Personalized public transportation information

Thesis to obtain the Master of Science Degree in Computer Science and Engineering

An empirical study of the impact of two antipatterns on program comprehension

Les antipatrons sont de “mauvaises” solutions à des problèmes récurrents de conception logicielle. Leur apparition est soit due à de mauvais choix lors de la phase de conception soit à des altérations et des changements continus durant l’implantation des programmes. Dans la littérature, il est généralement admis que les antipatrons rendent la compréhension des programmes plus difficile. Cependant, peu d’études empiriques ont été menées pour vérifier l’impact des antipatrons sur la compréhension. Dans le cadre de ce travail de maîtrise, nous avons conçu et mené trois expériences, avec 24 sujets chacune, dans le but de recueillir des données sur la performance des sujets lors de tâches de compréhension et d’évaluer l’impact de l’existence de deux antipatrons, Blob et Spaghetti Code, et de leurs combinaisons sur la compréhension des programmes. Nous avons mesuré les performances des sujets en terme : (1) du TLX (NASA task load index) pour l’éffort ; (2) du temps consacré à l’exécution des tâches ; et, (3) de leurs pourcentages de réponses correctes. Les données recueillies montrent que la présence d’un antipatron ne diminue pas sensiblement la performance des sujets alors que la combinaison de deux antipatrons les entrave de façon significative. Nous concluons que les développeurs peuvent faire face à un seul antipatron, alors que la combinaison de plusieurs antipatrons devrait être évitée, éventuellement par le biais de détection et de réusinage.

Étude des collisions proton-proton dans l’expérience ATLAS avec les détecteurs ATLAS-MPX

Les seize détecteurs MPX constituant le réseau ATLAS-MPX ont été placés à différentes positions dans le détecteur ATLAS et sa averne au CERN dans le but de mesurer en emps réel les champs de radiation produits ar des particules primaires (protons des faisceaux) et des particules secondaires (kaons, pions, g, protons) issues des collisions proton-proton. Des films de polyéthylène (PE) et de fluorure de lithium (6LiF) recouvrent les détecteurs afin d’augmenter leur sensibilité aux neutrons produits par les particules primaires et secondaires interagissant avec les matériaux présents dans l’environnement d’ATLAS. La reconnaissance des traces laissées par les particules dans un détecteur ATLAS-MPX se fait à partir des algorithmes du logiciel MAFalda (“Medipix Analysis Framework”) basé sur les librairies et le logiciel d’analyse de données ROOT. Une étude sur le taux d’identifications erronées et le chevauchement d’amas a été faite en reconstruisant les activités des sources 106Ru et 137Cs. L’efficacité de détection des neutrons rapides a été mesurée à l’aide des sources 252Cf et 241AmBe (neutrons d’énergie moyenne de 2.13 et 4.08 MeV respectivement). La moyenne des efficacités de détection mesurées pour les neutrons produits par les sources 252C f et 241AmBe a été calculée pour les convertisseurs 6LiF et PE et donnent (0.8580 ± 0.1490)% et (0.0254 ± 0.0031)% pour LiF et (0.0510 ± 0.0061)% et (0.0591 ± 0.0063)% pour PE à bas et à haut seuil d’énergie respectivement. Une simulation du calcul de l’efficacité de détection des neutrons dans le détecteur MPX a été réalisée avec le logiciel GEANT4. Des données MPX correspondant aux collisions proton-proton à 2.4 TeV et à 7 TeV dans le centre de masse ont été analysées. Les flux détectés d’électrons et de photons sont particulièrement élevés dans les détecteurs MPX01 et MPX14 car ils sont plus près du point de collision. Des flux de neutrons ont été estimés en utilisant les efficacités de détection mesurées. Une corrélation avec la luminosité du LHC a été établie et on prédit que pour les collisions à 14 TeV dans le centre de masse et avec une luminosité de 10^34 cm-1*s-1 il y aura environ 5.1x10^8 ± 1.5x10^7 et 1.6x10^9 ± 6.3x10^7 particules détectées par les détecteurs MPX01 et MPX14 respectivement.

