rapport d`activités 2010

Transcription

GdR 720 ISIS
Rapport d’activité
janvier 2010 - décembre 2012
Table des matières
1 ISIS aujourd’hui
1.1 Rôle et place du GdR ISIS . .
1.2 Organisation du GdR ISIS . .
1.2.1 Structure d’animation
1.2.2 Fonctionnement . . .
1.3 Club des partenaires . . . . .
2 Le bilan général
2.1 La communauté . . . . . . . .
2.2 Journées thématiques . . . .
2.3 Productions . . . . . . . . . .
2.4 Formation, Action doctorants
2.5 Projets jeunes chercheurs . .
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3 Bilan et perspectives des thèmes
3.1 Thème A : Traitement du signal . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1 Présentation générale du thème A . . . . . . . . . . .
3.1.2 Axe 1 : Modélisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.3 Axe 2 : Estimation et décision . . . . . . . . . . . . . .
3.1.4 Axe 3 : Restauration . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.5 Activités de janvier 2010 à décembre 2012 . . . . . . .
Journées thématiques du thème A . . . . . . . . . . .
Journées Transversales inter-thèmes. . . . . . . . . . .
Journées Inter-GdR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.6 Projets jeunes chercheurs . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.7 Quelques perspectives du thème A . . . . . . . . . . .
3.2 Thème B : Image et Vision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Présentation générale du thème B . . . . . . . . . . . .
3.2.2 Axe 1 : Adéquation physique et traitement de l’image .
3.2.3 Axe 2 : Vision, géométrie 3D, mouvement
DSA : Frédéric Devernay . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.4 Axe 3 : Recherche d’information et masses de données
déo
DSA : Jenny Benois Pineau . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.5 Axe 4 : Systèmes de vision, perception et connaissance
DSA : Ludovic Macaire . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.6 Activités de janvier 2010 à décembre 2012 . . . . . . .
Thème B, Axe1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journées thématiques du thème B, Axe1 . . . .
Journées Transversales inter-thèmes . . . . . .
Journées Inter-GdR . . . . . . . . . . . . . . . .
Thème B, Axe2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Thème B, Axe3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journées Transversales inter-thèmes . . . . . .
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image et vi. . . . . . . . 23
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Thème B, Axe4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journées thématiques du thème B, Axe 4. . . . . . . . . . .
Journées Transversales inter-thèmes . . . . . . . . . . . . .
Journées Inter-GdR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.7 Projets jeunes chercheurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.8 Quelques perspectives du thème B . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Perspectives générales du thème . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Quelques perspectives pour le Thème B Axe 1 . . . . . . . . . . . .
3.3 Thème C : AAA pour le TDSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1 Présentation générale du thème C . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2 Activités de janvier 2010 à décembre 2012 . . . . . . . . . . . . . .
Actions thématiques du thème C . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conférence DASIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.4 Quelques perspectives du thème C . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Thème D : Télécommunications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.1 Présentation générale du thème D . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.2 Axe 1 : Compression et protection . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.3 Axe 2 : Information et communication : de la théorie à l’ingénierie
3.4.4 Activités de janvier 2010 à décembre 2012 . . . . . . . . . . . . . .
Journées thématiques du thème D
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journées Transversales inter-thèmes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journées Inter-GdR
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.5 Mise en place d’un groupe de travail inter GdR . . . . . . . . . . .
3.4.7 Quelques perspectives du thème D . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Perspectives pour l’axe 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Perspectives pour l’axe 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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69
69
70
A Liste des actions et dates des journées d’animation
73
B Liste des projets jeunes chercheurs
76
C Règles d’adhésion des laboratoires
77
1
1
ISIS AUJOURD’HUI
ISIS aujourd’hui
1.1
Rôle et place du GdR ISIS
Animer
Le GdR ISIS (Groupement de Recherche en Information Signal Image et viSion) est une
structure du CNRS dont la mission est l’animation scientifique dans le domaine du traitement du Signal de l’Image et la Vision au niveau national. Elle permet aux chercheurs
français, toutes catégories confondues (chercheurs, enseignants chercheurs, ingénieurs de
recherche, post-doctorants, doctorants, industriels) d’échanger leurs idées et leurs travaux,
leurs problématiques et leurs derniers résultats dans le cadre de réunions scientifiques ouvertes à tous. Cela permet aux jeunes doctorants, ainsi qu’aux chercheurs plus expérimentés, de confronter leurs travaux à l’appréciation des autres équipes spécialistes du domaine
dans le cadre de réunions conviviales où les discussions sont souvent pointues et franches.
Le GdR ISIS favorise ainsi une saine émulation entre les acteurs français du domaine et
permet à tous d’accéder au meilleur niveau.
Fédérer
Le GdR ISIS joue un rôle fédérateur en mettant en réseau les acteurs de la recherche en
traitement du Signal, de l’Image et la Vision et structure la communauté. Le groupement de
recherche existe sous différentes formes depuis 1988. Depuis sa création, la participation
des industriels aux activités du GdR ISIS est favorisée, entretenue, à travers le club des
partenaires industriels (voir paragraphe 1.3).
De fait, le GdR ISIS fédère la majeure partie de la communauté du signal de l’image
et de la vision, relevant du CNRS, des universités, d’autres EPST ou EPIC comme INRIA,
ONERA, IGN, CEA, IFSTTAR, etc. et du monde industriel. Depuis la refonte du site web du
GdR ISIS 1 en 2010 nous avons demandé à tous les laboratoires et tous les membres de se
réinscrire. A la date du 31 octobre 2012, 135 laboratoires académiques s’étaient inscrits,
23 partenaires industriels, ce qui correspond à environ 2200 membres (chercheurs, enseignants chercheur, industriels, ingénieurs de recherche, doctorants, post-doctorants, et
autres personnels). Les demandes d’inscription de laboratoires et de membres ne tarissent
toujours pas aujourd’hui. Au paragraphe 2.1 sont présentés des informations concernant
la répartition des laboratoires et des membres du GdR ISIS.
Représenter
Fort de ces nombreuses inscriptions de laboratoires académiques et industriels et de son
activité importante en terme d’animation (environ une trentaine de journées scientifiques
par an), le GdR ISIS, en plus de structurer, animer, fédérer la communauté Signal Image
Vision, a vocation à la représenter, aux côtés de l’association GRETSI ou d’autres association comme RFIA. Le GdR ISIS est sollicité à ce titre par le CNRS, et a joué en particulier
un rôle structurant dans la mise en place de l’Institut INS2I du CNRS.
Former
Un rôle important que joue le GdR ISIS est celui de la formation auprès des doctorants. Ce
rôle est d’abord tenu par leur participation active et incitée dans les journées d’animation
scientifique. Ensuite le GdR ISIS en collaboration avec l’association GRETSI propose depuis 2006 une école d’été annuelle Peyresq. Une action des doctorants a été créée au sein
d’ISIS pour favoriser la formation et les échanges entre les doctorants, les chercheurs et
1. http ://GdR-isis.fr/
1
1.2
Organisation du GdR ISIS
1
ISIS AUJOURD’HUI
les industriels. Enfin un prix de thèse pour le signal, image, vision est remis annuellement
en partenariat avec la section signal image du Club EEA. Le bilan des actions envers les
doctorants est présenté au paragraphe 2.4.
Prospective
Enfin une action de prospective est menée pour le CNRS. Cette prospective est réalisée par
les membres du comité de direction, principalement les responsables des thèmes, en coordination avec les acteurs majeurs du domaine en France. Nombre d’entre eux participent
à des comité éditoriaux de journaux au niveau international, des comités techniques de
conférences, ou les comités techniques de sociétés comme IEEE par exemple. Ils puisent
ainsi les pistes de prospectives au niveau international. Les textes de prospectives présentés
dans ce document au chapitre 3 seront complétés après l’assemblée générale et présentés
dans le document de projet de renouvellement du GdR ISIS.
1.2
1.2.1
Structure d’animation
Avec le développement du numérique dans de nombreuses disciplines scientifiques et
activités économiques, le traitement du signal de l’image et la vision est à l’interface aujourd’hui de nombreuses disciplines théoriques et de nombreuses applications. Le spectre
d’ISIS est large, il est structuré actuellement en 4 thèmes (et ce, depuis deux contrats
quadriennaux). Ces 4 thèmes sont :
• Thème A : Méthodes et modèles en traitement de signal
• Thème B : Image et Vision
• Thème C : Adéquation Algorithme Architecture pour le TDSI
• Thème D : Télécommunications : compression, protection, transmission
La description de chacun de ces thèmes, leurs responsables scientifiques, leurs activités et
la prospective est donnée au paragraphe 3.
Les composantes de la structure d’animation sont :
• les journées d’animation scientifique
C’est l’élément de base de l ’animation du GdR ISIS. Les journées d’animation scientifiques sont organisées autour des thématiques définies par les thèmes : elles peuvent
émaner de propositions spontanées de membres du GdR ISIS, ou sont proposées par
les responsables de thèmes. Des organisateurs sont identifiés. Le format préconisé
comporte un ou deux exposés tutoriels effectués par les spécialistes du domaine.
Nous essayons par exemple d’inviter des spécialistes internationaux lorsqu’ils séjournent en France ou en Europe. Ces conférences tutorielles permettent à la fois
d’avoir une vue d’ensemble des travaux sur une thématique d’actualité et de garantir
un niveau scientifique élevé des journées. Les autres exposés sont faits sur appel afin
que tous les acteurs dans la thématique puissent exposer leur travaux. Les exposés
des doctorants sont encouragés. Un partenaire industriel est aussi associé à l’organisation de chacune des journées afin de favoriser les échanges entre les acteurs
académiques et industriels.
2
1.2
1
ISIS AUJOURD’HUI
• les actions
Certains sujets identifiés lors des assemblées générales comme ayant une forte activité au niveau international ou une activité qui monte en puissance et pour lesquels
la communauté ISIS a un potentiel de travail et de création, sont structurés en action. Une action est une thématique scientifique ciblée, rediscutée à chaque assemblée générale biennale, sur laquelle nous nous accordons pour faire de l’animation
pendant les deux années à venir, sous forme d’organisation de journées scientifiques
mais pas seulement : une action peut aussi être le lieu d’écriture d’un livre, d’un
article de synthèse, d’un numéro spécial dans une revue, ou encore le lieu de fédération de plusieurs équipes françaises pour répondre à un challenge international
(comme par exemple l’action IRIM, voir paragraphe 3.2.6). Des porteurs d’actions
sont identifiés à la création de l’action.
• l’assemblée générale
Elle a lieu tous les deux ans, lors du renouvellement du GdR et à mi-parcours. Elle
réunit sur 3 jours une centaine de membres et intervenants extérieurs. Elle est le
lieu de définition des thèmes qui fédèrent le GdR ISIS et les actions qui structurent
l’animation. Elle permet d’accorder de manière participative la communauté sur les
prospectives et la feuille de route du GdR ISIS pour les deux années suivantes. Elle
valide aussi, lors du renouvellement du GdR, le projet de direction et de comité de
direction.
• les projets jeunes chercheurs
Afin de soutenir les actions originales de recherche menées par de jeunes chercheurs
(moins de 35 ans) dans les domaines de l’information, du signal, des images et de
la vision, le GdR ISIS et l’association GRETSI ont financé une aide à des travaux
de recherche coopérative menés par de jeunes chercheurs appartenant à au moins
deux laboratoires distincts du GdR ISIS. Cette action a permis à de petits groupes de
se constituer et de faire avancer des travaux originaux de façon souple et réactive.
La présence de doctorants dans ces projets était fortement encouragée. Notons que,
du fait de la baisse du budget (lié à la disparition de financement du ministère de
l’enseignement supérieur et de la recherche), il n’y a pas actuellement, et il n’est pas
envisagé dans l’avenir, de nouvel appel pour ces projets jeunes chercheurs.
1.2.2
Fonctionnement
Le fonctionnement du GdR ISIS est assuré par la direction (un directeur, un ou des directeur(s) adjoint(s)) et un comité de direction. Le directeur et le directeur adjoint portent
le projet du GdR ISIS et en assure la responsabilité administrative et scientifique auprès
du CNRS. Toutes les questions, scientifiques ou non, sont discutées en comité de direction.
Le comité de direction
Le comité de direction est composé de la direction du GdR ISIS, des responsables de thème,
des responsables de l’action pour les doctorants, du président du club des partenaires
industriels, d’un responsable de l’action inter GdR, de la personne en charge du site web
du GdR ISIS, de celle en charge de la gestion administrative et budgétaire. Pour le mandat
2010 du GdR ISIS la composition du comité de direction est la suivante :
• Directeur : Jean-Pierre Cocquerez (PR61 HEUDIASIC UMR 7253) de 2010-mai 2011,
Laure Blanc-Féraud (DR CNRS I3S UMR 7271) de mai 2011 à aujourd’hui.
3
1.2
1
ISIS AUJOURD’HUI
• Directeurs adjoints : Laure Blanc-Féraud (2010-mai 2011), Jean-Pierre Cocquerez
(mai 2011 -), Michel Paindavoine (PR61 LEAD UMR 5022).
• Directeurs scientifiques adjoints, responsables des thèmes :
– Thème A Méthodes et modèles en traitement de signal
DSA : J-Y Tourneret (PR61 IRIT UMR5505), Cédric Richard (PR61 Lagrange
UMR 7293).
– Thème B Image et Vision
DSA : Jalal Fadili (PR61 GREYC UMR 6072), Frédéric Devernay (CR INRIA
Rhone Alpes), Jenny Benois Pineau (PR27, LABRI UMR 5800)), Christine FernandezMaloigne (PR61, XLim UMR 6172) (2010-mai 2011), Ludovic Macaire (PR 61
LAGIS UMR CNRS 8219) (mai 2011 -).
– Thème C Adéquation Algorithme Architecture pour le TDSI
DSA : Bertrand Granado (PR61 ETIS UMR8051), Guy Gogniat (PR 61 LabSTICC UMR 6285)
– Thème D Télécommunications : compression, protection, transmission
DSA : Marc Antonini (DR CNRS I3S UMR 7271, William Puech (PR27 LIRMM
UMR 5506), Mérouane Debbah (Professeur à SUPELEC, titulaire de la chaire
Alcatel-Lucent en radio flexible), Walid Hachem (DR LTCI CNRS UMR 5141)
• Président du club des partenaires : Daniel Duclos (SAGEM DS Argenteuil)
• Réseaux de doctorants : Pierre Borgnat (CR CNRS laboratoire de Physique de l’ENS
de Lyon, UMR CNRS 5672) et Cédric Févotte (CR CNRS LTCI UMR 5141)
• Inter GdR : David Declerc (PR ETIS UMR-8051)
• Responsable du site web : Michel Jordan (IR ETIS UMR-8051)
• Responsable administrative et gestion : Christine Barba (LTCI CNRS UMR 5141)
jusqu’en juin 2012 ; Salimatou Yansane (LTCI CNRS UMR 5141) depuis juillet 2012.
Les responsables de thème organisent les discussions pendant l’assemblée générale,
régulent les propositions, en impulsent de nouvelles.
Le comité de direction se réunit 3 à 4 fois par an. Il décide des réunions qui pourront
être organisées dans le futur sur la base des propositions qui ont été reçues et des axes
scientifiques qui ont été décidés en assemblée générale, et compte tenu du budget du GdR
ISIS. De nombreuses demandes d’organisation de journées sont proposées au comité de
direction du GdR ISIS. Le comité de direction est amené à faire des choix.
Le comité de direction examine les propositions des responsables des doctorants, attribue
les projets jeunes chercheurs, et travaille sur un certain nombre d’actions diverses visant
à améliorer le fonctionnement du GdR ISIS, la communication, la visibilité de ces actions,
les relations avec ses partenaires, les actions envers les doctorants. Le GdR ISIS, à travers
le comité de direction, travaille en collaboration avec l’association Gresti à la définition des
sujets de l’école d’été annuelle Peyresq sur le traitement du signal et des images, ainsi que
d’autres actions en relation avec le Club EEA par exemple, comme la constitution d’une
liste commune ISIS/EEA pour le renouvellement de la section 61 du CNU en 2011.
4
1.3
Club des partenaires
1.3
Club des partenaires
1
ISIS AUJOURD’HUI
Le Club des Partenaires du GdR ISIS rassemble les acteurs industriels et les grands
organismes publics ne relevant pas du CNRS, désireux de participer à l’animation de la
communauté Traitement Signal et Image française.
Lancé peu après la création du GdR, il vise essentiellement à permettre une meilleure
connaissance mutuelle entre les milieux académique et industriel, et à dynamiser les relations, les échanges, les osmoses et les transferts entre recherche institutionnelle et utilisateurs industriels. Son succès et sa pérennité en ont fait un modèle pour de nouveaux
GdRs.
Le Club des Partenaires comprend aujourd’hui les membres suivants : Automatic Sea
Vision, Caresteam Dental, CEA - CESTA, Cnes, EADS Innovation Works, EADS-Astrium Satellite, EDF R&D, IFSTARR, ISEP, MBDA, Mitsubishi Electric ITCE, Onera, Orange Labs,
PHILIPS HEALTHCARE, Sagem Defense Sécurité, SagemCom, Thales Air Systems, Thales
Alenia Space, Thales Communication, Thales Optronique, Thales Research&Technology,
Thales Systèmes Aéroportés.
Sur la période 2010-2012, et ce malgré un contexte économique difficile pour tous, non
seulement la quasi-totalité de nos partenaires "historiques" ont renouvelé leur convention,
mais nous avons eu le plaisir d’accueillir de nouveaux partenaires industriels aussi divers
que Caresteam Dental, Orange Labs, MBDA, Sagemcom et Thales Optronique.
Ceci démontre une fois de plus l’intérêt que le monde industriel porte aux activités du GdR
ISIS.
Nous pouvons juste regretter que l’objectif d’ouverture du GdR ISIS vers les Start-up
et PME n’ait pas à ce jour porté ses fruits, la conjoncture actuelle étant réellement non
propice. Les efforts seront toutefois poursuivis pour associer ces entités innovantes à nos
activités.
De plus, cette période a été marquée par la signature de conventions de partenariat
avec 2 grands acteurs publics : IFSTTAR et ISEP. Le soutien financier de ces laboratoires
scientifiques ne relevant pas du CNRS prouve l’attractivité du GdR ISIS auprès du monde
académique dans son ensemble ainsi que la pertinence et la qualité des actions d’animations qui sont menées.
Le budget apporté par les partenaires du Club représente aujourd’hui 2/3 du budget
du GdR ISIS et constitue donc une contribution indispensable sans laquelle le GdR ISIS ne
pourrait réaliser les missions d’animation qui lui sont confiées à leur niveau actuel.
Le très large réseau du GdR ISIS, consolidé dans le cadre de la refonte du site internet
courant 2010, demeure pour les Partenaires le moyen privilégié pour contacter l’ensemble
de la communauté dans le cadre de propositions de postes, de thèses, recherches de partenaires, annonces de manifestation, ...
Les partenaires se sont régulièrement impliqués dans l’organisation ou l’animation des
journées thématiques sur l’ensemble des axes et actions du GdR ISIS. Ces implications
ont permis une meilleure connaissance mutuelle, un partage des problématiques et des
débats riches sur les solutions potentielles. Ces relations se sont souvent poursuivies par
des contacts ou collaborations directes entre laboratoires et industriels du Club.
Un des challenges que doit relever le Club et le GdR ISIS dans les années à venir est
la valorisation auprès des étudiants en Master et élèves de Grandes Écoles des carrières
scientifiques dans l’industrie. En effet, nombre de propositions de thèses CIFRE ne sont pas
satisfaites par manque de candidats et les atouts du diplôme de Docteur dans l’industrie
5
2
LE BILAN GÉNÉRAL
sont méconnus ou sous estimés par les Bac+5. Le Club des Partenaires souhaite proposer
des actions visant à mieux faire connaître ses filières d’experts et à susciter des vocations
de chercheurs dans l’industrie.
Quoi qu’il en soit, le Club se félicite du dynamisme de la communauté Traitement
Signal/Image/Vision en France et de la qualité de ses recherches.
2
2.1
Le bilan général
La communauté
Depuis 2010 où le site web du GdR ISIS a été entièrement refait, tous les laboratoires
et tous le membres ont dû se réinscrire. Il y a aujourd’hui 135 laboratoires inscrits, 23
partenaires, comprenant au total bientôt 2200 membres dont presque 1500 permanents.
La répartition des laboratoires par type de laboratoire est la suivante
Cela montre que la grande majorité est constituée des UMR CNRS mais que la part de AE
des universités est importante, environ un quart. Par ailleurs la répartition des laboratoires
UMR par institut du CNRS confirme que les thématiques du GdR ISIS, dont le coeur est
dans l’institut INS2I, sont aux interfaces avec les autres instituts du CNRS, en tout premier
lieux l’institut INSIS puis INSMI.
Environ 2200 membres sont réinscrits à ce jour (fin octobre 2012) sur le site, de nouvelles inscription de laboratoire ou de membres continuent d’arriver. Les membres sont
des permanents, post-doctorants et doctorants, la réparation est le suivante :
6
2.2
Journées thématiques
2
LE BILAN GÉNÉRAL
Le GdR ISIS offre des services à ses laboratoires membres et ses partenaires industriels.
Les partenaires versent une cotisation au GdR ISIS aussi convient-il de définir précisément
quels sont les laboratoires membres de droit (qui ne cotisent pas), et les laboratoires et industriels partenaires qui cotisent. Les règles ont été redéfinies lors du comité de direction
du 29 mai 2012 et sont décrites en annexe C.
2.2
Journées thématiques
80 journées sont répertoriées dans ce document pour la période 2010 - 2012, sachant
que certaines journées organisées pour la fin 2012 ne sont pas comptabilisées. La liste de
toutes les journées (dans les actions et hors action) se trouve en annexe A. Les journées
sont décrites dans le bilan des thèmes. Toutes sont sur le site web d’ISIS, les compte-rendus
et les planches présentées lors des réunions sont sur le site interne d’ISIS. Ces journées représentent 600 missions financées par an.
L’activité est importante aux interfaces thématiques : plusieurs actions sont communes
à d’autres GdR (Ondes, I3, IG, Stic-Santé) et de plusieurs journées ont été co-organisées
avec un autre GdR (Stic-Santé, Robotique, Microscopie fonctionnelle du vivant, SEED,
Macs, MSPC, Soc-Sip, Vision, IG, Ondes)
2.3
Productions
Outre les comptes rendus des journées, certaines actions se sont organisées pour produire un livre collectif. Ainsi 3 livres ont été produits durant la période 2010-2012 :
• "Visual Indexing and Retrieval", Jenny Benois-Pineau ; Frédéric Precioso ; Matthieu
Cord, Springer, pp. 115, Apr. 2012.
• "Digital Color : Acquisition, Perception, Coding and Rendering" Christine FernandezMaloigne, Frédéric Robert-Inacio and Ludovic Macaire, Wiley ISTE, Digital Processing Series, pp. 314, 2012.
• "Digital Color Imaging" Christine Fernandez-Maloigne, Frédéric Robert-Inacio and
Ludovic Macaire, Wiley ISTE, Digital Processing Series, pp. 352, 2012.
Par ailleurs le GdR ISIS est un vecteur favorisant la réunion de plusieurs équipes dans
l’objectif de répondre à des challenges internationaux. C’est le cas de l’action IRIM dont
l’activité principale est la réponse au Challenge TrecVid sur l’indexation et la recherche de
données vidéo (voir paragraphe 3.2.6).
7
2.4
Formation, Action doctorants
2
LE BILAN GÉNÉRAL
Enfin, le GdR ISIS, par l’action du thème C, a initié la conférence européenne DASIP
(Design and Architecture for Signal and Image Processing) qui a lieu tous les ans depuis
2007 (sixième édition cette année). Cette conférence est aujourd’hui un succès et elle
accueille une centaine de participants par an sur les thématiques liées aux systèmes et circuits pour le traitement du signal et des images. Depuis sa création, un des deux Program
Co-Chairs de la conférence DASIP est systématiquement issu du thème C du GdR ISIS (voir
paragraphe 3.3).
2.4
Formation, Action doctorants
Formation/ Ecole d’été Peyresq
Le GdR ISIS participe conjointement avec l’association GRETSI à l’organisation de l’école
d’été Peyresq en traitement du Signal et des Images. Cette école annuelle réunit sur une
semaine 45 participants, la présence des doctorants étant largement majoritaire, celle
des jeunes chercheurs encouragée. Des industriels participent aussi régulièrement à cette
école. Les thèmes de l’école dans la durée du mandat ont été :
• 2010 Apprentissage en traitement du signal et des images.
• 2011 Séparation de sources en traitement du signal et des images.
• 2012 La chaîne numérique 3D : de l’acquisition à la compression des données.
Pour l’année 2013 le sujet est :
Nouvelles techniques d’optimisation, applications en signal, en images et en télécommunications.
