ARCHITECTING USER-CENTRIC PRIVACY-AS-A-SET-OF-SERVICES: DIGITAL IDENTITY RELATED PRIVACY FRAMEWORK

AbstractDigitalization gives to the Internet the power by allowing several virtual representations of reality, including that of identity. We leave an increasingly digital footprint in cyberspace and this situation puts our identity at high risks. Privacy is a right and fundamental social value that could play a key role as a medium to secure digital identities. Identity functionality is increasingly delivered as sets of services, rather than monolithic applications. So, an identity layer in which identity and privacy management services are loosely coupled, publicly hosted and available to on-demand calls could be more realistic and an acceptable situation. Identity and privacy should be interoperable and distributed through the adoption of service-orientation and implementation based on open standards (technical interoperability). Ihe objective of this project is to provide a way to implement interoperable user-centric digital identity-related privacy to respond to the need of distributed nature of federated identity systems. It is recognized that technical initiatives, emerging standards and protocols are not enough to guarantee resolution for the concerns surrounding a multi-facets and complex issue of identity and privacy. For this reason they should be apprehended within a global perspective through an integrated and a multidisciplinary approach. The approach dictates that privacy law, policies, regulations and technologies are to be crafted together from the start, rather than attaching it to digital identity after the fact. Thus, we draw Digital Identity-Related Privacy (DigldeRP) requirements from global, domestic and business-specific privacy policies. The requirements take shape of business interoperability. We suggest a layered implementation framework (DigldeRP framework) in accordance to model-driven architecture (MDA) approach that would help organizations' security team to turn business interoperability into technical interoperability in the form of a set of services that could accommodate Service-Oriented Architecture (SOA): Privacy-as-a-set-of- services (PaaSS) system. DigldeRP Framework will serve as a basis for vital understanding between business management and technical managers on digital identity related privacy initiatives. The layered DigldeRP framework presents five practical layers as an ordered sequence as a basis of DigldeRP project roadmap, however, in practice, there is an iterative process to assure that each layer supports effectively and enforces requirements of the adjacent ones. Each layer is composed by a set of blocks, which determine a roadmap that security team could follow to successfully implement PaaSS. Several blocks' descriptions are based on OMG SoaML modeling language and BPMN processes description. We identified, designed and implemented seven services that form PaaSS and described their consumption. PaaSS Java QEE project), WSDL, and XSD codes are given and explained.

Metodologies de Desenvolupament Dirigides per Models

En aquest treball, s'introduiran dos de les metodologies de desenvolupament dirigides per models més significatives: Model Driven Architecture (MDA) i Domain Specific Modeling (DSM). Així mateix, es presentarà un estudi comparatiu d'algunes de les diferents eines existents actualment al mercat que els hi donen suport.

First level ontology - case study

The file contains the ontology created and instantiated according to a case study as well as a little explanation of the framework in which it is included.

Towards increased productivity and quality in software development using agile, lean and collaborative approaches