Impacts and Detection of Design Smells

Les changements sont faits de façon continue dans le code source des logiciels pour prendre en compte les besoins des clients et corriger les fautes. Les changements continus peuvent conduire aux défauts de code et de conception. Les défauts de conception sont des mauvaises solutions à des problèmes récurrents de conception ou d’implémentation, généralement dans le développement orienté objet. Au cours des activités de compréhension et de changement et en raison du temps d’accès au marché, du manque de compréhension, et de leur expérience, les développeurs ne peuvent pas toujours suivre les normes de conception et les techniques de codage comme les patrons de conception. Par conséquent, ils introduisent des défauts de conception dans leurs systèmes. Dans la littérature, plusieurs auteurs ont fait valoir que les défauts de conception rendent les systèmes orientés objet plus difficile à comprendre, plus sujets aux fautes, et plus difficiles à changer que les systèmes sans les défauts de conception. Pourtant, seulement quelques-uns de ces auteurs ont fait une étude empirique sur l’impact des défauts de conception sur la compréhension et aucun d’entre eux n’a étudié l’impact des défauts de conception sur l’effort des développeurs pour corriger les fautes. Dans cette thèse, nous proposons trois principales contributions. La première contribution est une étude empirique pour apporter des preuves de l’impact des défauts de conception sur la compréhension et le changement. Nous concevons et effectuons deux expériences avec 59 sujets, afin d’évaluer l’impact de la composition de deux occurrences de Blob ou deux occurrences de spaghetti code sur la performance des développeurs effectuant des tâches de compréhension et de changement. Nous mesurons la performance des développeurs en utilisant: (1) l’indice de charge de travail de la NASA pour leurs efforts, (2) le temps qu’ils ont passé dans l’accomplissement de leurs tâches, et (3) les pourcentages de bonnes réponses. Les résultats des deux expériences ont montré que deux occurrences de Blob ou de spaghetti code sont un obstacle significatif pour la performance des développeurs lors de tâches de compréhension et de changement. Les résultats obtenus justifient les recherches antérieures sur la spécification et la détection des défauts de conception. Les équipes de développement de logiciels doivent mettre en garde les développeurs contre le nombre élevé d’occurrences de défauts de conception et recommander des refactorisations à chaque étape du processus de développement pour supprimer ces défauts de conception quand c’est possible. Dans la deuxième contribution, nous étudions la relation entre les défauts de conception et les fautes. Nous étudions l’impact de la présence des défauts de conception sur l’effort nécessaire pour corriger les fautes. Nous mesurons l’effort pour corriger les fautes à l’aide de trois indicateurs: (1) la durée de la période de correction, (2) le nombre de champs et méthodes touchés par la correction des fautes et (3) l’entropie des corrections de fautes dans le code-source. Nous menons une étude empirique avec 12 défauts de conception détectés dans 54 versions de quatre systèmes: ArgoUML, Eclipse, Mylyn, et Rhino. Nos résultats ont montré que la durée de la période de correction est plus longue pour les fautes impliquant des classes avec des défauts de conception. En outre, la correction des fautes dans les classes avec des défauts de conception fait changer plus de fichiers, plus les champs et des méthodes. Nous avons également observé que, après la correction d’une faute, le nombre d’occurrences de défauts de conception dans les classes impliquées dans la correction de la faute diminue. Comprendre l’impact des défauts de conception sur l’effort des développeurs pour corriger les fautes est important afin d’aider les équipes de développement pour mieux évaluer et prévoir l’impact de leurs décisions de conception et donc canaliser leurs efforts pour améliorer la qualité de leurs systèmes. Les équipes de développement doivent contrôler et supprimer les défauts de conception de leurs systèmes car ils sont susceptibles d’augmenter les efforts de changement. La troisième contribution concerne la détection des défauts de conception. Pendant les activités de maintenance, il est important de disposer d’un outil capable de détecter les défauts de conception de façon incrémentale et itérative. Ce processus de détection incrémentale et itérative pourrait réduire les coûts, les efforts et les ressources en permettant aux praticiens d’identifier et de prendre en compte les occurrences de défauts de conception comme ils les trouvent lors de la compréhension et des changements. Les chercheurs ont proposé des approches pour détecter les occurrences de défauts de conception, mais ces approches ont actuellement quatre limites: (1) elles nécessitent une connaissance approfondie des défauts de conception, (2) elles ont une précision et un rappel limités, (3) elles ne sont pas itératives et incrémentales et (4) elles ne peuvent pas être appliquées sur des sous-ensembles de systèmes. Pour surmonter ces limitations, nous introduisons SMURF, une nouvelle approche pour détecter les défauts de conception, basé sur une technique d’apprentissage automatique — machines à vecteur de support — et prenant en compte les retours des praticiens. Grâce à une étude empirique portant sur trois systèmes et quatre défauts de conception, nous avons montré que la précision et le rappel de SMURF sont supérieurs à ceux de DETEX et BDTEX lors de la détection des occurrences de défauts de conception. Nous avons également montré que SMURF peut être appliqué à la fois dans les configurations intra-système et inter-système. Enfin, nous avons montré que la précision et le rappel de SMURF sont améliorés quand on prend en compte les retours des praticiens.