Prix de thèse
Un prix de thèse est décerné annuellement en partenariat avec la section Signal Image du
Club EEA. Le lauréat ont été :
• 2010 : Nancy Bertin, "Les factorisations en matrices non-négatives. Approches contraintes
et probabilistes, application à la transcription automatique de musique polyphonique." thèse préparée à Télécom ParisTech.
• 2011 : Romain Couillet, "Application des matrices aléatoires aux futurs réseaux sans
fil", thèse préparée à Supélec.
• 2012 : Charles Deledalle, "Image denoising beyond additive Gaussian noise Patchbased estimators and their application to SAR imagery." thèse préparée à Télécom
ParisTech.
Une présentation de leur travaux de thèse est effectuée lors du colloque GRETSI.
Action doctorants/Aide à la mobilité
Le GdR ISIS s’est doté d’un "Réseau des doctorants" dont une activité principale est de
soutenir des missions longues de doctorants des laboratoires du GdR vers d’autres laboratoires que leur lieu de thèse, afin d’encourager les jeunes chercheurs à la mobilité et à
développer leur réseau de collaborations. Pour ce faire, un budget de soutien peut être accordé à des missions assez longues (au minimum quelques semaines et préférentiellement
au moins un mois), dans un laboratoire distant en France ou à l’étranger, sur la base du
dépôt d’une demande argumentée.
8
2.5
Projets jeunes chercheurs
3
BILAN ET PERSPECTIVES DES THÈMES
Depuis mai 2009, le réseau a ainsi soutenu 19 missions de doctorants, dont 12 à destination internationale, la plupart durant de 1 à 4 mois. Les demandes sont à chaque fois
examinées tant sur le bien-fondé scientifique de la collaboration et sur la recevabilité du
dossier (le critère de durée de la mission est en particulier important) que sur la forme.
Jusqu’à présent, peu de demandes ont été refusées qui ne correspondaient pas aux critères
fixés pour cette action (séjours trop courts ou pas directement dans les domaines du GdR
ISIS). L’ensemble des 19 demandes acceptées constitue un budget global de 16000 euros
sur les 3 ans et demi écoulés. Des financements de 500 à 1000 euros ont été accordés
par demande, selon durée et coût total du séjour. De manière générale, cette action est
aussi pour le doctorant une occasion d’apprendre à rédiger un dossier de demande de
financement.
A l’issue de la mission, un compte-rendu scientifique est demandé. Lors de l’Assemblée
Générale de novembre 2012, des jeunes chercheurs ayant bénéficié d’une aide en tant que
doctorants pour une mission longue sont venus présenter leurs travaux ainsi effectués.
Cela permet de plus de discuter directement avec eux quant à l’intérêt qu’ils ont trouvé à
ce dispositif.
Le réseau des doctorants a fonctionné en traitant les demandes au fil de l’eau. Bien qu’il
n’y ait pas eu besoin de refuser des demandes par épuisement du budget, il est envisagé
d’encadrer un peu cette procédure en fixant des périodes privilégiées pour accorder ces
financements. Pour cela, un message serait envoyé deux fois par an par le GdR ISIS pour
rappeler à tous l’existence de cette action. Pouvoir étudier plusieurs demandes en même
temps permettrait de mieux réguler les sommes engagées sur l’année et d’éviter un bonus
trop fort aux premiers arrivés. En tout état de cause, l’existence du Réseau des doctorants
semble appréciée et utilisée par la communauté.
2.5
Le principe des projets jeunes chercheurs est décrit au paragraphe 1.2.1. Durant la
période 2010-2012 un seul appel a été lancé conjointement entre le GdR ISIS et l’association GRETSI. 7 projets jeunes chercheurs ont été financés afin d’aider à l’émergence de
nouvelles activités et la prise d’autonomie chez les jeunes chercheurs. La liste des projets
jeunes chercheurs est donnée en annexe B et leur description est faite par thème dans la
section 3.
3
Bilan et perspectives des thèmes
3.1
3.1.1
Thème A : Méthodes et modèles en traitement du signal
DSA : Cédric Richard et Jean-Yves Tourneret
Présentation générale du thème A
Les thèmes de recherche du thème A du GdR ISIS ont été approuvés par l’ensemble de
la communauté lors de l’assemblée générale qui a eu lieu à Batz-sur-mer au mois de mai
2009. Ces axes de recherche sont centrés sur les questions méthodologiques en traitement
du signal et des images. Thématiquement, le champ d’action du thème A est très proche de
celui couvert par le comité technique SPTM (Signal Processing Theory and Methods) de la
société Signal de l’IEEE. Il peut être décrit au travers de trois axes de recherche présentés
dans les sections suivantes.
9
3.1
3.1.2
Thème A : Traitement du signal
3
Axe 1 : Modélisation
La modélisation en traitement du signal consiste à représenter les signaux ou les systèmes rencontrés dans les applications par des modèles mathématiques s’inspirant de
connaissances physiques où phénoménologiques. On parle souvent de modèles “boîte noire” ou comportementaux pour désigner cette seconde catégorie. La modélisation a également pour objet de faire avancer la connaissance sur les outils de traitement adaptés
aux divers modèles proposés dans la littérature. Cette problématique, qui a motivé les
premières recherches en traitement du signal à la fin des années 1950, a fait l’objet d’un
nombre considérable de travaux depuis la création du GdR ISIS. Cependant, elle reste
centrale, d’autant que de nouvelles thématiques importantes ont émergé ces dernières années. Durant ces quatre dernières années, nous avons porté une attention particulière aux
directions suivantes :
1. Décompositions adaptatives et parcimonieuses : La question soulevée par les
décompositions adaptatives est de représenter au mieux un signal, non pas en recourant à d’opérateurs pré-définis, mais en exploitant les propriétés intrinsèques au
signal considéré. Le but de l’approximation parcimonieuse est de représenter un signal à l’aide des éléments d’un dictionnaire redondant, de sorte à faire intervenir
le moins d’éléments possibles. L’utilisation de méthodes de décompositions adaptatives et parcimonieuses a connu un essor considérable ces dernières années, dans le
domaine du débruitage et de la compression, ainsi qu’en séparation de sources. Des
progrès substantiels ont été réalisés dans l’analyse des algorithmes les plus courants.
La représentation parcimonieuse de signaux est un exemple de problème inverse
mal posé. Les critères de parcimonie ont de fortes parentés avec certains principes
développés en classification ou en régression (régression de type LASSO, utilisation
du hinge loss dans les Support Vector Machines), ou dans le domaine de l’échantillonnage compressé (compressed sensing).
2. Statistiques des processus : Ce thème traite de la question centrale de la modélisation statistique des séries chronologiques, stationnaires ou non-stationnaires, ainsi
que les outils d’analyse associés. Une part importante des travaux récents s’est focalisée sur les modèles permettant de rendre compte des effets de dépendance à
longue portée, et/ou de comportements spécifiques vis à vis de l’agrégation de signaux, ou de l’observation du même signal à différentes échelles. On retrouve ici
des concepts tels que l’auto-similarité, la longue mémoire et la multifractalité. L’invariance d’échelle a fourni des modèles d’analyse, de détection et de classification
pertinents pour de nombreuses applications. Ces applications comprennent notamment le télétrafic, la physique ou la biologie. En dépit de nombreux succès, ce thème
de recherche nécessite encore de nombreux développements, tant d’outils de traitement du signal et d’analyse de données, que de bases théoriques.
3.1.3
Axe 2 : Estimation et décision
Estimer les paramètres d’un modèle, détecter un signal, classer en fonction de différentes hypothèses, interpréter (automatiquement) les résultats, sont les objectifs récurrents du traitement du signal et des images. Les théories classiques issues de l’inférence
statistique ont été appliquées avec succès pour résoudre un grand nombre de ces problèmes. Cependant, devant l’augmentation de la complexité des problèmes actuels, de
nouvelles méthodes demandent à être étudiées avec beaucoup d’attention. Les thématiques développées dans cet axe reposent sur les points suivants :
10
3.1
3
1. Méthodes de simulation : Ces méthodes s’avèrent indispensables à la résolution
de problèmes complexes issus de l’inférence statistique, en particulier dans l’approche bayésienne. Les mots-clés correspondant à ce thème sont les méthodes de
Monte Carlo par chaîne de Markov (comme l’échantillonneur de Gibbs, l’algorithme
de Métropolis-Hastings, ?) ainsi que les techniques de filtrage particulaire. Les techniques variationnelles ont également fait l’objet d’un intérêt soutenu ces dernières
années.
2. Méthodes à noyaux : L’introduction des méthodes à noyaux en apprentissage statistique, au cours des deux dernières décennies, coïncide avec une nécessité alors
pressante de remédier aux problèmes calculatoires récurrents liés à la minimisation
du risque empirique. En classification par exemple, cet écueil a été contourné en
substituant un risque convexe au traditionnel taux d’erreur. Ce réalisme algorithmique s’est avéré payant. Combiné à la puissance et à la flexibilité conférées par les
noyaux, il est à l’origine du succès des machines à vecteurs supports. Clairement, il
semble que le domaine du traitement du signal puisse devenir aujourd’hui un champ
d’investigation privilégié pour les techniques à noyaux.
3. Réseaux de capteurs et traitement distribués : Il s’agit d’un thème encore émergeant qui renouvelle les problématiques classiques du traitement de données multivariées en incorporant des contraintes par exemple liées à l’efficacité, notamment
énergétique.
3.1.4
Axe 3 : Restauration
Un thème, fortement lié au deux précédents, mais qui recouvre un grand nombre d’applications d’importance est celui de la restauration, c’est-à-dire le rétablissement des caractéristiques originales d’un signal, distordues par le bruit, la présence de signaux parasites,
le mélange de signaux ainsi que les distorsions linéaires ou non-linéaires. Plusieurs thématiques de recherche se rattachent à cet axe :
1. Problèmes inverses : Dans un grand nombre de domaines d’applications, les données observées sont liées aux grandeurs d’intérêt par un modèle imparfaitement
connu. L’inférence dans ce type de modèles, et l’estimation des grandeurs d’intérêts
à partir des observations, défini le thème des problèmes inverses, qui se trouve donc
à l’interface entre la physique, les mathématiques, et le traitement du signal et des
images.
2. Séparation de sources : La communauté française du traitement du signal a joué,
dès le début, un rôle majeur en séparation de sources. Cependant, il reste encore un
grand nombre de questions à considérer, comme les problèmes de grande taille nécessitant la mise en oeuvre de décompositions parcimonieuses, les mélanges convolutifs, les modèles non-linéaires, les mélanges sous-déterminés, etc. Le champ des
applications potentielles ne cesse de croître : génie biomédical, communications numériques, astronomie, géophysique, mécanique, etc.
3. Débruitage : Si cette problématique est assurément l’une des plus classiques en traitement du signal, elle continue de susciter des travaux novateurs, notamment autour
des méthodes de seuillage ainsi que des approches bayésiennes qui incorporent une
information a priori concernant le signal à restaurer.
11
3.1
3.1.5
3
Activités de janvier 2010 à décembre 2012
Conformément à la stratégie générale du GdR ISIS exposée dans le document de renouvellement, une partie de l’activité du thème A consiste en l’organisation et l’animation de journées scientifiques. Pour la sélection des problématiques abordées lors de ces
réunions, le thème A s’attache d’une part à être présent sur les grands sujets du moment,
en accordant notamment une attention particulière aux intérêts exprimés par le club des
partenaires, d’autre part à fournir une ouverture vers des thématiques émergentes dans
des réunions réunissant des spécialistes des domaines concernés.
Suite à la précédente assemblée générale, des actions plus pérennes ont été mises en
place afin de favoriser les interactions avec le thème B.
1. Action Problèmes inverses
Dates(s): Décembre 2010 (GdR MSPC) et Juin 2012 (GdR SoC-SiP).
Animée par Jérome Idier et Caroline Chaux.
Les deux journées organisées dans ce cadre ont successivement abordé les récentes
avancées méthodologiques pour la minimisation des fonctionnelles mises en jeu dans
un large spectres de problèmes inverses, et l’exploitation des puissances de calculs disponibles pour la mise en œuvre des algorithmes.
2. Action Parcimonie
Dates(s): Novembre 2010 et Avril 2011.
Animée par Rémi Gribonval et Jalal Fadili.
Les journées concernées ont eu pour objectif de dresser l’état de l’art du domaine grâce
à des exposés invités, et de favoriser la rencontre des communautés françaises du traitement du signal et de l’apprentissage statistique sur le thème de la parcimonie.
3. Action Apprentissage et classification
Dates(s): Avril 2011 et Décembre 2012.
Animée par Alain Rakotomamonjy et Grégoire Mercier.
L’objectif des deux journées a été de faire le point sur les différentes avancées du domaine, en mettant l’accent sur des applications en traitement du signal et des images.
Enfin, le thème A a souhaité s’ouvrir à d’autres communautés en organisant des journées
inter-GdR.
Journées thématiques du thème A
1. Journée Contraintes de non-négativité en traitement du signal et des images
Date: 1er Février 2011.
Organisée par Cédric Févotte et Nicolas Dobigeon.
Dans les problèmes généraux d’estimation rencontrés en traitement du signal et des
images, la formulation de contraintes liées à la fonction objectif est fréquente. Souvent
motivée par la nature même des quantités à estimer, l’introduction de ces contraintes
permet en outre de fournir une solution adéquate au problème, voire de réduire l’espace des solutions admissibles quand ce problème est mal posé. En particulier, les
contraintes de non-négativité sont probablement celles qui sont le plus couramment
énoncées. Cette journée a été l’occasion de dresser un panorama des problématiques
12
3.1
3
liées à la prise en compte de ces contraintes. Les récentes avancées algorithmiques dans
le domaine ainsi que de nombreux exemples d’applications (NMF, imagerie hyperspectrale, restauration d’image, ...) ont été présentés.
2. Journée Modèle Markoviens cachés et extensions en traitement du signal et des
images
Date: 30 et 31 Mars 2011.
Organisée par Dalila Benboudjema et Wojciech Pieczynski.
Les modèles markoviens cachés admettent des applications dans les domaines les plus
divers comme le traitement du signal et des images, mais également les communications numériques, les réseaux informatiques, les transports, l’économie, la finance, la
biologie, la médecine et la climatologie. Leur succès est principalement dû à la possibilité qu’ils offrent d’obtenir des traitements efficaces et souvent élégants, même pour
d’importantes masses de données. L’objectif de la journée a été tout d’abord de faire le
point sur les diverses extensions récentes de ces modèles (modèles markoviens mixtes,
modèles semi-Markov cachés, modèles de Markov couples et triplets, systèmes à sauts,
modèles pair-Markov cachés, modèles de Markov évidentiels, ...) mais aussi de permettre des échanges entre les spécialistes des différents domaines applicatifs.
3. Journée Signal et graphes
Date: 17 juin 2011.
Organisée par Sophie Achard et Pierre Borgnat.
Nous nous sommes intéressés lors de cette journée aux zones de rencontre entre le
traitement du signal et des images et les études des graphes et réseaux. Dans de nombreux contextes d’application, les données sont naturellement réparties sur un réseau
(par exemple réseaux de capteurs, de neurones, de gènes, d’ordinateurs, de transport
ou même de contacts sociaux), et leur analyse requiert de développer ces deux approches. Ces dernières se révèlent complémentaires : la description des mesures ayant
des structures topologiques qui s’éloignent des situations simples (données sur des variétés non convexes ou irrégulières, données en nuage de points ou de vecteurs, modèles graphiques de processus aléatoires, ...) peut en effet être appréhendée à l’aide
de représentation par graphes. La caractérisation de ces réseaux complexes nécessitent
le développement de méthodes adaptées telles que mesures d’entropie, de forme, opérations de classification, mesures de circulation de l’information. L’utilisation de ces
mesures sur des réseaux de grandes tailles et/ou présentant des propriétés fractales
induit des problèmes d’estimation qui sont actuellement un enjeu crucial.
L’objectif de cette journée a été d’introduire et de confronter les nouvelles avancées du
traitement du signal et des images par des graphes, avec une attention particulière portée tant aux approches méthodologiques innovantes dans ce domaine qu’aux exemples
d’application. Les problématiques issues de l’analyse de réseaux complexes ont reçu
une attention particulière.
4. Journée Méthodes de Monte Carlo pour les problèmes inverses Bayésiens
Date: 15 novembre 2011.
Organisée par Gersende Fort.
Les méthodes de Monte Carlo sont des algorithmes de simulation de nuages de points
pour l’approximation de lois de probabilité à valeur dans un espace X général. Elles
sont notamment utilisées pour l’exploration de lois complexes, la complexité résultant
par exemple de la structure de l’espace X, de sa dimension ou de l’expression de la loi
13
3.1
3
cible. Dans la résolution de problèmes inverses bayésiens, l’apprentissage des quantités
d’intérêt se traduit par l’exploration de la loi a posteriori de ces quantités. Du fait de
la complexité de la modélisation statistique, l’exploration de ces lois a posteriori est
résolue par des techniques de simulation appelées méthodes de Monte Carlo. Cette
journée a été plus particulièrement consacrée aux nouvelles méthodologies pour les
méthodes de Monte Carlo par Chaînes de Markov (MCMC) et leurs applications à la
résolution de problèmes inverses bayésiens en traitement des signaux et des images.
5. Journée Exploitation de la non-circularité
Date: 20 juin 2012.
Organisée par Pascal Chevalier et Jean-Pierre Delmas.
Malgré la nature réelle des signaux d’origine physique, le formalisme complexe fournit
un cadre naturel pour leur représentation et leur traitement. Ce formalisme est omniprésent pour de nombreuses applications telles que les radiocommunications, le radar,
la sismique ou le traitement d’antenne. Il en va certainement de même pour les quaternions qui rencontrent un certain attrait dans la communauté du traitement de signal.
Toutefois, jusqu’au début des années 90, seule une partie de l’information véhiculée
par le formalisme complexe est exploitée par les traitements qui font souvent l’hypothèse de circularité, totalement justifiée pour les amplitudes complexes associées aux
signaux réels stationnaires. Or les signaux réels rencontrés en pratique sont très souvent non-stationnaires, et plus particulièrement cyclostationnaires dans le domaine des
communications numériques, et les amplitudes complexes associées présentent souvent
la propriété de non circularité. L’exploitation de la non circularité dans les traitements
a véritablement débuté il y a une quinzaine d’années durant lesquelles plusieurs centaines d’articles, aussi bien conceptuels qu’applicatifs, ont été publiés. Ces travaux ont
dores et déjà ouvert de nouvelles perspectives dans différents domaines applicatifs et
ont même permis certaines révolutions dores et déjà opérationnelles pour les réseaux
cellulaires de radiocommunications comme la réjection, à très faible coût, d’interférences intra-réseau à partir d’une seule antenne (Concept SAIC) dans le contexte des
réseaux GSM.
L’objectif de cette journée a été de présenter toute la richesse des représentations complexes et quaternions, d’un point de vue aussi bien conceptuel qu’applicatif, en mettant
en évidence toute la richesse apportée par l’exploitation de la non circularité. Un état
de l’art des travaux sur le non circulaire a été dressé et des exposés applicatifs ont
illustré les concepts présentés lors d’exposés plus théoriques.
6. Journée Méthodes Bayésiennes non paramétriques pour le traitement du signal
et des images
Date: 6 septembre 2012.
Organisée par François Caron et Emmanuel Duflos.
Les modèles Bayésiens non paramétriques les plus populaires sont actuellement les processus gaussiens et les processus de Dirichlet. En particulier, le processus de Dirichlet
à mélange (Dirichlet Process Mixture, DPM) est une distribution sur les lois de probabilité. Le DPM dépend de deux paramètres et ses réalisations sont des mélanges infinis,
par exemple de densités gaussiennes. Le nombre de clusters ne doit pas être défini a
priori, mais est estimé à partir des données. Bien que les processus de Dirichlet soient
des objets statistiques connus depuis le début des années 1970, ces modèles ne sont
vraiment devenus populaires que récemment grâce au développement des méthodes
de Monte Carlo par chaînes de Markov (MCMC) permettant d’estimer les paramètres
14
3.1
3
de tels modèles. Ils ont depuis connu une grande popularité pour l’estimation de densités et la classification non supervisée dans des domaines d’application variés. Ces
méthodes sont cependant encore mal connues en traitement du signal et des images,
et l’objectif de cette réunion a été de faire découvrir à la communauté leur potentiel en
traitement du signal et des images.
7. Journée Avancées récentes en traitement des signaux audio
Date: 18 octobre 2012.
Organisée par Valentin Emiya et Cédric Févotte.
Cette journée du GdR ISIS était consacrée aux avancées récentes en traitement du
signal audio, et en particulier aux méthodes basées sur la séparation de sources et les
décompositions adaptatives, la classification par similarité musicale, la classification
parole/musique, la transcription musicale, l’acquisition compressée, l’analyse audiovisuelle, et la synthèse.
Journées Transversales inter-thèmes. Les activités inter-thèmes présentées ici ont été
effectuées dans le cadre des actions identifiées lors de la précédente assemblée générale,
entre le thème A et le thème B.
Animée par Rémi Gribonval et Jalal Fadili, commune aux thème A et thème B axe 1.
Cette action a organisé les journées suivantes.
Journée 1. (Apprentissage et parcimonie) .
10 Novembre 2010, Organisée par Rémi Gribonval et Francis Bach.
Les représentations parcimonieuses des signaux et des images reposent sur
l’utilisation de dictionnaires redondants de formes d’ondes typiques de certaines classes de signaux ou d’images. Leur utilisation a connu un essor
considérable ces dernières années, notamment dans les domaines de la restauration, de la compression, de la séparation de sources et des problèmes
inverses. Il existe de forts liens, notamment algorithmiques, entre ces modèles parcimonieux et la théorie statistique de l’apprentissage et de la sélection de modèle, et ses applications en apprentissage automatique. L’objectif
de cette journée a été de favoriser la rencontre entre les communautés françaises du traitement du signal et de l’apprentissage statistique. Celles-ci participent de concert au développement rapide du concept de parcimonie et à
ses applications, depuis les fondements statistiques et théoriques jusqu’aux
dernières avancées algorithmiques. La journée a été organisée autour d’exposés invités qui ont permis de dresser l’état de l’art du domaine et des défis
à venir.
Journée 2. (Transformées multirésolution géométriques) .
1 Avril 2011, Organisée par Caroline Chaux et Rémi Gribonval, voir description au thème B axe 1.
Animée par Alain Rakotomamonjy et Grégoire Mercier, commune aux thème A et thème
B axe 1.
15
3.1
3
Cette action a organisé les journées suivantes.
Journée 1. (Apprentissage et reconnaissance des formes en traitement du signal et des
images (I)) .
7 avril 2011, Alain Rakotomamonjy. L’apprentissage statistique est un domaine de recherche à la croisée des statistiques, de l’informatique et de
l’optimisation. Son objectif est de modéliser des systèmes complexes à partir d’exemples. Cette problématique est particulièrement centrale en traitement du signal et des images où des capteurs, potentiellement hétérogènes et en grand nombre, délivrent d’importantes masses de données généralement bruitées. Le succès des méthodes d’apprentissage est principalement dû à leur flexibilité, et aux solutions efficaces et souvent élégantes
auxquelles elles conduisent, même pour d’importantes masses de données.
L’objectif de la journée était de faire le point sur différentes avancées du domaine, en lien avec des applications en traitement du signal et des images.
images (II)) .
20 décembre 2012, Alain Rakotomamonjy. Ce deuxième opus de l’action
"Apprentissage et classification" vise à mettre l’accent sur des nouvelles
voies explorées par la communauté. En particulier, deux exposés méthodologiques traitent de l’utilisation de fonctions explicites de plongement
dans un espace à noyaux. En effet, les méthodes à noyaux ayant une complexité intrinsèque quadratique au regard du nombre de données d’apprentissages, ces nouvelles méthodes s’affranchissent de "l’astuce du noyau" en
proposant des approximations à base de plongement explicites. Ces exposés présentent les nouvelles approches algorithmiques utilisant ces fonctions explicites. La communauté apprentissage s’intéresse depuis quelques
temps à l’apprentissage de la représentation. Un exposé est dédié à ces
techniques permettant également d’apprendre à partir d’une très grande
base de données. Une partie de la journée est réservée à des exposés orientés applications, notamment hyperspectrale (apprentissage non supervisée
pour la détection de changement, et noyau de Mahalanobis dans un espace à très grande dimension) et signal/audio (noyau pour des matrices
définies-positives appliquées aux interfaces cerveau-machine, et représentation parcimonieuse à l’aide de méthode des poursuites stochastiques).
Journées Inter-GdR. Le traitement du signal et des images étant une discipline à la croisée de différentes communautés, le thème A a souhaité s’ouvrir à d’autres interlocuteurs
par l’organisation de journées inter-GdR avec les GdR Robotique et MSPC.
1. Journée Avancées en traitement du signal et en fusion pour la localisation
Date: 3 juin 2010,.
Organisée par Emmanuel Duflos et Roland Chapuis..
