L'analyse et l’interprétation de contenus visuels et plus particulièrement la vidéo est un domaine de recherche de plus en plus attractif en raison du nombre important d'applications telles que la vidéo-surveillance, le résumé de films, l'indexation, les jeux vidéo, la robotique et la domotique. Dans cette thèse nous nous intéressons à la détection et à la reconnaissance d'actions humaines dans des séquences vidéo. Pour la partie détection des actions, nous avons introduit deux approches basées sur les points d'intérêts locaux. La première proposition est une méthode simple et efficace qui vise à détecter les mouvements humains ensuite contribuer à extraire des séquences vidéo décrivant des actions importantes. Afin d'atteindre cet objectif, les premières séquences vidéo sont segmentées en volumes de trames et groupes de points d’intérêts. Dans cette méthode, nous nous basons sur le suivi du mouvement des points d'intérêts. Nous avons utilisé, dans un premier lieu, des vidéos simples puis nous avons progressivement augmenté la complexité des vidéos en optant pour des scènes réalistes. Les jeux de données simples présentent généralement un arrière-plan statique avec un Seul acteur qui effectue une seule action unique ou bien la même action mais d'une manière répétitive. Nous avons ensuite testé la robustesse de la détection d'action proposée dans des jeux de données plus complexes réalistes recueillis à partir des réseaux sociaux. Nous avons introduit une approche de détection d'actions efficace pour résoudre le problème de la reconnaissance d'actions humaines dans les vidéos réalistes contenant des mouvements de caméra. Le mouvement humain est donc segmenté d'une manière spatio-temporelle afin de détecter le nombre optimal de trames suffisant pour effectuer une description vidéo. Les séquences sont décrites au moyen de descripteurs spatio-temporels. Nous avons proposé dans cette thèse deux nouveaux descripteurs spatio-temporels basés sur le suivi de la trajectoire des points d'intérêts. Les suivis et la description vidéo sont effectués sur les patchs vidéo qui contiennent un mouvement ou une partie d'un mouvement détecté par la segmentation réalisée lors de l'étape précédente. Nous nous sommes basés sur le descripteur SURF non seulement pour sa précision et mais surtout pour la rapidité. Le premier descripteur proposé est appelé ST-SURF basé sur une nouvelle combinaison du (SURF) et du flot optique. Le ST-SURF permet le suivi de la trajectoire des points d'intérêts tout en gardant les informations spatiales, pertinentes, provenant du SURF. Le deuxième descripteur proposé dans le cadre de cette thèse est un histogramme du mouvement de la trajectoire (HMTO). HMTO est basé sur la position ainsi que l'échelle relative à un SURF. Ainsi, pour chaque SURF détecté, nous définissons une région du voisinage du point d'intérêt en nous basant sur l'échelle. Pour le patch détecté, nous extrayons le flot optique d'une manière dense. Les trajectoires de mouvement sont ensuite générées pour chaque pixel en exploitant les composantes horizontale et verticale de flot optique (u, v). La précision de la description de la vidéo proposée est testée sur un ensemble de données complexes et un plus grand ensemble de données réalistes. Les descripteurs de vidéo proposés sont testés d'une manière simple puis en les fusionnants avec d'autres descripteurs. Les descripteurs vidéo ont été introduits dans un processus de classification basé sur le sac de mots et ont démontré une amélioration des taux de reconnaissance par rapport aux approches précédemment proposés dans l'état-de-l ‘art. / Due to increasing demand for video analysis systems in recent years, human action de-tection/recognition is being targeted by the research community in order to make video description more accurate and faster, especially for big datasets. The ultimate purpose of human action recognition is to discern automatically what is happening in any given video. This thesis aims to achieve this purpose by contributing to both action detection and recognition tasks. We thus have developed new description methods for human action recognition.For the action detection component we introduce two novel approaches for human action detection. The first proposition is a simple yet effective method that aims at detecting human movements. First, video sequences are segmented into Frame Packets (FPs) and Group of Interest Points (GIP). In this method we track the movements of Interest Points in simple controlled video datasets and then in videos of gradually increasing complexity. The controlled datasets generally contain videos with a static background and simple ac-tions performed by one actor. The more complex realistic datasets are collected from social networks.The second approach for action detection attempts to address the problem of human ac-tion recognition in realistic videos captured by moving cameras. This approach works by segmenting human motion, thus investigating the optimal sufficient frame number to per-form action recognition. Using this approach, we detect object edges using the canny edge detector. Next, we apply all the steps of the motion segmentation process to each frame. Densely distributed interest points are detected and extracted based on dense SURF points with a temporal step of N frames. Then, optical flows of the detected key points between two frames are computed by the iterative Lucas and Kanade optical flow technique, using