Dagens programvaruindustri står inför alltmer komplicerade utmaningar i en värld där programvara är nästan allstädes närvarande i våra dagliga liv. Konsumenten vill ha produkter som är pålitliga, innovativa och rika i funktionalitet, men samtidigt också förmånliga. Utmaningen för oss inom IT-industrin är att skapa mer komplexa, innovativa lösningar till en lägre kostnad. Detta är en av orsakerna till att processförbättring som forskningsområde inte har minskat i betydelse. IT-proffs ställer sig frågan: “Hur håller vi våra löften till våra kunder, samtidigt som vi minimerar vår risk och ökar vår kvalitet och produktivitet?” Inom processförbättringsområdet finns det olika tillvägagångssätt. Traditionella processförbättringsmetoder för programvara som CMMI och SPICE fokuserar på kvalitets- och riskaspekten hos förbättringsprocessen. Mer lättviktiga metoder som t.ex. lättrörliga metoder (agile methods) och Lean-metoder fokuserar på att hålla löften och förbättra produktiviteten genom att minimera slöseri inom utvecklingsprocessen. Forskningen som presenteras i denna avhandling utfördes med ett specifikt mål framför ögonen: att förbättra kostnadseffektiviteten i arbetsmetoderna utan att kompromissa med kvaliteten. Den utmaningen attackerades från tre olika vinklar. För det första förbättras arbetsmetoderna genom att man introducerar lättrörliga metoder. För det andra bibehålls kvaliteten genom att man använder mätmetoder på produktnivå. För det tredje förbättras kunskapsspridningen inom stora företag genom metoder som sätter samarbete i centrum. Rörelsen bakom lättrörliga arbetsmetoder växte fram under 90-talet som en reaktion på de orealistiska krav som den tidigare förhärskande vattenfallsmetoden ställde på IT-branschen. Programutveckling är en kreativ process och skiljer sig från annan industri i det att den största delen av det dagliga arbetet går ut på att skapa något nytt som inte har funnits tidigare. Varje programutvecklare måste vara expert på sitt område och använder en stor del av sin arbetsdag till att skapa lösningar på problem som hon aldrig tidigare har löst. Trots att detta har varit ett välkänt faktum redan i många decennier, styrs ändå många programvaruprojekt som om de vore produktionslinjer i fabriker. Ett av målen för rörelsen bakom lättrörliga metoder är att lyfta fram just denna diskrepans mellan programutvecklingens innersta natur och sättet på vilket programvaruprojekt styrs. Lättrörliga arbetsmetoder har visat sig fungera väl i de sammanhang de skapades för, dvs. små, samlokaliserade team som jobbar i nära samarbete med en engagerad kund. I andra sammanhang, och speciellt i stora, geografiskt utspridda företag, är det mera utmanande att införa lättrörliga metoder. Vi har nalkats utmaningen genom att införa lättrörliga metoder med hjälp av pilotprojekt. Detta har två klara fördelar. För det första kan man inkrementellt samla kunskap om metoderna och deras samverkan med sammanhanget i fråga. På så sätt kan man lättare utveckla och anpassa metoderna till de specifika krav som sammanhanget ställer. För det andra kan man lättare överbrygga motstånd mot förändring genom att introducera kulturella förändringar varsamt och genom att målgruppen får direkt förstahandskontakt med de nya metoderna. Relevanta mätmetoder för produkter kan hjälpa programvaruutvecklingsteam att förbättra sina arbetsmetoder. När det gäller team som jobbar med lättrörliga och Lean-metoder kan en bra uppsättning mätmetoder vara avgörande för beslutsfattandet när man prioriterar listan över uppgifter som ska göras. Vårt fokus har legat på att stöda lättrörliga och Lean-team med interna produktmätmetoder för beslutsstöd gällande så kallad omfaktorering, dvs. kontinuerlig kvalitetsförbättring av programmets kod och design. Det kan vara svårt att ta ett beslut att omfaktorera, speciellt för lättrörliga och Lean-team, eftersom de förväntas kunna rättfärdiga sina prioriteter i termer av affärsvärde. Vi föreslår ett sätt att mäta designkvaliteten hos system som har utvecklats med hjälp av det så kallade modelldrivna paradigmet. Vi konstruerar även ett sätt att integrera denna mätmetod i lättrörliga och Lean-arbetsmetoder. En viktig del av alla processförbättringsinitiativ är att sprida kunskap om den nya programvaruprocessen. Detta gäller oavsett hurdan process man försöker introducera – vare sig processen är plandriven eller lättrörlig. Vi föreslår att metoder som baserar sig på samarbete när processen skapas och vidareutvecklas är ett bra sätt att stöda kunskapsspridning på. Vi ger en översikt över författarverktyg för processer på marknaden med det förslaget i åtanke.