La localisation des véhicules et des robots reste aujourd’hui un défi, tant du point de
vue de l’amélioration de la précision, que de l’intégrité des données. En effet, même si
Galileo apportera des avancées dans ces domaines, avec une information sur l’intégrité
des signaux en particulier, les performances attendues ne correspondent pas encore
aux exigences des applications potentielles. Il reste donc nécessaire de développer des
solutions qui visent, entre autre, à assurer une localisation précise en s’appuyant sur
16
3.1
3
les systèmes GNSS. Les techniques de localisation absolue de type GNSS ont de ce fait
encore d’importantes perspectives de développement avec l’arrivée de Galileo, en complément des solutions existantes (GPS, Egnos, ...). La robotique mobile a, quant à elle,
connu des avancées notoires en terme de localisation/cartographie (notamment avec
les techniques SLAM). Là encore, des travaux de recherche restent à mener en terme
de limite de dérive, de SLAM multi-sensoriel, ... L’objectif de cette journée conjointe,
entre le GdR ISIS et le GT2 véhicules terrestres du GdR Robotique, a été de faire le
point sur les avancées de ces techniques et d’essayer de voir comment il est possible de
les faire concourir afin de combiner étroitement localisation locale et absolue dans des
formalismes convergents.
Les deux journées organisées dans le cadre de cette action commune entre le thème A
et le thème B axe 1 sont les suivantes.
Journée 1. (Optimisation de critères convexes non différentiables pour la résolution de
problèmes inverses) .
7 décembre 2010, Caroline Chaux, Jalal Fadili et Gabriel Peyré. Le GdR
ISIS et le GdR MSPC ont organisé une journée sur l’optimisation de critères convexes non différentiables pour la résolution de problèmes inverses.
L’objectif de cette réunion a été de faire le point sur les récentes avancées
méthodologiques permettant de résoudre des fonctionnelles mises en jeu
dans un large spectre de problèmes inverses. Les modélisations mathématiques des problématiques associées peuvent conduire à la minimisation de
critères convexes non nécessairement différentiables. Ces critères plus ou
moins complexes ont nécessité le développement de nouveaux algorithmes.
Au-delà d’un caractère résolument théorique, cette réunion a permis également de présenter des aspects applicatifs pour lesquels de telles techniques
ont été utilisées.
Journée 2. (Résolution de problèmes inverses : optimisation et parallélisation) .
29 juin 2012 Nicolas Bertaux, Caroline Chaux, Jalal Fadili, et Jérome Idier
L’objectif de cette réunion a été de faire le point sur l’exploitation des puissances de calculs disponibles actuellement dans le cadre de la résolution
de problèmes inverses et/ou d’optimisation. L’essentiel des gains de puissance de calcul obtenus aujourd’hui, le sont principalement par l’exploitation de systèmes parallèles voir fortement parallèles. Dans un premier
temps, la journée a fait le point sur les techniques GPU (Graphics Processing
Unit). Leur utilisation, leur mise en oeuvre, la faisabilité et les difficultés
de telles techniques, ainsi que leur comparaison aux systèmes CPU multicoeurs, multi-CPU ont été abordés. Ces aspects ont été préférentiellement
traités dans le cadre des méthodes inverses en signal-image. Un objectif a
été en particulier de discuter de la mise en oeuvre efficace d’algorithmes
d’optimisation parallèles tels que les méthodes de décomposition et d’algorithmes reposant sur le principe de l’échantillonnage comprimé. De façon
plus générale, la problématique de l’adéquation algorithmes/architectures
a été un sujet central de cette réunion.
17
3.1
3.1.6
3
De nombreuses propositions de projets jeunes chercheurs ont été soumises au GdR
ISIS. Une seule proposition émanant du thème A intitulée a été retenue.
1. Projet "BISOU : BIStochastic Optimization and application to multiple kernel learning".
Porteur: Sandrine Antoine, CNRS LATP UMR 6632.
3.1.7
Quelques perspectives du thème A
Il est tout d’abord important de souligner que l’animation de journées thématique GdR
est ouverte à tous. Aussi le thème A, comme les autres thèmes, sollicite-t-il les contributions venant de l’ensemble des membres du GdR et couvrant l’ensemble des champs
disciplinaires évoqués dans ce document. Chacun est invité à proposer des réunions, faire
remonter des thématiques porteuses, et organiser des événements conjoints avec d’autres
partenaires, par exemple à l’occasion de visites de spécialistes étrangers. Afin de dégager
de nouvelles perspectives, en vue de l’organisation de journées sur des sujets prometteurs,
les responsables du thème A ont fait appel pour l’assemblée générale d’avril 2011 (qui
a eu lieu à Saint-Georges-de-Didonne) à des acteurs de la communauté : Patrice Abry,
Pierre Borgnat, Olivier Cappé, Pierre Comon, Cédric Févotte, Patrick Flandrin, Remi Gribonval, Jérome Idier, Christian Jutten, Philippe Loubaton, Grégoire Mercier, Olivier Michel
et Alain Rakotomamonjy. Une synthèse de ces retours constitue les perspectives du thème
A qui sont résumées ci-dessous :
1. Traitement de données en très grande dimension : avec la généralisation de
moyens d’enregistrement de données à très grande échelle (réseaux de capteurs,
systèmes de surveillance, nouvelles techniques d’analyse en bioinformatique, etc.),
les années récentes ont vu émerger de nouvelles applications ayant pour point commun de présenter des données de grande dimension, souvent en quantité relativement faible. Dans cette situation, par exemple, les approches classiques d’estimation
deviennent inopérantes. Il est alors primordial d’utiliser une forme de régularisation qui peut éventuellement être de nature Bayésienne, basée sur la parcimonie...
Il peut être également nécessaire d’envisager des combinaisons de traitement sous
optimaux, reposant par exemple sur des observations marginales des signaux disponibles. Aussi ce contexte a-t-il remis au premier plan des problématiques classiques
en traitement du signal, car elles soulèvent de nouvelles interrogations ouvertes et
importantes. Celles-ci sont aussi bien statistiques qu’algorithmiques, voire informatiques tant la question de savoir comment réaliser les traitements ne peut être envisagée indépendamment de celle qui consiste à définir les traitements eux-mêmes.
Sans prétendre à une quelconque exhaustivité, à titre illustratif, on relève des points
saillants dans les cadres suivants :
(a) L’optimisation pour les problèmes de grande taille est un sujet encore riche,
malgré l’investissement récent qui lui a été accordé. La tendance va vers la
recherche d’algorithmes permettant de sortir du cadre convexe. Le cas des modèles directs non linéaires est spécialement intéressant, et spécifiquement celui
de la tomographie de diffraction. Un autre aspect, lié au précédent, concerne le
développement d’algorithmes de simulation adaptés aux problèmes de grande
dimension. Dans ce cas, il est souvent intéressant de construire des méthodes de
simulation s’inspirant des algorithmes d’optimisation, par exemple en utilisant
18
3.1
3
une approximation locale de l’énergie. Exploiter le gradient local est très classique en optimisation, moins répandu en simulation. La famille de méthodes
de type “Hamiltonian MCMC” exploite ces idées. Quant aux techniques de préconditionnement ou de régions de confiance, elles semblent tout a fait absentes
des outils de simulation.
(b) Les grandes matrices aléatoires font l’objet depuis une quinzaine d’années
d’un très grand regain d’intérêt de la part des probabilistes. Il reste cependant
à effectuer beaucoup de travaux dans le domaine des statistiques des grandes
matrices aléatoires. Cette problématique apparait naturellement lorsque l’on
est confronté à des séries temporelles de grande dimension dont le nombre
d’échantillons observé est du même ordre de grandeur que la dimension de ces
échantillons. De tels contextes se rencontrent fréquemment dans le domaine du
traitement d’antennes, les réseaux de capteurs, les séries financières, les communications numériques... Des problèmes aussi élémentaires que la détection
d’un signal déterministe ou aléatoire noyé dans du bruit, ou les techniques de
type sous-espace doivent être reconsidérées dans ce contexte. La mise en évidence de tests et estimateurs consistants, et l’analyse de leurs propriétés asymptotiques sont évidemment des questions importantes pour la communauté du
traitement du signal et des images. Si quelques travaux ont permis d’obtenir
des résultats dans cette direction, il reste encore des avancées importantes à accomplir tant sur le plan pratique que théorique. Les techniques mathématiques
utilisées mettent en jeu les diverses approches permettant d’analyser le comportement des éléments propres des grandes matrices aléatoires, qui, dans la
plupart des cas, doivent être adaptées à de nouvelles situations.
(c) La factorisation en matrices non-négatives (NMF : nonnegative matrix factorization) est une technique de décomposition matricielle générant une forte
activité dans les domaines de l’apprentissage statistique et du traitement du signal et des images depuis une dizaine d’années. Cette technique a donné lieu
à des résultats spectaculaires par exemple en séparation de sources musicales,
en inpainting (reconstruction de pixel manquants dans des images altérées), en
reconnaissance de matériaux, en imagerie hyperspectrale, ... Le problème de la
NMF comporte aujourd’hui de nombreuses questions ouvertes liées à la définition d’algorithmes d’optimisation à convergence globale, à l’étude des conditions d’identifiabilité de la factorisation, ainsi qu’au choix de modèle (essentiellement par la fonction coût utilisée dans la factorisation et l’estimation du
nombre de composantes), notamment dans les applications utilisant de grandes
masses de données.
(d) La disponibilité de très grands volumes de données a également remis au premier plan l’une des problématiques fondatrices du traitement de signal qui est
celle du traitement incrémental (ou adaptatif, ou encore en ligne) des données. L’idée est ici d’être capable d’estimer des caractéristiques pertinentes des
données en renonçant à disposer de toutes celles-ci simultanément. Par rapport
aux travaux fondateurs en traitement de signal, dans lesquels les modèles utilisés restaient assez simples, le principal défi consiste ici à être capable de mettre
à jour les estimations de façon adaptative dans des modèles beaucoup plus complexes. On évoque notamment les modèles Bayésiens à données latentes ou les
classificateurs a noyaux.
2. De l’analyse à la décision : on assiste dans de nombreux domaines au rempla19
3.1
3
cement progressif de dispositifs passifs, qui se contentaient d’enregistrer des données ou de les communiquer selon un protocole pré-établi, par des dispositifs intelligents dotés de capacités propres de traitement et de communication. Il s’agit là d’un
exemple pour une tendance sensible récente que connait nombre d’applications, ou
le dispositif est apte à effectuer plusieurs des actions suivantes : mesurer, analyser,
décider, agir et communiquer. Sans chercher à atteindre ce degré extrême d’intégration, dans les pas de l’apprentissage statistique, on note l’apparition de méthodes de
traitement du signal ou l’analyse, l’extraction d’information et leur exploitation sont
directement pilotées par les données elles-mêmes. En voici deux exemples :
(a) Pour de nombreuses applications (radio cognitive, smart grid, localisation et
cartographie simultanée en robotique...), même si les questions classiques du
traitement de signal (analyse, détection, estimation) restent tout à fait pertinentes, on constate la nécessité de coupler le traitement des mesures et la prise
de décision. Dans le domaine des réseaux de capteurs par exemple, il peut s’agir
du choix de noeuds du réseau à activer pour prolonger la longévité du système,
ou encore du déplacement d’entités mobiles pour améliorer les performances
de la fonction de surveillance. Ces questions impliquent une ouverture nécessaire et novatrice du domaine du traitement du signal et des images vers des
domaines connexes, comme l’apprentissage par renforcement, la recherche opérationnelle, la théorie des jeux...
(b) Certaines méthodes d’analyse pilotées par les données (EMD et généralisations,
construction automatisée de dictionnaires en apprentissage, pour la parcimonie...) font l’objet d’une attention particulière en raison des questions algorithmiques et théoriques qu’elles suscitent. Dans ce contexte par exemple, les méthodes de décomposition de signaux ou d’images en des composantes structurelles de type “tendances et fluctuations”, “motifs et textures” sont des axes de
recherche qui semblent prometteurs.
3. Des modèles plus élaborés : Dans la continuité des deux types de décompositions
qui viennent d’être évoqués, on note une activité constante sur la recherche de modèles toujours plus complexes dans des domaines devenus classiques pour la discipline. Citons par exemple les pistes de recherche suivantes :
(a) Si l’invariance d’échelle dans le cadre univarié est maintenant bien balisée,
sa généralisation au cas multivarié pose de nombreuses questions (définition
d’un modèle multivarié d’autosimilarité, test d’autosimilarité multivarié). La notion d’invariance d’échelle dans un contexte non Gaussien mériterait également
d’être approfondie, sous une forme monovariée et multivariée. Les enjeux liés
à ces nombreuses questions sont particulièrement importants pour les applications en traitement d’image.
(b) En séparation de sources, l’exploitation de modèles non linéaires suscite des
questions d’ordres théoriques (identifiabilité, séparabilité...) et pratiques, tout
comme l’exploitation de représentations tensorielles. Enfin, certaines applications telles que l’imagerie hyperspectrale ont suscité un regain d’intérêt quant
à l’exploitation d’a priori tels que la positivité et la parcimonie.
(c) Dans le domaine des représentations parcimonieuses, la prise en compte de
différents types de structures de données (graphes ou variétés sous-jacentes...)
constitue un verrou. La notion de parcimonie structurée mérite également une
20
3.2
Thème B : Image et Vision
3
attention particulière, tout comme son exploitation dans des domaines classiques du traitement du signal et des images (filtrage adaptatif, séparation de
sources...).
(d) L’analyse de facteurs tensorielle peut être vue comme une version discrétisée de la décomposition d’une fonction multivariée en combinaison linéaire de
produits de fonctions univariées. Elle intervient dans de nombreux problèmes
d’analyse de données. Notamment en traitement du signal, cette décomposition permet de décomposer un signal reçu sur un réseau de capteurs en somme
de signaux source issus de directions différentes. Contrairement à l’approche
plus classique basée sur les statistiques d’ordre deux, cette approche déterministe ne requiert pas la connaissance de la réponse de l’antenne, et garantit
l’unicité de la solution si le nombre de signaux source n’est pas trop important.
Cependant, de nombreux problèmes théoriques concernant les décompositions
tensorielles restent ouverts aujourd’hui. D’une part l’existence et l’unicité relèvent en grande partie de la géométrie algébrique. D’autre part sur le plan
algorithmique, lorsque le problème est bien posé, il s’agit en général de trouver
le minimum global d’un polynôme coercif en un grand nombre de variables. Il
n’existe pour l’instant que des solutions sous-optimales.
4. Systèmes complexes et traitement de données sur des graphes : Un système complexe est défini à partir d’un ensemble de séries temporelles, acquises en un nombre
important de “capteurs” ou de “noeuds” dédiés à une tache commune. La notion de
capteurs peut être prise au sens propre, ou bien nécessiter des définitions reposant
sur des a priori topologiques ou fonctionnels par exemple, comme dans le cas des
zones cérébrales. La définition même de ces noeuds dépend de la définition des interactions entre ces derniers (échange de données effectif, existence d’une information
mutuelle, d’une corrélation entre les observations sur chaque noeud).
(a) Un axe d’étude important est l’identification et l’analyse d’un système à
l’aide d’un graphe de connections. Il existe de nombreuses études sur le sujet, souvent limitées à une caractérisation des liens entre noeuds grâce à une
approche par paire. Une vision plus globale est toutefois nécessaire, et pose
la question de la définition des relations entre les composantes : nature de la
dépendance, directionalité, causalité... L’estimation de ces modèles graphiques
reste souvent difficile.
(b) Un deuxième enjeu est le développement d’outils adaptés à des réseaux pouvant être évolutifs dans leur structure, ou dans les informations échangées, en
abordant par exemple les sujets suivants : descriptions et modélisations dynamiques, caractérisation multi-échelles et/ou non stationnaires de ces systèmes.
(c) Un troisième volet concerne l’exploitation de ces graphes dans des cadres
applicatifs, pour les problèmes de surveillance, la distribution d’énergie, l’étude
des réseaux sociaux, etc.
3.2
3.2.1
Présentation générale du thème B
Dans la continuité de ce qui avait été souhaité en 2006, le thème B fédère l’ensemble
des acteurs sur les thématiques "Image et Vision", autour de 4 axes, en interaction avec
d’autres GDR (comme I3, IG, MSPC, Vision, IM, etc.). Le club des Partenaires est fortement
21
3.2
3
investi dans ce thème, riche en enjeux socio-économiques. Notre souhait est également
de donner à la communauté française une visibilité internationale par des participations à
des groupes de travail internationaux au nom du GDR (VQEG, TRECVID, division 8 "Image
technology" de la CIE, JPEG et MPEG).
Dans le plan stratégique du CNRS, l’objectif 4 : " fédérer les disciplines et les compétences " souligne bien les enjeux relatifs à la thématique " Information, Images, communication " dans lequel nous nous situons. Ces enjeux recouvrent des problématiques d’acquisition et de modélisation des données, de gestion de masses de données, de structuration
des contenus en vue de leur transmission notamment et enfin d’approches intégrées pour
des systèmes perceptifs et cognitifs. Nous avons donc choisi d’animer ce thème autour de
4 axes correspondant à ces problématiques, en mettant un éclairage particulier sur :
1. les nouvelles techniques relatives à la formation des images à partir des données des
capteurs de natures variées et à l’extraction de primitives pertinentes, en amont dans
la chaîne de traitement et d’analyse des images (axe 1) ;
2. les nouveaux modèles mathématiques, notamment les géométries, permettant la
structuration des contenus 3D et dynamiques (axe 2) ;
3. la gestion des masses de données images et vidéos aussi bien sur le plan de la pertinence de la description de leur contenu que sur les méthodes de reconnaissance et
de recherche à base de nouvelles approches en apprentissage (axe 3) ;
4. les systèmes basés images intégrant des aspects perceptifs et cognitifs (axe 4), plus en
aval. Ces 4 axes se sont développés depuis 2 ans de manière autonome, permettant
l’organisation de 22 journées de travail, souvent en interaction avec d’autres GDRs.
3.2.2
Axe 1 : Adéquation physique et traitement de l’image
DSA : Jalal Fadili
Dans la chaîne de traitement d’image, cet axe se situe en amont. D’une part, il s’intéresse à la formation des images à partir des capteurs, par exemple en imagerie optique,
satellite, médicale et biomédicale, astronomique, mono- ou hyperspectrale. D’autre part,
cet axe englobe tous les aspects du traitement d’image dit "bas-niveau" (au niveau du
pixel), que ce soit pour la modélisation, la reconstruction, la restauration ou l’analyse
d’image. Plusieurs sources mathématiques constituent son socle théorique dont l’analyse
fonctionnelle, le calcul variationnel, les EDP, l’optimisation, les mathématiques statistiques
et les probabilités, ou encore l’analyse harmonique et la théorie de l’approximation. Par
sa nature pluridisciplinaire, à l’interface entre la physique, les mathématiques appliquées
et le traitement d’image, cet axe jouit d’un positionnement stratégique qui renforce son
attractivité et ses interactions avec les partenaires industriels, les autres thèmes du GDR
(comme le thème A), ainsi qu’avec les autres GDRs tells que le GDR Ondes, MSPC, Vision, IM ou MOA. Les thématiques abordées dans cet axe sont fortement d’actualité et
constituent des enjeux majeurs de la recherche dans le domaine au niveau international.
3.2.3
Axe 2 : Vision, géométrie 3D, mouvement
DSA : Frédéric Devernay
Cet axe s’intéresse à l’analyse de scènes statiques ou en mouvement, à partir d’imagerie optique conventionnelle, issue le plus souvent de la photographie numérique, de caméras vidéo, ou de séquences de films de cinéma. Les scènes étudiées comportent toutes
22
3.2
3
les difficultés liées aux images naturelles, notamment en termes de photométrie (illumination complexe, matériaux de réflectance inconnue), de géométrie (objets articulés ou
déformables, systèmes optiques complexes), et de visibilité (occultations partielles, transparences). Les objectifs des méthodes déployées s’expriment le plus souvent en termes de
temps d’exécution (par exemple à cadence vidéo pour la localisation à partir d’images, le
suivi ou la reconnaissance d’actions), de précision (par exemple par comparaison d’une
reconstruction 3D avec une vérité terrain), ou sur d’autres critères comme la qualité subjective du rendu pour les méthodes de rendu photo- réaliste à partir d’images (voir action
PEQP de l’axe 4). Ces méthodes, que l’on regroupe traditionnellement sous l’appellation
’vision par ordinateur", ont subi ces dernières années des mutations importantes qui ont
nécessité d’intégrer des techniques aussi variées que le calcul intensif et distribué, le traitement de masses de données, la synthèse d’images photo-réalistes, la manipulation d’objets
de géométrie complexe, ou l’apprentissage, qui sont traitées au sein du GdR ISIS, ou dans
d’autres GdR (IG, Vision). D’autre part, l’évolution des architectures et de la puissance de
calcul a permis de développer ces dernières années des méthodes dans lesquelles l’interactivité prend une place de plus en plus importante.
Six journées thématiques ont été organisées depuis 2010 dans cet axe (une pour
chaque action) regroupant chacune de 50 à 80 participants.
3.2.4
Axe 3 : Recherche d’information et masses de données image et vidéo
DSA : Jenny Benois Pineau
Une forte croissance des capacités de stockage, la banalisation des réseaux à large
bande et des dispositifs d’acquisition ont créé un contexte technologique qui a drastiquement changé les usages de l’information visuelle telle que l’image et la vidéo. La dimension
des grandes masses de données s’impose avec force. Selon les prédictions du SISCO dans
leur rapport du mai 2012 en 2016 86 pour cent de l’information circulant par des réseaux
serait la vidéo. S’ajoute ici une croissance très rapide des quantités des images générées
dans le domaine médical Tous ces phénomènes caractérisent "La société numérique". Par
ailleurs, l’interprétation de l’information visuelle et multimédia, telle image, vidéo, audio
avec des sources classiques de l’information textuelle est requise de façon de plus en plus
automatique et de plus en plus sémantique en fournissant aux humains des outils d’aide
à la prise de la décision. Le phénomène de passage à l’échelle en quantité, mais aussi en
complexité et dimensionnalité de l’information incite la recherche dans le domaine signal
et image à répondre à ces nouveaux besoins en tenant compte d’une part des notions classiques mais aussi de cette nouvelle échelle.
Les objectifs scientifiques de cet Axe visent ainsi à faire avancer la recherche nationale sur
le plan de la compréhension et de l’interprétation du contenu des masses des images et des
vidéos, en développant des outils méthodologiques qui prennent en compte cette nouvelle
dimension de grande masse de données pour faire bénéficier la communauté « image »des
avancées scientifiques dans le domaine du traitement et de la recherche d’information classique. L’objectif est également de faire coopérer les outils d’analyse et de classification des
contenus visuels complexes afin de réduire le fossé sémantique entre l’interprétation des
ses informations proche du signal et l’identification des concepts dits de « haut niveau ».
3.2.5
Axe 4 : Systèmes de vision, perception et connaissance
DSA : Ludovic Macaire
Cet axe correspond à des thématiques prioritaires pour les enjeux socio-économiques
actuels définis dans le rapport SNRI (Stratégie nationale de recherche et d’innovation,
23
3.2
3
2009) concernant la révolution des technologies de l’information et le fort potentiel de
l’imagerie, dans un cadre de recherches pluridisciplinaires et tournées vers les usages. Il
s’agit en effet d’étudier les systèmes perceptuels, cognitifs et interactifs, basés images
ou vidéos, couleur. Même si cet axe privilégie le domaine spectrale du visible, une attention particulière a été portée au domaine dit multi-spectrale proche, source de nombreuses
applications médicales.
On y met en avant une approche système du traitement des images, en plaçant l’utilisateur au centre des préoccupations et en intégrant des modélisations de la perception
et de la connaissance. Cette démarche est notamment suivie pour l’évaluation de la qualité des images mais également des traitements.
Cette thématique demande des compétences pluridisciplinaires en lien avec d’autres
GDR (I3, VISION ; STIC-Santé) et les autres thèmes du GDR ISIS, en particulier le thème
D.
3.2.6
Thème B, Axe1 Les actions animées par l’axe lors de cette première partie du contrat
quadriennal 2009-2013 sont celles sur lesquelles il s’est engagé lors du bilan. D’un point
de vue global, la stratégie menée par cet axe a consisté à :
(i) consolider les actions passées très actives, notamment Images et Télédétection, et
lancer la dynamique de la nouvelle action Modélisation mathématique des textures ;
(ii) renforcer les liens transversaux en animant des actions communes notamment avec
le thème A et d’autres GDR comme MSPC ou Ondes ;
(iii) inciter à l’implication de chercheurs internationaux de renom lors des journées organisées. Les animateurs des actions ont aussi été invités à ouvrir leurs journées
à des contributions non-invitées, et ce afin d’offrir des tremplins à de jeunes chercheurs peu connus et leur permettre de se confronter à l’état de l’art de leur domaine.
Pour l’heure, ces objectifs ont été tenus avec un certain succès ce qui transparaît par
ailleurs sur le bilan qualitatif et quantitatif des journées.