Finding Texture Boundaries in Images

Texture provides one cue for identifying the physical cause of an intensity edge, such as occlusion, shadow, surface orientation or reflectance change. Marr, Julesz, and others have proposed that texture is represented by small lines or blobs, called 'textons' by Julesz [1981a], together with their attributes, such as orientation, elongation, and intensity. Psychophysical studies suggest that texture boundaries are perceived where distributions of attributes over neighborhoods of textons differ significantly. However, these studies, which deal with synthetic images, neglect to consider two important questions: How can these textons be extracted from images of natural scenes? And how, exactly, are texture boundaries then found? This thesis proposes answers to these questions by presenting an algorithm for computing blobs from natural images and a statistic for measuring the difference between two sample distributions of blob attributes. As part of the blob detection algorithm, methods for estimating image noise are presented, which are applicable to edge detection as well.

Wormlike micelle formation and flow alignment of a pluronic block copolymer in aqueous solution

The self-assembly into wormlike micelles of a poly(ethylene oxide)-b-poly(propylene oxide)-b-poly(ethylene oxide) triblock copolymer Pluronic P84 in aqueous salt solution (2 M NaCl) has been studied by rheology, small-angle X-ray and neutron scattering (SAXS/SANS), and light scattering. Measurements of the flow curves by controlled stress rheometry indicated phase separation under flow. SAXS on solutions subjected to capillary flow showed alignment of micelles at intermediate shear rates, although loss of alignment was observed for high shear rates. For dilute solutions, SAXS and static light scattering data on unaligned samples could be superposed over three decades in scattering vector, providing unique information on the wormlike micelle structure over several length scales. SANS data provided information on even shorter length scales, in particular, concerning "blob" scattering from the micelle corona. The data could be modeled based on a system of semiflexible self-avoiding cylinders with a circular cross-section, as described by the wormlike chain model with excluded volume interactions. The micelle structure was compared at two temperatures close to the cloud point (47 degrees C). The micellar radius was found not to vary with temperature in this region, although the contour length increased with increasing temperature, whereas the Kuhn length decreased. These variations result in an increase of the low-concentration radius of gyration with increasing temperature. This was consistent with dynamic light scattering results, and, applying theoretical results from the literature, this is in agreement with an increase in endcap energy due to changes in hydration of the poly(ethylene oxide) blocks as the temperature is increased.

Building a tropical-extratropical cloud band metbot

An automated cloud band identification procedure is developed that captures the meteorology of such events over southern Africa. This “metbot” is built upon a connected component labelling method that enables blob detection in various atmospheric fields. Outgoing longwave radiation is used to flag candidate cloud band days by thresholding the data and requiring detected blobs to have sufficient latitudinal extent and exhibit positive tilt. The Laplacian operator is used on gridded reanalysis variables to highlight other features of meteorological interest. The ability of this methodology to capture the significant meteorology and rainfall of these synoptic systems is tested in a case study. Usefulness of the metbot in understanding event to event similarities of meteorological features is demonstrated, highlighting features previous studies have noted as key ingredients to cloud band development in the region. Moreover, this allows the presentation of a composite cloud band life cycle for southern Africa events. The potential of metbot to study multiscale interactions is discussed, emphasising its key strength: the ability to retain details of extreme and infrequent events. It automatically builds a database that is ideal for research questions focused on the influence of intraseasonal to interannual variability processes on synoptic events. Application of the method to convergence zone studies and atmospheric river descriptions is suggested. In conclusion, a relation-building metbot can retain details that are often lost with object-based methods but are crucial in case studies. Capturing and summarising these details may be necessary to develop deeper process-level understanding of multiscale interactions.

