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Keyword Spotting in general means identifying a keyword in a verbal or written document. In this research a novel approach in designing a simple spoken Keyword Spotting/Recognition system based on Template Matching is proposed, which is different from the Hidden Markov Model based systems that are most widely used today. The system can be used equally efficiently on any language as it does not rely on an underlying language model or grammatical constraints. The proposed method for keyword spotting is based on a modified version of classical Dynamic Time Warping which has been a primary method for measuring the similarity between two sequences varying in time. For processing, a speech signal is divided into small stationary frames. Each frame is represented in terms of a quantized feature vector. Both the keyword and the  speech  utterance  are  represented  in  terms  of  1‐dimensional  codebook  indices.  The  utterance is divided into segments and the warped distance is computed for each segment and compared against the test keyword. A distortion score for each segment is computed as likelihood measure of the keyword. The proposed algorithm is designed to take advantage of multiple instances of test keyword (if available) by merging the score for all keywords used.   The training method for the proposed system is completely unsupervised, i.e., it requires neither a language model nor phoneme model for keyword spotting. Prior unsupervised training algorithms were based on computing Gaussian Posteriorgrams making the training process complex but the proposed algorithm requires minimal training data and the system can also be trained to perform on a different environment (language, noise level, recording medium etc.) by  re‐training the original cluster on additional data.  Techniques for designing a model keyword from multiple instances of the test keyword are discussed. System performance over variations of different parameters like number of clusters, number of instance of keyword available, etc were studied in order to optimize the speed and accuracy of the system. The system performance was evaluated for fourteen different keywords from the Call - Home and the Switchboard speech corpus. Results varied for different keywords and a maximum accuracy of 90% was obtained which is comparable to other methods using the same time warping algorithms on Gaussian Posteriorgrams. Results are compared for different parameters variation with suggestion of possible improvements. / Electrical and Computer Engineering

A speaker independent continuous speech phoneme recognition and segmentation system is presented. We discuss the training and recognition phases of the phoneme recognition system as well as a detailed description of the integrated elements. The Hidden Markov Model (HMM) based phoneme models are trained using the Baum-Welch re-estimation procedure. Recognition and segmentation of the phonemes in the continuous speech is performed by a Segmental Viterbi Search on a Segmental Ergodic HMM for the phoneme states. We describe in detail the three phases of the phoneme joint recognition and segmentation system. First, the extraction of the Mel-Frequency Cepstral Coefficients (MFCC) and the corresponding Delta and Delta Log Power coefficients is described. Second, we describe the operation of the Baum-Welch re-estimation procedure for the training of the phoneme HMM models, including the K-Means and the Expectation-Maximization (EM) clustering algorithms used for the initialization of the Baum-Welch algorithm. Additionally, we describe the structural framework of - and the recognition procedure for - the ergodic Segmental HMM for the phoneme segmentation and recognition. We include test and simulation results for each of the individual systems integrated into the phoneme recognition system and finally for the phoneme recognition/segmentation system as a whole. / Master of Science

