimentation, l'adaptation autonome donne des résultats prometteurs pour les paroles non natives mais dégradent très légèrement les performances sur de la parole native. Afin d'améliorer la performance globale des systèmes de transcription pour toutes les paroles natives et non natives, nous étudions plusieurs approches de détection de parole non native et proposons de cascader un tel détecteur avec notre processus d'adaptation autonome. Les résultats obtenus ainsi, sont les meilleurs parmi toutes les expériences réalisées sur notre corpus de réunions multilingues. / Automatic speech recognition technologies are now integrated into many systems. The performance of speech recognition systems for non-native speakers, however, continues to suffer high error rates, due to the difference between native and non-speech models trained. The making of recordings in large quantities of non-native speech is typically a very difficult and impractical to represent all the origins of the speakers. This thesis focuses on improving multilingual acoustic models for automatic phonetic transcription of speech such as “multilingual meeting”. There are several challenges in “multilingual meeting” speech: 1) there can be a conversation between native and non native speakers ; 2) there is not only one spoken language but several languages spoken by speakers from different origins ; 3) it is difficult to collect sufficient data to bootstrapping transcription systems. To meet these challenges, we propose a process of adaptation of multilingual acoustic models is called "autonomous adaptation". In autonomous adaptation, we studied several approaches for adapting multilingual acoustic models in unsupervised way (spoken languages and the origins of the speakers are not known in advance) and no additional data is used during the adaptation process. The approaches studied are decomposed into two modules. The first module called "the language observer" is to recover the linguistic information (spoken languages and the origins of the speakers) of the segments to be decoded. The second module is to adapt the multilingual acoustic model based on knowledge provided by the language observer. To evaluate the usefulness of autonomous adaptation of multilingual acoustic model, we use the test data, which are extracted from multilingual meeting corpus, containing the native and nonnative speech of three languages: English (EN), French (FR) and Vietnamese (VN). According to the experiment results, the autonomous adaptation shows promising results for non native speech but very slightly degrade performance on native speech. To improve the overall performance of transcription systems for all native and non native speech, we study several approaches for detecting non native speech and propose such a detector cascading with our self-adaptation process (autonomous adaptation). The results thus are the best among all experiments done on our corpus of multilingual meetings.

Au cours des dernières années, la capacité de la technologie LiDAR à capturer des informations détaillées sur la structure des forêts a attiré une attention croissante de la part de la communauté des écologues et des forestiers. Le LiDAR terrestre, notamment, apparaît comme un outil prometteur pour recueillir les caractéristiques géométriques des arbres à une précision millimétrique.Cette thèse étudie la reconstruction de surface à partir de nuages de points épars et non structurés, capturés en environnement forestier par un LiDAR terrestre. Nous proposons une suite d’algorithmes dédiés à la reconstruction de modèles d’attributs de placettes forestières : le sol etla structure ligneuse des arbres (i.e. troncs et branches principales). En pratique, nos approches modélisent le problème par des surfaces implicites construites à partir de fonctions à base radiale pour faire face à la forte hétérogénéité spatiale du nuage de points Lidar terrestre. / In recent years, the capacity of LiDAR technology to capture detailed information about forests structure has attracted increasing attention in the field of forest science. In particular, the terrestrial LiDAR arises as a promising tool to retrieve geometrical characteristics of trees at a millimeter level.This thesis studies the surface reconstruction problem from scattered and unorganized point clouds, captured in forested environment by a terrestrial LiDAR. We propose a sequence of algorithms dedicated to the reconstruction of forests plot attributes model: the ground and the woody structure of trees (i.e. the trunk and the main branches). In practice, our approaches model the surface with implicit function build with radial basis functions to manage the homogeneity and handle the noise of the sample data points.