Real-Time Recognition System for Traffic Signs

The aim of this thesis project is to develop the Traffic Sign Recognition algorithm for real time. Inreal time environment, vehicles move at high speed on roads. For the vehicle intelligent system itbecomes essential to detect, process and recognize the traffic sign which is coming in front ofvehicle with high relative velocity, at the right time, so that the driver would be able to pro-actsimultaneously on instructions given in the Traffic Sign. The system assists drivers about trafficsigns they did not recognize before passing them. With the Traffic Sign Recognition system, thevehicle becomes aware of the traffic environment and reacts according to the situation.The objective of the project is to develop a system which can recognize the traffic signs in real time.The three target parameters are the system’s response time in real-time video streaming, the trafficsign recognition speed in still images and the recognition accuracy. The system consists of threeprocesses; the traffic sign detection, the traffic sign recognition and the traffic sign tracking. Thedetection process uses physical properties of traffic signs based on a priori knowledge to detect roadsigns. It generates the road sign image as the input to the recognition process. The recognitionprocess is implemented using the Pattern Matching algorithm. The system was first tested onstationary images where it showed on average 97% accuracy with the average processing time of0.15 seconds for traffic sign recognition. This procedure was then applied to the real time videostreaming. Finally the tracking of traffic signs was developed using Blob tracking which showed theaverage recognition accuracy to 95% in real time and improved the system’s average response timeto 0.04 seconds. This project has been implemented in C-language using the Open Computer VisionLibrary.

Appropriation in the name of art: is a quotation exception the answer?

The Australian Law Reform Commission is at present considering the scope of exceptions to copyright infringement. Its consideration will no doubt be influenced to some degree by the outcome in EMI Songs Australia Pty Ltd v Larrikin Music Publishing Pty Ltd (2011) 191 FCR 444; (2011) 90 IPR 50 which concerned the quotation of a musical phrase in a later musical work. This article addresses the problem of creative appropriations and the extent to which a quotation exception, consistent with Art 10 of the Berne Convention, should be incorporated into Australian law. In doing so it considers the practical application of such a quotation exception in European jurisdictions (most notably Germany) and suggests the form in which such an exception might be incorporated into Australian law.

Patch-based local histograms and contour estimation for static foreground classification

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influence of chain stiffness on structure and dynamics of polymers in the melt

Die vorliegende Arbeit beschaeftigt sich mit der Untersuchung vonPolymeren mit intrinsischer Steifigkeit. Es werden vor allem lokale statische unddynamische Eigenschaften anhand zweier verschiedener Simulationsmodellebetrachtet: Ein generisches Polymermodell, bei dem nur dieSteifigkeit als ein das spezifische Polymer charakterisierenden Parametereingeht und ein atomistisches Modell fuer trans-Polyisopren. Mit Hilfe des ersten Modells koennen Statik und Dynamik wurmartiger Kettenbeobachtet werden. Das Blob-Konzept ist eine angemessene statischeBeschreibung. Lokale Orientierungen haengen schwach von derSteifigkeit ab. Das Reptationsmodell kann die beobachtete Dynamik fuer lange Kettennicht mehr angemessen beschreiben. Lange Ketten bewegen sich, als obsie in Roehren gezwaengt waeren; jedoch ist die Bewegung starkabhaengig von der Steifigkeit. Fuer Ketten dieser Art konntequalitativ das Verhalten reproduziert werden, das in NMR-Experimentenbeobachtet wird. Eine Verhakungslaenge laesst sich fuer solche Kettenkaum mehr definieren. Dynamische Strukturfunktionen und insbesonderedie direkte Visualisierung der Ketten verdeutlichen die effektiv aufeine Roehre beschraenkte Bewegung. Das atomistische Polyisoprenmodell wurde mit verschiedenen Experimenten,verglichen. In den Simulationen bei konnten qualitativ undsemiquantitativ experimentelle Ergebnisse reproduziert werden. Zuletzt wurden die Laengen- und Zeitskalen der beiden Modelleerfolgreich aufeinander abgebildet.