pyramids. Since we are dealing with scenes captured by moving cameras, the motion of objects necessarily involves the background and/or the camera motion. Hence, we propose to compensate for the camera motion. To do so, we must first assume that camera motion exists if most points move in the same direction. Then, we cluster optical flow vectors using a KNN clustering algorithm in order to determine if the camera motion exists. If it does, we compensate for it by applying the affine transformation to each frame in which camera motion is detected, using as input parameters the camera flow magnitude and deviation. Finally, after camera motion compensation, moving objects are segmented using temporal differencing and a bounding box is drawn around each detected moving object. The action recognition framework is applied to moving persons in the bounding box. Our goal is to reduce the amount of data involved in motion analysis while preserving the most important structural features. We believe that we have performed action detection in the spatial and temporal domain in order to obtain better action detection and recognition while at the same time considerably reducing the processing time...

Les travaux menés dans cette thèse sont en lien avec les inégalités fonctionnelles et géométriques, dans le cadre continu et discret. En particulier, nous exploitons le principe de monotonie le long du flot de la chaleur, dont les conséquences ont été nombreuses en analyse, géométrie et probabilité depuis les travaux fondateurs de Bakry et Émery. Plus récemment, ce principe a été utilisé pour répondre à des questions d'informatiques théoriques via l'analyse des fonctions booléennes. Dans une première partie, nous présentons diverses inégalités à intégrales multiples et inégalités de type géométriques obtenues par monotonie le long du semi-groupe de la chaleur. Nous caractérisons, par la plupart d'entre elles, les cas d'égalités et mettons en évidence des phénomènes de rigidité dans le cas de variétés riemanniennes. En particulier nous étudions la rigidité pour le théorème de comparaison isopérimétrique de Bakry-Ledoux en utilisant leur preuve par flot de la chaleur. Cette preuve a été exploitée par Mossel et Neeman pour obtenir un résultat de stabilité robuste dans le cas gaussien. Nous reprenons cette preuve et nous la simplifions, en particulier en éliminant la plupart des arguments spécifiques au cas gaussien. Cela laisse espoir d'obtenir une version quantitative pour des mesures log-concaves plus générales ou sur les sphères euclidiennes de grandes dimensions. La deuxième partie est consacrée à l'analyse des fonctions booléennes. Le résultat principal de cette partie est l'extension d'un critère dû à Benjamini, Kalai et Schramm liant sensibilité au bruit et influences d'une fonction booléenne. Ce critère a été récemment étendu sur l'espace gaussien à travers le concept d'influences géométriques. En particulier, nous donnons une nouvelle preuve quantitative de ce résultat, basée sur des arguments de semi-groupes. Le résultat ainsi obtenu s'étend à des modèles de graphes de Schreier plus généraux que le cube ainsi qu'à des modèles continus autre que l'espace gaussien. En particulier, la version quantitative sur les tranches du cube booléen a des conséquences en théorie de la percolation. Dans une dernier chapitre, nous mettons en lien ce critère quantitatif pour donner une généralisation à des graphes produits du théorème "Junta" de Friedgut. / The general topic of this Ph.D thesis is functional and geometrical inequalities, in both continuous and discrete setting. In particular, we make use of the monotone property along the heat flow, which had led to important developments in analysis, geometry and probability since the pioneer work of Bakry and Émery. More recently, this principle has been used in the analysis of Boolean functions in view of application in theoretical computer science. In the first part, we present some multiple integrals inequalities and geometric type inequalities obtained by monotonicity along the heat flow. We characterize, for most of them, equality cases and we put forward rigidity phenomenon in the setting of Riemannian manifolds. In particular, we study rigidity for the Bakry-Ledoux isoperimetric comparison theorem using their semigroup proof. This proof has been exploited by Mossel and Neeman to derive robust dimension free bounds for the Gaussian isoperimetry. We simplify their proof an in particular remove most of Gaussian-specific parts. This gives hope to derive robust estimates to more general log-concave measures or on high dimensional Euclidean spheres. The second part is devoted to analysis of Boolean functions. The principal contribution in this field is the extension of a criterion of Benjamini, Kalai and Schramm linking noise sensitivity and influences of a Boolean function. Such a criterion has been extended recently in continuous setting via the concept of geometric influence. We give a new, semigroup, proof of a quantitative version of it previously established in the discrete cube and in the Gaussian space. This quantitative version generalizes both to various models of Schreier graphs and more general continuous spaces. In particular, the quantitative version over the slices of the Boolean cube has consequences in percolation theory. In the last chapter, we link this quantitative criterion with a generalization over graph products of the "Junta" theorem of Friedgut.

