Le but de cette thèse est de proposer et d'évaluer un système transparent de capture de mouvements des mains en temps réel pour permettre la réalisation d'interactions 3D en environnement virtuel (E.V.). Les outils tels que le clavier et la souris ne suffisent plus lorsque l'on travaille dans des E.V. 3D et les systèmes de capture de mouvements actuels ont l'inconvénient du coût et du port de matériel. Les systèmes basés sur des caméras et le traitement d'images comblent en partie ces lacunes, mais ne permettent pas encore une capture de mouvements 3D précise, efficace et temps réel. Notre système propose une solution à ce problème grâce à une caméra 3D. Nous avons implémenté des modalités qui permettent une interaction plus naturelle avec les objets et l'E.V. L'objectif de notre système est d'obtenir des performances au moins égales à celles d'outils couramment utilisés en réalité virtuelle tout en offrant une meilleure acceptabilité globale, mesurée sous l'angle de l'utilité, de l'utilisabilité et du sentiment d'immersion. Pour répondre à cet objectif, nous avons mené 3 études expérimentales impliquant plus de 100 participants. L'étude 1 a comparé, pour une tâche de sélection, la première version de notre système (basé sur une Camera 3D MESA SwissRanger) à une souris classique. L'expérimentation 2 est axée sur l'étude de la réalisation de tâches de manipulation d'objets (positionnement, orientation, redimensionnement) et de navigation en E.V. Pour cette étude, nous avons comparé la version améliorée de notre système (basée sur la Microsoft Kinect) à des gants de données associés à des capteurs magnétiques. La 3ème étude, complémentaire, porte sur l'évaluation de nouvelles modalités d'interaction, implémentées d'après les commentaires recueillis auprès des participants de la seconde étude.

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La spécificité des logiciels scientifiques développés par IFP Energies nouvelles tient avant tout à l'originalité des modèles représentant les situations physiques exprimés sous forme de systèmes d'EDPs assortis de lois de fermeture complexes. Le développement de ces logiciels, conçus pour être exécutés sur les super calculateurs parallèles modernes, nécessite de combiner des méthodes volumes finis robustes et efficaces avec des technologies informatiques qui permettent de tirer au mieux parti de ces calculateurs (parallélisme, gestion de la mémoire, réseaux d'interconnexion, etc). Ces technologies de plus en plus sophistiquées ne peuvent plus être maîtrisées dans leur ensemble par les chercheurs métiers chargés d'implémenter des nouveaux modèles. Dans ce rapport nous proposons un langage spécifique aux méthodes de discrétisation Volumes Finis permettant le prototypage rapide de codes industriels ou de recherche. Nous décrivons le cadre mathématique sur lequel nous nous basons ainsi que la mise au point du nouveau langage. Les travaux out été validés sur des problèmes académiques puis par le prototypage d'une application industrielle dans le cadre de l'axe ''CO2 maîtrisé''.

In this thesis, we present a Thread-Level Speculation (TLS) framework whose main feature is to speculatively parallelize a sequential loop nest in various ways, to maximize performance. We perform code transformations by applying the polyhedral model that we adapted for speculative and runtime code parallelization. For this purpose, we designed a parallel code pattern which is patched by our runtime system according to the profiling information collected on some execution samples. We show on several benchmarks that our framework yields good performance on codes which could not be handled efficiently by previously proposed TLS systems.

La progression rapide de la technologie a donné lieu à un panorama riche et varié de dispositifs numériques : caméra, téléphones mobiles, GPS, tablettes tactiles, liseuses numériques, robots, télévisions, éléments de domotique... La majorité de ces appareils sont aujourd'hui connectés à Internet. Et en plus de leurs fonctionnalités principales, ils permettent à leur propriétaire de rester en contact avec " le monde " à l'aide de logiciels de communication, de personnages virtuels ou de robots. Tous ces dispositifs numériques fonctionnent indépendamment les uns des autres. La question qui se pose est de savoir si ces dispositifs numériques doivent être coordonnés afin de partager certaines informations et effectuer certaines actions ensembles. Cette collaboration entre les dispositifs numériques est gérée par le Compagnon Artificiel qui est en contact permanent avec un utilisateur par les biais des divers dispositifs numériques. Une architecture modulaire ArCo permettant de mettre en place un Compagnon Artificiel a été réalisée dans le cadre de ce travail. Les dispositifs numériques sont gérés par des modules spécifiques, créés grâce à un cadriciel MICE (Machines Interaction Control in their Environment). L'utilisateur final du système peut programmer des scenarii d'interaction, qui indiquent les actions que doivent effectuer les dispositifs numériques, grâce à une interface de programmation visuelle AmbiProg. Chaque scénario est interprété par un module AmbiLive. Les conflits d'accès aux dispositifs numériques sont gérés par un module AmbiCop. Un ensemble d'évaluations a permis de valider expérimentalement l'architecture ArCo et de répondre à des problématiques d'interaction homme-machine.