Different means and methods exist in the construction industry to erect bridge superstructures. In planning and execution of the complex construction operations the effects of the chosen erection method need to be considered to achieve a safe and economical process. Failures of bridges under construction have underlined the importance of this issue. Hence, constructability issues need to be considered from the very beginning of projects. Structural analysis mathematically models geometry, boundary conditions, and other structural details, material properties, and so-called actions and incorporates factors of safety. Aforementioned actions, i.e. loads or restraints of deformations may act only temporarily during construction, depending on the method and sequence of erection. However, these construction loads can create considerable stresses in the unfinished structure prior to completion when it still lacks additional redundancy against failure. Furthermore, time-dependent material properties such as creep, shrinkage, and relaxation play a major role, especially in segmental construction. A case study is provided as an example of how constructability issues are dealt with in engineering practice. The Wilson Creek Bridge is a five-span cast-in-place concrete segmental bridge that was erected with Balanced Cantilever Construction. The bridge superstructure incorporated a camber to account for time-dependent deflections in final alignment. Form travelers were used in an alternating manner about the bridge piers to construct cantilever arms that were finally connected at midspan. These travelers remained in place until the box girder segments had reached sufficient strength to be post-tensioned to their predecessors. Casting cycle duration on this project was one week. / Master of Science

Broadband Dielectric Spectroscopy (BDS) in combination with a nanostructured electrode arrangement – which circumvents the conventional need to evaporate metal electrodes onto soft matter – is used to study the molecular dynamics of several glass forming materials confined in nanometric (> 5 nm) layers. Other complementary experimental tools employed in this work include spectroscopic vis-Ellipsometry (SE), AC-chip calorimetry (ACC), X-ray reflectrometry (XRR), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Atomic Force Microscopy (AFM). The latter is used to characterize the topography of the samples and to determine their thicknesses. Under the conditions of annealing samples (Tg + 50K) in high oil-free vacuum (10E-6 mbars) for at least 12 h and carrying out measurements in inert (dry nitrogen or argon) atmosphere, it is found for all studied thin layers that the structural relaxation, and hence the dynamic glass transition – in its mean relaxation times – remains within a margin ±3 K from the respective bulk behaviour. It is revealed, inter alia, that the one-dimensional confinement of thin films introduces restrictions on other (slower) molecular relaxation processes which manifest, depending on the specific system under investigation, as (i) an interruption of the end-to-end (normal mode) fluctuation of the chains, or (ii) a slowing down of the delta-relaxation when the system is cooled towards glass-formation. Furthermore, (iii) evidence is provided to show that the dimensionality of confinement plays a significant role in determining the resulting dynamics. A molecular understanding of these findings is given, and the discussion presented with respect to the on-going international debate about dynamics in confinement.

L’analyse du signal de parole offre un moyen privilégié pour l’évaluation clinique de la qualité de la voix en vue d’un diagnostique et d’une documentation quantitative des pathologies du larynx. Une analyse acoustique présente plusieurs avantages. En plus du coût peu élevé du système d’évaluation, elle est simple à mettre en œuvre, présente un caractère non invasif et documente quantitativement le degré d’enrouement perçu par le clinicien. L’objectif de l’analyse du signal acoustique est d’extraire des indices pertinents permettant de déterminer les caractéristiques de la voix afin de renseigner sur l’état du larynx du locuteur. Dans ce contexte, plusieurs indices acoustiques sont utilisés pour caractériser la parole produite par des locuteurs dysphoniques. Un nombre de ces indices reflète la déviation du signal de parole voisée par rapport à la périodicité parfaite. Les causes de ces dyspériodicités sont diverses : vibrations non modales des cordes vocales, bruit de modulation comprenant les variations cycle à cycle de la durée de cycle (jitter) et de l’amplitude (shimmer) dues aux perturbations externes, bruit additif dû à une turbulence excessive, etc. Les indices acoustiques des dyspériodicités vocales sont souvent obtenus à partir de fragments stationnaires de voyelles soutenues. La raison en est que les voyelles sans attaques et déclins sont faciles à analyser parce que les hypothèses de cyclicité et de stationnarité utilisées par les méthodes d’analyse sont valables pour beaucoup de locuteurs. En effet, les voyelles soutenues peuvent être supposées avec une bonne précision comme produites en maintenant invariant dans le temps les caractéristiques de la source