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-11T12:44:23Z No. of bitstreams: 1 henriqueluismoreiramonteiro.pdf: 1229121 bytes, checksum: 42eac85a6ba4045f928f5e191a450601 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-02-26T11:59:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 henriqueluismoreiramonteiro.pdf: 1229121 bytes, checksum: 42eac85a6ba4045f928f5e191a450601 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T11:59:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 henriqueluismoreiramonteiro.pdf: 1229121 bytes, checksum: 42eac85a6ba4045f928f5e191a450601 (MD5) Previous issue date: 2014-02-17 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O cálculo de componentes harmônicos e inter-harmônicos é efetuado geralmente através do cálculo da FFT (Fast Fourier Transform). Porém, com a utilização desta ferramenta, alguns problemas podem ser ocasionados de modo que a energia do sinal original se espalhe ao longo do espectro de frequência. Isto proporciona o surgimento de componentes que na realidade não existem. Este fenômeno é definido como espalhamento espectral e acontece pelo fato de haver algum componente interharmônico fora da resolução da frequência da FFT ou pelo fato do sinal ser amostrado de forma assíncrona. Para o primeiro caso, utiliza-se a norma IEC 61000-4-7 que apresenta uma abordagem de grupos e subgrupos a fim de englobar a energia dos interharmônicos espalhada ao longo do espectro de frequência. Quanto ao sinal amostrado de forma assíncrona, são apresentados métodos de interpolação no domínio da frequência e no domínio do tempo para corrigir o resultado obtido através da FFT. Dessa forma, este trabalho faz uma abordagem da norma IEC e de cada método de interpolação, comparando-os com intuito de se conhecer o melhor método a ser aplicado para o cálculo dos componentes contidos no sinal, de acordo com a norma IEC 61000-4-7. / The harmonic and interharmonic components calculation is usually performance by using the FFT ( Fast Fourier Transform). However, through the use of this tool, some problems may arise due the fact that the original signal energy can spread over the frequency spectrum, promoting the appearance of not actually existing components. This phenomenon is defined as spectral leakage and happens because either there is some interharmonic component whose frequency does not match the frequency resolution of the FFT, or because the signal is sampled asynchronously. In the first case, IEC 61000-4-7 provides the groups and subgroups approaches to include the interharmonic energy spreads over the frequency spectrum. In the case of asynchronous sampled rate, interpolation methods are presented both in the frequency domain and in time domain for correcting the result obtained through the FFT. Thus, this work addresses IEC approach and presents how the time and frequency interpolation can be used to improve the IEC criteria. The interpolation methods are compared in order to find the best method to be applied for the calculation of the components contained in the signal, in accordance with IEC 61000-4-7.

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire est une contribution à l'estimation des modèles Linéaires à Paramètres Variants (LPV) à temps continu. Dans un premier temps, il traite de façon originale la modélisation quasi-LPV des échangeurs de chaleur pour la détection d'encrassement durant les régimes transitoires. La méthodologie définie dans cette thèse est introduite pas à pas pour caractériser un échangeur à courants croisés puis pour celle d'un échangeur à contre-courants montrant ainsi la généricité de l'approche pour la modélisation des échangeurs thermiques. Une méthode locale basée sur une estimation initiale de modèles LTI en différents points du domaine de fonctionnement est utilisée pour construire le modèle LPV en agrégeant les paramètres des différents modèles locaux grâce à une méthode d'interpolation polynomiale liée aux débits massiques. Le modèle quasi-LPV de l'échangeur élaboré en fonctionnement sain permet ainsi d'envisager la détection de l'encrassement dans les échangeurs de chaleur en comparant ses sorties à ceux provenant du procédé. Dans un second temps, ce travail porte sur l'identification des systèmes LPV à représentation entrée-sortie à temps continu par une approche globale. Une solution pratique pour l'identification directe de tels systèmes est proposée. Elle est basée sur l'utilisation d'un algorithme à erreur de sortie initialisé par une approche à erreur d'équation, la méthode des Moments Partiels Réinitialisés. Des simulations illustrent les performances de l'approche proposée. / The research work presented in this thesis is a contribution to the estimation of Linear Parameter Varying (LPV) models in continuous-time. First, a quasi-LPV modeling of heat exchangers is tackled in an original way. This quasi-LPV model is meant to be used for fouling detection (during transient phases). A step-by-step description of the methodology is given on how to model a cross flow heat exchanger. Applying the same approach on a counter flow shows its genericity in the heat exchanger field. A local method, based on an estimation of LTI models for different operating points, is used to build the LPV model by interpolation of the various LTI model parameters. The resulting quasi-LPV model for a clean heat exchanger can thus be used for fouling detection by comparison of real and model outputs for the same input signals. Secondly, this work concerns the identification of continuous-time input-output LPV systems through a global approach. A practical solution for the direct identification of such systems is proposed. It is based on the use of an output-error algorithm initialized by an equation error based approach, the reinitialized partial moment's method. Simulations illustrate the performance of the proposed approach.