Cette thèse est consacrée à l'étude d'une famille des flots géométriques associés au problème de la courbure scalaire prescrite sur une variété riemannienne compacte. Plus précisément, si on désigne par (M,g0) une variété riemannienne compacte de dimension n≥3, et si F∈C∞ (M) est une fonction donnée, le problème de la courbure scalaire prescrite consiste à trouver une métrique g conforme à g0 telle que F soit sa courbure scalaire. Ce problème est équivalent à la résolution de l'EDP suivante :-4 (n-1)/(n-2) ∆u+R0 u=Fu((n+2)/(n-2 )) , u>0 , (E), Où R0 est la courbure scalaire de la métrique initiale g0 et ∆ est le laplacien associé à g0. Il s'agit d'une équation elliptique non-linéaire dont la difficulté principale provient du terme u((n+2)/(n-2 )). Hormis le cas de la sphère standard Sn , tous les travaux consacrés à l'étude de l'équation (E) sont basés sur la méthode variationnelle. Dans cette thèse, on développe une autre approche basée sur l'étude d'une famille de flots géométriques qui permet, entre autres, de résoudre l'équation (E). La question dépend bien entendu de la métrique initiale g0 et en particulier du signe de sa courbure scalaire R0. Les flots introduits sont des flots de gradient associés à deux fonctionnelles distinctes dépendant du signe de R0. La première partie de cette thèse est consacrée au cas R0<0 et dans la deuxième partie on traite le cas R0>0. Dans les deux cas, on démontre l'existence globale du flot et on étudie son comportement asymptotique à l'infini. / This thesis is devoted to the study of a family of geometric flows associated with the prescribed scalar curvature problem. More precisely, if we denote by (M,g0) a compact riemannian manifold with dimension n≥3, and if F∈C∞ (M) is a given function, the prescribed scalar curvature problem consists of finding a conformal metric g to g0 such that F is its scalar curvature. This problem is equivalent to the resolution of the following PDE : -4 (n-1)/(n-2) ∆u+R0 u=Fu((n+2)/(n-2 )) , u>0 , (E), Where R0 is the scalar curvature of the initial metric g0 and ∆ is the laplacian associated with g0.It is a nonlinear elliptic equation, whose the main difficulty comes from the term u((n+2)/(n-2 )). Apart from the case of the standard sphere Sn all the works that study the equation (E) are based on the variational method. In this thesis, we develop another approach based on the study of a family of geometric flows which allows to solve equation (E).The flows introduced are gradient flows associated with two distinct functional functions depending on the sign of R0.The first part of this thesis is devoted to the case R0<0 and in the second part we treat the case R0>0. In both cases, our aim is to proof the global existence of the flow and study its asymptotic behavior at infinity.

Ce manuscrit présente les travaux menés pour proposer un flot de conception permettant d’implanter des processeurs RISP dans un circuit reprogrammable (FPGA). Après une description des différentes solutions envisageables pour réaliser des prototypes dans le domaine du traitement d’image, ce document décrit une méthode qui consiste à générer des modèles matériels de processeurs destinés au traitement d’images, avec des opérateurs taillés sur une application donnée. Un ensemble d’expérimentations utilisant des algorithmes courants permet d’évaluer les performances du flot de conception proposé. Le prototypage rapide d’un système biométrique sans contact, basé sur la reconnaissance de paumes a été aussi réalisé sur la plateforme de test. / This manuscript presents work to propose a development cycle to establish RISP processors in a reprogrammable chip (FPGA). After a description of the various possible solutions to produce image processing prototypes, this document describes a method which consists in generating hardware models of processor target to image processing, with operators just for a given application. Test with a set of common algorithm makes evaluate the performances of the design cycle proposed. Rapid prototyping of a contact less biometric system, based on palmprint recognition, is also realized on the test platform.