Design and validation of stateful composite RESTful web services

A web service is a software system that provides a machine-processable interface to the other machines over the network using different Internet protocols. They are being increasingly used in the industry in order to automate different tasks and offer services to a wider audience. The REST architectural style aims at producing scalable and extensible web services using technologies that play well with the existing tools and infrastructure of the web. It provides a uniform set of operation that can be used to invoke a CRUD interface (create, retrieve, update and delete) of a web service. The stateless behavior of the service interface requires that every request to a resource is independent of the previous ones facilitating scalability. Automated systems, e.g., hotel reservation systems, provide advanced scenarios for stateful services that require a certain sequence of requests that must be followed in order to fulfill the service goals. Designing and developing such services for advanced scenarios with REST constraints require rigorous approaches that are capable of creating web services that can be trusted for their behavior. Systems that can be trusted for their behavior can be termed as dependable systems. This thesis presents an integrated design, analysis and validation approach that facilitates the service developer to create dependable and stateful REST web services. The main contribution of this thesis is that we provide a novel model-driven methodology to design behavioral REST web service interfaces and their compositions. The behavioral interfaces provide information on what methods can be invoked on a service and the pre- and post-conditions of these methods. The methodology uses Unified Modeling Language (UML), as the modeling language, which has a wide user base and has mature tools that are continuously evolving. We have used UML class diagram and UML state machine diagram with additional design constraints to provide resource and behavioral models, respectively, for designing REST web service interfaces. These service design models serve as a specification document and the information presented in them have manifold applications. The service design models also contain information about the time and domain requirements of the service that can help in requirement traceability which is an important part of our approach. Requirement traceability helps in capturing faults in the design models and other elements of software development environment by tracing back and forth the unfulfilled requirements of the service. The information about service actors is also included in the design models which is required for authenticating the service requests by authorized actors since not all types of users have access to all the resources. In addition, following our design approach, the service developer can ensure that the designed web service interfaces will be REST compliant. The second contribution of this thesis is consistency analysis of the behavioral REST interfaces. To overcome the inconsistency problem and design errors in our service models, we have used semantic technologies. The REST interfaces are represented in web ontology language, OWL2, that can be part of the semantic web. These interfaces are used with OWL 2 reasoners to check unsatisfiable concepts which result in implementations that fail. This work is fully automated thanks to the implemented translation tool and the existing OWL 2 reasoners. The third contribution of this thesis is the verification and validation of REST web services. We have used model checking techniques with UPPAAL model checker for this purpose. The timed automata of UML based service design models are generated with our transformation tool that are verified for their basic characteristics like deadlock freedom, liveness, reachability and safety. The implementation of a web service is tested using a black-box testing approach. Test cases are generated from the UPPAAL timed automata and using the online testing tool, UPPAAL TRON, the service implementation is validated at runtime against its specifications. Requirement traceability is also addressed in our validation approach with which we can see what service goals are met and trace back the unfulfilled service goals to detect the faults in the design models. A final contribution of the thesis is an implementation of behavioral REST interfaces and service monitors from the service design models. The partial code generation tool creates code skeletons of REST web services with method pre and post-conditions. The preconditions of methods constrain the user to invoke the stateful REST service under the right conditions and the post condition constraint the service developer to implement the right functionality. The details of the methods can be manually inserted by the developer as required. We do not target complete automation because we focus only on the interface aspects of the web service. The applicability of the approach is demonstrated with a pedagogical example of a hotel room booking service and a relatively complex worked example of holiday booking service taken from the industrial context. The former example presents a simple explanation of the approach and the later worked example shows how stateful and timed web services offering complex scenarios and involving other web services can be constructed using our approach.

A SOA-based Framework for Multi-Devices and Multi-Platform User Interfaces

This thesis reports investigations on applying the Service Oriented Architecture (SOA) approach in the engineering of multi-platform and multi-devices user interfaces. This study has three goals: (1) analyze the present frameworks for developing multi-platform and multi-devices applications, (2) extend the principles of SOA for implementing a multi-platform and multi-devices architectural framework (SOA-MDUI), (3) applying and validating the proposed framework in the context of a specific application. One of the problems addressed in this ongoing research is the large amount of combinations for possible implementations of applications on different types of devices. Usually it is necessary to take into account the operating system (OS), user interface (UI) including the appearance, programming language (PL) and architectural style (AS). Our proposed approach extended the principles of SOA using patterns-oriented design and model-driven engineering approaches. Synthesizing the present work done in these domains, this research built and tested an engineering framework linking Model-driven Architecture (MDA) and SOA approaches to developing of UI. This study advances general understanding of engineering, deploying and managing multi-platform and multi-devices user interfaces as a service.