Les schémas de subdivision et les schémas de subdivision inverse sont largement utilisés en informatiquegraphique; les uns pour lisser des objets 3D, et les autres pour minimiser le coût d’encodagede l’information. Ce sont les deux aspects abordés dans cette thèse.Les travaux présentés dans le cadre de la subdivision décrivent l’études et la construction d’un nouveautype de schémas de subdivision. Celui-ci unifie deux schémas de subdivision de type géométriquesdifférents. Cela permet de modéliser des objets 3D composés de zones issues de l’applicationd’un schéma approximant et de zones issues de l’application d’un schéma interpolant. Dans le cadrede la subdivision inverse, Nous présentons une méthode de construction des schémas de subdivisionbi-réguliers inverses (quadrilatères et triangles) / Subdivision schemes are commonly used to generate a smooth shape from a much more coarseone. The reverse subdivision is designed to describe a high resolution mesh from a coarse one. Bothof these tools are used in numerous graphical modelisation domains. In this thesis, we focused ontwo distinct aspects: on one hand the construction of quasi-linear subdivision schemes and on theother hand the construction of reverse quad/triangle subdivision schemes. The work, presented inthe context of the subdivision, describes the construction of a new type of subdivision schemes, andtheirs applications to solve some problems coming from the application of linear subdivision schemes.The work presented in the context of the reverse subdivision describes a new method to reverse thequad/triangle subdivision schemes

Les champs continus sont des types de représentations spatiales utilisées pour modéliser des phénomènes tels que la température, la pollution ou l’altitude. Ils sont définis selon une fonction de mapping f qui affecte une valeur du phénomène étudié à chaque localisation p du domaine d’étude. Par ailleurs, la représentation des champs continus à différentes échelles ou résolutions est souvent essentielle pour une analyse spatiale efficace. L’avantage des champs continus réside dans le niveau de détails généré par la continuité, ainsi que la qualité de l’analyse spatiale fournie par la multi-résolution. L’inconvénient de ce type de représentations dans l’analyse spatio-multidimensionnelle est le coût des performances d’analyse et de stockage. Par ailleurs, les entrepôts de données spatiaux et les systèmes OLAP spatiaux (EDS et SOLAP) sont des systèmes d’aide à la décision qui permettent l’analyse spatio-multidimensionnelle de grands volumes de données spatiales et non spatiales. L’analyse des champs continus dans l’architecture SOLAP représente un défi de recherche intéressant. Différents travaux se sont intéressés à l’intégration de ce type de représentations dans le système SOLAP. Cependant, celle-ci est toujours au stade embryonnaire. Cette thèse s’intéresse à l’intégration des champs continus incomplets représentés par une grille régulière de points dans l’analyse spatio-multidimensionnelle. Cette intégration dans le système SOLAP implique que l’analyse des champs continus doit supporter : (i) les opérateurs OLAP classiques, (ii) la vue continue des données spatiales, (iii) les opérateurs spatiaux (slice spatial) et (iv) l’interrogation des données à différentes résolutions prédéfinies. Dans cette thèse nous proposons différentes approches pour l’analyse des champs continus dans le SOLAP à différents niveaux de l’architecture relationnelle, de la modélisation conceptuelle à l’optimisation des performances de calcul. Nous proposons un modèle logique FISS qui permet d’optimiser les performances d’analyse à multi-résolution en se basant sur des méthodes d’interpolation. Puis, nous exposons une méthodologie basée sur la méthode d’échantillonnage du Clustering, qui permet d’optimiser les opérations d’agrégation des grilles régulières de points dans l’architecture SOLAP relationnelle en effectuant une estimation des résultats. / Continuous fields are types of spatial representations used to model phenomena such as temperature, pollution or altitude. They are defined according to a mapping function f that assigns a value of the studied phenomenon to each p location of the studied area. Moreover, the representation of continuous fields at different scales or resolutions is often essential for effective spatial analysis. The advantage of continuous fields is the level of details generated by the continuity of the spatial data, and the quality of the spatial analysis provided by the multi-resolution. The downside of this type of spatial representations in the multidimensionnal analysis is the high cost of analysis and storage performances. Moreover, spatial data warehouses and spatial OLAP systems (EDS and SOLAP) are decision support systems that enable multidimensional spatial analysis of large volumes of spatial and non-spatial data. The analysis of continuous fields in SOLAP architecture represents an interesting research challenge. Various studies have focused on the integration of such representations in SOLAP system. However, this integration still at an early stage. Thus, this thesis focuses on the integration of incomplete continuous fields represented by a regular grid of points in the spatio-multidimensional analysis. This integration in the SOLAP system involves that the analysis of continuous fields must support:(i) conventional OLAP operators, (ii) Continuous spatial data, (iii) spatial operators (spatial slice), and (iv) querying data at different predefined levels of resolutions. In this thesis we propose differents approaches for the analysis of continuous fields in SOLAP system at different levels of the relational architecture (from the conceptual modeling to the optimization of computing performance). We propose a logical model FISS to optimize the performances of the multi-resolution analysis, based on interpolation methods. Then, we present a new methodology based on the Clustering sampling method, to optimize aggregation operations on regular grids of points in the relational SOLAP architecture.