À notre époque, la problématique de la prise en charge des personnes en situation de handicap est d'une importance majeure. Nombreuses sont les études qui prouvent qu'économiquement et socialement le handicap impacte fortement la société moderne. La dépendance, résultat des situations de handicap, est l'incapacité de réaliser seul les tâches de la vie courante. Une aide spécialisée, voire l'hospitalisation dans les cas les plus avancés, peut devenir nécessaire. Les politiques ne se sont pas trompés en faisant de cet enjeu une priorité, notamment en France où le gouvernement a débloqué d'importantes sommes d'argent. L'Organisation Mondiale de la Santé, dans sa dernière définition du handicap, explique que le handicap est situationnel et qu'un environnement adapté peut compenser l'incapacité et supprimer la dépendance. Nous pouvons nous demander dans quelle mesure la technologie peut apporter, dans la vie de tous les jours, un certain degré de confort et une autonomie aux personnes dépendantes. La technologie apporte, aujourd'hui par l'intermédiaire des habitats intelligents, des systèmes pervasifs et de la domotique, les moyens nécessaires aux personnes pour gagner en autonomie et vivre plus longtemps à domicile. Ces solutions s'appuient sur des services d'assistance spécialisés, adaptés à la singularité de la pathologie du patient. Ainsi, un patient en situation de handicap physique se verra proposer une solution de contrôle d’environnement tandis qu’un patient souffrant de trouble cognitif pourra compenser son handicap grâce aux solutions d’analyse du comportement. Nous proposons une solution d’assistance unifiant les deux champs d’action, pour compenser les situations de polyhandicaps. Pour assurer autonomie, confort de vie, sécurité, surveillance et assistance à domicile des personnes dépendantes, les algorithmes d’assistance requièrent beaucoup de ressources de traitement et le manque de ces dernières peut ralentir voire bloquer le déploiement des différentes tâches et remettre en question considérablement l'expérience utilisateur et par conséquent l'acceptation de la solution. Négliger l'impact des ressources sur le déploiement peut mener à des situations de fonctionnement gênantes, voire dangereuses, dans le cas d'une urgence vitale. Peut-on vraiment proposer le meilleur service d'assistance possible si notre infrastructure ne permet pas sa réalisation ? Pour répondre à cette problématique, les concepteurs surdimensionnent la solution. Autrement dit, des équipements supplémentaires, spécialisés et couteux, sont installés. Toutefois, cette attitude très répandue dans l'industrie ne respecte pas les recommandations de l'aide au handicap, qui cherchent à réduire les critères de couts et d'intrusivité, notamment. Les habitudes de vie moderne impliquent que la maison d'aujourd'hui, sans modifications particulières, regorge déjà d'équipements domotiques et électroniques aux capacités inexploitées. Nous proposons une approche de modélisation des ressources pour mettre en évidence leurs capacités. Cependant, avoir conscience de ces capacités ne suffit pas, il faut aussi les connaître et savoir les gérer pour faciliter le déploiement des services d’assistance. En effet, si l’exploitation des capacités au niveau d’une ressource est correctement maitrisée, l’optimisation conjointe des capacités de plusieurs ressources est quant à elle moins développée. Nous avons mis en place un flot de déploiement contextuel qui grâce à la connaissance de son environnement et des ressources qui le composent peut déployer un service sur n'importe quel équipement capable de le réaliser. Une répartition de la charge de traitement de manière uniforme permet de garantir une sureté de fonctionnement en évitant un engorgement des ressources et une surcharge globale du système. / Nowadays, the problem of care for people with disabilities is a major concern. Many studies prove that handicaps strongly impact modern society, economically and socially. Dependence, resulting in disability situations, is the inability to perform alone the tasks of daily living. A specialized assistance or even hospitalization, in the most advanced cases, may become necessary. Politicians were not deceived by making this issue a priority, particularly in France where the government has provided large sums of money. The World Health Organization, in its latest definition of disability says that disability is situational and that a suitable environment can compensate for the inability and correct the dependency. We can wonder, to what degree, can technology bring in the life of every day, a certain degree of comfort and independence for disabled people? Today, technology brings through intelligent houses, pervasive systems and home automation, the necessary resources for people to gain autonomy and stay longer at home. These solutions are based on specialized