Le nombre de Seniors de plus de 65 ans atteindra à l'horizon 2050, près de 22% de la population mondiale. Vieillir est une chance, mais cela entraîne chez de nombreuses personnes âgées une perte d'autonomie. Cette dépendance nécessite une aide, parfois permanente, de la famille, de personnels de santé voire dans certains cas une admission en institution. Malheureusement, celle-ci n'est et ne sera pas suffisante pour permettre à nos Seniors de finir leur vie dans le respect de la dignité humaine. Une aide technologique peut-être apportée par l'utilisation de systèmes de détections automatiques de situations critiques. Bien sûr, ils n'auront pas vocation de remplacer les aidants, mais au contraire de soulager leur intervention. Cette thèse a pour but de développer un dispositif intégré répondant à cette demande. Après une recherche approfondie des situations critiques des personnes âgées à leur domicile, un état de l'art des systèmes existants est réalisé. Ceci donne lieu à la conception d'un système multi capteurs de diagnostic et de classification de situations complexes. Ce dernier s'appuie sur différents capteurs non invasifs placés dans l'habitat et sur la personne. Les données collectées permettent par l'intermédiaire d'un algorithme de fusion, de classifier l'activité de la personne. Dans le cas de situations critiques, le système informe automatiquement les secours. Le dispositif développé a fait l'objet d'une validation par l'intermédiare de tests fonctionnels et d'expérimentations en laboratoire. / In 2050, the elderly population over 65-years-old, will represent about 20% of the world's population. Getting older is an opportunity, but unfortunately it also makes people dependent. This dependence requires help, sometimes permanent, from relatives, health professionals and in the worst case may cause a placement of the elderly in a nursing home. Unfortunately, this kind of help is not, and will not be, sufficient to allow every elderly person to live the rest of their life in the respect of human dignity. A potential technological support can be found with automatic detection systems which help detect critical situations. Of course, this kind of system will not replace human help, but only support them. The goal of this thesis is to develop an integrated systemwhich can meet these expectations. After a review of the critical situations of the elderly living independently at home, a bibliography of the existing systems of detection is done. This analysis will help to design a multi sensor analysis and classification system of critical situations detection. The latter is based on different kinds of non invasive sensors located in the homes of the elderly. Experimental data allows to classifying the activity of the elderly thanks to a data fusion algorithm. In case of a critical situation, the alarmsystem will automatically alert the emergency platform. This system was also tested thanks to functional and laboratory experiments.

La vérification automatique du locuteur est une tâche de classification qui vise à confirmer ou infirmer l’identité d’un individu d’après une étude des caractéristiques spécifiques de sa voix. L’intégration de systèmes de vérification du locuteur sur des appareils embarqués impose de respecter deux types de contraintes, liées à cet environnement : – les contraintes matérielles, qui limitent fortement les ressources disponibles en termes de mémoire de stockage et de puissance de calcul disponibles ; – les contraintes ergonomiques, qui limitent la durée et le nombre des sessions d’entraînement ainsi que la durée des sessions de test. En reconnaissance du locuteur, la structure temporelle du signal de parole n’est pas exploitée par les approches état-de-l’art. Nous proposons d’utiliser cette information, à travers l’utilisation de mots de passe personnels, afin de compenser le manque de données d’apprentissage et de test. Une première étude nous a permis d’évaluer l’influence de la dépendance au texte sur l’approche état-de-l’art GMM/UBM (Gaussian Mixture Model/ Universal Background Model). Nous avons montré qu’une contrainte lexicale imposée à cette approche, généralement utilisée pour la reconnaissance du locuteur indépendante du texte, permet de réduire de près de 30% (en relatif) le taux d’erreurs obtenu dans le cas où les imposteurs ne connaissent pas le mot de passe des clients. Dans ce document, nous présentons une architecture acoustique spécifique qui permet d’exploiter à moindre coût la structure temporelle des mots de passe choisis par les clients. Cette architecture hiérarchique à trois niveaux permet une spécialisation progressive des modèles acoustiques. Un modèle générique représente l’ensemble de l’espace acoustique. Chaque locuteur est représenté par une mixture de Gaussiennes qui dérive