vocale, du conduit vocal et des articulateurs et, donc, les paramètres des perturbations et du bruit sont facilement calculés pour les voyelles soutenues. La plupart des cliniciens considèrent la parole continue plus informative que les voyelles soutenues. Plusieurs arguments en faveur de l’analyse de la parole continue peuvent être avancés. La vibration des cordes vocales doit commuter continuellement pour donner lieu à l’apparition ou l’extinction du voisement, le voisement doit être maintenu alors que l’impédance supra-glottique change constamment, plus particulièrement durant les obstruents, et le larynx doit descendre et monter continuellement. Le larynx fonctionne donc dans des conditions non stationnaires et très variables. La parole continue contient donc les caractéristiques dynamiques de la source de la voix et du conduit vocal tels que l’attaque et le déclin et les variations dans la fréquence fondamentale et l’amplitude. De même, il semble que les locuteurs compensent moins pour leurs problèmes de voix lors de la production de la parole continue que lorsqu’ils produisent des voyelles soutenues. Les méthodes de traitement du signal de parole pour la caractérisation des troubles de la voix sont basées sur les hypothèses de stationnarité et de périodicité locales qui conduisent à des approches heuristiques permettant de détecter et d’isoler les périodes fondamentales ou les harmoniques spectrales. Comme conséquence, des erreurs d’insertion ou d’omission se produisent souvent lors de l’analyse des signaux fortement perturbés. Ces erreurs biaisent numériquement les indices acoustiques. Les mesures objectives ne sont donc fiables que lorsque l’analyse est effectuée sur des voyelles soutenues produites par des locuteurs faiblement ou modérément enroués. La précision des méthodes d’analyse dans le cadre de l’estimation des dyspériodicités vocales est une caractéristique fondamentale. En effet, les perturbations cycle à cycle des durées de cycle peuvent être inférieures à 1 % alors que les perturbations cycle à cycle de l’amplitude peuvent être inférieures à 10 %. Donc, les méthodes de traitement doivent être appliquées avec précaution vis à vis de la précision de mesure pour ne pas biaiser les valeurs numériques. Le bruit de quantification par exemple peut affecter la précision d’estimation s’il n’est pas pris en considération. Cette thèse se focalise sur le développement de méthodes robustes d’analyse acoustiques du signal de parole continue en vue de la caractérisation des troubles de la voix, la définition et l’évaluation d’indices acoustiques pour quantifier les dyspériodicités vocales et le développement d’une méthode d’évaluation perceptive fiable permettant de mesurer et comparer les performances des différentes méthodes d’analyse développées. Les méthodes développées sont de deux types : des méthodes d’analyse par bloc qui opèrent sur des trames de courte durée du signal et des méthodes adaptatives qui permettent d’analyser le signal à chaque échantillon en tenant compte de son caractère non stationnaire. Deux indices acoustiques sont utilisés pour quantifier les dyspériodicités vocales dans le signal de parole. Le premier indice, utilisé conventionnellement dans le cadre de l’évaluation objective de la qualité de la voix, est le rapport signal à dyspériodicité global. La valeur numérique de l’indice global est principalement déterminée par les segments vocaliques et donc il peut masquer certains évènements locaux, notamment dans le cas de l’analyse de la parole continue. Le second indice proposé comme alternative à l’indice global est le rapport signal à dyspériodicité segmental. Il a pour objectif de donner une plus forte pondération aux segments bruités de faibles niveaux qui sont peu pondérés dans le calcul de l’indice global. La méthode d’évaluation perceptive développée est basée sur la comparaison de paires de signaux. Elle permet d’obtenir des résultats fiables même lorsque l’évaluation est réalisée par des auditeurs naïfs n’ayant pas d’expérience dans l’évaluation de la qualité de la voix et permet une grande concordance inter-juges et intra-juges. Les performances de la méthode d’évaluation perceptive basée sur la comparaison de paires de signaux sont comparées à celles de la méthode conventionnelle utilisée en milieu clinique. Les performances des différentes méthodes d’analyse et des indices acoustiques sont mesurées en les testant sur des corpus comprenant des voyelles soutenues et de la parole continue. Les stimuli sont produits par des locuteurs normophoniques et dysphoniques et comprennent une large gamme de pathologies.

