The thesis focuses on cryptographic algorithms of low performance devices, and mutual authentication of authentication server and user using smart cards. In the first part of this thesis the cryptography, cryptographic primitives, cryptographic goals, security models and cryptographic algorithms of low performance devices are presented. The second part focuses on low performance devices as RFID tags, NFC technology, microcontrollers and smart cards (.NET cards, java cards, MIFARE cards). The practical part deals with the comparison of chosen low performance devices and measure the time required for encryption and decryption using different cryptographic algorithms on Gemalto .NET Smart Card V2+. This thesis describes and explains the three authentication schemes for mutual authentication of remote server and user using smart cards. The new authentication scheme, which is based on the second related scheme, attempts to eliminate possible security attacks and keeps efficiency. For all four authentication schemes the application is implemented to test required time for authentication of server and user using smart cards.

Les lymphomes T périphériques (PTCLs) sont des entités hétérogènes dont la classification a récemment été révisée. Plus de 25 entités de lymphomes T ou NK matures sont ainsi classées selon leur présentation clinico-biologique et leur origine cellulaire présumée, justifiant l’étude approfondie de leur phénotype. Des récepteurs NK (NKRs) ont été mis en évidence dans certains lymphomes cutanés. En outre, un lymphome intra-épithélial intestinal, appelé maladie coeliaque réfractaire de type II (MCRII), dérive d’un lymphocyte caractérisé par des marqueurs T et NK. Ces constatations nous ont amenés à évaluer l’expression de NKRs sur un panel représentatif de PTCLs, constitué en particulier de PTCLs primitifs intestinaux et de leucémies/lymphomes T de l’adulte associés à l’HTLV-1 (ATL). Dans l’ATL, nous montrons que KIR3DL2 est exprimé par les cellules tumorales des formes aigües. Le virus HTLV-1 et la méthylation de son promoteur jouent un rôle dans l’expression de KIR3DL2. Enfin, un anticorps monoclonal dirigé contre KIR3DL2, IPH4102, est capable de tuer spécifiquement les cellules primaires d’ATL KIR3DL2 ex vivo par un mécanisme dépendant d’effecteurs NK autologues. Dans les lymphoproliférations T intestinales primitives, nous montrons que NKp46 est un nouveau biomarqueur pour leur diagnostic et leur stratification thérapeutique. En effet, NKp46 est exprimé sur les cellules anormales de la MCRII, et sur les lymphomes T primitifs intestinaux agressifs, mais pas sur les indolents et les MC non compliquées. Enfin, les cellules primaires exprimant NKp46 sont sensibles ex vivo à la cytotoxicité induite par un anticorps monoclonal dirigé contre NKp46 et couplé à une toxine.Ces résultats nous ont permis de discuter l’origine cellulaire de ces lymphomes et le rôle de ces NKRs dans la lymphomagénèse. Dans une optique translationnelle, l’expression des NKRs peut aider au diagnostic de ces entités parfois difficiles à individualiser, et enfin constituer une cible thérapeutique intéressante. / Peripheral T-cell lymphoma (PTCLs) are heterogeneous entities whose classification has recently been revised. More than 25 entities are thus classified according to their clinico-biological presentation and their presumed cellular origin, justifying the in-depth study of their phenotype. NK receptors (NKRs) have been demonstrated in some cutaneous lymphomas. In addition, a less known intestinal lymphoma, called type II refractory celiac disease (RCDII), arises from an intraepithelial lymphocyte characterized by T and NK markers. These findings led us to evaluate the expression of NKRs on a representative panel of PTCLs, focusing on primary gastrointestinal (GI) T-cell lymphoproliferative diseases (T-LPD) and HTLV-1 associated adult T leukemia/lymphoma (ATL).In ATL, we show that KIR3DL2 expression is mainly associated with acute-type ATL. HTLV-1 has a preferential tropism for KIR3DL2+ lymphocytes and may play a role in KIR3DL2 expression induction, combined with the hypomethylation status of KIR3DL2 promoter. The benefit of targeting KIR3DL2 by IPH4102 should be further investigating in acute ATL patients.In GI T-LPD, we show that NKp46 is a novel biomarker useful for diagnosis and therapeutic stratification, as NKp46 is a hallmark of RCDII tumor cells, shared by EATL. Strong preclinical rationale identifies anti-NKp46-PBD as a promising therapy for RCDII, EATL and MEITL.These results allowed us to discuss the cellular origin of these lymphomas and the role of NKRs in lymphomagenesis. From a translational point of view, NKRs could represent useful biomarkers in these entities that are sometimes difficult to individualize, and finally constitute an interesting therapeutic target.