du modèle du monde générique du premier niveau. Le troisième niveau de notre architecture est formé de modèles de Markov semi-continus (SCHMM), qui permettent de modéliser la structure temporelle des mots de passe tout en intégrant l’information spécifique au locuteur, modélisée par le modèle GMM du deuxième niveau. Chaque état du modèle SCHMM d’un mot de passe est estimé, relativement au modèle indépendant du texte de ce locuteur, par adaptation des paramètres de poids des distributions Gaussiennes de ce GMM. Cette prise en compte de la structure temporelle des mots de passe permet de réduire de 60% le taux d’égales erreurs obtenu lorsque les imposteurs prononcent un énoncé différent du mot de passe des clients. Pour renforcer la modélisation de la structure temporelle des mots de passe, nous proposons d’intégrer une information issue d’un processus externe au sein de notre architecture acoustique hiérarchique. Des points de synchronisation forts, extraits du signal de parole, sont utilisés pour contraindre l’apprentissage des modèles de mots de passe durant la phase d’enrôlement. Les points de synchronisation obtenus lors de la phase de test, selon le même procédé, permettent de contraindre le décodage Viterbi utilisé, afin de faire correspondre la structure de la séquence avec celle du modèle testé. Cette approche a été évaluée sur la base de données audio-vidéo MyIdea grâce à une information issue d’un alignement phonétique. Nous avons montré que l’ajout d’une contrainte de synchronisation au sein de notre approche acoustique permet de dégrader les scores imposteurs et ainsi de diminuer le taux d’égales erreurs de 20% (en relatif) dans le cas où les imposteurs ignorent le mot de passe des clients tout en assurant des performances équivalentes à celles des approches état-de-l’art dans le cas où les imposteurs connaissent les mots de passe. L’usage de la modalité vidéo nous apparaît difficilement conciliable avec la limitation des ressources imposée par le contexte embarqué. Nous avons proposé un traitement simple du flux vidéo, respectant ces contraintes, qui n’a cependant pas permis d’extraire une information pertinente. L’usage d’une modalité supplémentaire permettrait néanmoins d’utiliser les différentes informations structurelles pour déjouer d’éventuelles impostures par play-back. Ce travail ouvre ainsi de nombreuses perspectives, relatives à l’utilisation d’information structurelle dans le cadre de la vérification du locuteur et aux approches de reconnaissance du locuteur assistée par la modalité vidéo / SPEAKER verification aims to validate or invalidate identity of a person by using his/her speech characteristics. Integration of an automatic speaker verification engine on embedded devices has to respect two types of constraint, namely : – limited material resources such as memory and computational power ; – limited speech, both training and test sequences. Current state-of-the-art systems do not take advantage of the temporal structure of speech. We propose to use this information through a user-customised framework, in order to compensate for the short duration speech signals that are common in the given scenario. A preliminary study allows us to evaluate the influence of text-dependency on the state-of-the-art GMM/UBM (Gaussian Mixture Model / Universal Background Model) approach. By constraining this approach, usually dedicated to text-independent speaker recognition, we show that a lexical constraint allows a relative reduction of 30% in error rate when impostors do not know the client password. We introduce a specific acoustic architecture which takes advantage of the temporal structure of speech through a low cost user-customised password framework. This three stage hierarchical architecture allows a layered specialization of the acoustic models. The upper layer, which is a classical UBM, aims to model the general acoustic space. The middle layer contains the text-independent specific characteristics of each speaker. These text-independent speaker models are obtained by a classical GMM/UBM adaptation. The previous text-independent speaker model is used to obtain a left-right Semi-Continuous Hidden Markov Model (SCHMM) with the goal of harnessing the Temporal Structure Information (TSI) of the utterance chosen by the given speaker. This TSI is shown to reduce the error rate by 60% when impostors do not know the client password. In order to reinforce the temporal structure of speech, we propose a new approach for speaker verification. The speech modality is reinforced by additional temporal information. Synchronisation points extracted from an additional process are used to constrain the acoustic decoding. Such an additional modality could be used in order to add different structural information and to thwart impostor