Développement logiciel par transformation de modèles

La recherche en génie logiciel a depuis longtemps tenté de mieux comprendre le processus de développement logiciel, minimalement, pour en reproduire les bonnes pratiques, et idéalement, pour pouvoir le mécaniser. On peut identifier deux approches majeures pour caractériser le processus. La première approche, dite transformationnelle, perçoit le processus comme une séquence de transformations préservant certaines propriétés des données à l’entrée. Cette idée a été récemment reprise par l’architecture dirigée par les modèles de l’OMG. La deuxième approche consiste à répertorier et à codifier des solutions éprouvées à des problèmes récurrents. Les recherches sur les styles architecturaux, les patrons de conception, ou les cadres d’applications s’inscrivent dans cette approche. Notre travail de recherche reconnaît la complémentarité des deux approches, notamment pour l’étape de conception: dans le cadre du développement dirigé par les modèles, nous percevons l’étape de conception comme l’application de patrons de solutions aux modèles reçus en entrée. Il est coutume de définir l’étape de conception en termes de conception architecturale, et conception détaillée. La conception architecturale se préoccupe d’organiser un logiciel en composants répondant à un ensemble d’exigences non-fonctionnelles, alors que la conception détaillée se préoccupe, en quelque sorte, du contenu de ces composants. La conception architecturale s’appuie sur des styles architecturaux qui sont des principes d’organisation permettant d’optimiser certaines qualités, alors que la conception détaillée s’appuie sur des patrons de conception pour attribuer les responsabilités aux classes. Les styles architecturaux et les patrons de conception sont des artefacts qui codifient des solutions éprouvées à des problèmes récurrents de conception. Alors que ces artefacts sont bien documentés, la décision de les appliquer reste essentiellement manuelle. De plus, les outils proposés n’offrent pas un support adéquat pour les appliquer à des modèles existants. Dans cette thèse, nous nous attaquons à la conception détaillée, et plus particulièrement, à la transformation de modèles par application de patrons de conception, en partie parce que les patrons de conception sont moins complexes, et en partie parce que l’implémentation des styles architecturaux passe souvent par les patrons de conception. Ainsi, nous proposons une approche pour représenter et appliquer les patrons de conception. Notre approche se base sur la représentation explicite des problèmes résolus par ces patrons. En effet, la représentation explicite du problème résolu par un patron permet : (1) de mieux comprendre le patron, (2) de reconnaître l’opportunité d’appliquer le patron en détectant une instance de la représentation du problème dans les modèles du système considéré, et (3) d’automatiser l’application du patron en la représentant, de façon déclarative, par une transformation d’une instance du problème en une instance de la solution. Pour vérifier et valider notre approche, nous l’avons utilisée pour représenter et appliquer différents patrons de conception et nous avons effectué des tests pratiques sur des modèles générés à partir de logiciels libres.