Le présent travail a pour objectif principal l'étude du rôle fonctionnel de la syllabe en production verbale orale et écrite de mots isolés.<br />Suite à une tentative de définition de « ce qu'est exactement une syllabe » dans une Introduction, nous avons rapporté des arguments en faveur d'un rôle fonctionnel de cette unité en perception visuelle et auditive.<br />Le Chapitre I présente une revue de la littérature portant sur la production verbale orale et écrite conceptuellement dirigée (Caramazza & Miceli, 1990 ; Dell, 1986 ; Levelt, Roelofs, & Meyer, 1999). Les différents niveaux de traitement (conceptuel, syntaxique, lexical et moteur) et les propositions concernant les mécanismes de traitement impliqués à chacune de ces étapes sont présentés. Une attention particulière a été portée aux propositions des principaux modèles concernant le rôle de la syllabe dans les processus d'accès lexical et de planification motrice.<br />Le Chapitre II est consacré à un effet qui est à l'origine d'un vif débat : l'effet d'amorçage syllabique. Ferrand, Segui et Grainger (1996) ont montré que la présentation d'un groupe de segments correspondant à la première syllabe d'un mot (e.g., ba-baleine ; balbalcon) facilite plus la dénomination qu'un groupe de segments plus court (e.g., ba-balcon) ou plus long (bal-baleine). Nous avons essayé de répliquer ce résultat en dénomination orale d'images (Expériences 2a, 2b et 3). Nous avons rapporté des données en faveur de l'hypothèse du recouvrement segmental (Sciller, 1998, 1999, 2000). Nous avons ensuite testé si le temps de présentation de l'amorce (Expérience 4) et le moment de présentation du groupe de segments (Expérience 5) pouvaient expliquer l'absence d'effet d'amorçage syllabique. Là encore, les données sont en accord avec l'hypothèse du recouvrement segmental (Schiller, 1998, 1999, 2000). Nous avons aussi exploré la possibilité d'obtenir cet effet en production verbale écrite (Expériences 1a et 1b).<br />Dans le Chapitre III, nous avons testé l'hypothèse selon laquelle les latences d'initialisation de mots monosyllabiques devraient être plus courts que celles de mots bisyllabiques, si la syllabe joue un rôle fonctionnel en production verbale orale et écrite. Des études pour les deux modalités ont répondu par la négative (Bachoud-Levi et al., 1998 ; Lambert, 1999 ; Lambert et al., sous presse ; Roelofs, 2002b). Toutefois, Meyer, Roelofs et Levelt, (2003) ont proposé qu'un critère temporel de réponse (Lupker et al., 1997) influence l'instant d'initialisation de la réponse. En conséquence, un effet du nombre de syllabes peut apparaître. Nous avons essayé de répliquer ce résultat en production verbale orale (Expérience 6) et de l'étendre à la production verbale écrite (Expérience 7). Toutefois, nous n'avons pas rapporté de données en faveur de l'hypothèse de Meyer et collaborateurs (2003) pour les deux modalités.<br />Le Chapitre IV a pour objectif de faire une synthèse des résultats que nous avons obtenus et de proposer des perspectives de recherches.

As estruturas lamelares de madeira foram introduzidas na Europa em 1908, no Brasil em 1922 e nos Estados Unidos em 1925. Foram muito empregadas entre as décadas de 20 e 60 para cobrirem ambientes que abrangessem grandes áreas como galpões industriais, ginásios, auditórios, pavilhões de exposição, garagens, depósitos, igrejas, salões de clube e outros. Estas estruturas são constituídas por elementos de barras denominados lamelas, que compõem uma malha losangular tridimensional em formato de abóbada. Este trabalho tem por finalidade a apresentação das recomendações de dimensionamento destas estruturas a partir da determinação dos esforços atuantes nas barras e deslocamentos dos nós, com base na atual norma brasileira NBR 7190:1997 - Projeto de estruturas de madeira. Para esta finalidade foi desenvolvido um abrangente estudo teórico e experimental a respeito do sistema estrutural e construtivo destas estruturas. Os resultados obtidos mostram a viabilidade técnica e econômica (racionalização do uso de materiais) na utilização destas estruturas para coberturas de médios a grandes vãos. / The wood segmental-lattice vaults were introduced in Europe in 1908, in Brazil in 1922 and in the United States in 1925. They were very used between the twenties and sixties for covering big areas as industrial sheds, gymnasiums, auditoriums, exposition pavilions, garages, storaged structures, churches, club salons and others. These structures are constituted by bar elements that are parts of a three dimensional quadrangular net, forming a vault. The purpose of this work is to present the design recommendations of these structures from the determination of the active efforts on the bars and nodal displacements, with basis on the Brazilian standard NBR 7190:1997 - Timber structures project and, for this purpose, was developed a broad theoretical and an experimental studies about the structural and constructive systems of these structures. The results show the technical and economic viabilities (rationalization in the use of materials) in using these structures for covering medium and long roof spans.