attacks such as playback. Thanks to the specific aspects of our system, this aided-decoding shows an acceptable level of complexity. In order to reinforce the relaxed synchronisation between states and frames due to the SCHMM structure of the TSI modelling, we propose to embed an external information during the audio decoding by adding further time-constraints. This information is here labelled external to reflect that it is aimed to come from an independent process. Experiments were performed on the BIOMET part of the MyIdea database by using an external information gathered from an automatic phonetical alignment. We show that adding a synchronisation constraint to our acoustic approach allows to reduce impostor scores and to decrease the error rate from 20% when impostor do not know the client password. In others conditions, when impostors know the passwords, the performance remains similar to the original baseline. The extraction of the synchronisation constraint from a video stream seems difficult to accommodate with embedded limited resources. We proposed a first exploration of the use of a video stream in order to constrain the acoustic process. This simple video processing did not allow us to extract any pertinent information

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la mise en œuvre de l’ingénierie dirigée par les modèles (IDM) pour le développement des systèmes embarquées. Ces systèmes ayant généralement des ressources limitées (mémoire et/ou calculs), exigent que le code généré soit le plus optimisé possible. L’objectif de cette thèse est de produire à partir d’un modèle spécifié dans le langage UML, un code assembleur plus compact que le code assembleur produit par les compilateurs de code. Malgré l’évolution croissante des compilateurs optimisés, les compilateurs les plus répandus comme le GCC (Gnu Compiler Collection) sont incapables d’effectuer certains types d’optimisations qu'il est possible d'effectuer à un plus haut niveau d'abstraction dans une phase de pré-génération de code. En effet, certaines informations (liées à la sémantique d’exécution du langage UML) sont perdues lors de la génération de code. Ces informations, utiles pour les optimisations de haut niveau, sont invisibles par le compilateur de code vue qu’il prend toutes les informations liées au système modélisé à partir du code généré. Nous proposons ainsi une nouvelle approche dirigée par les modèles pour le développement des systèmes à ressources limitées, qui élimine l’étape de la génération de code en remplaçant cette étape par une compilation directe des modèles. Nous avons développé le premier compilateur de modèles UML (GUML : le front-end UML pour le compilateur GCC) qui génère directement de l’assembleur (sans passer par un langage de programmation) à partir des modèles UML. GUML permet de compiler les classes, les activités et les machines à états UML. Il permet de générer, en compilant certaines machines à états, un code assembleur plus compact que le code assembleur produit par GCC. Deux optimisations de GCC sont améliorées : l’élimination de code mort et l’élimination des expressions redondantes. / Model-Based Development (MBD) provides an additional level of abstraction, the model, which allows dealing with the increasing complexity of systems. Models let engineers focus on the business aspect of the developed system and permits automatic treatments of these models with dedicated tools like for instance synthesis of system's application by automatic code generation. Embedded Systems are often constrained by their environment and/or the resources they own in terms of memory, energy consumption or performance requirements. Hence, an important problem to deal with in embedded system development is linked to the optimization of software part of those systems according to the resources provided by their platform. Although automatic code generation and the use of optimizing compilers bring some answers to application optimization issue, this thesis shows that optimization results may be enhanced by adding a new level of optimizations at the model level before the code generation step. Actually, during the code generation, an important part of the modeling language semantics which could be useful for optimization is lost, thus, making impossible some optimizations achievement. We propose in this thesis a novel MBD approach that compiles directly UML models. The biggest challenge for this approach –tackled in this thesis- is to propose a model compiler that is as efficient as code compiler. Our model compiler (GUML: the UML front end for GCC) performs optimizations that GCC is unable to perform resulting in a more compact assembly code. Two GCC optimizations are enhanced: the dead code elimination optimization and the block merging.