Journées thématiques du thème B, Axe1
L’axe 1 mène deux actions internes et plusieurs journées y ont été organisées (cf. liste
complète en Annexe).
1. Action Images et télédétection
Dates(s): Mai et Octobre 2010 (GdR MAGIS et I3), Juin 2011, Juin 2012.
Animée par Emmanuel Trouvé, Florence Tupin, Céline Tison.
L’objectif de cette action est de créer des liens entre les équipes de traitement d’images
de télédétection et d’organiser des journées sur des thèmes liés aux spécificités des
données de télédétection et aux méthodologies propres à l’observation de la terre. Cette
action est développée en partenariat avec le CNES, le chapitre français d’IEEE GRS et
le GdR MAGIS. Cette action a tissé des liens avec le GdR I3. Plusieurs réunions ont eu
lieu lors du quadriennal.
Journée 1. (Mai 2010) .
Elle a concerné la reconnaissance d’objets en imagerie spatiale et a duré
une journée. Son objectif était de faire le point sur les avancées récentes en
24
3.2
3
traitement d’images (méthodes a contrario, géométrie stochastique, etc.) et
leurs applications à la détection d’objets ou la classification d’images. Les
images traitées peuvent être acquises par différents types de capteurs.
Journée 2. (Octobre 2010) .
Elle a été co-organisée avec les GdR MAGIS et I3, s’est déroulée sur deux
jours à Montpellier sur les informations géographiques et l’observation de
la terre (journées JIGOT). Lors de cette réunion, les travaux présentés ont
concerné les méthodes d’extraction, de formalisation et d’utilisation de l’information et de la connaissance dans le domaine des géosciences. En particulier, les méthodes d’extraction des informations utilisables par des thématiciens à partir d’images et/ou de SIG ; les méthodes de représentation
et de stockage de cette information ; et l’adaptation des méthodes "génériques" au cas particulier de la géographie.
Journée 3. (Juin 2011) .
Elle a traité des méthodes d’inversion et d’assimilation d’images. Les Sciences
de la Terre et de l’Univers développent depuis de nombreuses années des
méthodes d’inversion pour retrouver les paramètres de modèles physiques à
partir d’observation directes ou indirectes de ces systèmes. L’assimilation de
données de télédétection de type image ou séquence d’images pose un certain nombre de problèmes méthodologiques sur lesquels plusieurs équipes
du domaine des mathématiques appliquées et du traitement d’images travaillent activement. Le GdR ISIS organise régulièrement des journées sur
le thème de l’inversion, mais principalement centrées sur l’inversion de
modèles mathématiques dédiés à décrire le comportement statistique des
images. De son côté le programme LEFE-Assim organise des journées sur les
aspects méthodologiques en assimilation de données. Cette journée spécifique commune centrée sur les travaux liés aux données images et aux problèmes rencontrés en géosciences permettra de regrouper ces deux communautés et d’échanger autour de ce sujet.
Journée 4. (Juin 2012) .
Elle a concerné les techniques et algorithmes pour les séries d’images multitemporelles multi-capteurs. Les problèmes majeurs du traitement de ces séries sont le recalage d’images acquises par des capteurs différents (géométries différentes, bandes de fréquence différentes et évolution temporelle de
la scène), le volume de données, la recherche d’information dans les séries,
etc. Cette journée a réuni les chercheurs autour de cette thématique afin
d’échanger sur les dernières méthodes de fusion multi-capteurs et multitemporels.
2. Action Modélisation mathématique des textures
Dates(s): Mars 2010, Janvier 2011 et Décembre 2012.
Animée par Jean-François Aujol et Yann Gousseau.
La notion de texture est centrale aussi bien en analyse qu’en traitement d’images. Sa
modélisation reste indéniablement un problème ouvert, passionnant et essentiel dans
de nombre d’applications. Les outils mathématiques qui interviennent dans ces approches sont extrêmement variés, et ont connu un fort développement ces dernières
années : méthodes stochastiques, méthodes variationnelles, analyse harmonique, représentations parcimonieuses. A l’heure actuelle, aucune des théories développées n’arrive
25
3.2
3
à capturer la complexité des textures naturelles, est le chemin qui reste à parcourir et
important.
Cette action a organisé trois journées. Leur objectif a été à chaque fois de rassembler
et favoriser l’interaction d’orateurs de disciplines différentes (mathématiques, signal et
image, informatique graphique, médical, astronomie, etc.) couvrant un large spectre de
la modélisation mathématique des textures, ainsi que des domaines applicatifs variés
(images naturelles, imagerie médicale, images cosmologiques, imagerie aérienne, etc.).
Le succès de ces journées ne s’est pas démenti et a donné lieu à une session spéciale
lors de la prochaine édition du GRETSI.
3. Journée Imagerie multi/hyperspectrale : problématiques et nouveaux domaines
d’applications
Date: 4 Juillet 2012.
Organisée par Alamin Mansouri et Sylvie Treuillet.
Cette journée a été organisée suite à une proposition faite lors de l’AG à mi-parcours.
Les applications de l’imagerie multispectrale en champ proche connaissent aujourd’hui
une forte expansion, grâce aux avancées technologiques récentes à la fois des capteurs d’images et des filtres, e.g. le contrôle qualité, l’agro-alimentaire, la médecine,
la biologie, l’imagerie moléculaire, l’industrie cosmétique, l’étude d’oeuvres d’art, le
patrimoine, etc. Cette diversification a pour conséquence de réactualiser certaines problématiques connues en télédétection (réduction de dimensionnalité des données, apprentissage et classification, visualisation, etc.) dans de nouveaux contextes. La journée
organisée sur ce thème a été l’occasion de faire un point et une synthèse des avancées
scientifiques liées aux problématiques de l’imagerie multispectrale, de créer des passerelles de communication et de collaboration entre les acteurs des différentes communautés travaillant avec des données multispectrales et enfin de faire émerger les
nouveaux problèmes et défis scientifiques.
Plusieurs actions de l’axe 1 ont été menées en transverse avec le thème A.
Animée par Rémi Gribonval et Jalal Fadili, commune aux thème A et thème B axe 1.
Les représentations parcimonieuses des signaux et des images reposent sur l’utilisation
de dictionnaires redondants de formes d’ondes typiques de certaines classes de signaux
ou d’images. Leur utilisation a connu un essor considérable ces dernières années, notamment dans les domaines de la restauration, de la compression, de la séparation de
sources et des problèmes inverses. Il existe de forts liens, notamment algorithmiques,
entre ces modèles parcimonieux et la théorie statistique de l’apprentissage et de la sélection de modèle, et ses applications en apprentissage automatique. Cette action a
organisé les journées suivantes.
Journée 1. (Apprentissage et parcimonie) .
10 Novembre 2010 Organisée par Rémi Gribonval et Francis BachL’objectif
global de la journée a été de favoriser la rencontre entre les communautés
françaises du traitement du signal et de l’apprentissage statistique qui participent de concert au développement rapide du concept de parcimonie et à
26
3.2
3
ses applications, depuis les fondement statistiques et théoriques jusqu’aux
dernières avancées algorithmiques.
Journée 2. (Transformées multirésolution géométriques]1 Avril 2011[Organisée par
Caroline Chaux et Rémi Gribonval) .
De nombreuses trames ont été proposées ces dernières années et leur utilisation en traitement du signal et de l’image ne cesse d’augmenter car elles
possèdent de nombreuses propriétés intéressantes telles que l’invariance
par translation, la directionalité, etc., propriétés que ne possèdent pas la
transformée en ondelettes classique. Par ailleurs, l’analyse multirésolution
a été étendue au cas des variétés non-euclidiennes (sphères par exemple)
et des ondelettes construites sur des graphes ont récemment été proposées.
Parallèlement, des schémas en lifting sophistiqués ont également été développés. Ils conduisent à une analyse multirésolution potentiellement non
linéaire des signaux. Ces types de transformées sont largement utilisés notamment pour la restauration ou encore la compression de signaux multidimensionnels. L’objectif de cette réunion était de faire le point sur l’état de
l’art de ces transformées, en présentant non seulement leurs propriétés (redondance, etc.) mais aussi le volet implémentation qui constitue un facteur
déterminant pour leur exploitation et leur impact pratique. Cette réunion
a permis également de présenter des aspects applicatifs pour lesquels de
telles techniques ont été utilisées.
Animée par Alain Rakotomamonjy et Grégoire Mercier, commune aux thème A et thème
B axe 1.
L’apprentissage statistique est un domaine de recherche à la croisée des statistiques,
de l’informatique et de l’optimisation. Son objectif est de modéliser des systèmes complexes à partir d’exemples. Cette problématique est particulièrement centrale en traitement du signal et des images où des capteurs, potentiellement hétérogènes et en grand
nombre, délivrent d’importantes masses de données généralement bruitées. Le succès
des méthodes d’apprentissage est principalement dû à leur flexibilité, et aux solutions
efficaces et souvent élégantes auxquelles elles conduisent, même pour d’importantes
masses de données.
images) .
7 avril 2011 L’objectif de cette journée était de faire le point sur différentes
avancées du domaine, en lien avec des applications en traitement du signal
et des images.
images) .
20 décembre 2012 Cette deuxième journée a visé à mettre l’accent sur des
nouvelles voies explorées par la communauté. En particulier, deux exposés
méthodologiques traitent de l’utilisation de fonctions explicites de plongement dans un espace à noyaux. En effet, les méthodes à noyaux ayant une
complexité intrinsèque quadratique au regard du nombre de données d’apprentissages, ces nouvelles méthodes s’affranchissent de "l’astuce du noyau"
27
3.2
3
en proposant des approximations à base de plongement explicites. Ces exposés présentent les nouvelles approches algorithmiques utilisant ces fonctions explicites. La communauté apprentissage s’intéresse depuis quelques
temps à l’apprentissage de la représentation. Un exposé est dédié à ces
techniques permettant également d’apprendre à partir d’une très grande
base de données. Une partie de la journée est réservée à des exposés orientés applications, notamment hyperspectrale (apprentissage non supervisée
pour la détection de changement, et noyau de Mahalanobis dans un espace à très grande dimension) et signal/audio (noyau pour des matrices
définies-positives appliquées aux interfaces cerveau-machine, et représentation parcimonieuse à l’aide de méthode des poursuites stochastiques).
Journées Inter-GdR
L’axe un du thème B mène une politique d’animation active en commun avec d’autres
GdR. Ceci s’est concrétisé lors de cette période par des journées d’actions importantes.
Les deux journées organisées dans le cadre de cette action commune au thème B axe 1
et au thème A sont les suivantes.
Journée 1. (Optimisation de critères convexes non différentiables pour la résolution de
problèmes inverses) .
7 décembre 2010, Caroline Chaux, Jalal Fadili et Gabriel Peyré. Cette réunion,
qui s’inscrit dans le cadre de l’Action "Problèmes inverses" a été organisée avec le GdR MSPC et le thème A. L’objectif de cette journée a été de
faire le point sur les récentes avancées méthodologiques permettant de résoudre des fonctionnelles mises en jeu dans un large spectre de problèmes
inverses. En effet, les modélisations mathématiques des problématiques associées peuvent conduire à la minimisation de critères convexes non nécessairement différentiables. Ces critères souvent complexes ont nécessité le
développement de nouveaux algorithmes pour les minimiser. En plus d’un
aspect théorique, cette réunion a permis également de présenter des aspects applicatifs pour lesquels de telles techniques ont été utilisées. Elle a
rassemblé 50 participants avec deux orateurs invités d’envergure internationale.
Journée 2. (Résolution de problèmes inverses : optimisation et parallélisation) .
29 juin 2012 Nicolas Bertaux, Caroline Chaux, Jalal Fadili, et Jérome Idier,
commune aux thème A et thème B axe 1 L’objectif de cette réunion qui s’inscrit dans le cadre de l’Action "Problèmes inverses" a été de faire le point
sur l’exploitation des puissances de calculs disponibles actuellement dans
le cadre de la résolution de problèmes inverses et/ou d’optimisation. Cette
journée était communes aux GdR ISIS et SoC-SiP. L’essentiel des gains de
puissance de calcul obtenus aujourd’hui, le sont principalement par l’exploitation de systèmes parallèles voir fortement parallèles. Dans un premier
temps, la journée a fait le point sur les techniques GPU (Graphics Processing
Unit). Leur utilisation, leur mise en oeuvre, la faisabilité et les difficultés
28
3.2
3
de telles techniques, ainsi que leur comparaison aux systèmes CPU multicoeurs, multi-CPU ont été abordés. Ces aspects ont été préférentiellement
traités dans le cadre des méthodes inverses en signal-image. Un objectif a
été en particulier de discuter de la mise en oeuvre efficace d’algorithmes
d’optimisation parallèles tels que les méthodes de décomposition et d’algorithmes reposant sur le principe de l’échantillonnage comprimé. De façon
plus générale, la problématique de l’adéquation algorithmes/architectures
a été un sujet central de cette réunion.
2. Action Imagerie optique non-conventionnelle
Dates(s): Mars 2010, Mars 2011, Mars 2012.
Animée par Vincent Devlaminck, Christophe Ducottet, François Goudail, action commune au GdR Ondes et ISIS.
Les systèmes d’imagerie connaissent depuis quelques années des progrès fulgurants.
En raison de l’amélioration constante des capteurs, des composants optiques et des
moyens de calcul, de nombreuses mesures physiques, que l’on effectuait autrefois de
manière ponctuelle, sont maintenant fournies sous forme d’images. Parmi les nouveaux
modes d’imagerie, se trouve l’imagerie optique sous plusieurs formes et pour plusieurs
applications. Ces nouveaux systèmes d’imagerie trouvent leurs applications dans de
nombreux domaines : télédétection, défense, contrôle industriel, astronomie, sciences
du vivant.
Cette action organise tous les ans des journées de travail appelées "Journées d’imagerie
optique non conventionnelle " en collaboration avec le GdR Ondes, et qui réunissent
des acteurs du monde académique et de l’industrie. L’objectif est de susciter un dialogue et des collaborations entre les physiciens concepteurs de systèmes d’imagerie
(acousticiens, opticiens et électro-magnéticiens) et traiteurs de signaux pour concevoir
de manière conjointe les systèmes d’imagerie et les algorithmes de traitement. Cette
action conserve des liens étroits avec l’action " Problèmes inverses ", en particulier en
ce qui concerne les méthodes de reconstruction d’images par le calcul.
Trois réunions ont eu lieu lors de la période écoulée.
3. Action Images et télédétection
Dates(s): Mai et Octobre 2010 (GdR MAGIS et I3), Juin 2011, Juin 2012.
Animée par Emmanuel Trouvé, Florence Tupin, Céline Tison.
L’objectif de cette action est de créer des liens entre les équipes de traitement d’images
de télédétection et d’organiser des journées sur des thèmes liés aux spécificités des
données de télédétection et aux méthodologies propres à l’observation de la terre. Cette
action est La réunion suivante était inter-GdR.
Journée 1. (JIGOT) .
Octobre 2010 Emmanuel Trouvé, Florence Tupin, Céline Tison, commune
au GdR MAGIS, I3 et ISIS Ces journées se sont déroulées à Montpellier sur
les informations géographiques et l’observation de la terre. Lors de cette
réunion, les travaux présentés ont concerné les méthodes d’extraction, de
formalisation et d’utilisation de l’information et de la connaissance dans
le domaine des géosciences. En particulier, les méthodes d’extraction des
informations utilisables par des thématiciens à partir d’images et/ou de
SIG ; les méthodes de représentation et de stockage de cette information ; et
l’adaptation des méthodes "génériques" au cas particulier de la géographie.
29
3.2
3
4. Journée Traitement d’Images en Imagerie Biologique
Date: 23 Novembre 2011.
Organisée par Laure Blanc-Féraud, Xavier Descombes, Mireille Garreau, Charles Kervrann et Jean-Christophe Olivo-Marin, commune au GdR Microscopie fonctionnelle du
vivant et ISIS.
La microscopie photonique connaît un développement sans précédent ces dernières années, révolutionnant les sciences fondamentales et appliquées de la biologie cellulaire
et moléculaire. En raison des progrès constants des capteurs, des composants optiques,
des sondes/fluochromes, des moyens de calcul, etc.. Ces développements suscitent un
intérêt croissant depuis quelques années en traitement et analyse d’images. Pour autant, l’analyse de ces images multidimensionnelles, au sens large (spatiales, spatiotemporelles, multispectrales), reste une thématique très nouvelle pour la communauté
du traitement du signal et de l’image. En particulier, la nouvelle génération de microscopie photonique (FRAP, FLIM, FRET, TIRF, SIM, PAL, STORM, STED, SPIM, etc.)
trouve des applications dans de nombreux domaines des sciences du vivant mais des
adaptations et des développements nouveaux pour restaurer, extraire et structurer les
informations pertinentes dans des contextes bruités en raison de la sensibilité de ces
nouveaux capteurs, sont nécessaires.
Cette journée est destinée à la fois aux membres de la communauté des chercheurs et
ingénieurs du GdR ISIS et du GdR 2588 - Microscopie Fonctionnelle du Vivant. Il s’agira
de faire le point sur les verrous théoriques et technologiques en traitement d’images sur
cette thématique. Cette journée sera donc l’occasion de présenter des développements
méthodologiques innovants et récents, permettant de faire émerger des thèmes particulièrement actifs pour les deux communautés.
Thème B, Axe2
Les thèmes des actions menées au sein de cet axe ont été précisés au début de ce quadriennal, notamment pour intégrer la thématique liée à l’interaction dans chaque action.
1. Action Navigation et perception de l’environnement 3D
Dates(s): Janvier 2011, Janvier 2012.
Animée par Edwige Pissaloux et Daniel Duclos.
Cette action s’intéresse notamment aux problèmes de suivi visuel (tracking), de vision
active, et de cartographie et localisation dans un environnement 3D a priori inconnu
(SLAM – Simultaneous Localization And Mapping).
Journée 1. Suivi d’objets dans l’espace 3D : méthodes et applications (Janvier 2011) .
Cette journée a été organisée autour de deux sessions : la première sur les
méthodes de suivi 3D appliquées au domaine médical et paramédical (robotique chirurgical, imagerie, maintien à domicile), et la seconde sur différents aspects de la détection et du suivi des caractéristiques 3D. La journée
s’est terminée par une discussion sur les futures journées de l’action "Navigation et perception de l’environnement 3D" et leur format. Sur ce dernier
point, il a été suggéré d’inviter systématiquement, dans la mesure du possible, un industriel pour qu’il présente ses activités. Les nombreuses théma-
30
3.2
3
tiques possibles des prochaines journées évoquées sont : SLAM (Cartographie et localisation simultanées), analyse de scènes statiques/dynamiques
à partir de l’imagerie optique conventionnelle, localisation robuste (et en
temps réel) d’objets observés par une ou plusieurs cameras, méthode de localisation et suivi utilisant la lumière structurée ;, utilisation d’information
exogène pour la navigation, vision en temps réel.
Journée 2. Approches du suivi des caractéristiques dans des images et leur applications
à la navigation (Janvier 2012) .
De très nombreuses applications de la vision, et notamment la navigation
de robots, s’appuient sur la détection et sur le suivi de caractéristiques, tant
2D que 3D. Les méthodes bayésiennes, la méthode de Monte-Carlo et ses
différentes déclinaisons autour du filtrage particulaire, les SLAM (vidéo,
EKF/Fast, collaboratifs, etc.), SVM, sont très populaires et très étudiées.
Les méthodes sans calibrage de caméras remplacent les méthodes avec le
calibrage, car elles sont moins fastidieuses et invariantes aux conditions de
prises de vues. Cette a permis de faire le point sur l’état de l’art sur ces
méthodes d’une part, et sur leur applications embarquables, d’autre part,
notamment concernant :
• La représentation de données pour le suivi (bag-of-words, ...) ;
• La détection des caractéristiques 2D/3D pour le suivi temps réel ;
• Le suivi temps réel 2D-2D, 2D-3D et 3D-3D (approches Monte-Carlo,
SVM, appariement de points - y compris les méthodes avec apprentissage et celles de fusion avec les données d’une centrale inertielle) ;
• Le SLAM (feature-based, heterogeneous sensors, 3D visual) ;
• Les applications : guidage et assistance de (l’ego-)navigation, assistance des déficients visuels ;
2. Action Structure à partir du mouvement
Dates(s): Avril 2011, Novembre 2012.
Animée par Adrien Bartoli et Peter Sturm.
Cette action est plus focalisée sur la reconstruction 3D d’objets complexes ou déformables et la métrologie, à partir d’images ou de séquences vidéo, en utilisant un ou
plusieurs points de vue.
Journée 1. SfM-SfX – Structure à partir du mouvement et d’autres indices visuels : état
de l’art et évolution du domaine (Avril 2011) .
Pour cette première journée thématique, il y a eu des exposés invités ainsi
qu’un appel à contributions. Le domaine de structure à partir du mouvement est en mutation. Il nous a donc semblé important de pouvoir en faire
un état de l’art précis, d’en discuter les problèmes ouverts puis d’en indiquer
les tendances majeures comme mineures. Pour cela, nous avons réuni des
personnes expertes sur un spectre qui couvre l’ensemble du domaine du
3D (en vision passive principalement) et représentatives des laboratoires
français concernés.
Journée 2. Analyse de scènes urbaines en image et vision (Novembre 2012) .
Cette journée, organisée par Florent Lafarge et Cédric Mallet, a pour objectif de faire une synthèse des avancées scientifiques liées aux problématiques
de l’analyse de scènes urbaines et de rassembler des chercheurs travaillant
31
3.2
3
sur cette thématique. Les thèmes abordés lors de cette journée couvrent la
classification de zones urbaines, l’extraction d’objets ou de formes d’intérêt,
la simulation, la modélisation, la visualisation de scènes urbaines...
3. Action Visage, geste, action et comportement
Dates(s): Juin 2010 (GdR Robotique), Juin 2011, Juillet 2012.
Animée par Catherine Achard et Patrick Horain.
Cette action concerne l’extraction du mouvement humain (visage, mains, corps, gestes)
à partir de séquences vidéo, et son analyse à plus haut niveau (tâches, comportement),
notamment pour des applications interactives ou de surveillance.
Journée 1. Interaction homme/robot (Juin 2010) .
Journée commune avec le GdR Robotique (description plus loin).
Journée 2. Perception de l’homme et reconnaissance d’actions (Juin 2011) .
Lors de cette journée, nous avons travaillé sur les problématiques méthodologiques et applicatives liées à la perception visuelle de l’être humain par
la machine, depuis les traitements bas niveau jusqu’à des méthodes d’apprentissage évoluées :
• la détection, la reconnaissance et le suivi des parties du corps par vision
monoculaire ou multicaméras, avec ou sans marqueurs ;
• la détection, la modélisation 3D et la reconnaissance de visages ;
• l’acquisition et la reconnaissance d’expressions du visage ou d’émotions ;
• la modélisation statistique des gestes, analyse du style et de l’expressivité des gestes ;
• l’analyse de l’humeur à partir du visage et / ou de la gestuelle ;
• l’interprétation de comportement à court, moyen, et long terme ;
• l’interprétation des actions et des interactions d’une ou plusieurs personnes avec leur environnement et entre elles...
Les applications possibles englobent les interactions homme-machine et
homme-robot, la sécurité (télésurveillance dans des lieux publics et de la
télévigilance à domicile pour des personnes fragiles), l’animation d’acteurs
virtuels, le geste musical, la chorégraphie... Beaucoup de ces applications
imposent une contrainte de temps réel.
Journée 3. Analyse vidéo de l’être humain (Juillet 2012) .
L’objectif était d’explorer les problématiques liées à la perception de l’homme
par vision artificielle, et en particulier les avancées obtenues avec les nouveaux capteurs 3D actifs (temps de vol et triangulation - Kinect). Ces problématiques font appel à un domaine de recherche très vaste, allant des
traitements bas niveau jusqu’à des méthodes d’apprentissage évoluées, par
exemple pour reconnaître des actions ou des émotions.
Journées Inter-GdR
1. Action Visage, geste, action et comportement
Dates(s): Juin 2010 (GdR Robotique), Juin 2011, Juillet 2012.
Animée par Catherine Achard et Patrick Horain.
32
3.2
3
La journée de juin 2010 était commune avec le GdR Robotique.
Journée 1. (Interaction homme/robot) .
Juin 2010 Catherine Achard et Patrick Horain, commune au GdR Robotique
et ISIS.
Cette journée a permis de rassembler ces deux communautés et d’ouvrir de
nouvelles portes, à la fois théoriques et applicatives.
L’objectif de la journée était d’explorer les problématiques méthodologiques
et applicatives liées à l’étude de l’homme pour les interactions (multimodalité, signaux socio-émotionnels). Les applications présentées couvrent :
l’interface homme-machine, la robotique de service, l’assistance aux personnes déficientes, ... Ces problématiques font appel à un domaine de recherche très vaste, allant des traitements bas niveau jusqu’à des méthodes
d’apprentissage évoluées, en passant par l’étude et la commande des robots.