La hyalinose segmentaire et focale (HSF) est une maladie rénale sévère dont la physiopathologie est complexe. La récidive de la maladie après transplantation rénale et l’obtention de sa rémission après un traitement par immunoadsorption (IA) illustre l’implication d’un facteur circulant dans sa physiopathologie, capable de se fixer à la protéine A. Récemment, suPAR a été rapporté comme agent causal et marqueur de la HSF. Le premier objectif de notre travail a été de vérifier si suPAR se fixe à la protéine A. Le deuxième objectif a été d’identifier le facteur circulant responsable de la récidive de la HSF après transplantation rénale, à partir de l’analyse par spectrométrie de masse des protéines liées à la colonne de protéine A après (IA). Premièrement, nous avons mesuré la concentration de suPAR par un test ELISA parmi les protéines fixées à la colonne de protéine A après IA chez 7 patients atteints de HSF récidivantes et dans le sérum de 13 patients atteints de HSF récidivantes et de 11 contrôles sains. Le sérum des patients a été immunoadsorbé in vitro sur bille de protéine A sépharose. Nous avons quantifié suPAR avant et après la procédure et dans l’éluat des protéines fixées à la protéine A. La concentration de suPAR est plus élevée chez les patients atteints de HSF récidivantes par rapport aux groupes contrôles. La concentration de suPAR est très faible dans les proteines éluées à partir de la colonne de protéine A, indiquant que suPAR ne se lie pas à la protéine A et n’est pas le facteur circulant élué par les colonnes de protéines A. Deuxièmement, nous avons identifié le FC à partir des protéines fixées à la colonne de protéine A par une caractérisation des protéines par spectrométrie de masse chez des patients traités pour récidive de HSF et chez un patient contrôle. Nous avons recherché le FC dans le sérum de patient atteint de HSF, de patient ayant une néphropathie diabétique et chez des contrôles sains. L’effet de la protéine recombinante du FC a été testé in vitro sur une culture de podocytes et in vivo chez la souris. Nous avons identifié une forme sérique de CASK (calcium calmoduline sérine thréonine kinase), à partir des protéines fixées à la colonne de protéine A après IA. CASK est présente uniquement dans le sérum de patients atteints de HSF et non dans les groupes contrôles. In vitro, la protéine recombinante de CASK (CASKr) induit une redistribution de l’actine du cytosquelette des podocytes en culture par une interaction avec CD98. CASKr altére la perméabilité des podocytes à l’abumine et induit in vivo une protéinurie chez la souris associé à un effacement des pédicelles.En conclusion, suPAR ne se fixe pas à la protéine A ni in vivo ni in vitro. Une forme sérique de CASK est impliqué dans la récidive de la HSF avec comme cible potentiel CD98 sur le podocyte. / Focal and segmental glomerulosclerosis (FSGS) is a serious disease, the pathogenesis of which is unknown. Its recurrence after transplantation (Tx) and its partial remission after treatment with immunoadsorption (IA) on a protein A column indicate the existence of a circulating factor (CF) responsible for the disease that is able to bind to a protein A column. Recently, the soluble receptor of urokinase (suPAR) was described as the factor responsible for FSGS. The first aim of my work was to test the capacity of suPAR to bind to protein A and to be eliminated by IA. The second aim was to identify the CF responsible of the recurrence of the disease after renal transplantation from the analysis of proteins eluted from protein-A columns from patients with rFSGS who had undergone therapeutic (IA). First, we measured suPAR in eluates of protein A columns from 7 patients with recurrent FSGS after Tx (rFSGS) treated with IA, and in the serum of 13 patients with rFSGS and 11 healthy donors (HD). Additionally, the plasma of these patients was immunoadsorbed in vitro on a protein A Sepharose column and we quantified suPAR in the eluates and in pre- and post-column samples. The concentration of suPAR was higher in the plasma of patients