Concevoir et implanter des programmes parallèles est une tâche complexe, sujette aux erreurs. La vérification des programmes parallèles est également plus difficile que celle des programmes séquentiels. Pour permettre le développement et la preuve de correction de programmes parallèles, nous proposons de combiner le langage parallèle fonctionnel quasi-synchrone BSML, les squelettes algorithmiques - qui sont des fonctions d'ordre supérieur sur des structures de données réparties offrant une abstraction du parallélisme - et l'assistant de preuve Coq, dont le langage de spécification est suffisamment riche pour écrire des programmes fonctionnels purs et leurs propriétés. Nous proposons un plongement des primitives BSML dans la logique de Coq sous une forme modulaire adaptée à l'extraction de programmes. Ainsi, nous pouvons écrire dans Coq des programmes BSML, raisonner dessus, puis les extraire et les exécuter en parallèle. Pour faciliter le raisonnement sur ceux-ci, nous formalisons le lien entre programmes parallèles, manipulant des structures de données distribuées, et les spécifications, manipulant des structures séquentielles. Nous prouvons ainsi la correction d'une implantation du squelette algorithmique BH, un squelette adapté au traitement de listes réparties dans le modèle de parallélisme quasi synchrone. Pour un ensemble d'applications partant d'une spécification d'un problème sous forme d'un programme séquentiel simple, nous dérivons une instance de nos squelettes, puis nous extrayons un programme BSML avant de l'exécuter sur des machines parallèles.

Ce travail porte sur la compilation des langages de programmation logique par contraintes sur les domaines finis (DF). Plutôt que d'adopter l'approche usuelle considérant le résolveur comme une boîte noire nous avons choisi l'approche boîte de verre de P. Van Hentenryck. Dans celle-ci, le résolveur gère une seule contrainte primitive. Toutes les contraintes complexes (équations, contraintes symboliques...) sont traduites en des appels de contraintes primitives. Le résolveur est ainsi simple et homogène. De plus, l'utilisateur peut définir ses propres contraintes en termes de cette primitive. Cette primitive nous permet de définir une machine abstraite pour la compilation des contraintes DF. En outre, le traitement d'une seule primitive permet de définir des optimisations globales dont bénéficient toutes les contraintes de haut niveau. Toutes ces idées sont détaillées et aboutissent à la définition du langage clp (FD). L'étude des performances de clp (FD) montre que cette approche est très efficace, meilleure en tous cas que les résolveurs boîtes noires. Nous étudions également les aptitudes de clp (FD) à résoudre des contraintes booléennes car elles sont un cas particulier des DF. Là encore clp (FD) se compare très bien avec des résolveurs spécialisés. Nous nous intéressons enfin à la détection de la satisfaction des contraintes pour permettre à l'utilisateur de spécifier des calculs dirigés par les données (plutôt que par les instructions). Ce travail débouche donc tout naturellement sur l'implantation des langages concurrents.

Les architectures parallèles sont désormais présentes dans tous les matériels informatiques, mais les pro- grammeurs ne sont généralement pas formés à leur programmation dans les modèles explicites tels que MPI ou les Pthreads. Il y a un besoin important de modèles plus abstraits tels que les squelettes algorithmiques qui sont une approche structurée. Ceux-ci peuvent être vus comme des fonctions d'ordre supérieur synthétisant le comportement d'algorithmes parallèles récurrents que le développeur peut ensuite combiner pour créer ses programmes. Les développeurs souhaitent obtenir de meilleures performances grâce aux programmes parallèles, mais le temps de développement est également un facteur très important. Les approches par squelettes algorithmiques fournissent des résultats intéressants dans ces deux aspects. La bibliothèque Orléans Skeleton Library ou OSL fournit un ensemble de squelettes algorithmiques de parallélisme de données quasi-synchrones dans le langage C++ et utilise des techniques de programmation avancées pour atteindre une bonne efficacité. Nous avons amélioré OSL afin de lui apporter de meilleures performances et une plus grande expressivité. Nous avons voulu analyser le rapport entre les performances des programmes et l'effort de programmation nécessaire sur OSL et d'autres modèles de programmation parallèle. La comparaison rigoureuse entre des programmes parallèles dans OSL et leurs équivalents de bas niveau montre une bien meilleure productivité pour les modèles de haut niveau qui offrent une grande facilité d'utilisation tout en produisant des performances acceptables.