Ce mémoire présente l’étude et la conception d’électroniques d’interrogation de capteurs passifs de grandeurs physiques à base d’ondes élastiques se propageant à la surface de matériaux (SAW) piézoélectriques mono-cristallins. L’objectif consiste à réaliser une électronique d’interrogation capable de sonder la réponse d’un résonateur SAW au travers d’une liaison radiofréquence (RF) sans fils pour en extraire une information de température. [...] Les électroniques présentées dans ce manuscrit fonctionnent sur l’analyse de la puissance rétro-diffusée par le capteur en s’inspirant de l’architecture d’un analyseur de réseau à balayage de fréquence. Deux électroniques d’interrogation sont présentées. La première utilise une synthèse de fréquence directe. La souplesse de générer un signal RF pour exciter le résonateur a donnée naissance à divers algorithmes pour optimiser les performances de la mesure. La vitesse à laquelle le lecteur est capable de sonder le capteur permet l’interrogation de capteurs placés sur un support mobile (axe de moteur). La résolution de mesure obtenue atteint le dixième de degré Celsius. La seconde électronique vise à réaliser une électronique compacte dans le but de réduire le nombre et la consommation des composants en intégrant les chaînes d’émission et de réception. Cette électronique est construite autour d’un radio-modem : ce composant combinant fonctionnalités RF et numériques est détourné de sa fonction principale de communication numérique dansle but d’interroger un résonateur SAW. Les contraintes associées aux constantes de temps,à l’isolation nécessaire et à l’accès à l’étage de réception d’un radio-modem nécessitent une étude préalable approfondie. L’algorithme développé pour ce composant a nécessité l’utilisation de techniques de traitement RADAR pour obtenir la température résultante d’un capteur différentiel bi -résonateurs. Cette électronique a permis de mesurer une température / This report deals with the study and design of interrogation electronics for probing surface acoustic wave (SAW) transducers used as passive wireless sensors of physical quantities.The basic principle is to develop hardware aimed at probing the response of SAW resonators through a radiofrequency wireless link in order to extract a temperature information. Resonators whose operating frequency is centered on the 433.92 MHz ISM band are developed as part oft he SAWHOT project aimed at measuring high (650 oC) temperatures. SAW resonators load energy when stimulated at resonance frequency. Upon stopping emission, this power is returned as a radiofrequency signal. The presented electronic systems operate on the analysis of thepower returned by the sensor, based on a frequency-sweep network analyzer architecture. Twointerrogation units are presented. The former is based on a Direct Digital Synthesis frequency source : the flexibility of this digital approach allows for probing resonating sensors followings everal algorithms meeting various constraints including measurement speed and resolution.Sub-millisecond interrogation resonance frequency identification is compatible with probingthe response of sensors located on mobile targets such as a rotating motor axis. The achieved resolution lies in the 0.1 oC range. The latter approach aims at designing a compact readerwith a reduced number of components, including all the elements of the interrogation chain,and hence a lower power consumption. This approach is based around integrated, single chip,radiomodems : this components combines radiofrequency and digital functionalities and is diverted from its original digital communication purpose for probing SAW sensors. Timing andisolation constraints as well as accessing the analog receiver stage require a dedicated analysis of the functionalities of the various available chips[...]

Les troubles d’équilibres représentent un problème de santé publique car ils touchent à la mobilité et une partie à l’autonomie. Dans la population gériatrique, les troubles de l’équilibre sont souvent fréquents, de causes multiples et intriquées. Les personnes ayant des atteintes neurologiques, orthopédiques, ou des déficits vestibulaires, peuvent présenter des troubles sensori-moteurs, biomécaniques, ou des problèmes d’intégration sensorielle qui affectent aussi l’équilibre, la posture et donc la mobilité. La question d’identification des différentes déficiences du système d’équilibre est l’objectif de notre travail. Aujourd’hui, la majorité des tests d’évaluation d’équilibre se font en statique et sont très controversés du fait de leur mauvaise répétabilité. Il existe quelques tests d’évaluation de l’équilibre en dynamique, mais ils sont très dépendants de l’outil utilisé. L’évaluation