Thème B, Axe3
concentré sur
Durant la période du bilan l’axe s’est
(i) Renforcement de la recherche sur tous les trois volets du problème de recherche et
indexation : analyse, extraction des descripteurs, apprentissage/classification/reconnaissance ;
(ii) Renforcement de la présence française aux grands forums internationaux de la communauté en indexation et recherche ;
(iii) Ouverture vers des problématiques industrielles en indexation et recherche de l’information multimédia ;
(iv) Ouverture vers d’autres domaines applicatifs, tel image médicale ;
(v) Collaboration et renforcement des liens inter-thème et inter-GdR (STIC Santé, I3).
L’Axe 3 a été organisé en trois actions. L’axe 3 s’est efforcé à organiser les journées de
façon mutualisée entre les actions ainsi renforçant la synergie sur le plan de la recherche
et de l’animation. Par ailleurs, une collaboration avec d’autres GdR était notre objectif vu
la nature des données à traiter (image, signal et vidéo) et similarité des approches.
1. Action Segmentation, structuration et interprétation des images et des objets vidéo
Dates(s): Déc. 2010.
Animée par Su Ruan, Khalifa Djemal, Jean-Pierre Cocquerez.
Journée 1. (Sélection d’attributs et apprentissage pour la reconnaissance d’images) .
Déc. 2010 Khalifa Djemal, Jenny Benois-Pineau, Mattieu Cord, Georges
Quénot. Cette réunion a été commune avec l’action IRIM. Les problèmes de
sélection des attributs pertinents pour indexation des images et reconnaissance de concepts ont été traités dans un contexte d’apprentissage et fusion
de l’information. La matinée a été consacré au thème de la sélection des indices pertinents et l’après-midi à la distribution des tâches et la description
de nouvelles méthodes de fusion pour la reconnaissance de concepts dans
la masse de données vidéo. L’ensemble des participants a bénéficié d’une
conférence invitée de Rainer Stifelhagen, Karlsruhe Institute of Technology,
conférence financée par le projet "Quaéro".
33
3.2
3
2. Action Indexation et Recherche Image-Multimédia (IRIM)
Dates(s): Janv. 2010, Mars 2012, fin 2012.
Animée par Georges Quenot, Matthieu Cord, Jenny Benois-Pineau.
Journée 1. ( Bilan TrecVid 2009 et préparation TRECVID 2010) .
Janv. 2010 Dans le cadre du thème B du GdR ISIS, action "Indexation et Recherche d’Information Multimédia", le point sur la participation à TRECVID
2009 a été fait et la préparation à TRECVID 2010 a été préparée.
Journée 2. ( Préparation de la campagne TRECVID’2012 par le consortium IRIM) .
Mars. 2012 La journée a été consacrée à la distribution des tâches entre
les partenaires de consortium IRIM pour répondre aux différents volets du
challenge TRECVID2012, aux stratégies de fusion, et proposer de nouveaux
descripteurs de contenu. 13 personnes y ont participé.
Journée 3. (Indexation des contenus visuels avec la prise en compte des modèles perceptuels et sécurité /Bilan TRECVID 2012) .
Fin 2012 W. Puech, M. Antonini, Ch. Larabi, B. Mérialdo, J. Benois-Pineau
Journée commune entre le Thème D, voir les journées inter-thèmes du
thème B axe 3.
3. Action Recherche et fouille d’images : passage à l’échelle
Dates(s): Nov. 2010 (GdR I3), Janv. 2012.
Animée par M. Crucianu, F. Precioso, L. Amsaleg.
Journée 1. (Passage à l’échelle de la recherche et de la fouille de contenus multimédia)
.
Nov. 2010 Laurent Amsaleg, Michel Crucianu, Frédéric Precioso Journée
commune entre le GdR I3 thème 4 sur les Masses de données et accès à
l’information et le GdR ISIS thème B axe 3 action Passage à l’échelle de
la recherche et de la fouille de contenus multimédia. Cette réunion a attiré 41 participants. Une conférence invitée par chercheur européen Mihai
Datcu (German Aerospace Center DLR),"Scalability issues for Earth Observation Image Mining" a été présentée. Les travaux présentés, qui attaquent
de front les problèmes d’échelle lorsque le volume des collections de données à indexer croît et qui visent des temps de réponse très courts quelles
que soient les requêtes, sont tous basés sur une recherche approchée des
plus proches voisins (Joly, Jégou, Precioso, Barton). Certains travaux se
concentrent sur la conception de nouvelles familles de fonctions de hachage pour LSH pour optimiser le hachage par rapport à la distribution des
données ou encore des méthodes de codage des données.
Journée 2. (Bilan TRECVID 2011, Passage à l’échelle et problèmes industrielles d’indexation) .
Janv. 2012 Cette journée a été organisée conjointement avec l’action IRIM.
La journée a sollicité un très grand intérêt des chercheurs. 26 membres du
GdR-ISIS ont été inscrits et plusieurs industriels y ont assisté. Le programme
de la journée a été très dense. Les industriels majeurs tels XEROX, EXALEAD, L’INA,France Telecom Orange Labs, ONERA, CEA ont présenté les
problèmes industriels d’indexation et d’interprétation des contenus image
34
3.2
3
et vidéo à grande échelle. Ils ont également présenté les méthodes développées au sein de leurs département R&D et en collaboration avec les
chercheurs du secteur public.
1. Action Indexation et Recherche Image-Multimédia (IRIM)
Dates(s): Janv. 2010, Mars 2012, fin 2012.
Animée par Georges Quenot, Matthieu Cord, Jenny Benois-Pineau.
Journée 1. (Indexation des contenus visuels avec la prise en compte des modèles perceptuels et sécurité /Bilan TRECVID 2012) .
Fin 2012 W. Puech, M. Antonini, Ch. Larabi, B. Mérialdo, J. Benois-Pineau
Journée commune entre le Thème D et l’Action Indexation et Recherche
des Informations Multimédia (IRIM) du thème B axe 3. Un bilan des dernières tendances sur la prise en compte de la saillance visuelle et protection
de données en indexation des contenus sera effectué et des directions de
recherche identifiées.
Journées Inter-GdR
Les journées interGdR ont porté sur les différents aspects d’indexation avec les méthodologies relevant du traitement de données classiques (texte) ou encore vers de nouveaux
champs applicatifs, tel recherche d’information médicale GdR STIC Santé. Trois journées
inter-GdR ont été organisées durant la période du bilan.
1. Journée Indexation des images et des vidéos de la Santé
Date: Mai 2012.
Organisée par Guy Carrault, Su Ruan, Jenny Benois-Pineau, Khalifa Djemal, commune
thème B axe 3 et GdR STIC Santé.
La journée a suscité un grand intérêt non seulement des chercheurs mais aussi d’industriels (Philips). 30 personnes environs y ont participé. Elle a clairement fait ressortir les
problèmes communs traités au sein des GdR STIC-Santé et ISIS en analyse, recalage
et indexation des images médicales tels que la fusion des modalités, les descriptions
multiples mono-modalité, la classification et le passage à l’échelle. La discussion finale
a révélé un fort intérêt pour la création d’une action commune inter-GdR au sein des
thèmes B du GdR ISIS et STIC-Santé.
2. Journée Construction automatique de résumés multimédia
Date: Mars 2011.
Organisée par Journée commune entre les associations AFCP/ATALA et le GdR ISIS
thème B axe 3. Cette réunion a attiré une quarantaine de participants issus des trois
communautés langage naturel, texte, et signal. Les participants ont bénéficié d’une
conférence invitée : Horacio Saggion (Université Pompeu Fabra), "Can summaries help
natural language processing ? Study of the effect of text summarization in opinion classification and other tasks". Cette journée a également sollicité un grand intérêt des
industriels. Différentes modalités ont été explorées : résumés musicaux, audio et multimédia (TV). .
35
3.2
3
3. Journée Passage à l’échelle de la recherche et de la fouille de contenus multimédia
Date: Nov. 2010.
Organisée par Laurent Amsaleg, Michel Crucianu, Frédéric Precioso.
journée commune entre le GdR I3 thème 4 sur les Masses de données et accès à l’information et le GdR ISIS thème B axe 3 action Passage à l’échelle de la recherche et de la
fouille de contenus multimédia. Voir la description dans l’action Passage à l’échelle du
Thème B axe 3.
Durant la période du bilan un livre commun "Visual Indexing and retrieval" est publié
chez Springer-Verlag (2012) dans la série très compétitive Springer Briefs avec la participation comme co-auteurs des animateurs des actions. Des projets ANR ont été proposés
et le financement obtenu. Nous allons citer par exemple le projet ANR Blanc MexCulture
auquel participent LABRI (UMR 5800) et CEDRIC EA 1395, ou encore ANR ContInt VideoSense dans lequel quatre partenaires sur cinq Eurecom, LIF,LIRIS et LIG collaborent
au sein de l’Axe. Par ailleurs, dans un souci de visibilité de la recherche nationale en indexation et recherche dans des masses de données image et vidéo, la participation du
consortium IRIM au challenge international TRECVID s’est fortement renforcé, soutenu
par le projet GRID5000 en dispositif d’hébergement de données et de calcul. Les participants aux réunions ont bénéficié des quatre exposés invités des chercheurs internationaux
financés par l’EURASIP et Quaero entre autre.
Thème B, Axe4
Journées thématiques du thème B, Axe 4. Divisé en 4 actions, le fil conducteur
de cet axe est l’intégration des propriétés de la perception visuelle dans la chaîne de
traitement et d’évaluation des images couleur.
Au delà des réunions organisées par ces actions, deux livres collectifs ont été rédigés
dans la collection Traité IC2 chez Hermès : «Couleur numérique : acquisition, perception,
codage et rendu» et «Imagerie Couleur numérique : avancées et perspectives» (parution
mai 2012). Ils recensent les dernières avancées dans le domaine de la formation, le codage,
la représentation et l’analyse automatique des images numériques couleur. Ils n’auraient
probablement pas pu voir le jour sans le soutien actif du GdR ISIS puisque la quarantaine
d’auteurs (issus de 18 laboratoires différents, 9 UMR et 9 EA) ont participé aux réunions
des actions de cet axe.
Ces ouvrages ont été étendus à la communauté couleur internationale et sont parus
aux éditions John Wiley en 2012, avec les titres «Digital Color Acquisition, Perception,
Coding and Rendering» et «Digitial Imaging».
1. Action ASCOFED : Analyse de Scènes COuleur Fixes Et Dynamiques
Dates(s): janvier et octobre 2010, octobre 2011 (GdR STIC-Santé), juillet 2012.
Animée par Olivier Lezoray, Ludovic Macaire, Sylvie Treuillet.
L’objectif de cette action est de se consacrer aux modèles et algorithmes permettant une
analyse de scènes fixes et dynamiques dans le cadre spécifique des images couleur, en
donnant une large part aux applications. Cette action vise spécifiquement les images et
vidéos couleur, avec une mise en avant de leur contenu perceptuel et sémantique. Y sont
également abordés des verrous scientifiques comme la définition de nouveaux ordres
couleur, de nouvelles approches de caractérisation des textures couleur. Les champs
applicatifs sont très larges, puisque la couleur est aujourd’hui une information qui est
de plus en plus prise en compte que ce soit dans le contrôle qualité non destructif, l’aide
36
3.2
3
au diagnostic médical ou environnemental, l’aide à la conduite, l’audiovisuel, la gestion
du patrimoine culturel, etc.
Journée 1. (Etat de l’art sur l’analyse des images couleur) .
janvier 2010 Olivier Lezoray, Ludovic Macaire et Sylvie Treuillet
Il s’agit de dresser un état de l’art sur les dernières techniques d’analyse
d’images couleur qui combinent les données chromatiques aux informations perceptuelles. Ce couplage est notamment appliqué aux traitements
bas-niveau des images couleur, tels que le filtrage ou la segmentation.
Journée 2. (Mouvement et vidéos couleur) .
octobre 2010 Olivier Lezoray, Ludovic Macaire et Sylvie Treuillet
Pour l’analyse de vidéos, dans le cadre d’une journée organisée en octobre
2010, il s’est agi de faire un premier état de l’art sur la manière dont les
informations chromatiques peuvent être utiles pour caractériser le mouvement, par exemple à travers la mise en correspondance inter images et
images-modèles, l’extraction de primitives, la modélisation du mouvement,
la fusion d’informations.
Journée 3. (Analyse d’images couleur et multispectrales en biologie et médecine - avec
le GdR STIC-Santé) .
octobre 2011 Olivier Lezoray, Ludovic Macaire et Sylvie Treuillet
Voir les journées interGdR du Thème B Axe 4.
Journée 4. (Imagerie multi/hyperspectrale : problématiques et nouveaux domaines
d’applications) .
juillet 2012 Alamin Mansouri et Sylvie Treuillet
Cette réunion commune avec l’axe 1, a été l’occasion de faire le point sur
les problématiques et les avancées scientifiques (technologiques et méthodologiques) relatives à l’imagerie spectrale au sens le plus large. Cette diversification a pour conséquence de réactualiser certaines problématiques
connues en télédétection (réduction de dimensionnalité des données, apprentissage et classification, visualisation, etc.) dans de nouveaux contextes.
L’exploration de champs spectralement proches du domaine du visible a
également donné naissance à de nouvelles problématiques scientifiques
(sélection de filtres, dématricage CFA, estimation de la réflectance, intégration de modèles physiques, visualisation, impression, séparation de sources,
etc.) auxquelles se confronte une communauté de chercheurs tant académiques qu’industriels.
2. Action OMPTIM : Outils mathématiques et perceptuels pour le traitement des images
multicomposantes
Dates(s): avril 2011.
Animée par Philippe Carré, David Tschumperlé.
L’objectif de cette action est de faire le point sur les différents outils mathématiques
développés ces dernières années qui permettent à la fois de traiter des données vectorielles mais aussi de prendre en compte le caractère psycho-visuel de ces données dans
le cadre spécifique des images couleur. Il s’agit donc d’étudier comment étendre ou
développer de nouveaux modèles de représentation et de traitement des images, d’un
point de vue mathématique et physique, pour les adapter aux images couleur ou multispectrales. Il s’agira ultérieurement de les tester sur des applications réelles proposées
par les partenaires académiques et industriels.
37
3.2
3
Journée 1. (Analyse vectorielle et information psycho-visuelle) .
avril 2011 Philippe Carré et David Tschumperlé
L’objectif de cette action est de faire le point sur les différents outils mathématiques développés ces dernières années permettent à la fois de traiter
des données vectorielles mais aussi de prendre en compte l’aspect psychovisuel de ces données dans le cadre spécifique des images couleur. Nous
pouvons citer dès maintenant, la nécessaire analyse des approches variationnelles intégrant des définitions numériques de la géométrie adaptée à
l’aspect vectoriel des données. Les travaux menés sur les quaternions et plus
récemment sur l’algèbre géométrique serviront de base pour la redéfinition
des opérateurs de base de traitement d’images, mais aussi pour l’extension
à de l’analyse multi-résolution.
3. Action PEQP : Protocole et évaluation de la qualité perceptuelle
Dates(s): mars 2011 (thème D), septembre 2012.
Animée par Christophe Charrier, Chaker Larabi, D. Nicholson.
L’objectif initial était de chercher à dynamiser les échanges entre laboratoires de recherche (académiques ou industriels) et/ou chercheurs sur la problématique de la qualité d’image au sens large. La qualité d’une image numérique s’exprime en termes de
rendu chromatique, de résolution et de netteté. Elle est définie également en termes
de fidélité par rapport à une référence, ou par rapport à des critères beaucoup plus
suggestifs, lorsque l’on ne dispose pas de référence. Dans le premier cas, des métriques
objectives suffisent. Dans le deuxième cas, il faut mettre en œuvre des évaluations
psychosensorielles, ce qui n’empêche pas d’étudier des métriques objectives qui soient
corrélées à ces évaluations et donc à la perception humaine. L’évaluation de la qualité
est un besoin important de l’industrie de l’image. Ainsi, cette action intéresse fortement
le club des partenaires.
Journée 1. (Imagerie stéréo et 3D : Problématiques de compression, perception et mesure de qualité) .
mars 2011 Chaker Larabi et Marc Antonini
Cette journée était commune avec l’action Compression et Qualité de l’axe
1 du thème D.
Avec les progrès technologiques dans les domaines de l’acquisition et de
la visualisation, les objets 3D occupent un rôle grandissant dans de nombreux domaines industriels et scientifiques ; ainsi de nombreux traitements
sont maintenant appliqués sur ces objets 3D, tels que la simplification, le tatouage et la compression. Comme ces traitements conduisent généralement
à une modification de l’apparence visuelle des objets 3D, des métriques ont
donc été introduites afin de pouvoir correctement évaluer ou piloter ces
traitements.
Les outils développés au sein de l’action PEQP étaient initialement dédiées
aux images. Ils trouvent tout naturellement un nouveau champ d’applications avec l’émergence des objets 3D. Cette journée s’est concentrée sur
l’évaluation de la qualité de données image et vidéo 3D incluant la stéréo
et le multi-vues (avec profondeur ou la disparité associée), mais également
des données géométriques dans les maillages 3D statiques ou animés.
Journée 2. (Métriques d’évaluation de qualité avec ou sans référence) .
38
3.2
3
septembre 2012 organisée par Christophe Charrier, Chaker Larabi et Frederic Morain-Nicolier
Les travaux abordés touchent à la notation subjective de la qualité d’une
image (par rapport à une référence ou sans référence) par un panel d’observateurs. Or, la mise en place de tels tests psychophysiques est fastidieuse
et est en pratique peu appliquée, car elle doit respecter des normes clairement établies. Des solutions algorithmiques (i.e., mesures objectives) sont
alors développées afin d’éviter le recours à de tels tests. Certaines de ces
mesures intègrent à divers degrés des modélisations du système visuel humain (SVH) afin de reproduire le plus fidèlement possible le comportement
d’un observateur.
Journées Transversales inter-thèmes L’action PEPQ a organisé une journée commune avec l’action Compression et Qualité de l’axe 1 du thème B en mars 2011 : Imagerie
stéréo et 3D : Problématiques de compression, perception et mesure de qualité (voir action
PEPQ ci-dessus).
Journées Inter-GdR Plusieurs journées de l’axe 4 ont été organisées avec soit le GdR
I3, soit le GdR Stic-Santé.
1. Action SCATI : Systèmes Complexes pour l’Analyse et le Traitement d’Images
Dates(s): janvier 2010, décembre 2010, décembre 2011.
Animée par Régis Clouard, Didier Coquin, Rémy Mullot.
Cette action ancrée entre les GdR ISIS et I3 (GT5.7), se place résolument à l’intersection entre les outils méthodologiques relevant du traitement d’images et ceux relevant
de l’IA pour parvenir à des systèmes complexes d’analyse d’images. Les thèmes de recherche se structurent donc autour de la notion de systèmes pour le traitement et
l’analyse d’images. L’objectif est ici de proposer des méthodologies donnant une dimension nouvelle aux processus de traitement d’images, en lui associant des processus
de modélisation des connaissances et des systèmes d’analyse en prenant explicitement
en compte le rôle et l’action de l’utilisateur dans la boucle de traitements. Il s’agit donc
de développer ce caractère systémique en s’appuyant sur les outils et les méthodes
relevant du traitement d’images, de la fusion de données, de l’IA, de l’ingénierie de
la connaissance, de la cognition et de la perception visuelle. L’action SCATI propose
alors de développer le cadre méthodologique portant sur ces disciplines scientifiques
complémentaires, tant d’un point de vue conceptuel, que d’un point de vue applicatif.
Journée 1. (Extraction et la sélection de paramètres pertinents dans les systèmes de
vision) .
janvier 2010 Régis Clouard, Didier Coquin, Rémy Mullot
Les systèmes de vision sont de plus en plus complexes et souvent il est difficile de connaître l’impact d’un ou des attributs sur la sortie du système.
En effet l’extraction et la sélection d’attributs pertinents sont des étapes
primordiales de tout système de vision. Elles influent fortement sur les performances atteintes par les systèmes de vision. La journée dresse un état de
l’art des méthodes de sélection des attributs et de l’évaluation de la pertinence de ceux-ci.
39
3.2
3
Journée 2. (Théorie et applications des fonctions de croyance pour les systèmes de
vision ) .
decembre 2010 Régis Clouard, Didier Coquin, Rémy Mullot
Les systèmes de vision sont des systèmes complexes et par définition mal
connus. Pour mieux les analyser, il faut faire le lien entre les notions de
complexité et d’incertitude (incertitude des données disponibles issus de
capteurs ou d’opinions d’experts). Un des enjeux est la modélisation et la
propagation de ces incertitudes dans les calculs et les raisonnements de manière à caractériser la confiance dans les résultats. La théorie des fonctions
de croyance permet de répondre à ce problème.
Journée 3. (Systèmes biométriques ) .
Décembre 2011, Régis Clouard, Didier Coquin, Rémy Mullot. Les systèmes biométriques sont construits autour d’un ou de plusieurs dispositifs
d’acquisition qui vont mesurer les caractéristiques physiques (iris, forme de
la main, empreinte digitale, ...) ou comportementales (démarche, gestuelle
...) propres à chaque individu. L’image, qu’elle soit 2D, 3D, 4D mono ou
multispectrale, est une source de données privilégiée en biométrie, puisqu’elle permet la réalisation de systèmes non intrusifs, facilement acceptés
par les usagers.
Le but de cette journée est de faire un panorama des problèmes, des technologies et des méthodes d’évaluation spécifiques en matière de traitement
et analyse d’images pour la réalisation de systèmes biométriques.
1. Action ASCOFED : Analyse de Scènes COuleur Fixes Et Dynamiques
Dates(s): octobre 2011 (GdR Stic-Santé).
Animée par Olivier Lezoray, Ludovic Macaire, Sylvie Treuillet.
Journée 1. (Analyse d’images couleur et multispectrales en biologie et médecine - avec
le GdR STIC-Santé ) .
octobre 2011 Olivier Lezoray, Ludovic Macaire, Sylvie Treuillet, Mireille
Garreau et Antoine Simon
L’imagerie couleur et plus généralement multi-spectrale suscite de plus en
plus d’intérêt pour la médecine et la biologie. L’accès à une analyse plus
fine du spectre visible et IR permet une meilleure caractérisation des tissus
pour des performances de classification accrues et offre une vision au-delà
de ce qui est visible à l’œil nu. Des travaux montrent des résultats prometteurs pour le suivi des pathologies de la peau, par exemple, en imagerie cellulaire ou en chirurgie interventionnelle. Ce domaine d’application
ouvre de nouvelles perspectives et problématiques liées à la nature vivante
et souvent transparente des matériaux observés. Le traitement des images
multi-spectrales proches reste un enjeu scientifique de part la nature vectorielle des informations attachées à chaque pixel, et la nature complexe des
interactions entre lumière et matière.
3.2.7
Lors du quadriennal, trois projets jeunes chercheurs relevant principalement du thème
B ont été financées. Il s’agit de :
40
3.2
3
1. Projet "Reconstruction en 3D de scènes urbaines denses à partir de données lidar aériennes
multi-échos".
Porteur: Florent Lafarge, CNRS/INRIA I3S.
2. Projet "Coopération des chemins minimaux et contours actifs polygonaux pour la détection
d’objets".
Porteur: Julien Mille, CNRS LIRIS UMR 5205.
3. Projet "Synthèse de textures pour la stimulation de l’activité du cortex visuel".
Porteur: Gabriel Peyré, CNRS Ceremade UMR 7534.
3.2.8
Quelques perspectives du thème B
Perspectives générales du thème Le thème B est celui qui regroupe le plus grand
nombre de chercheurs du GdR sur des thématiques à la fois très larges et très imbriquées,
en interaction, le plus souvent, avec d’autres GdRs. Le souci commun au sein des 4 axes
est de mettre en évidence des cadres appropriés et optimaux de modélisation, de représentation, de traitement et d’analyse des images et des vidéos et de l’indexation et recherche
de ces informations dans des bases de données image-vidéo, au sens des contenus (bas et
haut niveau) mais aussi de l’application. Il y apparaît également un souci de plus en plus
central, de la prise en compte des interactions. Les 4 axes d’animation, existant depuis 6
ans, et redéfinis lors de la précédente AG, ont travaillé de manière assez indépendante ces
2 dernières années, permettant le renforcement de communautés spécifiques. Les taux élevés de participation aux journées organisées dans les différentes actions, montrent qu’il y a
une bonne adéquation entre les thématiques mises en avant et les attentes des chercheurs.
Les animateurs du thème B souhaitent donc conserver la structuration actuelle en 4
axes, mais ils sont ouverts à la définition de nouvelles actions, y compris en transverse aux
axes existants, et ils souhaitent également laisser la place à des journées ponctuelles sur
des thématiques ne dépendant pas forcément d’actions structurées.
Il nous semble par ailleurs important de garder un positionnement scientifique pluridisciplinaire, en synergie avec d’autres GdRs, et de prendre en compte les enjeux applicatifs et les retombées industrielles en impliquant le plus possible les partenaires dans
l’organisation de nos journées.