support services adapted to the uniqueness of the patient's pathology. Thus, a patient with physical disabilities could have an environment control solution while a patient with cognitive impairment may compensate for his disability through behavior analysis solutions. We offer a healthcare solution combining the two fields of action, to compensate for situations of multiple handicaps. To ensure independence, living comfort, security, health surveillance and home care for disabled people, algorithms require a lot of processing resources. The lack of processing devices can slow or even block the deployment of different assistive tasks and question considerably the user experience and therefore the acceptance of the solution. Neglecting the impact of resources for deploying can lead to inconvenient situations, even dangerous in the case of vital emergency. Can we really offer the best possible assistance service if our infrastructure does not allow its achievement? To address this problem, designers oversize the solution. In other words, extra dedicated and expensive equipments are installed in the person's environment. This attitude, although widely used in the industry, does not respect the recommendations of ambient assisted living, which aim to reduce the cost criteria and intrusiveness. Modern lifestyles imply that today's home, without any particular modifications, is already full of home-automation and electronic devices with unused capacities. We offer a resource modeling approach to highlight their abilities. However, be aware of these capabilities is not enough, the system also need to know how to manage them to facilitate the deployment of assistive services. Indeed, if the system can properly manage the utilization of the capabilities of one resource, the joint optimization of several resources, at the same, time is not enough controlled. We have set up a contextual deployment flow which, thanks to the knowledge of the environment and resources, can deploy a service on any devices capable of carrying out the operation. A distribution of the processing load, uniformly, helps to ensure dependability of our solution, by avoiding resource bottlenecks and overall system overload.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

No description available.

Quelque-soit le multiprocesseur et son architecture, la facilité de leur programmation demeure une difficulté majeure. Une croyance bien installée est que l’exploitation correcte et efficace du parallélisme dans une application est une question pour les concepteurs d’outils de développement logiciel. Selon cette vision, nous avons besoin de techniques de compilation plus sophistiqués pour partitionner une application en threads simultanés. Mais de nombreux experts revendiquent que l'architecture joue un rôle tout aussi important: il faut opérer un changement fondamental dans l'architecture de processeurs avant que l’on puisse espérer des progrès importants au niveau de leur programmabilité. Notre approche favorise la convergence de ces points de vue. La convergence entre le calcul parallèle “en flot de données” avec l'architecture de von Neumann est porteuse de nombreuses promesses. En particulier en termes de tolérance à la latence, en termes d’exploitation d'un haut degré de parallélisme, le tout pour un très faible coût de changement de contexte entre threads. Les architectures à flot de données multithread exigent un haut degré de parallélisme pour tolérer la latence. D'autre part, le partitionnement d’un programme en un grand nombre de threads à grain fin est une source d'erreurs commune pour les développeurs. Pour reconcilier ces faits, nous nous efforçons de faire progresser l'état de l'art dans le partitionnement automatique de threads, conjointement avec le support du langage de programmation pour l’exploitation de parallélisme à plus gros grain, tout en préservant un concurrence déterministe. Cette thèse présente un algorithme général de partitionnement de threads, pour transformer du code séquentiel en un programme exprimant du parallélisme en flot de données. Notre algorithme fonctionne sur le Program Dependence Graph (PDG) et la forme en assignation unique statique (Static Single Assignment, SSA), pour extraire du parallélisme de tâche, pipeline, et de données, en présence de flot de contrôle arbitraire. Nous avons conçu une nouvelle représentation intermédiaire pour faciliter la génération de code, et son exécution parallèle en flot de données. Nous avons également mis en œuvre ces algorithmes dans un prototype fondé sur GCC, et contribué au développement d’une plateforme de simulation permettant d’explorer la parallélisation en flot de données à grande échelle. Ces extensions et l'architecture simulée permettent l'exploration de modèles innovants de mémoire pour le parallélisme en flot de données. Ces outils et modèles ont également