du système d’équilibre devient ainsi de plus en plus compliquée dans le cas dynamique, puisqu’il existe plusieurs plateformes avec différents mouvements. Un patient ne doit pas passer d’une plateforme à une autre pour faire les différents mouvements. Pour une analyse de la stabilité posturale complète, il faut trouver donc une nouvelle solution qui remplace tous les plateformes existantes en une seule plateforme. Cette plateforme originale est l’IsiMove l’outil conçue, développé et utilisé dans cette thèse, pour mesurer la stabilité des sujets ayant des troubles d’équilibre. L’IsiMove est une nouvelle plateforme de perturbation posturale dynamique, conçue par la société AssistMov en collaboration avec l’Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique « ISIR » et l’hôpital Rothschild. Cette plateforme répond au besoin de l’analyse de l’équilibre grâce à ses quatre degrés de libertés. La présence des capteurs de forces sur la plateforme permet la mesure de la posture et l’effort d’interaction pied/sol aux cours des réactions de perturbations, ce qui permet l’analyse du comportement pathologique pour une large classe de déficiences motrices, neurologiques ou vestibulaires.Un protocole d’évaluation d’équilibre a été élaboré sous la direction du Pr.Thoumie, suite à une série d’expériences et de tests. Ce protocole est presque complet, il se divise en deux parties : statiques (protocole classique) et dynamiques. La partie dynamique est unique, dans les 3 plans de l’espace, de mouvement simple et de différentes fréquences. Des tests sur des sujets ayant des atteintes neurologiques (myopathie et neuropathie) ou d’accidents vasculaires cérébraux (hémiplégiques) ont été réalisés à l’hôpital Rothschild avec l’aide d’un kinésithérapeute. La majorité des sujets ayant des atteintes neurologiques ont été incapables de réaliser le protocole d’une façon complète, contrairement aux sujets hémiplégiques. Ce qui nous a imposé à proposer deux méthodes d’évaluation de l’équilibre : la première est basée sur une analyse statistique discriminante et la deuxième est basée sur une représentation graphique. / Balance disorders represent a public health problem because they affect mobility and some autonomy. In the geriatric population, balance disorders are often frequent, have multiple causes and intricate. People with neurological, orthopedic or vestibular deficits may have sensorimotor disorder, biomechanical trouble or sensory integration problems that also affect balance, posture and thus mobility.The identification of the different impairments of balance system issue is the goal of our work. Today, the majority of the evaluation tests of balance are in “static” and they are highly controversial because of their poor repeatability. There are some tests for balance evaluation in “dynamic” conditions, but they are very dependent on the used tool. Balance evaluation becomes more complicated in the dynamic case, since there are several platforms with different movements. A patient should not move from one platform to another to make different movements and evaluations. For a complete analysis of postural stability, we must find a new solution that replaces all existing platforms into a single platform. This original platform is “IsiMove” the tool designed, developed and used in this thesis to measure the stability of subjects with balance disorders.IsiMove is a new dynamic posturography platform, designed by ASSISTMOV SAS company in collaboration with the Institute of Intelligent Systems and Robotics "ISIR" and the Rothschild Hospital. This platform addresses the need for balance analysis with its four degrees of freedom. The dual force plate on the platform allows the measurement of the posture and the force interaction of the foot / floor during the reactions, which then allows the analysis of the pathological behavior for a broad class of physical disabilities, neurological or vestibular.A new balance evaluation protocol was elaborated under the direction of Pr.Thoumie, following a series of experiments and tests. This protocol is almost complete; it is divided into two parts: static (standard protocol) and dynamic. The dynamic part is unique, in all 3 planes of space, simple movement and different frequencies. Tests on subjects with neurological disorders (myopathy and neuropathy) or stroke (hemiplegia) were made in the Rothschild hospital with the help of a physiotherapist. The majority of subjects with neurological disorders were unable to perform all exercises protocol, unlike patients with stroke. This has force us to propose two balance assessment methods: the first is based on discriminant statistical analysis and the second is based on graphical representation.