Enfin, le format des journées actuelles qui associe des chercheurs seniors aussi bien de
la communauté nationale qu’à l’international pour des exposés tutoriels et des jeunes chercheurs, pour la présentation de leurs travaux plus ponctuels nous parait le plus approprié,
pour favoriser les synergies et la qualité des échanges.
Cependant dans une réflexion à plus long terme, nous comptons solliciter les contributions et le retour de la communauté pour l’impliquer davantage dans l’évolution et la
dynamisation scientifique du thème (questionnaires, sondages sur les futures thématiques,
etc.). A l’occasion de l’AG du GdR ISIS, des ateliers de prospectives seront organisés pour
dégager de nouvelles perspectives (futurs axes en relation avec de nouveaux verrous scientifiques, nouvelles actions, nouvelles journées, nouvelles modalités d’action, etc.). Tous les
acteurs de notre communauté sont invités à participer à ces discussions et nous faire bénéficier de leurs regards et expériences.
Nous pouvons d’ores et déjà soumettre à notre communauté quelques pistes quant aux
thématiques qu’il nous semblerait important d’approfondir à l’avenir, dans la logique des
thématiques actuelles, qui nous semblent, encore une fois, bien répondre aux attentes de
la communauté et aux priorités nationales et internationales dans le domaine du numérique. En effet, les sciences de l’information sont aujourd’hui au coeur de tous les systèmes
41
3.2
3
modernes et les images sont une source d’information privilégiée. Ainsi, les recherches sur
l’acquisition, le traitement, l’analyse, la restitution et l’accès à des images et vidéos numériques doivent se développer sous une forme sécurisée et pertinente pour l’observateur,
et leur usage appelle une convergence de plusieurs disciplines scientifiques, révélant de
nouveaux défis. Il nous semble donc important de poursuivre une réflexion sur les axes
actuels, en ne perdant pas de vue une ouverture accrue vers la pluridisciplinarité et les
enjeux sociaux économiques. Ceux ci sont essentiellement liés à la sécurité des données,
des biens, des lieux et des personnes, à l’environnement et à la santé publique.
En ce qui concerne les thématiques scientifiques, nous souhaiterions donc continuer à
mettre en évidence les enjeux suivants :
• Acquisition et numérisation pérenne, intègre et sécurisée : Avec l’augmentation permanente des capacités des réseaux, associée à la miniaturisation et la diversité des
supports de stockage, les images à transmettre, à classer et à distribuer sont de plus
en plus nombreuses, hétérogènes, multiformes, multi sources et multi échelles. Il est
particulièrement important d’approfondir la réflexion en amont à l’acquisition, à la
numérisation des images, de façon pérenne, intègre et sécurisée, indépendamment
des supports et des normes actuellement en vigueur, au regard des phénomènes physiques qui sous-tendent la formation de ces images (axe 1).
• Développement/adaptation de nouveaux modèles mathématiques de représentation,
de ces données diverses : Il s’agit de mieux prendre en compte la nature vectorielle
des images couleur, multi ou hyperspectrales, 3D, en mouvement. Ceci est un défi
majeur que l’on retrouve dans les 4 axes.
• Gestion de ces masses de données : : Les préoccupations croissantes concernent la
manipulation en temps réel, en toute sécurité, de façon fiable et précise, pertinente
au regard de critères de qualité perceptuels, en repoussant les limites de l’exploitation intelligente de l’information (axes 2 et 4). Tout ceci recouvre de nombreux
verrous scientifiques qui sont des enjeux pour le thème B, renvoyant en particulier
aux défis de passage à l’échelle, soulevés par l’indexation de masses de données
images et vidéos (axe 3).
• Développement de systèmes interactifs, perceptifs et communicants : Les sciences
liées à l’imagerie et les divers types d’usages qui en sont faits soulèvent enfin de
vastes problèmes quant à la nature des échanges entre les hommes et les dispositifs,
et entre les hommes eux-mêmes. Ces problèmes demandent à être examinés en prenant en compte les contenus en dimension N. Ils exigent aussi une réflexion critique
sur la communication engageant virtuellement toutes les sciences (sciences du numérique, sciences pour l’ingénieur, sciences de l’environnement, sciences de la vie,
sciences humaines et sociales), pour développer des approches interdisciplinaires et
aussi intégrées que possible de systèmes d’information et de communication avancés
(axes 2 et 4).
En ce qui concerne les usages, plus précisément :
• Sur le volet " santé, alimentation et biotechnologies " nous pensons indispensable
de nous pencher sur des applications concernant la modélisation du vivant, l’assistance à l’autonomie des personnes dépendantes, personnes de très grand âge ou
personnes handicapées (vidéosurveillance, télémédecine, télésanté, diagnostic comportemental) ainsi que sur l’aide au diagnostic et au geste thérapeutique (imagerie
42
3.2
3
médicale). Ces réflexions devront évidemment être menées avec le GdR STIC-santé,
le GdR IG et le GdR Ondes et le GdR Robotique pour le volet robotique médicale.
• Sur le volet " environnement et écotechnologies ", d’une part comprendre et mieux
modéliser l’évolution du climat et de la biodiversité, passe par des moyens de mesure, en particulier en imagerie aérienne et satellite. D’autre part, l’ensemble des
activités du thème B, et en particulier l’axe 2, peut concerner le développement de
services et de technologies liés aux villes propres et à la mobilité durable, en interaction avec d’autres GdRs.
• Sur le volet " sécurité " par et pour l’image, là encore, nos réflexions scientifiques de
fond pourront être guidés par des cadres applicatifs comme celui de la protection
électronique des images ou de la vidéosurveillance. En effet, d’une part les questions
de propriété, de droits à l’image restent des problèmes ouverts, majeurs sur le plan
économique. Et d’autre part la question du risque est mise en avance comme une
des thématiques nationales transversales majeures. Le thème B peut contribuer à cet
enjeu sociétal et économique que représente la sécurité au sens de la défense et la
sécurité, par la contribution au développement des capacités de surveillance et de
renseignement à l’aide de divers capteurs images. Là encore les liens vers les GdR
IM, I3, VISION, Ondes seront importants.
• Sur le volet espaces de connaissances à partir de l’information visuelle dans des
contextes tels que réseaux sociaux, compréhension, interprétation, préservation du
patrimoine et l’accès au contenus socio-éducatifs numériques le Thème B contribuera
par l’animation de la recherche et par réflexion en amont et en relation avec l’ industrie de plus en plus active ( émergence des TPE et PME du domaine) dans des
aspects de gestion, accès , manipulation de très grandes masses de données visuelles
numériques.
Quelques perspectives pour le Thème B Axe 1 Le positionnement scientifique pluridisciplinaire de cet axe et sa stratégie d’interaction avec le thème A et les autres GDR
assurent une large audience des journées auprès de différentes communautés. Ceci est
attesté par le très large succès remporté par plusieurs journées. La capacité à traiter à la
fois de questions liées à la physique des capteurs, de problèmes mathématiques théoriques
profonds, comme par exemple les modèles fonctionnels des textures, l’analyse harmonique
ou l’analyse convexe, de méthodes et d’algorithmes pour le traitement d’images et des applications sur différentes modalités, permet à cet axe de remplir sa mission de couvrir un
large spectre de la chaîne image depuis sa formation par le capteur jusqu’à son exploitation
bas-niveau.
Il apparaît donc pertinent de continuer dans cette voie en insistant toujours sur la
présence de chercheurs seniors pour des exposés tutoriels et des contributions de jeunes
chercheurs pour promouvoir l’interaction et présenter l’état de l’art sur des domaines qui
évoluent extrêmement vite. L’organisation de journées, dans le cadre des actions de l’axe,
sur des sujets phares (comme la parcimonie, l’échantillonnage compressé, la texture), doit
continuer à être menée de concert avec des sujets classiques et majeurs comme l’apprentissage ou les problèmes inverses. Le fil conducteur de l’ensemble de ces actions étant
finalement les méthodes et modèles pour capturer la complexité des images. é Les enjeux
applicatifs et les retombées industrielles restent au cours de la stratégie de cet axe, et l’intervention d’industriels doit sans doute être renforcée pour certaines actions. L’interaction
avec d’autres structures autre que les GDRs, comme par exemple la SMAI pourrait être
43
3.2
3
envisagée de façon plus formelle, même si des journées communes sont déjà organisées
avec des GDRs qui en relèvent.
L’axe 1 compte sur la vitalité et le dynamisme de la communauté pour proposer et
animer des journées et/ou des actions. L’assemblée générale sera l’occasion de débattre
des nouvelles actions à faire émerger et les collègues se portant candidats pour les animer.
Quelques perspectives pour le Thème B Axe 2 L’évolution clairement visible, notamment dans les sujets développés lors des journées thématiques, est vers des applications
des techniques géométriques et mathématiques issues de la vision par ordinateur menant
vers plus d’interactivité, avec des développements liés aux interfaces homme-machine et
à la robotique autonome. La vision par ordinateur a toujours été considérée comme un
moyen de résoudre ces problèmes liés à d’autres disciplines, mais ce n’est que récemment
qu’on a vu apparaître une véritable convergence qui montre qu’on peut obtenir, grâce à la
vision, des résultats enfin utilisables dans des applications qui nécessitent fiabilité, précision, et rapidité d’exécution.
Une autre tendance observée est l’intégration de méthodes d’apprentissage automatique (machine learning) au cœur des algorithmes qui utilisaient auparavant essentiellement une modélisation mathématique des informations a priori, notamment les méthodes
de suivi 2D ou 3D et la modélisation des mouvements d’objets déformables comme le
visage ou le corps humain.
D’autre part, la diversité et la complexité des types de scènes étudiées est en forte croissance : environnements figés ou dynamiques, en intérieur ou en extérieur, objets articulés,
déformables, ou possédant des propriétés optiques rendant leur reconstruction difficile
(transparence, réflectance non lambertienne), corps et visages présentant des expressions
variées, etc. Cette diversification des scènes traitées enrichit de manière continue les problèmes à résoudre, et aboutit le plus souvent à de nouvelles solutions scientifiques. Les
journées thématiques du GdR sont l’occasion de présenter ces nouvelles solutions et d’envisager les nouvelles voies à poursuivre.
Quelques perspectives pour le Thème B Axe 3 Le positionnement de l’Axe 3 sur un domaine de recherche pluridisciplinaire aussi bien en Signal et Image qu’en interaction avec
les sciences de l’information telles que recherche de l’information, analyse de données ainsi
qu’un vaste champ applicatif et très évolutif ces derniers années assurent un grand intérêt et une participation active de la communauté de recherche nationale aux journées et
actions menées. Avec l’élargissement et le renforcement des besoins sociétaux en interprétation, abstraction et recherche de l’information visuelle telle signal /image et hétérogène sources audio et données textuelles, nous proposons d’une part de poursuivre l’animation
de la recherche selon les thématiques représentés par l’action’ "Indexation et recherche
d’information multimédia(IRIM)". Par ailleurs vue l’évolution rapide des domaines du domaine de la recherche et l’élargissement du champ d’application les actions et "Recherche
et fouille : passage à l’échelle" et "Segmentation, structuration et interprétation des images
et des objets vidéo" pourront être remplacées par "Liage, structuration et fouille de grandes
données multimédia" et "Recherche et indexation d’information médicale" respectivement.
En ce qui concerne l’action "Recherche et Indexation d’information multimédia (IRIM)", le
renforcement de ces activités depuis 2010, une mobilisation croissante des équipes de
recherche nationale en indexation et recherche de l’information multimédia autour des
campagnes d’évaluation TRECVID, la visibilité accrue du consortium IRIM sur le plan international et les résultats en forte augmentation, nous fait poursuivre cette voie. Sur le
plan méthodologique nous souhaitons continuer la réflexion sur les descripteurs locaux
44
3.2
3
pour les problèmes d’ĂŹindexation et de recherche d’ĂŹinformation image et vidéo. Par
ailleurs, la diversité de contenus vidéo en provenance de capteurs vidéo en mouvement
font pousser la réflexion sur la prise en compte du mouvement et de la saillance visuelle
spécifique et de la qualité perçue dans des méthodes d’indexation. De même, poursuivre
l’étude des systèmes d’apprentissage. Les rapprochements des domaines de la Vision et de
l’Apprentissage conditionneront assurément la réussite de ces investigations. L’expérience
des campagnes TRECVID nous a montré que les méthodes efficaces de fusion aussi bien
dans l’espace de description que dans l’espace de la décision représentent un facteur clé
pour augmenter les performances des méthodes d’indexation et de recherche de l’information multimédia que cela soit pour la reconnaissance de concepts ou recherche des objets
dans des documents vidéo/image. Ainsi une attention particulière sera portée sur les méthodes de fusion déterminantes pour mieux exploiter la diversité de la description initiale
et dimensionnalité des descripteurs.
La nouvelle action proposée "Liage, structuration et fouille de grandes données multimédia" sera animée par F. Précioso(I3S, Nice),L. Amsaleg (IRISA-INRIA, Rennes) et A. Joly
(INRIA Sophia-Antipolis/LIRMM). Le fait de relier entre elles un grand nombre de données isolées et hétérogènes pour constituer une base de connaissance beaucoup plus vaste
suscite actuellement un grand intérêt dans les communautés web et bases de données.
On espère en effet pouvoir en dériver des corrélations et analyses inédites qui pourraient
avoir un impact considérable sur la santé, l’environnement, la criminalité ou encore la
business intelligence. Les contenus multimédias ne suscitent pour l’instant qu’un intérêt
modéré dans cette optique mais il est prévisible qu’ils prennent une place beaucoup plus
importante dans les années à venir. Bien que les technologies actuelles de recherche par le
contenu aient atteint une certaine maturité en terme de passage à l’échelle, elles ne sont
pas directement applicable pour relier et structurer un très grand nombre de données multimédias isolées et hétérogènes. Le volume et la vélocité des données à analyser sont en
effet telles que les méthodes actuelles de génération de graphes de similarité ou du catégorisation restent encore trop coûteuses, pas assez dynamiques et difficilement distribuables.
Mais au-delà de ces difficultés liées au nombre d’objets multimédia produits, leur hétérogénéité et leur complexité sont tout autant un frein à l’intégration de très gros volumes
de données. De plus en plus d’applications reposeront en effet sur l’analyse conjointe d’un
très grand nombre de collections d’objets multimédia distribuées et hétérogènes plutôt que
sur l’exploitation d’une très grosse collection unique et bien structurée. Les objets multimédias à traiter seront eux mêmes de plus en plus diverses (des évènements, des plantes,
des maladies, ...) et complexes (composés d’une ou plusieurs images, de vidéos, de textes,
de géo-tags, de date, d’information sur l’auteur, de votes, etc.). Développer des méthodes
scalables et génériques permettant de relier et de fouiller ce type de données est donc un
enjeu très important qui sera le fil directeur de cette action.
La nouvelle action proposée "Recherche et indexation d’information médicale" conjointe
avec le GdR STIC-Santé se focalisera sur les contenus spécifiques telle image médicale,
dans la continuité des journées d’animation que l’action "Segmentation, structuration et
interprétation des images et des objets vidéo" a mené conjointement avec GdR-STIC Santé.
Les thématiques de recherche seront concentrées autour de deux grandes thèmes mutuellement complémentaires et liés : segmentation et recalage des images médicales d’une part
et d’autre par Recherche et indexation de l’information médicale, biologique et de la santé
au sens large. L’indexation basée sur le contenu vise à extraire directement l’information
pertinente à partir de l’image. Chaque image peut être donc représentée par un ensemble
de caractéristiques. La segmentation des images est un moyen efficace pour extraire des
caractéristiques dans de nombreux cas, notamment dans les images médicales. Durant ces
45
3.2
3
dernières années l’imagerie médicale a beaucoup évoluée. L’imagerie multimodale est une
particularité dans ce domaine. On peut citer l’IRM multi-séquences, le PET-Scan, la PET
multi-traceur. La fusion des informations est primordiale pour obtenir une description pertinente du contenu. Bien que de nombreux travaux y ont été consacrés, le recalage des
images de différentes modalités reste encore un problème ouvert, notamment quand il
s’agit d’images en 3D. Dans le contexte de la santé, on dispose souvent de connaissances
a priori qui sont une source d’informations importante pour améliorer le traitement des
données. Le problème qui se pose est de savoir comment les intégrer de manière élégante
dans les algorithmes de traitement afin de compenser la mauvaise qualité des images. Des
réflexions approfondies doivent donc être menées dans le cadre de la fusion des informations, du recalage des images, de la modélisation et de l’intégration des connaissances a
priori afin de développer des méthodes permettant d’extraire, de manière robuste et précise, l’information dans l’image. La recherche sur les données médicales (textes, images,
dossier médical, etc.) est importante en France. De nombreux laboratoires ou équipes en
font soit le cÅŞur de leurs travaux, soit l’application cible de recherches plus théoriques
ou générales. Il existe aussi en France une communauté relativement importante sur le
document médical textuel par exemple à Grenoble ou au LIMSI, ainsi que des conférences
(exemple AIME) liées à ce domaine.
Par ailleurs, à l’international, il existe une communauté de chercheurs ainsi qu’une
campagne d’évaluation dédiées à l’analyse, l’indexation et la recherche de documents médicaux multimédia : CLEF Médical. Les résultats de ces campagnes d’évaluations sont par
la suite publiés. Par exemple, en 2011, il y a eu 17 groupes de recherche qui ont participé
à la tâche Médicale de CLEF. Parmi ces 17 groupes, la France était représentée par seulement deux groupes universitaires (Grenoble et Lyon). Les autres participations étaient
relatives à l’Espagne (4 groupes), et aux USA (3 groupes), les autres pays étant la Chine,
la Suisse, la Grèce, la Belgique et la Turquie. La faible participation d’équipes françaises
à cette compétition peut s’interpréter de différentes façons : d’une part peut-être n’existet-il que peu de travaux qui unissent les données multimédia médicales comme le texte
et les images, d’autre part la difficulté pratique de répondre à ces campagnes d’évaluations qui nécessitent un grand investissement expérimental. Ainsi, nous proposons que le
GdR ISIS favorise le partage de connaissances entre les différentes communautés précédemment citées, en organisant une participation commune à une campagne d’évaluation
internationale comme la piste Médical de CLEF. Par ailleurs il est intéressant de noter
que la conférence MICCAI 2012 organise en Octobre un workshop sur le thème (Medical
Content-based Retrieval for Clinical Decision Support), où sans doute la participation du
GdR ISIS pourrait également amorcer des travaux de recherche concertés. Cette action serait animée par Ch.Hamitouche-DJabou (Télécom Bretagne), F. Rousseau (LSIIT), S. Ruan
(LitisLab), K. Djemal (IBISC) et J.-P. Chevallet (LIG), G. Carrault (LTSI)
Quelques perspectives pour le Thème B Axe 4 La forte mobilisation autour des journées organisées sur l’image couleur et les systèmes complexes de vision nous incite à
penser qu’il y a un réel besoin pour la communauté image de se retrouver spécifiquement
autour d’un groupe de travail sur la couleur numérique, en interaction avec plusieurs domaines scientifiques et applicatifs, et ce en plaçant l’utilisateur au sein de la chaîne
de traitements. Il s’agit de proposer des méthodologies donnant une dimension nouvelle
aux processus de traitement d’images, en lui associant des processus de modélisation des
connaissances et des systèmes d’analyse qui prennent explicitement en compte le rôle
et l’action de l’utilisateur dans la boucle de traitements.
L’intégration de l’observateur humain dans une chaîne de traitements ou d’éva46
3.3
Thème C : AAA pour le TDSI
3
luation de la qualité des images nécessite de modéliser son comportement et sa perception. Comme le traitement bas niveau (filtrage, segmentation, dématricage, compression)
des images couleur et multi-variées tente de s’approcher de la perception du système visuel
humain, de nouvelles démarches tentent d’aborder conjointement les nouveaux modèles
mathématiques et perceptuels. En général, ces modèles ont été développés de manière
indépendante les uns des autres. Les modèles mathématiques de la formation des images
s’appuient souvent sur des phénomènes physiques et des hypothèses statistiques. La modélisation du système visuel humain passe par de développement de modèles mathématiques
complexes, mettant en jeu un nombre élevé de paramètres.
Toutefois, se restreindre aux seules informations colorimétriques limite les performances des algorithmes d’analyse d’images et de videos. Il semble opportun d’élargir l’analyse des images couleur aux dispositifs multi-modaux, c’est à dire de combiner la couleur
avec des modalités supplémentaires. L’apport de bandes spectrales proches du visible
telles que RGB+infrarouge, RGB+Multispectral proche, permet de traiter des problèmes
posés notamment par l’imagerie médicale et du végétal. Cet apport pose alors le problème
de la représentation des différents attributs caractérisant les pixels. Les techniques d’apprentissage doivent également être adaptées à des représentations parcimonieuses de ces
données.
Les modalités peuvent également porter sur la notion de profondeur ou sur les modèles 3D fournis par des dispositifs basés sur la triangulation. La nature complémentaire
des informations de profondeur et visuelles ouvrent de nouvelles opportunités pour
résoudre des problèmes de vision par ordinateur, tels que la reconnaissance d’objets et
d’activité, la cartographie de scènes 3D, la biométrie... La seule analyse des images couleur n’est pas toujours efficace quand les conditions d’éclairage varient ou quand la scène
observée est complexe. La combinaison de la profondeur et des couleurs peut fournir de
nouvelles solutions à ces problèmes, car la segmentation des objets basée sur la profondeur
se révèle robuste aux changements des conditions d’acquisition. Par ailleurs, la précision
de l’identification/suivi d’objet peut être améliorée en considérant conjointement la profondeur, le mouvement et l’apparence visuelle des objets.
Ces problématiques sont les fruits des efforts de recherche et de développement sur
les technologies 3D qui ont augmenté de manière significative au cours des dernières
années, couvrant toute la chaîne de traitement de la capture à l’affichage. Aujourd’hui,
beaucoup d’experts prédisent que la 3D représente le futur des média comme la télévision,
Internet... A ce jour, il n’existe pas de processus d’acquisition unique pour les données
3D et des études doivent être consacrées à la définition de paradigmes subjectifs et
des mesures objectives pour évaluer la qualité et pour prédire la qualité de l’expérience.
La qualité pour la compression et la transmission des images et vidéos ne doit pas être
pour autant délaissée, car de nouvelles problématiques liées au caractère multi-spectral
émergent. Enfin, la qualité de données biométriques mérite d’être abordée dès lors qu’un
capteur "image" est utilisé.
3.3
3.3.1
Thème C : Adéquation Algorithme Architecture pour le TDSI
DSA : Bertrand Granado, Guy Gogniat
Présentation générale du thème C
Le thème C joue un rôle transversal vis à vis des autres thèmes du GdR ISIS qui sont
à l’origine des algorithmes à implanter et également vis à vis d’autres GdR (notamment
le GdR SoC-SiP) qui sont à l’origine des supports d’exécution. Ce rôle est primordial puisqu’il consiste à rapprocher l’application de son support d’exécution et permet d’ouvrir de
47
3.3
3
nouvelles pistes exploratoires, aussi bien en algorithmie qui bien souvent est restreinte par
des capacités de calcul limitées qu’en architecture où des propriétés applicatives peuvent
être exploitées. Le coeur de métier du thème C est l’Adéquation-Algorithme-Architecture
(AAA) qui consiste à étudier simultanément les aspects algorithmiques et architecturaux
en prenant en compte leurs relations dans le sens algorithme vers architecture, et vice
versa.
La position du thème C au sein du GdR ISIS permet à ses membres une forte interaction avec les autres thèmes, qui sont des thèmes applicatifs. Cette interaction, vise à
identifier pour les architectes les nouvelles applications phares des dix prochaines années
afin d’en identifier les verrous en terme de mise en oeuvre matérielle. Elle vise également
à permettre aux algorithmiciens de suivre l’évolution des technologies et des nouveaux
paradigmes architecturaux. Cette veille technologique est indispensable pour dépasser les
verrous algorithmiques liés essentiellement à de faible puissance matérielle en calcul.
Le thème C vise également à proposer des méthodologies d’évaluation de la qualité de
service, aussi bien en termes de performances (consommation, temps de calcul, embarquabilité,...) qu’en terme de respect de contrainte (temps réel, disponibilité des ressources,...).
Ces méthodologies doivent permettre de mesurer le plus finement possible l’adéquation de
l’architecture à l’algorithme et vice-versa.
Pour adresser ces problématiques scientifiques le thème C est organisé autour de 4
actions thématiques :
1. Méthodes et outils pour le TDSI
2. Capteurs de vision et rétines
3. Nouvelles architectures de processeurs pour le TDSI
4. Ouverture bio inspiré et santé
3.3.2
Actions thématiques du thème C
Durant ces 3 années, 4 actions thématiques ont été initiées ayant pour rôle une connexion
intra et inter-GdR :
• Trois actions ont été initiées avec pour vocation d’organiser des journées AAA avec
des intervenants d’un des 3 autres thèmes du GdR (thème A, thème B, thème D) et
des intervenants du thème C.