Étude empirique de distributions associées à la Fonction de Pénalité Escomptée

On présente une nouvelle approche de simulation pour la fonction de densité conjointe du surplus avant la ruine et du déficit au moment de la ruine, pour des modèles de risque déterminés par des subordinateurs de Lévy. Cette approche s'inspire de la décomposition "Ladder height" pour la probabilité de ruine dans le Modèle Classique. Ce modèle, déterminé par un processus de Poisson composé, est un cas particulier du modèle plus général déterminé par un subordinateur, pour lequel la décomposition "Ladder height" de la probabilité de ruine s'applique aussi. La Fonction de Pénalité Escomptée, encore appelée Fonction Gerber-Shiu (Fonction GS), a apporté une approche unificatrice dans l'étude des quantités liées à l'événement de la ruine été introduite. La probabilité de ruine et la fonction de densité conjointe du surplus avant la ruine et du déficit au moment de la ruine sont des cas particuliers de la Fonction GS. On retrouve, dans la littérature, des expressions pour exprimer ces deux quantités, mais elles sont difficilement exploitables de par leurs formes de séries infinies de convolutions sans formes analytiques fermées. Cependant, puisqu'elles sont dérivées de la Fonction GS, les expressions pour les deux quantités partagent une certaine ressemblance qui nous permet de nous inspirer de la décomposition "Ladder height" de la probabilité de ruine pour dériver une approche de simulation pour cette fonction de densité conjointe. On présente une introduction détaillée des modèles de risque que nous étudions dans ce mémoire et pour lesquels il est possible de réaliser la simulation. Afin de motiver ce travail, on introduit brièvement le vaste domaine des mesures de risque, afin d'en calculer quelques unes pour ces modèles de risque. Ce travail contribue à une meilleure compréhension du comportement des modèles de risques déterminés par des subordinateurs face à l'éventualité de la ruine, puisqu'il apporte un point de vue numérique absent de la littérature.

Transformation by example

La transformation de modèles consiste à transformer un modèle source en un modèle cible conformément à des méta-modèles source et cible. Nous distinguons deux types de transformations. La première est exogène où les méta-modèles source et cible représentent des formalismes différents et où tous les éléments du modèle source sont transformés. Quand elle concerne un même formalisme, la transformation est endogène. Ce type de transformation nécessite généralement deux étapes : l’identification des éléments du modèle source à transformer, puis la transformation de ces éléments. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons trois principales contributions liées à ces problèmes de transformation. La première contribution est l’automatisation des transformations des modèles. Nous proposons de considérer le problème de transformation comme un problème d'optimisation combinatoire où un modèle cible peut être automatiquement généré à partir d'un nombre réduit d'exemples de transformations. Cette première contribution peut être appliquée aux transformations exogènes ou endogènes (après la détection des éléments à transformer). La deuxième contribution est liée à la transformation endogène où les éléments à transformer du modèle source doivent être détectés. Nous proposons une approche pour la détection des défauts de conception comme étape préalable au refactoring. Cette approche est inspirée du principe de la détection des virus par le système immunitaire humain, appelée sélection négative. L’idée consiste à utiliser de bonnes pratiques d’implémentation pour détecter les parties du code à risque. La troisième contribution vise à tester un mécanisme de transformation en utilisant une fonction oracle pour détecter les erreurs. Nous avons adapté le mécanisme de sélection négative qui consiste à considérer comme une erreur toute déviation entre les traces de transformation à évaluer et une base d’exemples contenant des traces de transformation de bonne qualité. La fonction oracle calcule cette dissimilarité et les erreurs sont ordonnées selon ce score. Les différentes contributions ont été évaluées sur d’importants projets et les résultats obtenus montrent leurs efficacités.

Nouvelles approches pour la conception d'outils CAO pour le domaine des systèmes embarqués

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Une approche heuristique pour l’apprentissage de transformations de modèles complexes à partir d’exemples

L’ingénierie dirigée par les modèles (IDM) est un paradigme d’ingénierie du logiciel bien établi, qui préconise l’utilisation de modèles comme artéfacts de premier ordre dans les activités de développement et de maintenance du logiciel. La manipulation de plusieurs modèles durant le cycle de vie du logiciel motive l’usage de transformations de modèles (TM) afin d’automatiser les opérations de génération et de mise à jour des modèles lorsque cela est possible. L’écriture de transformations de modèles demeure cependant une tâche ardue, qui requiert à la fois beaucoup de connaissances et d’efforts, remettant ainsi en question les avantages apportés par l’IDM. Afin de faire face à cette problématique, de nombreux travaux de recherche se sont intéressés à l’automatisation des TM. L’apprentissage de transformations de modèles par l’exemple (TMPE) constitue, à cet égard, une approche prometteuse. La TMPE a pour objectif d’apprendre des programmes de transformation de modèles à partir d’un ensemble de paires de modèles sources et cibles fournis en guise d’exemples. Dans ce travail, nous proposons un processus d’apprentissage de transformations de modèles par l’exemple. Ce dernier vise à apprendre des transformations de modèles complexes en s’attaquant à trois exigences constatées, à savoir, l’exploration du contexte dans le modèle source, la vérification de valeurs d’attributs sources et la dérivation d’attributs cibles complexes. Nous validons notre approche de manière expérimentale sur 7 cas de transformations de modèles. Trois des sept transformations apprises permettent d’obtenir des modèles cibles parfaits. De plus, une précision et un rappel supérieurs à 90% sont enregistrés au niveau des modèles cibles obtenus par les quatre transformations restantes.