Ces travaux de thèse sont réalisés au sein de l’équipe STI du laboratoire LITIS, en collaboration avec le centre de robotique CAOR de l’école des mines de Paris et l’INRIA Rocquencourt dont ils ont utilisé la plateforme du prototype LARA composée de véhicules instrumentés. L’objectif est de contribuer à la localisation des véhicules intelligents équipés de récepteurs GPS (Global Positionning System), de systèmes de vision et du matériel de communication permettant la coopération entre ces véhicules. En milieu urbain, les performances du GPS sont fortement dégradées. La réception du signal GPS souffre de masquages ou de mauvaises configurations géométriques des satellites. De plus, la qualité du signal peut être corrompue à cause du phénomène de multi-trajets lié à la réflexion du signal sur les bâtiments, tunnels... Alors la robustesse, la précision et la disponibilité de l’estimation de la position peut décroître significativement. D’où la nécessité d’une source d’information complémentaire pour compenser les faiblesses du récepteur GPS. L’originalité de nos travaux consiste à utiliser les données exploitées par notre système de vision. Le système de vision utilisé est basé sur une caméra (monovision). Il permet la détection robuste des obstacles sur la route, ainsi que la détection de la pluie. Le calcul de la distance de l’obstacle à notre véhicule est réalisé à l’aide du modèle sténopé et l’hypothèse de la route plane. Les véhicules utilisant des systèmes de communication sans fil basé sur la norme 802.11g+ coopèrent entre eux en échangeant leurs coordonnées GPS si elles sont disponibles. Cette coopération permet de connaître la position des véhicules qui nous entourent. Le système de communication est aussi utilisé pour l’alerte météorologique V2I ou V2V en utilisant la détection de la pluie réalisée en collaboration avec Valeo. Pour réaliser le positionnement relatif fiable, nous avons mis en oeuvre un algorithme de suivi basé sur le filtrage particulaire. Cette méthode permet de fusionner les données en utilisant les techniques probabilistes lors des différentes étapes du filtre. Finalement, une validation expérimentale en temps réel sur les véhicules du prototype LARA a été réalisée sur différents scénarios. / This thesis work realised at the STI team of the LITIS Laboratory, in collaboration with the Center of Robotics CAOR at the Ecole des Mines of Paris and the INRIA Rocquencourt, and tested on the prototype LARA. The aim is to better positionning of intelligent vehicles equipped with GPS, vision systems and communication devices used for cooperation between vehicles. In urban areas, The usage of GPS is not always ideal because of the poorness of the satellite coverage. Sometimes, the GPS signal may be also corrupted by multipath reflections due to tunnels, high buildings, electronic interferences etc. So, in order to accurate the vehicle positioning in the navigation application, the GPS data will be enhanced with vision data using communication between vehicles. The vision system is based on a monocular real-time vision-based vehicle detection. We can calculate the distance between vehicles using the pinhole model. We developped a rain detection system using the same camera. The inter-vehicle cooperation is made possible thanks to the revolution in the wireless mobile ad hoc network. Localization information can be exchanged between the vehicles through a wireless communication devices. The creation of the system will adopt the Monte Carlo Method or what we call a particle filter for the treatment of the GPS data and vision data. An experimental study of this system is performed on our fleet of experimental communicating vehicles LARA.

Le travail développé dans cette thèse porte sur l'analyse de séquences vidéo. Cette dernière est basée sur 3 taches principales : la détection, la catégorisation et le suivi des objets. Le développement de solutions fiables pour l'analyse de séquences vidéo ouvre de nouveaux horizons pour plusieurs applications telles que les systèmes de transport intelligents, la vidéosurveillance et la robotique. Dans cette thèse, nous avons mis en avant plusieurs contributions pour traiter les problèmes de détection et de suivi d'objets multiples sur des séquences vidéo. Les techniques proposées sont basées sur l’apprentissage profonds et des approches de transfert d'apprentissage. Dans une première contribution, nous abordons le problème de la détection multi-objets en proposant une nouvelle technique de transfert d’apprentissage basé sur le formalisme et la théorie du filtre SMC (Sequential Monte Carlo) afin de spécialiser automatiquement un détecteur de réseau de neurones convolutionnel profond (DCNN) vers une scène cible. Dans une deuxième contribution, nous proposons une nouvelle approche de suivi multi-objets original basé sur des stratégies spatio-temporelles (entrelacement / entrelacement inverse) et un détecteur profond entrelacé, qui améliore les performances des