• Une action a été initiée afin de permettre la tenue de journées avec des intervenants
du thème C, d’un des 3 autres thèmes du GdR et des intervenants de GdR connexes
au GdR ISIS, notamment les GdR SoC-SiP, GdR Vision et GdR STIC-Santé.
Depuis janvier 2010, le thème C a organisé ou co-organisé 9 réunions.
1. Action Méthodes et outils pour le TDSI
Dates(s): Octobre 2010.
Animée par Bertrand Granado, Guy Gogniat.
Journée 1. Modélisation et conception des architectures de systèmes de radiocommunications mobiles (Octobre 2010) Organisée par Sébastien Le Nours.
Cette journée a concerné la modélisation et la conception des architectures
48
3.3
3
de systèmes de radiocommunications mobiles et a duré une journée. L’objectif de cette journée était de partager différentes expériences menées sur
la modélisation et la conception de systèmes de radiocommunications mobiles, notamment autour du standard LTE (Long Term Evolution) envisagé
pour la 4ème génération de terminaux mobiles. L’évolution constatée de
ces systèmes conduit à l’émergence de dispositifs multi-standards et multiapplications. Dans ce contexte les contributions portent sur la définition de
nouvelles architectures matérielles et logicielles ainsi que sur la définition
de méthodes et d’outils permettant de maîtriser la complexité de la conception résultante. Les présentations proposées ont permis de faire le point sur
les avancées actuelles dans ce domaine.
2. Action Capteurs de vision et rétines
Dates(s): Janvier 2011, Septembre 2012.
Journée 1. Capteurs d’images intelligents (Janvier 2011) Organisée par Stéphane Guyetant et Michel Paindavoine.
Cette journée a concerné les capteurs d’images intelligents et a duré une
journée. L’objectif de cette journée était de présenter les progrès des dernières recherches sur les capteurs d’images intelligents. Les nouvelles technologies de la microélectronique associées à des méthodologies AAA permettent l’implantation d’algorithmes complexes de traitement de l’image
sur des systèmes embarqués. Ainsi, dans le domaine des capteurs d’images
CMOS, de nouveaux dispositifs ont vu le jour qui intègrent directement
dans le plan focal (ou près du plan focal) des algorithmes complexes de
traitement et d’analyse de l’image, comme par exemple l’extraction de caractéristiques pour la reconnaissance de formes.
Journée 2. Capteurs d’images pour le TDSI (Septembre 2012) Organisée par Gilles Sicard et Antoine Dupret.
Cette journée a concerné les capteurs d’images et a duré une journée.
L’objectif de cette journée était de présenter les progrès des dernières recherches sur les capteurs d’images intelligents et de réfléchir aux futurs axes
de recherches. Cette journée fait suite à celle de janvier 2011 sur le même
thème en ajoutant des aspects d’intégration 3D, de nouveaux composants
tels que les memristors qui permettent d’envisager de nouveaux opérateurs
ou de nouvelles architectures.
3. Action Nouvelles architectures de processeurs pour le TDSI
Dates(s): Mai 2010, Octobre 2011, Juin 2012.
Journée 1. Utilisation des GPU pour les applications de traitement du signal et des
images (Mai 2010) Organisée par Dominique Houzet.
Cette journée a concerné l’utilisation des GPU pour les applications de traitement du signal et des images et a duré une journée. L’objectif de cette
journée était de présenter des portages d’applications de traitement du signal et des images réalisés sur des GPU et de confronter les différentes
expériences de programmation. En effet, les architectures de calcul basées
49
3.3
3
sur plusieurs coeurs de processeurs sont de plus en plus utilisées, dans le
domaine des processeurs généraux, mais également pour le domaine de
l’embarqué. Les techniques de programmation associées (CUDA, OpenCL,
OpenMP) évoluent également rapidement.
Journée 2. Adéquation analyse et architecture (Octobre 2011) Organisée par Su Ruan
et Fan Yang.
Cette journée a concerné l’adéquation analyse et architecture et a duré une
journée. L’objectif de cette journée était de confronter les aspects ń analyse,
traitement et architecture ż, sur la problématique de la fusion de données
avec une attention particulière portée tant aux approches méthodologiques
innovantes dans les deux domaines qu’aux exemples d’applications. Dans
de nombreux contextes d’applications, les données sont naturellement en
mode multimodal, et réparties sur différents supports matériels, leur analyse et fusion requièrent de développer simultanément l’algorithme et l’architecture sous la contrainte de traitement en temps réel. Les deux aspects
analyse et architecture se révèlent complémentaires : lors du développement d’un nouvel algorithme à partir de multi sources de données, le parallélisme intrinsèque de celui-ci devrait être pensé et exprimé le plus possible,
soit au niveau de données, soit au niveau de tâche (pipeline).
Journée 3. Résolution de problèmes inverses : optimisation et parallélisation (Juin
2012) Organisée par Nicolas Bertaux, Caroline Chaux, Jalal Fadili, Jérôme
Idier.
Cette journée a concerné la résolution de problèmes inverses : optimisation et parallélisation et a duré une journée. L’objectif de cette journée était
de faire le point sur l’exploitation des puissances de calculs disponibles actuellement dans le cadre de la résolution de problèmes inverses et ou de
l’optimisation. L’essentiel des gains de puissance de calcul proposés aujourd’hui, le sont principalement par l’exploitation de systèmes parallèles voir
fortement parallèles. Dans un premier temps, durant cette journée a été fait
le point sur les techniques GPU (Graphics Processing Unit). Leur utilisation,
leur mise en oeuvre, la faisabilité et les difficultés de telles techniques, ainsi
que leur comparaison aux systèmes CPU multi-coeurs, multi-CPU ont été
abordées. Dans un second temps, une partie de la journée a été dédiée à la
résolution des problèmes inverses, pour lesquels de nouveaux algorithmes
parallèles (méthodes de splitting, échantillonnage compressé, ...) ont été
proposés.
4. Action Ouverture bio inspiré et santé
Dates(s): Juillet 2010 (GdR SoC-SiP et STIC santé), Janvier 2011, Avril 2011.
Journée 1. Bionique : systèmes embarqués pour la santé (Juillet 2010) Organisée par
Philippe Coussy, Olivier Romain, Bertrand Granado, Antoine Dupret, Michel
Paindavoine, Ian O’Connor, Patrick Garda, Norbert Noury, Claudine Gehin.
Cette journée a concerné les systèmes embarqués pour la santé et a duré
une journée. L’objectif de cette journée était de faire le bilan des résultats
marquants obtenus récemment par les équipes industrielles et académiques
francophones travaillant dans le domaine des systèmes embarqués, des méthodologies de conception, de la modélisation hétérogène, du traitement du
50
3.3
3
signal avec des applications potentielles dans le domaine biomédical. Le second objectif de cette journée était de faire émerger les verrous du domaine
et les germes de futurs projets de recherche visant à les dépasser. Dans ce
contexte, cette journée était organisée conjointement par les GdR SoC-SiP,
GdR ISIS et GdR STIC-Santé.
Journée 2. Neuro-STIC (Janvier 2011) Organisée par Michel Paindavoine, Jacques Olivier Klein, Christian Gamrat, Marc Duranton, Gilles Sassatelli, Daniel Chillet, Bertrand Granado.
Cette journée a concerné la thématique Neuro-STIC et a duré deux journées. Les systèmes d’inspiration neuromimétiques sont de plus en plus présents dans différents GdR comme le GdR ISIS, le GdR SoC-SiP, le GdR Vision, le GdR Robotique. Situés à la frontière de toutes ces activités, cette
journée inter GdR sur les matériels émergents bio-inspirés, essentiellement
pour le traitement de l’information, a été organisée. N’étant pas facilement
formalisables, les approches algorithmiques se heurtent souvent à la variabilité des informations données par des capteurs de vision, de sons, de produits chimiques, etc. Les systèmes biologiques traitent ces signaux avec une
grande efficacité de moyens. Cette journée a permis aux participants de différents horizons d’échanger leurs visions sur le domaine, et de faire naitre
de nouvelles collaborations potentielles trans-domaines. Il est attendu que
des approches, résolument en rupture, émergent de la rencontre entre ces
domaines. En particulier concernant le codage des informations issues des
capteurs, l’intégration fine du traitement au sein des capteurs, les approches
bio et neuro-inspirées du traitement de l’information et de l’intégration des
technologies émergentes.
Journée 3. Barcamp Bionic’s (Avril 2011) Organisée par Serge Bernard, Philippe Coussy,
Patrick Garda, Claudine Gehin, Bertrand Granado, Norbert Noury, Sylvie
Renaud, Olivier Romain.
Cette journée a concerné l’organisation d’un Barcamp sur le thème bionics
et a duré deux journées. La journée bionique "système embarqué pour la
santé" de juillet 2010 a permis d’initier un "Barcamp" de 2 jours. Le programme de cette journée comportait des ateliers portant sur les thématiques transverses identifiées. Ces ateliers collaboratifs ont permis de rentrer dans le détail de ces thématiques transverses en abordant notamment,
les challenges actuels, les principaux verrous identifiés, l’état des connaissances actuelles et le positionnement des équipes françaises. La synthèse
de ces ateliers a convergé vers l’établissement d’une carte précise des recherches menées en France et la rédaction d’un rapport prospectif sur le
domaine des "systèmes embarqué pour la santé".
Conférence DASIP
En 2006, Les membres du thème C ont constaté une forte motivation pour étendre au
niveau européen les workshops francophones qu’étaient les journées AAA et les journées
READ (sur les capteurs d’images et les rétines artificielles), workshops qui existaient depuis 1992. Cette motivation avait pour essence la volonté de permettre aux chercheurs
européens de mieux se connaître autour de la problématique des systèmes et circuits pour
le traitement du signal et des images.
51
3.3
3
Initiée par le thème C du GdR ISIS, la conférence européenne DASIP (Design and Architecture for Signal and Image Processing) a lieu tous les ans depuis 2007 (sixième édition
cette année). Cette conférence est aujourd’hui un succès et elle accueille une centaine de
participants par an sur les thématiques liées aux systèmes et circuits pour le traitement du
signal et des images.
La sixième édition de DASIP a eu lieu à Karlsruhe en Allemagne du 23 au 25 octobre
2012. Les précédentes éditions de DASIP ont eu lieu à Grenoble (2007), Bruxelles (2008),
Nice (2009), Edimbourgh (2010) et Tampere (2011). L’édition 2013 est prévue à Cagliari.
Les thématiques abordées sont :
• Méthodologies de conception et outils associés pour le TDSI.
• Développement de systèmes, architecture et technologies pour le TDSI.
• Cas d’utilisation et applications dans le domaine du TDSI.
• Systèmes d’acquisition intelligents.
De plus des sessions spéciales sont organisées, focalisant ainsi sur un thème précis, en
2012 ces sessions portent sur :
• Architecture pour les décodeurs de code correcteurs d’erreurs.
• Arithmétique pour le traitement du signal et des images.
• Méthodologies et outils basés sur des modèles flot de données.
• Systèmes reconfigurables et outils associés pour le traitement du signal et des images.
• Video surveillance.
Depuis sa création, un des deux Program Co-Chairs de la conférence DASIP est systématiquement issu du thème C du GdR ISIS.
3.3.3
Le thème C a accueilli un projet jeunes chercheurs. Il s’agit de :
1. Projet "Reconfiguration dynamique dans un décodeur LDPC non-binaire".
Porteur: Laura Conde-Canencia, CNRS Lab-STICC UMR 6285, Jean-Christophe Prévotet, CNRS IETR UMR 6164.
3.3.4
Quelques perspectives du thème C
L’évolution des systèmes de traitement voit se créer deux grandes catégories, une première bien connue est constituée de systèmes possédant une grande puissance de calcul
sans prise en compte d’autres contraintes. Une seconde apparaissant jour après jour est la
constitution d’une informatique dématérialisée où l’organe central n’est plus l’ordinateur
traditionnel mais un ensemble de systèmes nomades coopérants entre eux pour réaliser
les traitements liés à une application. Dans ce cas les contraintes sont multiples et ne se
résument pas à la seule considération du nombre d’opérations effectuées par seconde.
Les algorithmes de traitement du signal, des communications numériques et des images
sont intégrés dans l’une de ces deux catégories selon l’application et son domaine d’utilisation. Des domaines d’applications en plein essor tel que le bio-médical nécessitent des
52
3.4
Thème D : Télécommunications
3
architectures hautement parallèles permettant par exemple de calculer des reconstructions 3D lors d’examen IRM. Dans ce contexte les nouvelles architectures de type GPU ou
MPSoC sont naturellement de bons candidats. L’adéquation entre ces architectures massivement parallèles et des algorithmes souvent séquentiels est loin d’être triviale. Il est, dans
ce cadre, nécessaire d’une part d’étudier la synergie existante entre l’algorithme à exécuter
et le support d’exécution et d’autre part d’étudier les méthodes permettant une extraction
efficace du parallélisme présent dans ces algorithmes.
La démarche de copier le monde vivant, animal généralement, est aussi une des pistes
d’exploration architecturales, que cela soit des comportements collectifs de type colonies
de fourmis, des modes de fonctionnement de type neurones impulsionnels ou des règles
d’évolution comme la réplication ou la différenciation cellulaire. Ces pistes d’investigations
permettent d’étudier des paradigmes de calculs jusqu’alors inexplorés et laisse entrevoir
des supports d’exécution efficaces pour des algorithmes peu ou pas utilisés, comme ceux
basés sur l’utilisation de graphes par exemple, mais aussi pour des algorithmes cognitifs.
Ces nouvelles architectures pourraient offrir une meilleure efficacité pour l’exécution de
ces algorithmes mais aussi permettre de les améliorer voir d’aider à leur création.
Dans les années qui viennent le thème C envisage d’organiser des journées permettant
de débattre de ces sujets dans la lignée des actions thématiques déjà initiées.
• Systèmes bio-inspirés pour le TDSI, rétines artificielles et capteurs
• Architectures pour le TDSI
• Systèmes embarqués pour la santé
Au delà de ces actions thématiques, le thème C veut initier une action spécifique visant
à créer un " benchmark " constitué d’applications du traitement des images et du signal.
Ce " benchmark " a pour vocation de mesurer et de confronter les différentes contributions
des membres du thème C en les expérimentant sur des applications représentatives et
exigeantes du GdR ISIS. La compression bio-inspirée, les calculs de rendu 3D, la radiocognitive,... pourraient être des exemples d’application.
3.4
3.4.1
Thème D - Télécommunications : compression, protection, transmission
DSA : Marc Antonini, Mérouane Debbah, Walid Hachem et William Puech
Présentation générale du thème D
Le thème D fédère les universitaires et les chercheurs qui travaillent sur les couches
basses des télécommunications (théories de l’information et de la communication, traitement du signal, codage des données, réseaux radio), sur les problèmes de compression
de source (image, vidéo, 3D) et sur la protection des données visuelles par insertion de
données cachées (tatouage), par enrichissement du contenu (dissimulation de données,
data hiding) ou par chiffrement spécifique à ce type de données numériques. Cette communauté représente actuellement plus de 200 chercheurs répartis dans une cinquantaine
d’équipes de tailles diverses.
Les thématiques de recherche privilégient la transversalité et suscitent des collaborations avec les autres GdR, en particulier les GdR ASR (à travers les problèmes de communications en réseau), IG (Informatique Graphique pour la compression géométrique et la
53
3.4
3
3D), IM (Informatique Mathématique), MACS (problèmes de contrôle appliqués aux réseaux), ONDES (à travers les recherches sur les canaux de propagation, ou la conception
numérique-analogique), SEEDS (systèmes de distribution électrique), SOC-SIP (systèmes
matériels-logiciels intégrés), et STIC Santé (compression des images médicales, télémédecine).
Les domaines abordés en codage de source et en théorie des communications conduisent
à des travaux de recherche amont, mais aussi à des recherches plus appliquées, tournées
vers une collaboration étroite avec les partenaires industriels.
Le projet scientifique du thème D est organisé selon deux axes. Pour chacun des axes,
nous avons différencié les grandes thématiques actuelles de notre communauté, de celles,
émergentes, sur lesquelles la recherche française compte s’investir dans les prochaines années. Cette classification n’a aucun but d’énumération exhaustive, et d’autres thématiques
intéressantes peuvent bien entendu contribuer à la création d’actions au sein du thème D.
3.4.2
Axe 1 : Compression et protection
Cet axe regroupe les chercheurs qui s’intéressent au codage de source. En plus des problématiques de base que sont la réduction de redondance, la quantification et le codage,
la communauté concernée est active dans les domaines de l’évaluation de la qualité des
images, le tatouage et la protection dans des études normatives et dans la prise en compte
du canal de transmission. Plusieurs thématiques de recherche sont abordées dans cet axe
dont : la compression/codage d’images, de vidéos, d’objets 3D et 3D+t (volumiques et
surfaciques), le multiéchelle, le codage multi-sources, le codage de sources distribué , la
protection basée contenu, l’insertion de données cachées, la compression "intelligente"
(basée contenu, ROI...), le bio-inspiré, l’ultra HD, les approches conjointes...
L’animation scientifique est mise en oeuvre au travers de journées thématiques ponctuelles de différents types (journées tutoriales, journées de rencontre avec les partenaires,...)
ainsi que de quatre actions sur des thématiques ciblées qui ont été mise en place lors de
l’assemblée générale de 2009 et dont voici le bilan.
1. Action Protection des données multimédia
Dates(s): Mars 2010, Juillet 2011 et Mars 2012.
Animée par Patrick Bas et William Puech.
L’objectif principal de cette action, animée par Patrick Bas et William Puech, est de
fédérer les équipes de recherche françaises qui cherchent à protéger des contenus multimédia. Les objectifs applicatifs sont ici multiples. Ces recherches visent, par exemple,
à faire respecter les droits de leurs auteurs (c’est le rôle du tatouage), à garantir leur
intégrité ou leur authenticité (c’est le rôle des "forensics" numériques et des condensés robustes), à les tracer (c’est le rôle du fingerprinting), à protéger visuellement ces
données numériques (c’est le rôle du chiffrement sélectif) ou encore prouver qu’ils ne
contiennent pas d’information cachée (c’est le rôle de la stéganalyse autrement dit la
détection d’informations cachées).
Les dominateurs communs de chacun des ces objectifs sont :
• d’une part l’utilisation des signaux en tant que représentation de base. Ces signaux pouvant exister sous diverses formes (signal original, signal compressé,
signal dégradés, signal modifié), les méthodes classiques de protection issues de
la cryptographie ne sont pas applicables directement.
54
3.4
3
• d’autre part la présence d’un adversaire, qui dans chacun des contextes, cherchera
à mettre à mal le système de protection. C’est par exemple le cas pour la stéganalyse (la détection d’informations cachées), où l’adversaire cherchera à développer
un algorithme de stéganographie (l’insertion d’informations cachées) qui sera insensible aux algorithmes de stéganalyse existants.
D’un point de vue théorique, le domaine de la protection des contenus fait appel à de
nombreuses disciplines du GdR ISIS, à titre d’exemples la modélisation statistique des
images naturelles est essentielle en stéganalyse, les méthodes de séparations de sources
servent à évaluer la sécurité d’un algorithme de tatouage, la théorie de l’information,
le traitement du signal dans le domaine chiffré et la théorie des codes sont utilisés en
fingerprinting.
Durant ces deux dernières années, nous avons cherché à stimuler la communauté française autour de trois thèmes porteurs en protection des données multimédia, à savoir
(1) la stéganalyse, (2) le fingerprinting et (3) les liens entre la protection des signaux
et la cryptographie. Trois journées ont donc été organisées, et pour chacune des experts
nationaux ou internationaux ont été invités à faire des présentations d’ordre général.
Des exposés plus courts et des discussions s’en sont suivis.
2. Action Maillages et animations 3D
Dates(s): Mai 2010, Avril 2011.
Animée par Olivier Aubreton, Mohamed Daoudi, Florent Dupont, Frédéric Payan, action commune aux GdR ISIS et IG (correspondant Gilles Gesquière).
L’objectif principal de cette action est de faire rencontrer et de fédérer les chercheurs et
industriels travaillant sur toutes les étapes présentes dans une chaîne de numérisation
d’objets 3D : acquisition, reconstruction/modélisation, traitement/analyse, et compression. Les développements technologiques récents concernant l’imagerie tridimensionnelle (outils d’acquisition comme les scanners 3D, modeleurs, cartes graphiques dédiées, etc.) rendent possibles la création et le stockage de modèles tridimensionnels à
grande échelle. C’est pourquoi, l’utilisation des modèles tridimensionnels se retrouve
aujourd’hui dans de nombreuses applications telles que le patrimoine culturel, les simulations médicales, l’industrie mécanique, les jeux, la réalité virtuelle, et, de manière générale, tout ce qui touche au multimédia. Ces modèles sont souvent appelés maillages
3D dynamiques.
L’exploitation de cette masse d’information tridimensionnelle statique ou dynamique
pose de nouveaux problèmes à la communauté du GdR ISIS qui jusqu’à récemment
était plus habituée à travailler sur des signaux unidimensionnels ou bidimensionnels. Le
traitement du « signal géométrique » puise ses fondements scientifiques dans de nombreuses disciplines. On peut citer les méthodes spectrales et l’analyse multi-résolutions
par les ondelettes, les géométries différentielle/Riemannienne, l’analyse fonctionnelle,
les statistiques sur des variétés non-linéaires, et enfin l’informatique graphique. C’est la
raison pour laquelle l’étude des modèles tridimensionnels statiques et dynamiques est
pluridisciplinaire par nature.
En 2010 et 2011, les journées ont regroupé plus de 70 personnes d’une vingtaine de
laboratoires. Elles ont également attiré une quinzaine de chercheurs du GdR Informatique Graphique (IG) qui a participé à partir de 2011 au soutien des journées et de
l’école d’été. Les laboratoires des organisateurs ont également participé au soutien fi-
55
3.4
3
nancier de l’ensemble de ces journées, ce qui souligne l’intérêt de ceux-ci pour cette
action.
L’action a mené à la proposition de la 7 ÈME É COLE D ’É TÉ EN TRAITEMENT DU SIGNAL ET
DES IMAGES DE P EYRESQ du 24 au 30 juin 2012, intitulée : « La chaine numérique 3D »
(http ://peyresq12.u-bourgogne.fr). L’école a attiré plus de 45 participants, venant de
30 laboratoires différents.
D’un point de vue du bilan, la thématique liée au 3D est porteuse et transversale au
GdR ISIS, si l’on en juge tout d’abord sur l’origine des participants, majoritairement
rattachés aux thèmes B et D. De plus, si l’on se réfère au rapport d’activité 2010-2011
du GdR ISIS (bilan de mi-parcours) l’acquisition 3D est un thème apparaissant dans
les prospectives des thèmes B et C. Le traitement et la compression 3D sont présents
dans les bilans et perspectives des thèmes B et D. Enfin, bien que cela ne soit pas
mentionné explicitement dans le bilan du thème A, les problématiques décrites liées à
l’optimisation, au traitement de données de grande dimension, aux problèmes inverses
sont des thèmes trouvant des applications dans les domaines qui sont abordés au cours
de cette école.
L’action « Maillages et animations 3D » du thème D a permis de réunir un grand
nombre de chercheurs et industriels, travaillant dans différents domaines connexes,
qui se rencontrent rarement. Les journées ainsi que l’école d’été ont été un réel succès.
Ces réunions ont permis d’enrichir les connaissances de chacun et d’ouvrir de nouvelles
perspectives de recherche.
3. Action Compression et qualité
Dates(s): Mars 2011.
Animée par Marc Antonini et Chaker Larabi, action inter thèmes B et D.
Cette action s’attache aux liens naturels existant entre la compression au sens large
(2D/3DS/3D, image/video, . . . ) et les outils d’évaluation de la qualité qu’ils soient objectifs ou subjectifs. Le besoin d’une telle action ne nécessite presque pas de justification
puisqu’elle s’inscrit dans la lancée des travaux des comités internationaux de standardisation comme JPEG, MPEG ou VCEG. Elle vise ainsi à fédérer la communauté de
chercheurs travaillant sur les nouvelles normes/approches de compression avec ceux
travaillant sur les métriques et procédures d’évaluation de la qualité. L’enjeu est de
taille puisque de nouveaux types de contenus sont traités et l’application des approches
ou spécifications définies autrefois pour la télévision n’est plus envisageable. On peut
citer l’imagerie stéréoscopique pour qui l’image perçue est loin du contenu des vues
ou encore l’imagerie à haute dynamique (HDR de l’anglais High Dynamic Range) qui
nécessite à la fois du matériel spécifique et des méthodologies adaptées.