Mathematics plays a pertinent role in physics. Students' understanding of this role has significant implications in their understanding of physics. Studies have shown that some students prefer the use of mathematics in learning physics. Other studies show mathematics as a barrier in students' learning of physics. In this study the role of mathematics in students' understanding of electricity problems was examined. The study undertakes a qualitative approach, and is based on an intepretivist research paradigm. A survey administered to students was used to establish students' expectations on the use of mathematics in physics. Focus group interviews were conducted with the students to further corroborate their views on the use of mathematics in physics. Copies of students' test scripts were made for analysis on students' actual work, applying mathematics as they were solving electricity problems. Analysis of the survey and interview data showed students' views being categorised into what they think it takes to learn physics, and what they think about the use of mathematics in physics. An emergent response was that students think that, problem solving in physics means finding the right equation to use. Students indicated that they sometimes get mathematical answers whose meaning they do not understand, while others maintained that they think that mathematics and physics are inseparable. Application of a tailor-made conceptual framework (MATHRICITY) on students work as they were solving electricity problems, showed activation of all the original four mathematical resources (intuitive knowledge, reasoning primitives, symbolic forms and interpretive devices). Two new mathematical resources were identified as retrieval cues and sense of instructional correctness. In general, students were found to be more inclined to activate formal mathematical rules, even when the use of basic or everyday day mathematics that require activation of intuitive knowledge elements and reasoning primitives, would be more efficient. Students' awareness of the domains of knowledge, which was a measure of their understanding, was done through the Extended Semantic Model. Students' awareness of the four domains (concrete, model, abstract, and symbolic) was evident as they were solving the electricity questions. The symbolic domain, which indicated students' awareness of the use of symbols to represent a problem, was the most prevalent. / Science and Technology Education / D. Phil. (Mathematics, Science and Technology Education (Physics Education))

In der vorliegenden Arbeit wird die flexible Steuerungsarchitektur Apeca für Systeme der Robotik sowie der robotergestützten Fertigungstechnik vorgestellt. Dafür werden verschiedene Anforderungen identifiziert und innerhalb eines Entwurfs vereint. Ein Hauptaugenmerk des dabei entstandenen Konzeptes ist es, einen vereinfachten Engineeringprozess für den Steuerungsentwurf zu ermöglichen. Dieser Ansatz wird durch die Verwendung von Aktionsprimitiven ermöglicht, die in Form atomarer Systemverhalten in einer speziellen Modulhierarchie eingesetzt werden. Hierzu erfolgt innerhalb der Steuerungsarchitektur eine Trennung zwischen einem funktionsorientierten verhaltensbasierten Modell zur hierarchischen sowie funktionell parallelen Ausführung von Aktionsprimitiven und einem ablauforientierten Modell zur aufgabenabhängigen Aktivierung derselben. Mit Hilfe eines Nutzerkonzepts werden diese Modelle verschiedenen Anwendern zugeordnet. Die objektorientierte Realisierung dieses Entwurfs ermöglicht die Verwendung und Synchronisation von mehreren Teilsystemen innerhalb einer Steuerung. In der Arbeit wird sowohl der entstandene Entwurf diskutiert als auch eine prototypische Implementierung vorgestellt. Abschließend werden die Ergebnisse anhand verschiedener Demonstrationsszenarien präsentiert. / In this present work, the Apeca framework, a flexible control architecture for robotic systems, is introduced. The conceptual design combines different requirements identified in miscellaneous robotic control approaches. The main focus of the resulting concept is on a simplified engineering process for the controller design. This approach is supported by the use of atomic system behaviors, the so called action primitives, in a special module hierarchy. For this purpose a distinction between a functional behavior based system model with hierarchically and also parallelly executed action primitives and a sequential control system model with a task-dependent activation of the primitives is proposed. These models are assigned to different users through a distinct user concept. An object-oriented implementation of the proposed architecture allows the utilization and synchronisation of multiple (sub-)systems within one framework. In this work the proposed framework will be discussed, a prototypical implementation will be presented and results based on different experimental scenarios will be shown.