Modular organization of the cortical connections linking visual areas V1, V2 and V4 in Macaque monkeys

The macaque cortical visual system is hierarchically organized into two streams, the ventral stream for recognizing objects and the dorsal stream for analyzing spatial relationships. The ventral stream extends from striate cortex or area V1 to inferior temporal cortex (IT) through extra-striate areas V2 and V4. Between V1 and V2, the ventral stream consists of two roughly parallel sub-streams, one extending from the cytochrome oxidase (CO) rich blobs in V1 to the CO rich thin stripes in V2, the other extending from the interblobs in V1 to interstripes, in V2. The blob-dominated sub-stream is thought to analyze the surface features such as color, whereas the interblob-dominated one is thought to analyze the contour features such as shape. ^ In the current study, the organization of cortical pathways linking V2 thin stripe and interstripe compartments with area V4 was investigated using a combination of physiological and anatomical techniques. Different compartments of V2 were first characterized, in vivo, using optical recording of intrinsic cortical signals. These functionally derived maps of V2 stripe compartments were then used to guide iontophoretic injections of multiple, distinguishable, anterograde tracers into specific V2 compartments. The distribution of labeled axons was analyzed either in horizontal sections through the prelunate gyrus, or in tangentially sectioned portions of physically unfolded cortex containing the lunate sulcus, prelunate gyrus and superior temporal sulcus. When a V2 thin stripe and adjacent interstripe were injected with distinguishable tracers, a large primary and several secondary foci were observed in V4. The primary focus from the thin stripe injection was spatially segregated from the primary focus from the V2 interstripe injection, suggesting a retention of the pattern of compartmentation. ^ We examined the distribution of retrogradely labeled cells in V1 following the injections of tracers into V2 different compartments, in order to quantitate just how parallel the two sub-streams are from V1 to V2. Our results suggest that both blobs and interblobs project to thin stripes in V2, whereas only interblobs project to interstripes. This asymmetrical segregation argues against the original proposal of strict parallelism. (Abstract shortened by UMI.) ^

Optical imaging of functional domains in the cortex of the awake and behaving monkey

As demonstrated by anatomical and physiological studies, the cerebral cortex consists of groups of cortical modules, each comprising populations of neurons with similar functional properties. This functional modularity exists in both sensory and association neocortices. However, the role of such cortical modules in perceptual and cognitive behavior is unknown. To aid in the examination of this issue we have applied the high spatial resolution optical imaging methodology to the study of awake, behaving animals. In this paper, we report the optical imaging of orientation domains and blob structures, approximately 100–200 μm in size, in visual cortex of the awake and behaving monkey. By overcoming the spatial limitations of other existing imaging methods, optical imaging will permit the study of a wide variety of cortical functions at the columnar level, including motor and cognitive functions traditionally studied with positron-emission tomography or functional MRI techniques.

Sviluppo di un algoritmo di Object Detection per la privacy in ambito industriale

In questa tesi è descritto il lavoro svolto presso un'azienda informatica locale, allo scopo di ricerca ed implementazione di un algoritmo per individuare ed offuscare i volti presenti all'interno di video di e-learning in ambito industriale, al fine di garantire la privacy degli operai presenti. Tale algoritmo sarebbe stato poi da includere in un modulo software da inserire all'interno di un applicazione web già esistente per la gestione di questi video. Si è ricercata una soluzione ad hoc considerando le caratteristiche particolare del problema in questione, studiando le principali tecniche della Computer Vision per comprendere meglio quale strada percorrere. Si è deciso quindi di implementare un algoritmo di Blob Tracking basato sul colore.