algorithmes de suivi par détection et permet de suivre des objets dans des environnements complexes (occlusion, intersection, fort mouvement). Dans une troisième contribution, nous fournissons un système de surveillance du trafic, qui intègre une extension du technique SMC afin d’améliorer la précision de la détection de jour et de nuit et de spécialiser tout détecteur DCNN pour les caméras fixes et mobiles. Tout au long de ce rapport, nous fournissons des résultats quantitatifs et qualitatifs. Sur plusieurs aspects liés à l’analyse de séquences vidéo, ces travaux surpassent les cadres de détection et de suivi de pointe. En outre, nous avons implémenté avec succès nos infrastructures dans une plate-forme matérielle intégrée pour la surveillance et la sécurité du trafic routier. / The work developed in this PhD thesis is focused on video sequence analysis. Thelatter consists of object detection, categorization and tracking. The development ofreliable solutions for the analysis of video sequences opens new horizons for severalapplications such as intelligent transport systems, video surveillance and robotics.In this thesis, we put forward several contributions to deal with the problems ofdetecting and tracking multi-objects on video sequences. The proposed frameworksare based on deep learning networks and transfer learning approaches.In a first contribution, we tackle the problem of multi-object detection by puttingforward a new transfer learning framework based on the formalism and the theoryof a Sequential Monte Carlo (SMC) filter to automatically specialize a Deep ConvolutionalNeural Network (DCNN) detector towards a target scene. The suggestedspecialization framework is used in order to transfer the knowledge from the sourceand the target domain to the target scene and to estimate the unknown target distributionas a specialized dataset composed of samples from the target domain. Thesesamples are selected according to the importance of their weights which reflectsthe likelihood that they belong to the target distribution. The obtained specializeddataset allows training a specialized DCNN detector to a target scene withouthuman intervention.In a second contribution, we propose an original multi-object tracking frameworkbased on spatio-temporal strategies (interlacing/inverse interlacing) and aninterlaced deep detector, which improves the performances of tracking-by-detectionalgorithms and helps to track objects in complex videos (occlusion, intersection,strong motion).In a third contribution, we provide an embedded system for traffic surveillance,which integrates an extension of the SMC framework so as to improve the detectionaccuracy in both day and night conditions and to specialize any DCNN detector forboth mobile and stationary cameras.Throughout this report, we provide both quantitative and qualitative results.On several aspects related to video sequence analysis, this work outperformsthe state-of-the-art detection and tracking frameworks. In addition, we havesuccessfully implemented our frameworks in an embedded hardware platform forroad traffic safety and monitoring.

La synthèse de contrôleurs discrets (SCD) est appliquée pour générer automatiquement des contrôleurs matériels corrects par construction. Pour un système donné (un modèle à états), et une spécification de contrôle associée (une exigence comportementale), cette technique génère un contrôleur qui, composé avec le système initial, garantit la satisfaction de la spécification. La technique de SCD utilisée dans ce travail s’appuie sur les diagrammes de décision binaire (BDDs). Les contrôleurs générés doivent être compatibles avec les outils standards de synthèse matérielle de niveau RTL. Deux problèmes principaux ont été examinés: l’explosion combinatoire et la génération effective du contrôleur matériel. La maîtrise de l’explosion combinatoire s’appuie sur des approches de type «diviser pour régner », exploitant la modularité du système ou du contrôleur. La plupart des approches existantes ne traitent pas la communication explicite entre différents composants du système. Le mécanisme de synchronisation le plus couramment envisagé est le partage des événements d’entrée, faisant abstractiondes sorties. Nous proposons une technique de SCD incrémentale qui permet de traiter également les systèmes communicants. Une étape initiale d’abstraction modulaire est suivie par une séquence progressive de raffinements et de calculs de solutions approximatives de contrôle. La dernière étape de cette séquence engendre un contrôleur exact. Nous montrons que cette technique offre une efficacité améliorée en temps/mémoire par rapport à l’approche traditionnelle globale de la SCD. La génération du contrôleur matériel s’appuie sur un traitement spécifique du non-déterminisme de contrôle. Une architecture de contrôle à boucle partiellement fermée est proposée, afin de permettre une conception hiérarchique. Une technique automatique transformant une équation de contrôle en vecteur de fonctions de contrôle est proposée et illustrée. La SCD est ensuite appliquée et illustrée sur la correction de certaines erreurs de conception. L’efficacité des techniques proposées est illustrée sur un ensemble d’exemples de conception matérielle. / The Discrete Controller Synthesis (DCS) technique is used for automatic generation of correct-by-construction hardware controllers. For a given plant (a state-based model), and an associated control specification (a behavioral requirement), DCS generates a controller which, composed with the plant, guarantees the satisfaction of the specification. The DCS technique used relies on binary decision diagrams (BDDs). The controllers generated must be compliant with standard RTL hardware synthesis tools. Two main issues have been investigated: the combinational explosion, and the actual generation of the hardware controller. To address combinational explosion, common approaches follow the "divide and conquer" philosophy, producing modular control and/or decentralized control. Most of these approaches do not consider explicit communication between different components of a plant. Synchronization is mostly achieved by sharing of input events, and outputs are abstracted away. We propose an incremental DCS technique which also applies to communicating systems. An initial modular abstraction is followed by a sequence of progressive refinements and computations of approximate control solutions. The last step of this sequence computes an exact controller. This technique is shown to have an improved time/memory efficiency with respect to the traditional global DCS approach. The hardware controller generation addresses the control non-determinism problem in a specific way. A partially closed-loop control architecture is proposed, in order to preserve the applicability of hierarchical design. A systematic technique is proposed and illustrated, for transforming the automatically generated control equation into a vector of control functions. An application of the DCS technique to the correction of certain design errors in a real design is illustrated. To prove the efficiency of the incremental synthesis and controller implementation, a number of examples have been studied.

Ces travaux de thèse définissent un environnement de développement ouvert et extensible pour la conception de logiciels à base de composants. L'environnement se présente comme une chaîne de compilation d'architectures logicielles, acceptant des architectures écrites dans des langages différents et fournissant des fonctionnalités comme la génération de code ou le déploiement. L'extensibilité de l'outil est assurée par une architecture à base de composants implantant des patrons de programmation extensibles et supportant un mécanisme de plug-in pour intégrer des extensions de tierces parties. L'utilisation de l'outil est illustrée au travers deux cadres applicatifs ayant pour trame les systèmes sur puces. La première illustre le développement de systèmes d'exploitation pour ceux-ci. La deuxième illustre la définition d'un nouveau langage facilitant l'expression de la synchronisation au sein d'applications de traitement de flux multimédia réparties.

L'intégration de nombreuses fonctions complexes dans les systèmes embarqués, tels que les téléphones portables, conduit à optimiser la consommation d'énergie pour maintenir l'autonomie de fonctionnement. Concernant la chaine de reproduction sonore, la consommation a été réduite par l'utilisation d'amplificateurs de classe D analogique, mais la nature numérique de la source audio impose encore un convertisseur numérique analogique en amont. La forte consommation de ce CAN et la qualité de reproduction sonore de l'amplificateur sont actuellement les principales limitations de cette approche. Ce travail de recherche, réalisé en quatre phases, a donc pour objectifs d'apporter des améliorations et de proposer de nouvelles architectures pour réduire ces limitations. Concernant l'amplificateur de classe D analogique, une boucle d'asservissement analogique basée sur un modulateur auto-oscillant à hystérésis a été développée pour réduire la consommation et augmenter sa qualité de reproduction. Cette étude a été validée par la réalisation d'un circuit en technologie CMOS 130 nm. La possibilité de piloter l'amplificateur de classe D directement par un signal de commande numérique a ensuite été envisagée. Le train d'impulsions nécessaire à la commande de l'étage de puissance est obtenu par modulation numérique de la source audio. L'utilisation en boucle ouverte de l'étage de puissance ne permet néanmoins pas d'obtenir un signal audio de sortie insensible aux variations de l'alimentation. Un asservissement analogique local autour de l'étage de puissance est donc nécessaire. La réalisation en technologie CMOS 130 nm de cette architecture a permis la validation des études effectuées (fonctionnement, stabilité, bande passante, modélisations des éléments non linéaires,...).