L’archéologie de l’Arctique canadien, bien qu’ayant fait une large place à certaines catégories d’objets, telles les têtes de harpon, n’a encore que peu exploité la grande richesse informative des objets en matières dures d’origine animale. Une périodisation typologique a été réalisée sur l’ensemble de la période du Paléoesquimau (~ 4000-500 B.P.), classiquement subdivisée en Prédorsétien et Dorsétien au Canada. Les pratiques techniques et économiques des Paléoesquimaux ont été abordées à partir de l’étude de six sites localisés autour du Golfe de Foxe, région centrale pour l’archéologie arctique : région d’Igloolik (Parry Hill, Lyon Hill, Jens Munk, Freuchen et Kaersut) et nord du Nunavik (Tayara). Les données typologiques et technologiques obtenues permettent de confirmer l’existence d’un continuum culturel entre Prédorsétien et Dorsétien. L’évolution des industries en matières dures d’origine animale observée, notamment au moment du passage du Prédorsétien au Dorsétien, a été interprétée en termes de changements socio-culturels. Un fait marquant serait l’apparition des têtes de harpon à logette partiellement fermée, contemporaine d’une intensification de l’exploitation du morse, témoignant de chasses désormais collectives qui auraient incité les chasseurs à séjourner désormais ensemble dans des habitations plus grandes, occupées sur de plus longues périodes. Mots-clés : Paléoesquimau ; Arctique ; technologie ; typologie ; ivoire ; os ; bois de caribou ; Canada / The studied ivory, bone and antler artifacts from the Canadian Arctic, only correspond to harpoon heads that served to build the Palaeo-Eskimo chronology (~ 4000-500 B.P.). To ascertain the chronological subdivision between the Pre-Dorset and Dorset cultures a typological study associated with a technological approach was performed. Palaeo-Eskimo technological and economical practices have been derived from the study of six sites located around the Foxe Basin: Igloolik region (Parry Hill, Lyon Hill, Jens Munk, Freuchen and Kaersut sites) and northern Nunavik (Tayara site). The assumption of a Pre-Dorset/Dorset continuum could be confirmed. The observed evolution of osseous industries during Palaeo-Eskimo period (and more precisely the Pre-Dorset/Dorset transition) has been interpreted in terms of socio-cultural changes. The observed technological changes (i.e. harpoon head hafting) could be associated with new patterns of raw material exploitation (diversification in the selection of materials and anatomical elements, as well as functional categories). They testify to the important socio-cultural changes (collective rather than individual hunting) already observed in the settlement patterns (aggregation of the humans in larger houses for longer time periods). Keywords: Palaeo-Eskimo culture; Arctic; Canada; technology; typology; ivory; bone; antler

Lors d'une intervention conversationnelle, le langage est supporté par une communication non-verbale qui joue un rôle central dans le comportement social humain en permettant de la rétroaction et en gérant la synchronisation, appuyant ainsi le contenu et la signification du discours. En effet, 55% du message est véhiculé par les expressions faciales, alors que seulement 7% est dû au message linguistique et 38% au paralangage. L'information concernant l'état émotionnel d'une personne est généralement inférée par les attributs faciaux. Cependant, on ne dispose pas vraiment d'instruments de mesure spécifiquement dédiés à ce type de comportements. En vision par ordinateur, on s'intéresse davantage au développement de systèmes d'analyse automatique des expressions faciales prototypiques pour les applications d'interaction homme-machine, d'analyse de vidéos de réunions, de sécurité, et même pour des applications cliniques. Dans la présente recherche, pour appréhender de tels indicateurs observables, nous essayons d'implanter un système capable de construire une source consistante et relativement exhaustive d'informations visuelles, lequel sera capable de distinguer sur un visage les traits et leurs déformations, permettant ainsi de reconnaître la présence ou absence d'une action faciale particulière. Une réflexion sur les techniques recensées nous a amené à explorer deux différentes approches. La première concerne l'aspect apparence dans lequel on se sert de l'orientation des gradients pour dégager une représentation dense des attributs faciaux. Hormis la représentation faciale, la principale difficulté d'un système, qui se veut être général, est la mise en œuvre d'un modèle générique indépendamment de l'identité de la personne, de la géométrie et de la taille des visages. La démarche qu'on propose repose sur l'élaboration d'un référentiel prototypique à partir d'un recalage par SIFT-flow dont on démontre, dans cette thèse, la supériorité par rapport à un alignement conventionnel utilisant la position des yeux. Dans une deuxième approche, on fait appel à un modèle géométrique à travers lequel les primitives faciales sont représentées par un filtrage de Gabor. Motivé par le fait que les expressions faciales sont non