The purpose of this project is to evaluate the safety and operational differences between three left-turn treatments: permitted, protected, and protected-permitted left-turn phasing. Permitted phasing allows vehicles to turn left after yielding to any opposing vehicles; protected phasing provides an exclusive phase for vehicles to turn left that does not allow opposing vehicles; and protected-permitted phasing combines the previous phasing alternatives, allowing vehicles to turn after yielding while also providing some green time for protected left-turns.As part of evaluating the differences between these left-turn treatments, crashes before and after the change at intersections that had experienced a permanent change from one phase alternative to another were compared. The crashes that took place at these intersections were compared with the number of crashes experienced at a baseline set of intersections. A general increase in total crashes was observed for most intersections, and an increase in left-turn crashes per million entering vehicles was also observed in intersections that had experienced a change from protected to protected-permitted phasing; no other clear trends were observed.The research team also gathered simulated data using VISSIM traffic modeling software and safety data were extracted from these simulations using the Surrogate Safety Assessment Model (SSAM) created by the Federal Highway Administration to identify decision boundaries between each left-turn treatment. The simulations modeled intersections with 1-, 2-, and 3-opposing-lane configurations with permitted and protected-permitted models (split into green times of 10-, 15-, and 20-seconds) for a total of 12 different simulation models. Each model was divided into 100-225 different volume scenarios, with incremental increases in left-turn vs. opposing volumes. By exporting trajectory files from VISSIM and importing these files into SSAM, crossing conflicts for each volume combination in each model were identified and extracted. These were then entered into MATLAB to create contour maps; the contours of these maps represent the number of crossing conflicts per hour associated with different combinations of left-turn and opposing volume. Basic decision boundaries were observed in the contour maps for each model. To extract an equation to estimate each boundary, JMP Pro statistical analysis software was used to perform a linear regression analysis and develop natural log-based equations estimating the decision boundaries for each configuration and phase alternative. These equations were then charted using Excel and final decision boundaries were developed for the 1-, 2-, and 3-lane configurations between permitted and protected-permitted phasing as well as between protected-permitted and protected phasing.

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La question de déterminer si un modèle géométrique a des intersections non prévues est commune à plusieurs domaines : simulations numériques, CAO/DAO, animation, infographie, etc. C’est un problème dont la complexité varie avec la représentation choisie pour créer le modèle. Pour les surfaces paramétriques c’est un problème difficile à résoudre, mais pour lequel plusieurs solutions ont été proposées. Ces solutions diffèrent les unes des autres dans leurs angles d’approche, leur complexité et la justesse de leurs résultats. Dans ce mémoire, nous tenterons de comparer certaines de ces méthodes. Nous nous concentrerons sur les méthodes dites failsafe, c’est-à-dire qui permettent assurément de détecter la possibilité d’une intersection s’il y en a une. Ces méthodes sont celles utilisées pour toutes les applications critiques, donc pour lesquelles un modèle mal formé aurait des conséquences importantes. Ce mémoire est à teneur principalement théorique. Nous comparerons les méthodes, dans un premier temps, sur leur puissance de résolution. Nous discuterons, dans un deuxième temps, de coût calculatoire. Nous avons finalement fait quelques implémenta- tions pour appuyer nos observations théoriques, mais nous n’avons pas fait une analyse empirique approfondie des coûts calculatoires. Ceci reste à faire. Nous verrons entre autre qu’il existe un ordre partiel entre certaines des méthodes, mais pas toutes. Par exemple, la méthode test-point est strictement plus puissante que la séparation des enveloppes convexes, mais elle est ni plus ni moins puissante que la méthode Volino-Thalmann. / The question of determining if a given geometric model has extraneous intersections is common to many domains: numerical simulation, CAD/CAM, animation, computer graphics, etc. The complexity of this problem varies with the representation chosen to generate the model. For parametric surfaces, it is a hard problem, but for which many solutions have been proposed. Those solutions differ from one another by their underlying ideas, their complexity and the exactitude of the result they give. In this thesis, we will try to compare some of these methods. We will concentrate on the class of methods we call failsafe, the methods that will surely detect the possibility of an intersection if there is one. Those are the methods used in all critical applications, the applications in which a malformed model would have important consequences. The work of this thesis is mostly theoretical. First, we will compare the different techniques on their power of resolution. Then, we will discuss the execution cost of the different methods. We did some implementations while working on this thesis, but only as a way to support our theoretical observations. A complete empirical study of the execution times of the different methods would be left to do. We will see that there is a partial order between some of the methods in their strength, but not all of them. For example, the test-point method is strictly stronger than the separation of the convex hulls method, but is neither stronger nor weaker than the Volino- Thalmann method.

Le problème d'intersection d'automates consiste à vérifier si plusieurs automates finis déterministes acceptent un mot en commun. Celui-ci est connu PSPACE-complet (resp. NL-complet) lorsque le nombre d'automates n'est pas borné (resp. borné par une constante). Dans ce mémoire, nous étudions la complexité du problème d'intersection d'automates pour plusieurs types de langages et d'automates tels les langages unaires, les automates à groupe (abélien), les langages commutatifs et les langages finis. Nous considérons plus particulièrement le cas où chacun des automates possède au plus un ou deux états finaux. Ces restrictions permettent d'établir des liens avec certains problèmes algébriques et d'obtenir une classification intéressante de problèmes d'intersection d'automates à l'intérieur de la classe P. Nous terminons notre étude en considérant brièvement le cas où le nombre d'automates est fixé. / The automata non emptiness intersection problem is to determine whether several deterministic finite automata accept a word in common. It is known to be PSPACE-complete (resp. NL-complete) whenever the number of automata is not bounded (resp. bounded by a constant). In this work, we study the complexity of the automata intersection problem for several types of languages and automata such as unary languages, (abelian) group automata, commutative languages and finite languages. We raise the issue of limiting the number of final states to at most two in the automata involved. This way, we obtain relationships with some algebraic problems and an interesting classification of automata intersection problems inside the class P. Finally, we briefly consider the bounded version of the automata intersection problem.

La version intégrale de ce mémoire est disponible uniquement pour consultation individuelle à la Bibliothèque de musique de l'Université de Montréal (www.bib.umontreal.ca/MU). / Dans mon travail de recherche et de création musicale, je m’inspire du concept d’intersection pour sa capacité à donner naissance à quelque chose de nouveau. Ce mémoire de maîtrise documente une exploration de ce concept dans trois contextes différents : une pièce instrumentale, une pièce mixte et une pièce pour chœur. J’emploie le mot « intersection » dans le sens figuré de deux éléments abstraits ou concrets qui se rencontrent. La nature de leur rencontre ainsi que les résultats possibles m’intéressent également. Je vise l’intégration du concept à tous les niveaux d’une pièce : du global (la conception, la forme) jusqu’au local (la facture et l’emploi des techniques de composition). Le choix de procédés est très ouvert et dépend entièrement du contexte de la pièce et du résultat artistique envisagé. Ainsi, dans chacune de mes trois pièces de maîtrise, j’ai choisi une approche différente de l’idée de l’intersection. J’ai expérimenté une variété de moyens et de procédés, ainsi que la fonction de la composante extra-musicale (lorsqu’il y en a une). Au premier chapitre, je discute de mon quintette Finding Common Ground qui explore l’intersection de l’écriture pour percussion avec l’écriture pour les quatre autres instruments plutôt « mélodiques ». Ensuite, au deuxième chapitre je présente ma pièce Pleine lune pour contrebasse et bande, qui apprivoise le croisement de l’écriture instrumentale avec l’écriture acousmatique. Finalement, au troisième chapitre j’expose ma pièce Séjour dans un autre monde, pour chœur de jeunes et piano préparé, qui s’inspire du croisement de la pensée électroacoustique et de l’écriture vocale et instrumentale. / In my musical research and creative work, I am inspired by the concept of intersection for its capacity to give birth to something new. This Master’s thesis documents an exploration of this concept in three different contexts: an instrumental piece, a mixed piece and a piece for choir. I employ the term “intersection” in the figurative sense of two elements, either abstract or concrete, which meet. The nature of their meeting and the possible results are of equal interest to me. I strive to integrate the concept at all levels of a piece: from the global perspective (the conception, the form) to the local perspective (the craft and the use of compositional techniques). The choice of procedures is wide open and depends entirely on the piece and the envisioned artistic result. Thereby, for each of my three Master’s pieces I chose a different approach to the concept of intersection. I experimented with a variety of means and procedures, as well as the function of the extra musical component (where applicable). In the first chapter, I discuss my quintet Finding Common Ground, which explores the intersection of percussion writing with the writing for the four other “melodic” instruments. Next, in the second chapter I present my piece Pleine lune for double bass and tape, which undertakes the crossing of instrumental writing with acousmatic writing. Finally, in the third chapter I examine my piece Séjour dans un autre monde, for youth choir and prepared piano, which was inspired by the crossing of electroacoustic thought with vocal and instrumental writing.

La segmentation d'images est un domaine important dans le traitement d'images et un grand nombre d'approches différentes ent été développées pendant ces dernières décennies. L'approche des contours actifs est un des plus populaires. Dans ce cadre, cette thèse vise à développer des algorithmes robustes, qui peuvent segmenter des images avec des inhomogénéités d'intensité. Nous nous concentrons sur l'étude des énergies externes basées région dans le cadre des ensembles de niveaux. Précisément, nous abordons la difficulté de choisir l'échelle de la fenêtre spatiale qui définit la localité. Notre contribution principale est d'avoir proposé une échelle adaptative pour les méthodes de segmentation basées sur les statistiques locales. Nous utilisons l'approche d'Intersection des Intervalles de Confiance pour définir une échelle position-dépendante pour l'estimation des statistiques image. L'échelle est optimale dans le sens où elle donne le meilleur compromis entre le biais et la variance de l'approximation polynomiale locale de l'image observée conditionnellement à la segmentation actuelle. De plus, pour le model de segmentation basé sur une interprétation Bahésienne avec deux noyaux locaux, nous suggérons de considérer leurs valeurs séparément. Notre proposition donne une segmentation plus lisse avec moins de délocalisations que la méthode originale. Des expériences comparatives de notre proposition à d'autres méthodes de segmentation basées sur des statistiques locales sont effectuées. Les résultats quantitatifs réalisés sur des images ultrasonores de simulation, montrent que la méthode proposée est plus robuste au phénomène d'atténuation. Des expériences sur des images réelles montrent également l'utilité de notre approche. / Image segmentation is an important research area in image processing and a large number of different approaches have been developed over the last few decades. The active contour approach is one of the most popular among them. Within this framework, this thesis aims at developing robust algorithms, which can segment images with intensity inhomogeneities. We focus on the study of region-based external energies within the level set framework. We study the use of local image statistics for the design of external energies. Precisely, we address the difficulty of choosing the scale of the spatial window that defines locality. Our main contribution is to propose an adaptive scale for local region-based segmen¬tation methods. We use the Intersection of Confidence Intervals approach to define this pixel-dependent scale for the estimation of local image statistics. The scale is optimal in the sense that it gives the best trade-off between the bias and the variance of a Local Polynomial Approximation of the observed image conditional on the current segmenta¬tion. Additionally, for the segmentation model based on a Bayesian interpretation with two local kernels, we suggest to consider their values separately. Our proposition gives a smoother segmentation with less mis-localisations Chan the original method.Comparative experiments of our method to other local region-based segmentation me¬thods are carried out. The quantitative results, on simulated ultrasound B-mode images, show that the proposed scale selection strategy gives a robust solution to the intensity inhomogeneity artifact of this imaging modality. More general experiments on real images also demonstrate the usefulness of our approach.

Le problème d'intersection d'automates consiste à vérifier si plusieurs automates finis déterministes acceptent un mot en commun. Celui-ci est connu PSPACE-complet (resp. NL-complet) lorsque le nombre d'automates n'est pas borné (resp. borné par une constante). Dans ce mémoire, nous étudions la complexité du problème d'intersection d'automates pour plusieurs types de langages et d'automates tels les langages unaires, les automates à groupe (abélien), les langages commutatifs et les langages finis. Nous considérons plus particulièrement le cas où chacun des automates possède au plus un ou deux états finaux. Ces restrictions permettent d'établir des liens avec certains problèmes algébriques et d'obtenir une classification intéressante de problèmes d'intersection d'automates à l'intérieur de la classe P. Nous terminons notre étude en considérant brièvement le cas où le nombre d'automates est fixé. / The automata non emptiness intersection problem is to determine whether several deterministic finite automata accept a word in common. It is known to be PSPACE-complete (resp. NL-complete) whenever the number of automata is not bounded (resp. bounded by a constant). In this work, we study the complexity of the automata intersection problem for several types of languages and automata such as unary languages, (abelian) group automata, commutative languages and finite languages. We raise the issue of limiting the number of final states to at most two in the automata involved. This way, we obtain relationships with some algebraic problems and an interesting classification of automata intersection problems inside the class P. Finally, we briefly consider the bounded version of the automata intersection problem.

La complexité implicite (ICC) vise à donner des caractérisations de classes de complexité dans des langages de programmation ou des logiques, sans faire référence à des bornes sur les ressources (temps, espace mémoire). Dans cette thèse, nous étudions l’approche de la logique linéaire à la complexité implicite. L’objectif est de donner des caractérisations de classes de complexité, à travers des variantes du lambda-calcul qui sont typables dans de tels systèmes. En particulier, nous considérons à la fois une perspective monovalente et une perspective polyvalente par rapport à l’ICC. Dans le premier cas, le but est de caractériser une hiérarchie de classes de complexité à travers un lambda-calcul élémentaire typé dans la logique linéaire élémentaire (ELL), où la complexité ne dépend que de l’interface d’un programme, c’est à dire son type. La deuxième approche rend compte à la fois des fonctions calculables en temps polynomial et de la normalisation forte, à travers des termes du lambda-calcul pur qui sont typés dans un système inspiré par la logique linéaire Soft (SLL); en particulier, par rapport à l’approche logique ordinaire, ici nous abandonnons la modalité “!” en faveur de l’emploi des types stratifiés, vus comme un raffinement des types intersection non associatifs, afin d’améliorer la typabilité et, en conséquence, l’expressivité. Enfin, nous explorons l’utilisation des types intersection, privés de certaines de leurs propriétés, vers une direction plus quantitative que l’approche qualitative habituelle, afin d’obtenir une borne sur le calcul de lambda-termes purs, en obtenant en plus une caractérisation de la normalisation forte. / In this thesis we explore the linear logic approach to implicit computational complexity, through the design of type assignment systems based on light linear logic, or heavily inspired by them, with the purpose of giving a characterization of one or more complexity classes, through variants of lambda-calculi which are typable in such systems. In particular, we consider both a monovalent and a polyvalent perspective with respect to ICC. In the first one the aim is to characterize a hierarchy of complexity classes through an elementary lambda-calculus typed in Elementary Linear Logic (ELL), where the complexity depends only on the interface of a term, namely its type. The second approach gives an account of both the functions computable in polynomial time and of strong normalization, through terms of pure lambda-calculus which are typed in a system inspired by Soft Linear Logic (SLL); in particular, with respect to the usual logical take, in the latter we give up the “!” modality in favor of employing stratified types as a refinement of non-associative intersection types, in order to improve typability and, as a consequence, expressivity.Finally we explore the use of intersection types, deprived of some of their usual properties, towards a more quantitative approach rather than the usual qualitative one, namely in order to compute a bound on the computation of pure lambda-terms, obtaining in addition a characterization of strong normalization.

La conduite autonome a attiré une attention croissante au cours des dernières décennies en raison de son potentiel impact socio-économique, notamment concernant la réduction du nombre d'accidents de la route et l'amélioration de l'efficacité du trafic. Grâce à l'effort de plusieurs instituts de recherche et d'entreprises, les véhicules autonomes ont déjà accumulé des dizaines de millions de kilomètres parcourus dans des conditions de circulation réelles. Cette thèse porte sur la conception d'une architecture de contrôle pour les véhicules autonomes et coopératifs dans l'optique de leur déploiement massif. La base commune des différentes architectures proposées dans cette thèse est le Contrôle-Commande Prédictif, reconnu pour son efficacité et sa polyvalence. Nous présentons tout d'abord une architecture classique de contrôle hiérarchique, qui utilise la commande prédictive pour planifier un déplacement (choix de trajectoire), puis déterminer un contrôle permettant de suivre cette trajectoire. Toutefois, comme nous le montrons dans un deuxième temps, cette architecture simple n'est pas capable de gérer certaines contraintes logiques, notamment liées aux règles de circulation et à l'existence de choix de trajectoires discrets. Nous proposons donc approche hybride de la commande prédictive, que nous utilisons pour développer une architecture de contrôle pour un véhicule autonome individuel. Nous étudions le problème de contrôler un ensemble de véhicules autonomes circulant en convoi, i.e. maintenir une formation prédéterminée sans intervention humaine. Pour ce faire, nous utilisons à nouveau une architecture hiérarchique basée sur la commande prédictive, composée d'un superviseur de convoi et de contrôleurs pour chaque véhicule individuel. Enfin, nous proposons encore une architecture pour le problème de coordonner un groupe de véhicules autonomes dans une intersection sans feux de circulation, en utilisant un contrôleur d'intersection et en adaptant les contrôleurs des véhicules individuels pour leur permettre de traverser l'intersection en toute sécurité. / Autonomous driving has been gaining more and more attention in the last decades, thanks to its positive social-economic impacts including the enhancement of traffic efficiency and the reduction of road accidents. A number of research institutes and companies have tested autonomous vehicles in traffic, accumulating tens of millions of kilometers traveled in autonomous driving. With the vision of massive deployment of autonomous vehicles, researchers have also started to envision cooperative strategies among autonomous vehicles. This thesis deals with the control architecture design of individual autonomous vehicles and cooperative autonomous vehicles. Model Predictive Control (MPC), thanks to its efficiency and versatility, is chosen as the building block for various control architectures proposed in this thesis. In more detail, this thesis first presents a classical hierarchical control architecture for individual vehicle control that decomposes the controller into a motion planner and a tracking controller, both using nonlinear MPC. In a second step, we analyze the inability of the proposed planner in handling logical constraints raised from traffic rules and multiple maneuver variants, and propose a hybrid MPC based motion planner that solves this issue. We then consider the convoy control problem of autonomous vehicles in which multiple vehicles maintain a formation during autonomous driving. A hierarchical formation control architecture is proposed composing of a convoy supervisor and local MPC based vehicle controllers. Finally, we consider the problem of coordinating a group of autonomous vehicles at an intersection without traffic lights. A hierarchical architecture composed of an intersection controller and multiple local vehicle controllers is proposed to allow vehicles to cross the intersection smoothly and safely.