Modellbasiertes Service Level Management verteilter Anwendungssysteme

Zur Senkung von Kosten werden in vielen Unternehmen Dienstleistungen, die nicht zur Kernkompetenz gehören, an externe Dienstleister ausgelagert. Dieser Prozess wird auch als Outsourcing bezeichnet. Die dadurch entstehenden Abhängigkeiten zu den externen Dienstleistern werden mit Hilfe von Service Level Agreements (SLAs) vertraglich geregelt. Die Aufgabe des Service Level Managements (SLM) ist es, die Einhaltung der vertraglich fixierten Dienstgüteparameter zu überwachen bzw. sicherzustellen. Für eine automatische Bearbeitung ist daher eine formale Spezifikation von SLAs notwendig. Da der Markt eine Vielzahl von unterschiedlichen SLM-Werkzeugen hervorgebracht hat, entstehen in der Praxis Probleme durch proprietäre SLA-Formate und fehlende Spezifikationsmethoden. Daraus resultiert eine Werkzeugabhängigkeit und eine limitierte Wiederverwendbarkeit bereits spezifizierter SLAs. In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz für ein plattformunabhängiges Service Level Management entwickelt. Ziel ist eine Vereinheitlichung der Modellierung, so dass unterschiedliche Managementansätze integriert und eine Trennung zwischen Problem- und Technologiedomäne erreicht wird. Zudem wird durch die Plattformunabhängigkeit eine hohe zeitliche Stabilität erstellter Modelle erreicht. Weiteres Ziel der Arbeit ist, die Wiederverwendbarkeit modellierter SLAs zu gewährleisten und eine prozessorientierte Modellierungsmethodik bereitzustellen. Eine automatisierte Etablierung modellierter SLAs ist für eine praktische Nutzung von entscheidender Relevanz. Zur Erreichung dieser Ziele werden die Prinzipien der Model Driven Architecture (MDA) auf die Problemdomäne des Service Level Managements angewandt. Zentrale Idee der Arbeit ist die Definition von SLA-Mustern, die konfigurationsunabhängige Abstraktionen von Service Level Agreements darstellen. Diese SLA-Muster entsprechen dem Plattformunabhängigen Modell (PIM) der MDA. Durch eine geeignete Modelltransformation wird aus einem SLA-Muster eine SLA-Instanz generiert, die alle notwendigen Konfigurationsinformationen beinhaltet und bereits im Format der Zielplattform vorliegt. Eine SLA-Instanz entspricht damit dem Plattformspezifischen Modell (PSM) der MDA. Die Etablierung der SLA-Instanzen und die daraus resultierende Konfiguration des Managementsystems entspricht dem Plattformspezifischen Code (PSC) der MDA. Nach diesem Schritt ist das Managementsystem in der Lage, die im SLA vereinbarten Dienstgüteparameter eigenständig zu überwachen. Im Rahmen der Arbeit wurde eine UML-Erweiterung definiert, die eine Modellierung von SLA-Mustern mit Hilfe eines UML-Werkzeugs ermöglicht. Hierbei kann die Modellierung rein graphisch als auch unter Einbeziehung der Object Constraint Language (OCL) erfolgen. Für die praktische Realisierung des Ansatzes wurde eine Managementarchitektur entwickelt, die im Rahmen eines Prototypen realisiert wurde. Der Gesamtansatz wurde anhand einer Fallstudie evaluiert.