seulement ambigües et incohérentes d'une personne à une autre mais aussi dépendantes du contexte lui-même, à travers cette approche, on présente un système personnalisé de reconnaissance d'expressions faciales, dont la performance globale dépend directement de la performance du suivi d'un ensemble de points caractéristiques du visage. Ce suivi est effectué par une forme modifiée d'une technique d'estimation de disparité faisant intervenir la phase de Gabor. Dans cette thèse, on propose une redéfinition de la mesure de confiance et introduisons une procédure itérative et conditionnelle d'estimation du déplacement qui offrent un suivi plus robuste que les méthodes originales. / In a face-to-face talk, language is supported by nonverbal communication, which plays a central role in human social behavior by adding cues to the meaning of speech, providing feedback, and managing synchronization. Information about the emotional state of a person is usually carried out by facial attributes. In fact, 55% of a message is communicated by facial expressions whereas only 7% is due to linguistic language and 38% to paralanguage. However, there are currently no established instruments to measure such behavior. The computer vision community is therefore interested in the development of automated techniques for prototypic facial expression analysis, for human computer interaction applications, meeting video analysis, security and clinical applications. For gathering observable cues, we try to design, in this research, a framework that can build a relatively comprehensive source of visual information, which will be able to distinguish the facial deformations, thus allowing to point out the presence or absence of a particular facial action. A detailed review of identified techniques led us to explore two different approaches. The first approach involves appearance modeling, in which we use the gradient orientations to generate a dense representation of facial attributes. Besides the facial representation problem, the main difficulty of a system, which is intended to be general, is the implementation of a generic model independent of individual identity, face geometry and size. We therefore introduce a concept of prototypic referential mapping through a SIFT-flow registration that demonstrates, in this thesis, its superiority to the conventional eyes-based alignment. In a second approach, we use a geometric model through which the facial primitives are represented by Gabor filtering. Motivated by the fact that facial expressions are not only ambiguous and inconsistent across human but also dependent on the behavioral context; in this approach, we present a personalized facial expression recognition system whose overall performance is directly related to the localization performance of a set of facial fiducial points. These points are tracked through a sequence of video frames by a modification of a fast Gabor phase-based disparity estimation technique. In this thesis, we revisit the confidence measure, and introduce an iterative conditional procedure for displacement estimation that improves the robustness of the original methods.

Les systèmes de perception, qui sont à la base du concept du véhicule intelligent, doivent répondre à des critères de performance à plusieurs niveaux afin d’assurer des fonctions d’aide à la conduite et/ou de conduite autonome. Aujourd’hui, la majorité des systèmes de perception pour véhicules intelligents sont basés sur la combinaison de données issues de plusieurs capteurs (caméras, lidars, radars, etc.). Les travaux de cette thèse concernent le développement d’un système de perception à base d’un capteur de vision stéréoscopique et d’un capteur lidar pour l’analyse de scènes dynamiques en environnement urbain. Les travaux présentés sont divisés en quatre parties.La première partie présente une méthode d’odométrie visuelle basée sur la stéréovision, avec une comparaison de différents détecteurs de primitives et différentes méthodes d’association de ces primitives. Un couple de détecteur et de méthode d’association de primitives a été sélectionné sur la base d’évaluation de performances à base de plusieurs critères. Dans la deuxième partie, les objets en mouvement sont détectés et segmentés en utilisant les résultats d’odométrie visuelle et l’image U-disparité. Ensuite, des primitives spatiales sont extraites avec une méthode basée sur la technique KPCA et des classifieurs sont enfin entrainés pour reconnaitre les objets en mouvement (piétons, cyclistes, véhicules). La troisième partie est consacrée au calibrage extrinsèque d’un capteur stéréoscopique et d’un Lidar. La méthode de calibrage proposée, qui utilise une mire plane, est basée sur l’exploitation d’une relation géométrique entre les caméras du capteur stéréoscopique. Pour une meilleure robustesse, cette méthode intègre un modèle de bruit capteur et un processus d’optimisation basé sur la distance de Mahalanobis. La dernière partie de cette thèse présente une méthode de construction d’une grille d’occupation dynamique en utilisant la reconstruction 3D de l’environnement, obtenue des données de stéréovision et Lidar de manière séparée puis conjointement. Pour une meilleure précision, l’angle entre le plan de la chaussée et le capteur stéréoscopique est estimé. Les résultats de détection et de reconnaissance (issus des première et deuxième parties) sont incorporés dans la grille d’occupation pour lui associer des connaissances sémantiques. Toutes les méthodes présentées dans cette thèse sont testées et évaluées avec la simulation et avec de données réelles acquises avec la plateforme expérimentale véhicule intelligent SetCar” du laboratoire IRTES-SET. / Intelligent vehicles require perception systems with high performances. Usually, perception system consists of multiple sensors, such as cameras, 2D/3D lidars or radars. The works presented in this Ph.D thesis concern several topics on cameras and lidar based perception for understanding dynamic scenes in urban environments. The works are composed of four parts.In the first part, a stereo vision based visual odometry is proposed by comparing several different approaches of image feature detection and feature points association. After a comprehensive comparison, a suitable feature detector and a feature points association approach is selected to achieve better performance of stereo visual odometry. In the second part, independent moving objects are detected and segmented by the results of visual odometry and U-disparity image. Then, spatial features are extracted by a kernel-PCA method and classifiers are trained based on these spatial features to recognize different types of common moving objects e.g. pedestrians, vehicles and cyclists. In the third part, an extrinsic calibration method between a 2D lidar and a stereoscopic system is proposed. This method solves the problem of extrinsic calibration by placing a common calibration chessboard in front of the stereoscopic system and 2D lidar, and by considering the geometric relationship between the cameras of the stereoscopic system. This calibration method integrates also sensor noise models and Mahalanobis distance optimization for more robustness. At last, dynamic occupancy grid mapping is proposed by 3D reconstruction of the environment, obtained from stereovision and Lidar data separately and then conjointly. An improved occupancy grid map is obtained by estimating the pitch angle between ground plane and the stereoscopic system. The moving object detection and recognition results (from the first and second parts) are incorporated into the occupancy grid map to augment the semantic meanings. All the proposed and developed methods are tested and evaluated with simulation and real data acquired by the experimental platform “intelligent vehicle SetCar” of IRTES-SET laboratory.

Lors d'une intervention conversationnelle, le langage est supporté par une communication non-verbale qui joue un rôle central dans le comportement social humain en permettant de la rétroaction et en gérant la synchronisation, appuyant ainsi le contenu et la signification du discours. En effet, 55% du message est véhiculé par les expressions faciales, alors que seulement 7% est dû au message linguistique et 38% au paralangage. L'information concernant l'état émotionnel d'une personne est généralement inférée par les attributs faciaux. Cependant, on ne dispose pas vraiment d'instruments de mesure spécifiquement dédiés à ce type de comportements. En vision par ordinateur, on s'intéresse davantage au développement de systèmes d'analyse automatique des expressions faciales prototypiques pour les applications d'interaction homme-machine, d'analyse de vidéos de réunions, de sécurité, et même pour des applications cliniques. Dans la présente recherche, pour appréhender de tels indicateurs observables, nous essayons d'implanter un système capable de construire une source consistante et relativement exhaustive d'informations visuelles, lequel sera capable de distinguer sur un visage les traits et leurs déformations, permettant ainsi de reconnaître la présence ou absence d'une action faciale particulière. Une réflexion sur les techniques recensées nous a amené à explorer deux différentes approches. La première concerne l'aspect apparence dans lequel on se sert de l'orientation des gradients pour dégager une représentation dense des attributs faciaux. Hormis la représentation faciale, la principale difficulté d'un système, qui se veut être général, est la mise en œuvre d'un modèle générique indépendamment de l'identité de la personne, de la géométrie et de la taille des visages. La démarche qu'on propose repose sur l'élaboration d'un référentiel prototypique à partir d'un recalage par SIFT-flow dont on démontre, dans cette thèse, la supériorité par rapport à un alignement conventionnel utilisant la position des yeux. Dans une deuxième approche, on fait appel à un modèle géométrique à travers lequel les primitives faciales sont représentées par un filtrage de Gabor. Motivé par le fait que les expressions faciales sont non seulement ambigües et incohérentes d'une personne à une autre mais aussi dépendantes