Fundação Araucária / Os seres humanos possuem uma alta capacidade de extrair informações de dados visuais, adquiridos por meio da visão. Através de um processo de aprendizado, que se inicia ao nascer e continua ao longo da vida, a interpretação de imagens passa a ser feita de maneira quase instintiva. Em um relance, uma pessoa consegue facilmente descrever com certa precisão os componentes principais que compõem uma determinada cena. De maneira geral, isto é feito extraindo-se características de baixo nível, como arestas, texturas e formas, e associando-as com significados de alto nível. Ou seja, realiza-se uma descrição semântica desta cena. Um exemplo disto é a capacidade de reconhecer outras pessoas e descrever suas características físicas e comportamentais. A área de visão computacional tem como principal objetivo desenvolver métodos capazes de realizar interpretação visual com desempenho similar aos humanos. Estes métodos englobam conhecimento de aprendizado de máquina e processamento de imagens. Esta tese tem como objetivo propor métodos de visão computacional que permitam a extração de informações de alto nível na forma de biometrias leves. Estas biometrias representam características inerentes ao corpo e ao comportamento humano. Porém, não permitem a identificação unívoca de uma pessoa. Para tanto, este problema foi abordado de duas formas, aprendizado não-supervisionado e supervisionado. A primeira busca agrupar as imagens através de um processo de aprendizado automático de extração de características, empregando técnicas de convoluções, computação evolucionária e clusterização. Nesta abordagem as imagens utilizadas contém faces e pessoas. A segunda abordagem emprega redes neurais convolucionais, que possuem a capacidade de operar sobre imagens cruas, aprendendo tanto o processo de extração de características quanto a classificação. Aqui as imagens são classificadas de acordo com gênero e roupas, divididas em parte superior e inferior do corpo humano. A primeira abordagem, quando testada com diferentes bancos de imagens, obteve uma acurácia de aproximadamente 80% para faces e não-faces e 70% para pessoas e não-pessoas. A segunda, testada utilizando imagens e vídeos, obteve uma acurácia de cerca de 70% para gênero, 80% para roupas da parte superior e 90% para a parte inferior. Os resultados destes estudos de casos, mostram que os métodos propostos são promissores, permitindo a realização de anotação automática de informações de alto nível. Isto abre possibilidades para o desenvolvimento de aplicações em diversas áreas, como busca de imagens e vídeos baseada em conteúdo e segurança por vídeo, reduzindo o esforço humano nas tarefas de anotação manual e monitoramento. / Humans have a high ability to extract visual data information acquired by sight. Trought a learning process, which starts at birth and continues throughout life, image interpretation becomes almost instinctively. At a glance, one can easily describe a scene with reasonable precision, naming its main components. Usually, this is done by extracting low-level features such as edges, shapes and textures, and associanting them to high level meanings. In this way, a semantic description of the scene is done. An example of this, is the human capacity to recognize and describe other people physical and behavioral characteristics, or biometrics. Soft-biometrics also represents inherent characteristics of human body and behaviour, but do not allow unique person identification. Computer vision area aims to develop methods capable of performing visual interpretation with performance similar to humans. This thesis aims to propose computer vison methods which allows high level information extraction from images in the form of soft biometrics. This problem is approached in two ways, unsupervised and supervised learning methods. The first seeks to group images via an automatic feature extraction learning , using both convolution techniques, evolutionary computing and clustering. In this approach employed images contains faces and people. Second approach employs convolutional neural networks, which have the ability to operate on raw images, learning both feature extraction and classification processes. Here, images are classified according to gender and clothes, divided into upper and lower parts of human body. First approach, when tested with different image datasets obtained an accuracy of approximately 80% for faces and non-faces and 70% for people and non-person. The second tested using images and videos, obtained an accuracy of about 70% for gender, 80% to the upper clothes and 90% to lower clothes. The results of these case studies, show that proposed methods are promising, allowing the realization of automatic high level information image annotation. This opens possibilities for development of applications in diverse areas such as content-based image and video search and automatica video survaillance, reducing human effort in the task of manual annotation and monitoring.

Tout le monde a déjà rencontré la fonctionnalité ``Undo/Redo' qui permet de se balader dans les versions précédentes d'un document. Bien que le versioning -- sauver et parcourir plusieurs versions d'entités données -- est nécessaire pour beaucoup d'applications, il est difficile de l'implémenter facilement et efficacement en temps et en espace utilisés. Dans cette thèse, nous présentons un système de versioning efficace et expressif pour les langages orientés objet. <p><p>Nous commencons par développer un modèle qui permet au développeur de sélectionner avec précision les parties intéressantes de son système qui seront sauvegardées à des moments clefs. Ce modèle permet de parcourir facilement les différentes versions enregistrées et de faire cohabiter aisément les parties versionnées avec les parties non sélectionnées par le développeur. Ce modèle est de plus compatible avec trois types de versioning (linear, backtracking et branching versioning) qui permettent des opérations diverses sur la ligne du temps, comme supprimer toutes les versions après une version donnée ou créer une nouvelle branche à partir d'une ancienne version. <p><p>Ensuite nous développons les structures efficaces en temps et en espace qui implémentent ce modèle dans un monde réel. Basées sur les travaux de Driscoll et al. elles sont adaptées aux spécificités de chaque type de versioning. <p><p>Nous montrons ensuite comment ce système peut être intégré concrètement dans un langage orienté object. Plus précisément, nous montrons comment notre système peut être intégré de façon transparente pour le développeur grâce à des outils tels que les aspects ou la transformation de bytecodes. <p><p>Pour valider nos propos, nous avons implémenté notre système dans les langages de programmation Smalltalk et Java. Nous montrons des applications réelles qui l'utilisent, telles que les post-conditions à états et le problème du planar point location. <p><p>Nous terminons cette thèse par évaluer l'efficacité de notre implémentation en effectuant des benchmarks détaillés en Smalltalk et en Java. Nous avons notamment étudié l'espace pris par nos structures données et le temps d'éxecution de chaque opération de versioning. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished