With changing climate, it is necessary to investigate how different plants are af- fected by drought, which is the starting point for this project. The proposed project aims to apply Machine Learning tools to learn predictive patterns of Scots pine seedlings in response to drought conditions by measuring the canopy area and growing rate of the seedlings presented in the time-lapse images. There are 5 different families of Scots Pine researched in this project, therefore 5 different sets of time-lapse images will be used as the data set. The research group has previously created a method for finding the canopy area and computing the growth rate for the different families. Furthermore, the seedlings rotate in an individual pattern each day, which could prove to affect their tolerance to drought according to the research group and is currently not being measured. Therefore, we propose a method using an object detection model, such as Mask R-CNN, to detect and find each seedling’s respective region of interest. With the obtained region of interest, the goal will be to apply an object-tracking algorithm, such as a Dense Optical Flow Algorithm. Using different methods, such as the Shi-Tomasi or Lucas Kanade method, we aim to find feature points and track motion between images to find the direction and velocity of the rotation for each seedling. The tracking algorithms will then be evaluated based on their performance in estimating the rotation features against an annotated sub-set of the time-lapse data set.

This research introduces parallel U-shaped assembly lines with crossover points. Crossover points are connecting points between two parallel U-shaped lines making the lines interdependent. The assembly lines can be employed to manufacture a variety of products belonging to the same product family. This is achieved by utilizing the concepts of crossover points, multi-line stations, and regular stations. The binary programming formulation presented in this research can be employed for any scenario (e.g. task times, cycle times, and the number of tasks) in the configuration that includes a crossover point. The comparison of numerical problem solutions based on the proposed heuristic approach with the traditional approach highlights the possible reduction in the quantity of workers required. The conclusion from this research is that a wider variety of products can be manufactured at the same capital expense using parallel U-shaped assembly lines with crossover points, leading to a reduction in the total number of workers. / M. S. / U-shaped assembly line is a production line where material moves continuously through a series of workstations/machines arranged in a U-shape. The usage of lines is for mid-volume, mid-variety production where machines are arranged based on processing sequence. There are machines on the front and back side of U-shaped line and workers are working on the layout. Raw material entering the U-shaped assembly line, and the finished product exiting the assembly line are in close proximity to improve supervision. The advantage of the U-shaped line is that one worker can work on multiple machines at the same time promoting cross functional workers. Placing two U-shaped lines in parallel can improve workstation utilization and in turn reduce the number of workstations required. This thesis aims to provide more flexibility regarding the production of a variety of products with the same product configuration. The proposed configuration permits the manufacture of new products that belong to the same product family, while using the existing machine resources.

The recent growth in sensor technology allows easier information gathering in real-time as sensors have grown smaller, more accurate, and less expensive. The resulting data is often in a geo-stream format continuously changing input with a spatial extent. Researchers developing geo-streaming management systems (GSMS) require a benchmark system for evaluation, which is currently lacking. This thesis presents GSMark, a benchmark for evaluating GSMSs. GSMark provides a data generator that creates a combination of synthetic and real geo-streaming data, a workload simulator to present the data to the GSMS as a data stream, and a set of benchmark queries that evaluate typical GSMS functionality and query performance. In particular, GSMark generates both moving points and evolving spatial regions, two fundamental data types for a broad range of geo-stream applications, and the geo-streaming queries on this data.

This paper presents a new approach to the feature-matching problem for 3D reconstruction by taking advantage of GPS and IMU data, along with a prior calibrated stereo camera system. It is expected that pose estimates and calibration can be used to increase feature matching speed and accuracy. Given pose estimates of cameras and extracted features from images, the algorithm first enumerates feature matches based on stereo projection constraints in 2D and then backprojects them to 3D. Then, a grid search algorithm over potential camera poses is proposed to match the 3D features and find the largest group of 3D feature matches between pairs of stereo frames. This approach will provide pose accuracy to within the space that each grid region covers. Further refinement of relative camera poses is performed with an iteratively re-weighted least squares (IRLS) method in order to reject outliers in the 3D matches. The algorithm is shown to be capable of running in real-time correctly, where the majority of processing time is taken by feature extraction and description. The method is shown to outperform standard open source software for reconstruction from imagery. / Master of Science

In response to the challenge of moving society toward sustainability, a paradigm shift within the materials sector calls for a transition focusing on the socio-ecological sustainability of natural materials such as industrial hemp fibre (Cannabis sativa L.). Although well-suited for hemp cultivation, Sweden faces challenges building its hemp fibre value chain (HFVC). Taking a systems perspective, this study aimed to identify how Sweden can strengthen its HFVC by 1) uncovering system dynamics and mapping out the current HFVC and 2) identifying interventions that could strengthen the system. This study used Meadows’ 12 Leverage Points concept to analyse the data from survey-based questionnaires and semi-structured interviews with HFVC actors. The results illuminated a systemic view of the current structure of the HFVC and suggested a set of interventions for ‘shallow’ and ‘deep’ change that could move it toward sustainability. Ultimately, strengthening the HFVC to enhance sustainability depends on the ability to co-create a sustainable, resilient system. Through intentional collaboration,advocacy for hemp fibre, and strategic leadership, the HFVC has the potential to overcome the difficulty of responding urgently to the sustainability challenge while also meeting the time-intensive developmental needs of the system.

State observers for nonlinear systems are often designed for a canonical form of this system. However, this form may possess singular points, where the vector field is not defined or a Lipschitz condition is not fulfilled. This unpleasant behavior can possibly be avoided using an embedding into a higher dimensional space. A construction of such an embedding and the corresponding inverse map is discussed for polynomial systems using methods from algebraic geometry.

Ce travail de thèse a été consacré à la photostructuration d'une matrice polymère de type acrylate contenant des points quantiques CdSe/ZnS (QDs) par l'enregistrement de réseaux. La diffusion photoinduite des nanocristaux semi-conducteurs a tout d'abord été mise en évidence par l'utilisation d'un montage permettant d'irradier sur une seule ligne, et par l'émission de fluorescence des QDs utilisée ici comme sonde de déplacement. Ensuite, pour comprendre l'augmentation de la modulation d'indice de réfraction, et par conséquent du rendement de diffraction des réseaux enregistrés dans ces matériaux composites, nous avons mis en place une approche physico-chimique. Celle-ci nous a permis de corréler les modifications chimiques et les propriétés physiques du réseau. En effet, nous avons montré que l'ajout de points quantiques influence la cinétique de polymérisation ; la vitesse de consommation du photosensibilisateur et de conversion des monomères diminuent. Cette diminution permet une meilleure diffusion des espèces au sein de la matrice. Donc, le ralentissement de la cinétique de photopolymérisation et la répartition spatiale des QDs contribuent à un accroissement de la modulation d'indice de réfraction des réseaux enregistrés.

Les cellules solaires à base de polymères conjugués sont des dispositifs prometteurs pour récolter l'énergie du Soleil à de faibles coûts de production. Le type de dispositif le plus fréquemment étudié par la communauté scientifique à l'heure actuelle est celui dont la séparation de charge est effectuée en utilisant un mélange de polymère semiconducteur et de [6,6]-phényl-C6i-butanoate de méthylé (PCBM). Dans ce système, le PCBM et le polymère semiconducteur jouent les rôles respectifs d'accepteur et de donneur d'électrons. Dans les travaux présentés ici, des nanocristaux de CdSe, aussi appelés points quantiques colloïdaux (cQDs), sont utilisés comme accepteurs d'électrons au lieu du PCBM. Les possibles avantages des cQDs de CdSe sont une meilleure absorption optique dans le spectre UV-visible et un meilleur transport de charges. Cependant, les cQDs de CdSe sont dispersés moins facilement dans les polymères conjugués que le PCBM, ce qui est un des facteurs limitant les performances des cellules solaires hybrides polymère-cQDs. Notre but est d'augmenter l'efficacité de ce type de cellule solaire en contrôlant la morphologie de leur couche active. Nous utilisons du tétrafluoro-tétracyano-quinodiméthane (F4TCNQ) comme additif pour améliorer la dispersion des cQDs de CdSe dans le polymère conjugué poly(3-hexylthiophène) (P3HT). La meilleure cellule solaire fabriquée possède un rapport massique F4TCNQ:cQDs de (0.50±0.03) % et un rendement de conversion de puissance (2.3±0.4) fois plus élevé que le meilleur dispositif ne contenant pas de F4TCNQ.