du contexte lui-même, à travers cette approche, on présente un système personnalisé de reconnaissance d'expressions faciales, dont la performance globale dépend directement de la performance du suivi d'un ensemble de points caractéristiques du visage. Ce suivi est effectué par une forme modifiée d'une technique d'estimation de disparité faisant intervenir la phase de Gabor. Dans cette thèse, on propose une redéfinition de la mesure de confiance et introduisons une procédure itérative et conditionnelle d'estimation du déplacement qui offrent un suivi plus robuste que les méthodes originales. / In a face-to-face talk, language is supported by nonverbal communication, which plays a central role in human social behavior by adding cues to the meaning of speech, providing feedback, and managing synchronization. Information about the emotional state of a person is usually carried out by facial attributes. In fact, 55% of a message is communicated by facial expressions whereas only 7% is due to linguistic language and 38% to paralanguage. However, there are currently no established instruments to measure such behavior. The computer vision community is therefore interested in the development of automated techniques for prototypic facial expression analysis, for human computer interaction applications, meeting video analysis, security and clinical applications. For gathering observable cues, we try to design, in this research, a framework that can build a relatively comprehensive source of visual information, which will be able to distinguish the facial deformations, thus allowing to point out the presence or absence of a particular facial action. A detailed review of identified techniques led us to explore two different approaches. The first approach involves appearance modeling, in which we use the gradient orientations to generate a dense representation of facial attributes. Besides the facial representation problem, the main difficulty of a system, which is intended to be general, is the implementation of a generic model independent of individual identity, face geometry and size. We therefore introduce a concept of prototypic referential mapping through a SIFT-flow registration that demonstrates, in this thesis, its superiority to the conventional eyes-based alignment. In a second approach, we use a geometric model through which the facial primitives are represented by Gabor filtering. Motivated by the fact that facial expressions are not only ambiguous and inconsistent across human but also dependent on the behavioral context; in this approach, we present a personalized facial expression recognition system whose overall performance is directly related to the localization performance of a set of facial fiducial points. These points are tracked through a sequence of video frames by a modification of a fast Gabor phase-based disparity estimation technique. In this thesis, we revisit the confidence measure, and introduce an iterative conditional procedure for displacement estimation that improves the robustness of the original methods.

Le calcul scientifique est souvent associé au calcul numérique. Pourtant dans de nombreuses disciplines scientifiques il est nécessaire d'aller au-delà du calcul approché : nécessité de certification des résultats, calculs dans des structures mathématiques discrètes, instabilité des algorithmique numériques. Le calcul exact s'attache donc à donner des résultats exacts ou certifiés. Cependant, la principale obstruction à l'utilisation du Calcul Formel est bien souvent les faibles performances des systèmes commerciaux y compris pour les opérations fondamentales comme l'algèbre linéaire. L'objectif de ces travaux est donc de réduire l'écart entre le calcul exact et le calcul numérique, tant sur le plan algorithmique, que sur le plan logiciel. Les défis sont multiples : développer une arithmétique efficace dans les structures discrètes ; concevoir des algorithmes ayant un terme dominant de complexité optimal même en tenant compte de la croissance des données intermédiaires ; transcrire ces algorithmes dans des logiciels combinant efficacité pérenne, interfaçage et généricité.

Master thesis is dealing with design and implementation of ray-tracing and path-tracing using IPP library. Theoretical part discusses current trends in acceleration of selected algorithms and also possibilities of parallelization. Design of ray-tracing and path-tracing algorithm and form of parallelization are described in proposal. This part also discusses implementation of adaptive sampling and importance sampling with Monte Carlo method to accelerate path-tracing algorithm. Next part is dealing with particular steps in implementation of selected rendering methods regarding IPP library. Implementation of network interface using Boost library is also discussed. At the end, implemented methods are subjected to performance and quality test. Final product of this thesis is server aplication capable of handling multiple connections which provides visualisation and client application which implements ray-tracing and path-tracing.