L’aléatoire est un ingrédient clé en cryptographie. Par exemple, les nombres aléatoires sont utilisés pour générer des clés, pour le chiffrement et pour produire des nonces. Ces nombres sont générés par des générateurs pseudo-aléatoires et des fonctions pseudo-aléatoires dont les constructions sont basées sur des problèmes qui sont supposés difficiles. Dans cette thèse, nous étudions certaines mesures de complexité des fonctions pseudo-aléatoires de Naor-Reingold et Dodis-Yampolskiy et étudions la sécurité de certains générateurs pseudo-aléatoires (le générateur linéaire congruentiel et le générateur puissance basés sur les courbes elliptiques) et de certaines signatures à base de couplage basées sur le paradigme d’inversion. Nous montrons que la fonction pseudo-aléatoire de Dodis-Yampolskiy est uniformément distribué et qu’un polynôme multivarié de petit dégré ou de petit poids ne peut pas interpoler les fonctions pseudo-aléatoires de Naor-Reingold et de Dodis-Yampolskiy définies sur un corps fini ou une courbe elliptique. Le contraire serait désastreux car un tel polynôme casserait la sécurité de ces fonctions et des problèmes sur lesquels elles sont basées. Nous montrons aussi que le générateur linéaire congruentiel et le générateur puissance basés sur les courbes elliptiques sont prédictibles si trop de bits sont sortis à chaque itération. Les implémentations pratiques de cryptosystèmes souffrent souvent de fuites critiques d’informations à travers des attaques par canaux cachés. Ceci peut être le cas lors du calcul de l’exponentiation afin de calculer la sortie de la fonction pseudo-aléatoire de Dodis-Yampolskiy et plus généralement le calcul des signatures dans certains schémas de signatures bien connus à base de couplage (signatures de Sakai-Kasahara, Boneh-Boyen et Gentry) basées sur le paradigme d’inversion. Nous présentons des algorithmes (heuristiques) en temps polynomial à base des réseaux qui retrouvent le secret de celui qui signe le message dans ces trois schémas de signatures lorsque plusieurs messages sont signés sous l’hypothèse que des blocs consécutifs de bits des exposants sont connus de l’adversaire. / Randomness is a key ingredient in cryptography. For instance, random numbers are used to generate keys, for encryption and to produce nonces. They are generated by pseudo-random generators and pseudorandom functions whose constructions are based on problems which are assumed to be difficult. In this thesis, we study some complexity measures of the Naor-Reingold and Dodis-Yampolskiy pseudorandom functions and study the security of some pseudo-random generators (the linear congruential generator and the power generator on elliptic curves) and some pairing-based signatures based on exponentinversion framework. We show that the Dodis-Yampolskiy pseudo-random functions is uniformly distributed and that a lowdegree or low-weight multivariate polynomial cannot interpolate the Naor-Reingold and Dodis-Yampolskiy pseudo-random functions over finite fields and over elliptic curves. The contrary would be disastrous since it would break the security of these functions and of problems on which they are based. We also show that the linear congruential generator and the power generator on elliptic curves are insecure if too many bits are output at each iteration. Practical implementations of cryptosystems often suffer from critical information leakage through sidechannels. This can be the case when computing the exponentiation in order to compute the output of the Dodis-Yampolskiy pseudo-random function and more generally in well-known pairing-based signatures (Sakai-Kasahara signatures, Boneh-Boyen signatures and Gentry signatures) based on the exponent-inversion framework. We present lattice based polynomial-time (heuristic) algorithms that recover the signer’s secret in the pairing-based signatures when used to sign several messages under the assumption that blocks of consecutive bits of the exponents are known by the attacker.

This master's thesis deals with methods of increasing the image resolution. It contens as a description of theoretical principles and description of calculations which are wellknown nowdays and are usually used for increasing image resolution both description of new methods which are used in this area of image procesing. It also contens a method which I suggested myself. There is also a description of methods for an evaluation of image similarity and a comparation of results from methods which are described in this thesis. This thesis includes implementations of selected methods in programming language MATLAB. It was created an application, which realizes some methods of increasing image and evaluate their results relation to the original image using PSNR and SSIM index.