Malgré l’intérêt grandissant des études portant sur le processus de désistement du crime, cet aspect demeure l’un des moins bien compris de la carrière criminelle. À ce jour, peu de recherches se sont penchées sur le lien entre la carrière criminelle passée et la période qui lui succède, soit le désistement. Cette présente étude vise à reconstruire les trajectoires criminelles d’individus ayant poursuivi une carrière criminelle. Les données colligées proviennent des récits narratifs de 15 participants ayant connu une carrière criminelle significative et s’identifiant comme s’étant désistés avec succès. L’objectif derrière ce projet est de mieux saisir le processus de maintien à long terme du désistement criminel. Une attention particulière est accordée à l’influence de la trajectoire criminelle (ses circonstances, ses paramètres) et sur la façon dont se déploie le processus de désistement. L’échantillon de délinquants examinés dans cette recherche se démarque par le fait que les individus rencontrés étaient essentiellement impliqués dans une criminalité à but lucratif. L’objectif spécifique des analyses qualitatives réalisées était d’observer s’il y avait un lien entre le niveau de réussite (revenu criminel et évitement des sanctions pénales) et le sens ou la représentation du désistement criminel. La première contribution est de montrer, comme d’autre avant nous, que le désistement est un processus et non un moment précis dans la carrière criminelle. La seconde contribution est d’avoir montré l’incidence de la réussite criminelle sur les autres paramètres de la trajectoire criminelle. La troisième contribution est d’avoir identifié deux types d’influences de la réussite criminelle (les deux côtés de la médaille) ; d’un côté elle prolonge la carrière criminelle et de l’autre, une fois ladite carrière terminée, la réussite peut faciliter la réinsertion sociale. À la lumière des résultats, la réussite criminelle se doit d’être considérée comme un paramètre « officiel » de la carrière criminelle. Finalement, une telle recherche permet d’orienter le développement de programmes visant la réinsertion sociale. / Despite the increasing interest of researchers towards criminal desistance, this aspect remains one of the less understood of the criminal career. To this day, only few researches have attempted to analyze the link between an individual’s past criminal career and the period that follows it, which would be known as the desistance period. This present study attempts to reconstruct the criminal trajectory of individuals who have pursued criminal careers. The collected data come from 15 participant’s self-narrative stories who have led significant criminal careers and who now identify themselves as having successfully desisted. The objective behind this project is to better understand the long-term maintenance process of the criminal desistance. Particular attention will be given to the influence of the criminal trajectory (the circumstances, the parameters) and how the desistance process takes place. The sample of examined criminals in this research stands out by the fact that the surveyed individuals were essentially involved in lucrative crimes. The specific objective of the qualitative analyses was to observe if there was a link between the success level (criminal revenues and avoidance of criminal sanctions) and the meaning or the representation of criminal desistance. The first contribution is to demonstrate, as others before us, that desistance is a process and not a precise moment in the criminal career. The second contribution is the demonstration of the incidence of criminal success on the other parameters of the criminal trajectory. The third contribution is the demonstration that two types of influence were associated with criminal success (the two sides of the medal); on one side, it lengthens the criminal career, and on the other, it can facilitate the social rehabilitation once the individual quits his criminal career. The results suggest that criminal success has to be considered as an “official” parameter of the criminal career. Finally, this type of research helps orientate the development of programs aimed toward social rehabilitation.

Dans cette thèse, une nouvelle représentation des images couleur basée sur une généralisation du signal analytique est introduite. En utilisant l'analogie entre les conditions de Cauchy-Riemann, qui définissent le caractère holomorphe d'une fonction, et l'équation de Dirac dans l'algèbre de Clifford R_{5,0}, un système d'équations dont la solution est le signal monogène couleur est obtenu. Ce signal est notamment basé sur des noyaux de Riesz ainsi que de Poisson 2D, et une représentation polaire, basée sur un produit géométrique, peut lui être associée. Les applications envisagées reposent majoritairement sur cette représentation polaire et sur les informations de couleur et de structures locales s'y rattachant. Des problématiques liées au flot optique couleur, à la segmentation couleur multi-échelle, au suivi d'objets couleur et à la détection de points d'intérêt sont abordées. En ce qui concerne le flot optique, nous nous intéressons à l'extraction du mouvement d'objets d'une certaine couleur en remplaçant la contrainte de conservation de l'intensité par une contrainte de conservation d'angles. Pour la segmentation, une méthode de détection de contours basée sur de la géométrie différentielle et plus particulièrement sur la première forme fondamentale d'une surface, est proposée afin de déterminer les contours d'objets d'une couleur choisie. Pour le suivi d'objets, nous définissons un nouveau critère de similarité utilisant le produit géométrique que nous insérons dans un filtrage particulaire. Enfin, nous resituons la définition du détecteur de Harris dans le cadre de la géométrie différentielle en faisant le lien entre ce dernier et une version "relaxée" du discriminant du polynôme caractéristique de la première forme fondamentale. Ensuite nous proposons une nouvelle version multi-échelle de ce détecteur en traitant le paramètre d'échelle comme une variable d'une variété de dimension 3. / In this thesis, a novel framework for color image processing is introduced based on the generalization of the analytic signal. Using the analogy between the Cauchy-Riemann conditions and the Dirac equation in the Clifford algebra R_{5,0}, a system of equations which leads to the color monogenic signal is obtained. This latter is based on the Riesz and 2D Poisson kernels, and a polar representation based on the geometric product can be associated to this signal. Some applications using color and local structure information provided by the polar representation are presented. Namely, color optical flow, color segmentation, color object tracking and points of interest are developed. Extraction of optical flow in a chosen color is obtained by replacing the brightness constancy assumption by an angle constancy. Edge detection is based on the first fundamental form from differential geometry in order to segment object in a predefined color. Object tracking application uses a new similarity criterion defined by geometric product of block of vectors. This latter is viewed as the likelyhood measure of a particle filter. Last part of the thesis is devoted to the definition of the Harris detector in the framework of differential geometry and a link between this definition and a relaxed version of the characteristic polynomial discriminant of the first fundamental form is given. In this context, a new scale-space detector is provided as the result of handling the scale parameter as a variable in a 3-manifold.