été évalués sur des applications réalistes. / Across the wide range of multiprocessor architectures, all seem to share one common problem: they are hard to program. It is a general belief that parallelism is a software problem, and that perhaps we need more sophisticated compilation techniques to partition the application into concurrent threads. Many experts also make the point that the underlining architecture plays an equally important architecture before one may expect significant progress in the programmability of multiprocessors. Our approach favors a convergence of these viewpoints. The convergence of dataflow and von Neumann architecture promises latency tolerance, the exploitation of a high degree of parallelism, and light thread switching cost. Multithreaded dataflow architectures require a high degree of parallelism to tolerate latency. On the other hand, it is error-prone for programmers to partition the program into large number of fine grain threads. To reconcile these facts, we aim to advance the state of the art in automatic thread partitioning, in combination with programming language support for coarse-grain, functionally deterministic concurrency. This thesis presents a general thread partitioning algorithm for transforming sequential code into a parallel data-flow program targeting a multithreaded dataflow architecture. Our algorithm operates on the program dependence graph and on the static single assignment form, extracting task, pipeline, and data parallelism from arbitrary control flow, and coarsening its granularity using a generalized form of typed fusion. We design a new intermediate representation to ease code generation for an explicit token match dataflow execution model. We also implement a GCC-based prototype. We also evaluate coarse-grain dataflow extensions of OpenMP in the context of a large-scale 1024-core, simulated multithreaded dataflow architecture. These extension and simulated architecture allow the exploration of innovative memory models for dataflow computing. We evaluate these tools and models on realistic applications.

L'obfuscation de logiciels est une technique de protection deprogrammes qui transforme du code pour rendre son analyse plusdifficile. Les expressions mixtes arithmético-booléennes (MBA) sontprésentées comme une bonne obfuscation du flot de données. Le domainede l'obfuscation MBA étant assez jeune, il bénéficie de peu delittérature sur la conception et l'analyse de telles expressionsobfusquées. Ainsi, beaucoup de sujets intéressants apparaissent lors deson étude, autant sur l'obfuscation que sur la désobfuscation (ousimplification) d'expressions MBA.Durant nos recherches, nous avons structuré le sujet de l'obfuscationMBA, le reliant à d'autres domaines comme la cryptographie ou laréécriture. Nous avons également reconstruit une techniqued'obfuscation MBA à partir d'échantillons publics. Nous avons étudié ce quesignifie simplifier une expression obfusquée, et défininos propres métriques de simplicité pour les expressions MBA. L'étudede la simplification MBA a entraîné l'implémentation de deux outils dedésobfuscation, qui ont simplifié avec succès plusieurs examplespublics d'expressions obfusquées. Finalement, nous avons évalué larésilience de l'obfuscation MBA par rapport à nos algorithmes desimplification (ainsi que d'autres techniques de désobfuscation), etnous avons conclu que la technique d'obfuscation MBA offrait peu derésilience en l'état. Nous avons donc proposé quelques pistes pouraméliorer ce type d'obfuscation. / Software obfuscation is a software protection technique thattransforms code in order to make its analysis more difficult. MixedBoolean-Arithmetic (MBA) expressions are presented as a strongobfuscation in the context of data flow obfuscation. As the domainaround MBA obfuscation is quite young, there is little literatureon the conception and analysis of such obfuscated expressions.Therefore many interesting subjects arise during its study, both around theobfuscation and deobfuscation (or simplification) of MBA expressions.During our work, we structured the subject of MBA obfuscation, linkingit to other topics like cryptography or rewriting. We also reconstructedan MBA obfuscation technique from public samples. We studied themeaning of simplifying an obfuscated expression, and definedour own simplicity metrics for MBA expressions. The study of MBAsimplification yielded the implementation of two deobfuscation toolsthat successfully simplified several public examples of obfuscatedexpressions. Finally, we assessed the resilience of the MBAobfuscation with regard to our simplification algorithms (as well asother deobfuscation techniques), concluding that this obfuscationtechnique offers little resilience as it is, and we proposed a few ideasto help improve this type of obfuscation.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.