Fujaba Days 2011

Fujaba is an Open Source UML CASE tool project started at the software engineering group of Paderborn University in 1997. In 2002 Fujaba has been redesigned and became the Fujaba Tool Suite with a plug-in architecture allowing developers to add functionality easily while retaining full control over their contributions. Multiple Application Domains Fujaba followed the model-driven development philosophy right from its beginning in 1997. At the early days, Fujaba had a special focus on code generation from UML diagrams resulting in a visual programming language with a special emphasis on object structure manipulating rules. Today, at least six rather independent tool versions are under development in Paderborn, Kassel, and Darmstadt for supporting (1) reengineering, (2) embedded real-time systems, (3) education, (4) specification of distributed control systems, (5) integration with the ECLIPSE platform, and (6) MOF-based integration of system (re-) engineering tools. International Community According to our knowledge, quite a number of research groups have also chosen Fujaba as a platform for UML and MDA related research activities. In addition, quite a number of Fujaba users send requests for more functionality and extensions. Therefore, the 8th International Fujaba Days aimed at bringing together Fujaba develop- ers and Fujaba users from all over the world to present their ideas and projects and to discuss them with each other and with the Fujaba core development team.

Attentional Selection in Object Recognition

A key problem in object recognition is selection, namely, the problem of identifying regions in an image within which to start the recognition process, ideally by isolating regions that are likely to come from a single object. Such a selection mechanism has been found to be crucial in reducing the combinatorial search involved in the matching stage of object recognition. Even though selection is of help in recognition, it has largely remained unsolved because of the difficulty in isolating regions belonging to objects under complex imaging conditions involving occlusions, changing illumination, and object appearances. This thesis presents a novel approach to the selection problem by proposing a computational model of visual attentional selection as a paradigm for selection in recognition. In particular, it proposes two modes of attentional selection, namely, attracted and pay attention modes as being appropriate for data and model-driven selection in recognition. An implementation of this model has led to new ways of extracting color, texture and line group information in images, and their subsequent use in isolating areas of the scene likely to contain the model object. Among the specific results in this thesis are: a method of specifying color by perceptual color categories for fast color region segmentation and color-based localization of objects, and a result showing that the recognition of texture patterns on model objects is possible under changes in orientation and occlusions without detailed segmentation. The thesis also presents an evaluation of the proposed model by integrating with a 3D from 2D object recognition system and recording the improvement in performance. These results indicate that attentional selection can significantly overcome the computational bottleneck in object recognition, both due to a reduction in the number of features, and due to a reduction in the number of matches during recognition using the information derived during selection. Finally, these studies have revealed a surprising use of selection, namely, in the partial solution of the pose of a 3D object.

Sensitivity of large-scale atmospheric analyses to humidity observations and its impact on the global water cycle and tropical and extratropical weather systems in ERA40

Reanalysis data obtained from data assimilation are increasingly used for diagnostic studies of the general circulation of the atmosphere, for the validation of modelling experiments and for estimating energy and water fluxes between the Earth surface and the atmosphere. Because fluxes are not specifically observed, but determined by the data assimilation system, they are not only influenced by the utilized observations but also by model physics and dynamics and by the assimilation method. In order to better understand the relative importance of humidity observations for the determination of the hydrological cycle, in this paper we describe an assimilation experiment using the ERA40 reanalysis system where all humidity data have been excluded from the observational data base. The surprising result is that the model, driven by the time evolution of wind, temperature and surface pressure, is able to almost completely reconstitute the large-scale hydrological cycle of the control assimilation without the use of any humidity data. In addition, analysis of the individual weather systems in the extratropics and tropics using an objective feature tracking analysis indicates that the humidity data have very little impact on these systems. We include a discussion of these results and possible consequences for the way moisture information is assimilated, as well as the potential consequences for the design of observing systems for climate monitoring. It is further suggested, with support from a simple assimilation study with another model, that model physics and dynamics play a decisive role for the hydrological cycle, stressing the need to better understand these aspects of model parametrization. .