with rFSGS than in the plasma of HD patients. However, the concentration of suPAR was similar before and after IA on protein A for the rFSGS and HD samples. The suPAR concentration was very low in the eluates from protein A columns incubated with plasma from HD or rFSGS patients. However, 85% of rFSGS patients showed a decrease in immunoglobulin G and proteinuria. Secondly, we analyzed proteins eluted from protein-A columns from patients with rFSGS who had undergone therapeutic immunoadsorption. Compared to control a differential band was identified by mass spectrometry. The expression of this protein was tested by immunochemical methods in sera from healthy controls, from patients with proteinuria caused by diabetic nephropathy, and from rFSGS patients. The effect of the recombinant protein was evaluated in vitro (podocytes) and in vivo experiments (mice). A soluble form of calcium/calmodulin-dependent serine/threonine kinase (CASK) eluted from protein-A columns was identified by mass spectrometry. CASK was immunoprecipitated only in the sera from patients with rFSGS. Recombinant CASK induced reorganization of the actin cytoskeleton of cultured podocytes through an interaction with CD98 at the cell surface. In vitro, CASK increased the permeability of podocyte monolayers, and induced proteinuria and foot-process effacement in miceIn conclusion, suPAR does not significantly bind to protein A in vitro or in vivo. Soluble CASK acts as a permeability factor in patients with rFSGS bindinding CD98 on podocytes.

Le travail effectué dans cette thèse s'insère dans le cadre de la conversion automatique de la voix. La problématique générale est de modifier le signal d'un énoncé pour qu'il soit perçu comme prononcé par une autre personne. Les Systèmes de Conversion de Voix (SCV) de l'état de l'art utilisent pour la plupart des modèles de voix probabilistes GMM (Gaussian Mixture Models). Ces SCV utilisent des fonctions de conversion linéaires apprises à partir des GMMs. Elles permettent d'obtenir des voix converties de bonne qualité. Cependant, elles sont soumises à des défauts de conception liées à l'apprentissage de ces modèles. On peut ainsi noter le surlissage (oversmoothing) qui est une généralisation trop poussée et son opposé, le sur-apprentissage (overfitting) qui est une spécialisation trop poussée. Un aspect de cette thèse explore différentes stratégies d'apprentissage des fonctions de conversion. La première piste suivie est la réduction du nombre des paramètres libres de la fonction de conversion. La deuxième propose une alternative aux fonctions de conversion linéaires basées sur des GMMs en recourant aux modèles de transformation non-linéaire à base de réseaux de Neurones (RBF, Radial Basis Functions). Cette thèse s'intéresse d'autre part aux données utilisées pour apprendre les modèles de voix et les transformations. En effet, pour apprendre la fonction de conversion, les données issues des locuteurs source et cible doivent être mises en correspondance. Or, dans la plupart des cas d'utilisation, ces données ne sont pas parallèles. Autrement dit, les deux locuteurs n'ont pas prononcé suffisamment de phrases similaires. Notre proposition consiste à faire correspondre ces données lacunaires en les décomposant en classes acoustiques et en s'appuyant sur l'appariement, classique, des classes acoustiques cibles et sources. Enfin, notre intérêt se porte sur la paramètrisation de la voix car, pour obtenir une haute qualité de voix, il est nécessaire que cette paramètrisation conserve un maximum d'information sur le locuteur. Il s'agit en l'occurrence de l'enveloppe de son signal, obtenue fidèlement par la méthode de True-Envelope. Or, les premières études ont montré que ces données doivent être réduites pour nourrir un modèle probabiliste efficace. Pour cela, nous avons recours à la technique de réduction de dimension d'analyse par composantes principales (PCA, Principal componant analysis). Cette solution s'avère plus efficace lorsqu'on différencie les fonctions de transformation selon la classe phonétique.