L’action s’attache tout particulièrement aux traitements bio-inspirés appliqués à la compression et l’évaluation de la qualité. En effet, il a été démontré à maintes reprises que
l’intégration de modèles perceptuels dans les algorithmes permet d’améliorer significativement les résultats et de se rapprocher des besoins/perception des utilisateurs. De
plus, mimer le fonctionnement de l’humain permet de garantir au bout de la chaîne, la
qualité de l’expérience (QoE de l’anglais Quality of Experience) qui représente le «Graal»
pour les applications modernes.
Afin de comprendre l’implication de la communauté dans les thématiques de compression et de qualité, l’action a lancé un sondage ouvert à tous les membres du GdR-ISIS et
ce, afin de mieux orienter les thématiques des réunions à organiser, de cibler un public
56
3.4
3
plus large et de traiter les sujets ayant le plus d’intérêt scientifique. 52 personnes physiques appartenant à 34 structures différentes (laboratoires publics, industriels, etc.)
ont participé à ce sondage (cf. figure 1).
Répartition des sondés par fonction
Répartition par type de structure
Répartition des sondés par section CNU
F IGURE 1 – Informations sur les participants au sondage.
Les résultats de ce sondage sont donnés par les deux figures suivantes ; la première
étant plus orientée compression et la seconde plus orientée qualité.
4. Action Stockage et transmission d’information : application au domaine médical
Dates(s): Décembre 2010 et Juillet 2012.
Animée par Jean-Marie Moureaux et Rodolphe Vauzelle, action commune au GdR ISIS,
Ondes (correspondant Rodolphe Vauzelle) et STIC-Santé (correspondant Amine NaïtAli).
Cette action vise à étudier les problèmes de stockage et de transmission d’information (en particulier images et vidéo) dans le cadre d’applications fortement contraintes
comme c’est le cas dans le domaine médical. Il s’agit d’un domaine à fort impact sociétal
en plein essor du fait du développement des technologies numériques. Les applications
sont à la fois nombreuses et variées. Elles concernent par exemple l’imagerie radiologique et les problèmes de stockage et de transmission, la télémédecine à travers le
télédiagnostic ou la télé-chirurgie robotisée, l’hôpital à domicile, la gestion des situations d’urgence, le dossier médical personnel, l’activité physique adaptée, etc.
A l’échéance de septembre 2012, trois journées ont été organisées, la première en lien
avec le GdR Ondes, les deux autres en lien avec le GdR STIC Santé. Elles ont réuni
environ 90 participants répartis assez équitablement sur les trois journées, participants
appartenant aussi bien aux milieux de la recherche académique, de la médecine et de
l’industrie. Ces journées ont confirmé le positionnement transversal de cette action à
différents niveaux :
• au sein du thème D (axes « compression » et « communication numérique : de la
théorie à l’ingénierie »)
• inter-thèmes B et D sur le volet « qualité »
57
3.4
3
Implication dans les types de compression
Implication dans les modes de codage
Implication dans la mesure de performance
F IGURE 2 – Résultats sur la thématique de compression.
Implication dans les métriques de qualité
Implication dans l’évaluation subjective de la qualité
F IGURE 3 – Résultats sur la thématique de qualité.
58
3.4
3
• inter-GdRs : ISIS, ONDES, STIC Santé
Elles ont également confirmé le développement considérable des TIC dans le domaine
de la santé et mis en avant l’importance de sujets sensibles parmi lesquels qualité (au
sens large) en signal/image/vidéo, compression irréversible, capteurs en réseaux, mesure et modélisation de systèmes complexes...
Par ailleurs, un des faits marquants de cette action concerne la présence à deux reprises et les liens noués avec Robert Picard du CGEIET, chargé de mission par le Ministère de la Santé pour des études autour de l’intérêt du haut débit pour les acteurs de la
santé. Actuellement, J-M. Moureaux participe au groupe de travail du ministère intitulé
« Prospective organisationnelle pour un usage performant des technologies nouvelles
dans la santé ». Enfin, des contacts ont été noués entre universitaires spécialistes des
TICs, médecins et industriels, laissant à penser que des montages de projets collaboratifs verront le jour grâce aux journées thématiques organisées dans le cadre de cette
action.
3.4.3
Axe 2 : Information et communication : de la théorie à l’ingénierie
Le domaine scientifique des communications numériques possède son identité propre,
centrée sur les théories de l’information et des communications, et en même temps interagit étroitement avec des disciplines diverses telles que les probabilités et les statistiques,
le traitement du signal, l’algèbre, la théorie de l’optimisation et d’autres.
Pendant des années, l’essentiel de la recherche en communications numériques se limitait à l’étude des communications dites point à point qui mettent en jeu une seule source
de données et un seul récepteur. Dans ce cadre, de grandes avancées ont eu lieu : les limites fondamentales des performances ont été identifiées dans la plupart des contextes
d’application, des systèmes d’émission et de réception adaptés à des conditions de transmission diverses ont été proposés et des codes correcteurs d’erreurs dont les performances
atteignent pratiquement les limites théoriques ont été inventés. Aujourd’hui, les réseaux
de communication sont omniprésents et se doivent de véhiculer des données de natures
diverses : petits messages ou fichiers volumineux, images animées, voix, etc. . Les terminaux communicants, mobiles et à fonctions multiples connaissent une diffusion massive.
Dans ce contexte, le modèle point à point est largement dépassé. Le modèle-type de communication est celui d’un réseau, commandé ou non par une « intelligence » centrale, et au
sein duquel les canaux de communication sont souvent des canaux radio aléatoires. Ces
modèles offrent une palette très large de problèmes scientifiques qui vont jusqu’aux fondements de la théorie des communications. Ainsi, les communications en réseau ouvrent
de nouvelles voies à la théorie de l’information, que certains à une époque croyaient arrivée à maturité. Par ailleurs, ces modèles de communication conduisent à repenser en
profondeur la théorie du codage. Ils suscitent également un effort de recherche important
en traitement du signal, où il s’agit souvent de réexaminer les approches d’estimation et
de détection classiques et de les adapter à la nature distribuée des nœuds du réseau.
3.4.4
Au cours de la période qui va de janvier 2010 à décembre 2012, vingt journées thématiques ont été organisées : neuf journées dans le cadre de l’axe 1, dix dans le cadre de l’axe
2, une journée inter-axes. Le thème (axe 1) à aussi organisé l’Ecole d’été de Peyresq en
2012. Par ailleurs, un groupe de travail inter GdR a été mis en place, et trois projets jeunes
chercheurs ont été retenus. Les thématiques abordées au cours de ces journées répondent
59
3.4
3
pleinement aux orientations exprimées dans la demande de renouvellement du GdR ISIS
pour la période 2010-2013.
Journées thématiques du thème D
1. Action Protection des données multimédia
Dates(s): Mars 2010, Juillet 2011 et Mars 2012.
Animée par Patrick Bas et William Puech.
Journée 1. Insertions et détections d’informations cachées (stéganographie et stéganalyse) (Mars 2010) Organisée par Patrick Bas et William Puech.
L’objectif de cette journée fut de faire le point sur les dernières avancées en
stéganographie et stéganalyse afin de présenter, coté stéganographie, les
méthodes les plus sûres, et coté stéganalyse, les algorithmes d’analyse les
plus performants. La matinée fût dédiée à la stéganographie, avec comme
invité Andrew Ker (Université d’Oxford, Royaume-Uni) qui fit un exposé
la capacité maximale des méthodes de stéganographie. L’après-midi porta
sur la stéganalyse, avec comme présentateur Tomas Pevny (Université de
Prague, République Tchèque) et un exposé sur l’extraction de caractéristiques et l’utilisation par des méthodes d’apprentissage pour la stéganalyse.
Journée 2. Fingerprint (Juillet 2011) Organisée par Patrick Bas, Gaétan Le Guelvouit
et William Puech.
Le terme fingerprint a des multiples définitions riches et variées allant de la
création d’empreintes ou signatures à la traçabilité de documents, en passant par la mise en place de protocoles. L’objectif de cette journée consista
à faire le point sur les dernières avancées du "Fingerprint" afin d’en présenter ses différentes facettes. Cette journée fût composée, le matin, de 3
exposés longs invités : Gabor TARDOS (Simon Fraser University, Canada)
avec un exposé sur les codes pour le fingerprint, Teddy FURON (IRISA,
Rennes) avec un exposé sur les attaques de collusions, et Hervé JEGOU
(IRISA, Rennes) sur le fingerprint passif. Durant l’après-midi de présentations plus courtes des activités furent données.
Journée 3. Interactions entre cryptographie et dissimulation d’information (Mars 2012)
Organisée par Caroline Fontaine, Claude Delpha et William Puech.
La journée fût dédiée aux interactions entre la cryptographie et la dissimulation d’information (stéganographie, tatouage, fingerprinting). Nous
avons étudié différents chevauchements entre ces deux disciplines comme
(1) l’articulation de primitives cryptographiques (chiffrement homomorphique par exemple) avec le tatouage, (2) l’utilisation de primitives cryptographiques (chiffrement homomorphique, oblivious transfer par exemple)
dans des protocoles de distribution (tatouage, fingerprinting) pour combiner traçabilité et respect de la vie privée, et (3) les mesures communes de
sécurité en cryptographie et en tatouage. Trois exposés longs ont été présentés, le premier par Carlos Aguilar Melchor (Mathematics and Computer
Science department, Xlim, Limoges) sur les treillis et le cryptage homomorphique, le second par T. Bianchi (Univ de Florence, Italie) sur le tatouage
et le cryptage homomorphique et P. Bas (CNRS, Lagis, Lille) sur le calcul
de la taille des clés utilisées en tatouage.
60
3.4
3
2. Journée Compression et protection : journée plénière
Date: Octobre 2012.
Organisée par Marc Antonini et William Puech.
3. Journée Codage source-canal conjoint
Date: Octobre 2012.
Organisée par Marc Antonini, Walid Hachem et Michel Kieffer.
4. Journée Sécurité de la couche physique
Date: Septembre 2010.
Organisée par Jean-Claude Belfiore (Télécom ParisTech) et Mérouane Debbah (Supélec).
Le principe de la sécurité couche physique est d’exploiter le bruit présent naturellement dans tous les canaux de transmission pour garantir la sécurité inconditionnelle
des communications. La possibilité d’une telle sécurité repose sur le fait que les signaux
interceptés par des écouteurs indésirables subissent généralement une dégradation différente de ceux reçus par les récepteurs légitimes (par exemple, une atténuation différente qui induit un rapport signal-a-bruit différent). Cette thématique de recherche
connait actuellement un grand intérêt et offre de nombreuses perspectives pour renforcer la sécurité des systèmes de communications sans fils, en particulier les communications pair à pair. Cette journée était destinée à faire le point sur les recherches actuelles
dans ce domaine et les perspectives dans les 5 ans à venir.
Orateurs : Jean-Claude Belfiore (Telecom ParisTech), Pablo Piantanida (Supélec), Shlomo
Shamai (Technion), Damian Markham (Telecom ParisTech), Miguel Rodrigues (University of Porto), Abdelatif Zaidi (Université Catholique de Louvain), Patrick Solé (CNRS/LTCI,
Telecom ParisTech), Francesco Renna (University of Padova), Claudio Pastrone (ISMB).
Sujets abordés : « Secrecy capacity », constructions de codes, sécurité par codage quantique ...
La journée s’est terminée par un panel de discussion intitulé : « When will Physical
Layer security become a reality ? »
5. Journée Nouveaux verrous technologiques dans la recherche industrielle en télécommunications
Date: Avril 2010.
Organisée par Mérouane Debbah (Supélec) et Walid Hachem (CNRS ; Télécom ParisTech).
Cette journée thématique fut consacrée aux nouveaux défis scientifiques rencontrés par
les industriels des télécommunications. Les orateurs venaient tous du monde industriel.
Le but de la journée était de leur offrir la possibilité de faire part aux universitaires des
problèmes et des verrous technologiques majeurs auxquels ils sont confrontés dans
leurs domaines d’expertise, afin de stimuler un dialogue et/ou des collaborations futures entre les deux communautés.
Orateurs : Christophe Le Martret (Thalès Communications), Markus Mück (ETSI), Laurent
Roullet (Alcatel-Lucent), Pascal Chevalier (CNAM / Thalès Communications), Thierry
Lestable (SAGEMCOM), Eric Hardouin (Orange Labs), Renaud Doré (Technicolor), Serdar Sezginer (SEQUANS), Frédéric Silvi (EDF R&D), André Doll (Radio Frequency Systems) et Christophe Poirier (EDF R&D).
6. Journée Modèles de canaux radio réalistes et Communications numériques pour
les réseaux du futur
61
3.4
3
Date: Mars 2010.
Organisée par Organisée par A. Baussard (ENSIETA), W. Hachem (CNRS/LTCI ; Télécom ParisTech) et Y. Pousset (XLIM-SIC, université de Poitiers).
Les nouveaux systèmes terrestres, satellites et maritimes envisagés pour répondre aux
attentes en débit, en qualité et en mobilité doivent posséder à la fois des qualités de
multifonctionnalités, de flexibilité et de sécurité, caractéristiques que ne possèdent pas
encore totalement les solutions existantes. Tout ceci nécessite de pouvoir concevoir et
évaluer, dans les conditions les plus réalistes possibles, des techniques de transmission
d’information en adéquation avec la l’environnement de propagation radioélectrique.
Cette journée s’inscrit dans cette démarche.
L’objectif consiste à contribuer à la réflexion sur le développement de modèles de
canaux réalistes (statistiques, physiques, hybrides, ...) répondant aux attentes et aux
contraintes liées à l’évaluation des algorithmes de communications numériques (optimisation de la capacité, codage pour canaux corrélés, ...). Les travaux présentés montreront des solutions existantes ainsi que des pistes émergentes pour des systèmes de
communication divers (MIMO, ULB, coopératifs, ...) dans différents domaines d’applications (transports, médical, domotique, ...).
7. Journée Modèles spatiaux stochastiques pour les réseaux
Date: Décembre 2011.
Organisée par Mérouane Debbah et Marios Kountouris (Supélec).
Cette journée était consacrée à l’avancée des travaux dans le domaine de la géométrie
stochastique et des modèles spatiaux dans le cadre des réseaux de télécommunications
sans fils.
L’intérêt croissant pour les réseaux de radiocommunications gérant la transmission d’information entre sources multiples pose de grands défis scientifiques. L’objectif consiste
à maximiser le flux d’information propagée dans le réseau. Jusqu’à un passé récent, ces
réseaux ont été abordés essentiellement par la théorie de l’information multi-utilisateur
dite classique considérant des objets statiques, où la topologie du réseau et les interactions dynamiques entre les nœuds ne sont pas prises en compte. Or, la plupart
des connexions et interactions entre les différents utilisateurs du réseau sont dynamiques, dues à l’évolution temporelle, la topologie aléatoire, et la répartition spatiale
des nœuds.
Le but de cette journée était de mieux comprendre les enjeux scientifiques et le potentiel liés aux modèles spatiaux basés sur la géométrie stochastique, la théorie des
processus ponctuels, et les graphes aléatoires géométriques, avec des applications aux
réseaux de communication sans fils.
Orateurs : Laurent Massoulié (Technicolor Labs), Philippe Jacquet (Bell Labs), Laurent
Decreusefond (Telecom ParisTech), Calvin Chen (ALU Bell Labs), Mohamed Karray
(Orange Labs), Giovanni Luca Torrisi (Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Italie), Pablo Piantanida (SUPELEC), Bartek Blaszczyszyn (INRIA & Ecole Normale Supérieure), et Jakob Hoydis (SUPELEC).
8. Journée Dernières avancées en théorie de l’information
Date: Avril 2012.
Organisée par Walid Hachem, Aslan Tchamkerten et Michèle Wigger (Télécom ParisTech).
Cette journée était consacrée aux dernières recherches dans le domaine de la théorie
de Shannon et de ses applications. Dès sa naissance en 1948, la théorie de l’informa62
3.4
3
tion a produit une révolution dans la compréhension des systèmes de communication
et des réseaux de données. Depuis, cette théorie a trouvé de nombreuses applications
dans domaines aussi divers que la cryptographie, l’analyse combinatoire, la biologie, la
thermodynamique, l’économie, ou l’analyse du langage.
Au cours de cette journée, certaines parmi les thématiques de recherche les plus actuelles en théorie de l’information ont été abordées.
Orateurs : Emre Telatar (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), Matthieu Bloch
(Georgia Tech Lorraine), Giuseppe Caire (University of Southern California), Aslan
Tchamkerten, Abdellatif Zaidi (Université Paris Est Marne-la-Vallée), Janos Korner ("Sapienza" University of Rome), Mari Kobayashi (Supélec), François Baccelli (INRIA et
ENS) et Michèle Wigger.
9. Journée Fondements méthodologiques de l’éco-radio (Methodological foundations
of Green Radio)
Date: Juin 2012.
Organisée par Mérouane Debbah (Supélec) et Jamal Najim (CNRS/LTCI ; Télécom ParisTech).
La demande croissante de bande passante pour les usages sans fil internet et multimédia a exacerbé le besoin d’une exploitation maximale des ressources spectrales. Les
efforts de recherche récents se sont en particulier focalisés sur l’efficacité spectrale et
la fiabilité des transmissions au détriment de certains aspects environnementaux pour
les communications sans fil, tels que l’efficacité énergétique et la pollution électromagnétique. Cependant, la consommation énergétique représente l’un de cinq postes de
dépense les plus importants pour les opérateurs et devient ainsi une préoccupation
majeure pour toute l’industrie. Quoique de nombreux objectifs en termes de réduction
énergétique aient été formulés, les limites théoriques au sens de la théorie de l’information et de la thermodynamique demeurent inconnues.
L’objectif de cette journée était de rassembler des experts reconnus de ce domaine
émergent pour préciser la définition de l’écoradio et ses fondements méthodologiques.
Orateurs : Alberto Conte (Alcatel-Lucent Bell Labs), Aylin Yener (Pennsylvania State
University), Salah Eddine El Ayoubi (Orange Labs), Marios Kountouris (Supélec), Mérouane Debbah (Supélec), Sergio Ciliberto (ENS Lyon), Romain Couillet (Supélec), et
Pascal Cordier (Orange Labs).
10. Journée Traitement de signal ultra large bande (UWB) ; applications en communication et localisation
Date: Dernier trimestre 2012.
Organisée par Stéphane Azou et Emmanuel Radoi (Université de Brest).
1. Action Compression et qualité
Dates(s): Mars 2011.
Animée par Marc Antonini (Thème D) et Chaker Larabi (Thème B).
Journée 1. Imagerie stéréo et 3D : Problématiques de compression, perception et mesure de qualité (Mars 2011) .
Les efforts de recherche et de développement sur les technologies 3D ont
augmenté de manière significative au cours des dernières années, couvrant
63
3.4
3
toute la chaîne de traitement de la capture à l’affichage. Aujourd’hui, beaucoup d’experts prédisent que la 3D représente le futur des média comme la
télévision, Internet, ... et qu’elle permettra d’améliorer la qualité de l’expérience des utilisateurs finaux. À ce jour il n’existe pas de processus d’acquisition unique pour les données 3D. Ainsi, les différents systèmes de traitement s’appuient sur différentes représentations de la scène 3D qui intègrent
différents types de données. Plusieurs travaux ont été consacrés à la compression de données image et vidéo 3D incluant la stéréo et le multi-vues
(avec profondeur ou la disparité associée) ou encore de données géométriques dans les maillages 3D statiques ou animés. Bien sûr, ces travaux
étendent les principes de codage vidéo classique. Il est important de noter que les écrans (ordinateurs, téléviseurs, ...) jouent un rôle central dans
l’adoption de la technologie 3D et de sa démocratisation. Cela signifie que la
technologie doit faire preuve de maturité pour éviter un rejet de la part des
utilisateurs finaux en raison d’une mauvaise qualité, de fatigue visuelle...
Dans ce contexte, plusieurs études ont été consacrées à la définition de paradigmes subjectifs et des mesures objectives pour évaluer la qualité et pour
prédire la qualité de l’expérience.
Cette journée de l’Action "Compression et qualité" s’inscrit dans le cadre de
ces problématiques. Elle a été composée à la fois de présentations senior
permettant de faire un panorama des principales avancées dans le domaine
et de présentations plus ciblées sur des travaux récents.
2. Journée Réseaux de capteurs et algorithmes distribués
Date: Février 2012.
Organisée par Pascal Bianchi (Télécom ParisTech), Walid Hachem (CNRS/LTCI ; Télécom ParisTech), Cédric Richard (Université de Nice) et Jean-Yves Tourneret (ENSEEIHT), journée organisée par les thèmes A et D.
L’étude de méthodes statistiques distribuées pour les réseaux de capteurs a récemment
fait l’objet d’un très grand nombre de travaux, à la fois dans le domaine du traitement
statistique du signal, de la théorie de l’information, des systèmes dynamiques et de l’optimisation. Un intérêt croissant se porte sur les systèmes décentralisés : à la différence
du contexte traditionnel qui suppose qu’un unique centre de fusion collecte l’ensemble
des observations et dicte le comportement global, on suppose au contraire que le traitement de l’information est réalisé de manière distribuée sur l’ensemble des nœuds du
réseau.
Des communications limitées entre nœuds voisins permettent l’accomplissement d’une
tâche commune ou l’émergence d’un comportement global qu’il s’agit de caractériser.
Les systèmes décentralisés présentent d’importants avantages en termes d’autonomie,
de robustesse, de flexibilité et d’adaptation aux changements du milieu. Le champ applicatif des méthodes distribuées est large : inférence statistique distribuée dans les
réseaux de capteurs, classification, coordination de robots mobiles, dynamique d’opinion dans les réseaux, optimisation distribuée pour les réseaux de communications
numériques, "smart grids", etc. L’importante variété des motivations, aussi bien théoriques qu’applicatives, entraine que les mêmes outils sont utilisés par des communautés
différentes. L’objectif de cette journée est de mieux comprendre les bases méthodologiques liées à l’étude des systèmes décentralisés. Ces méthodes sont issues de domaines
divers tels que l’apprentissage, l’approximation stochastique, les systèmes dynamiques,
l’automatique, la théorie des graphes ou l’optimisation.
64
3.4
3
Orateurs : Jérémie JAKUBOWICZ (Télécom Sud Paris), Benoît PATRA (Université Pierre
et Marie Curie), Julien HENDRICKX (Université catholique de Louvain), Maria João
RENDAS (I3S), Claude CHAUDET (TELECOM ParisTech), Alexandre SEURET (GIPSAlab), Hamidou TEMBINE (Supélec) et Hichem SNOUSSI (Université de Technologie de
Troyes).
Journées Inter-GdR
1. Action Stockage et transmission d’information : application au domaine médical
Dates(s): Décembre 2010 et Juillet 2012.
Animée par Jean-Marie Moureaux et Rodolphe Vauzelle, action commune aux GdR
ISIS, Ondes et STIC-Santé.
Journée 1. Transmission et stockage d’images et de vidéos médicales : enjeux et problèmes posés par les applications de la médecine d’aujourd’hui et celle du
futur (Décembre 2010) Organisée par Jean-Marie Moureaux, Amine NaïtAli.
Du fait du développement des technologies numériques, l’imagerie médicale a connu ces dernières années des avancées considérables qui permettent aujourd’hui non seulement une investigation beaucoup plus fine
des organes humains, améliorant par voie de conséquence la précision du
diagnostic, mais également des traitements voire des interventions chirurgicales toujours plus efficaces. Ces progrès sont dus à des données de plus
en plus précises mais en contrepartie de plus en plus volumineuses (piles
d’images 2D, images 3D, 4D, vidéo) qui posent de sérieux problèmes de
stockage et de transmission. Et ce, pour des applications de plus en plus
interactives (reconstruction, ROI, parcours d’images, ...), de plus en plus
variées et de plus en plus ambitieuses : diagnostic, post-traitement, télémédecine (télé-chirurgie, télé-enseignement, ...), hôpital à domicile, dossier
médical informatisé, ... L’objectif de cette journée a consisté à effectuer un
panorama des enjeux et problèmes posés par les applications de la médecine d’aujourd’hui et celle du futur, en termes de transmission, de stockage
de données médicales (principalement images et vidéos). Le point a été
fait sur les verrous théoriques et/ou liés technologiques à ces applications
et les solutions émergentes issues de la recherche (telles que la compression). Cette journée a concerné autant les professionnels de la santé que
les chercheurs dans le domaine du traitement du signal, des images et des
vidéos.
Journée 2. Qualité et transmission/reconstruction/archivage de signaux/images/vidéos
en santé (Juillet 2012) Organisée par Jocelyne Fayn, Jean-Marie Moureaux,
Rodolphe Vauzelle.
Les technologies numériques ont révolutionné le domaine de la santé à
travers ce qu’on appelle communément le « traitement du signal » et «
l’imagerie médicale », améliorant par voie de conséquence la précision du
diagnostic, mais également l’efficacité des traitements voire des interventions chirurgicales. Ces progrès sont dus à une plus grande variété des
modalités d’acquisition de ces données qui sont de plus en plus précises,
mais en contrepartie de plus en plus volumineuses (signaux issus de capteurs multiples, piles d’images 2D, images 3D, 4D, vidéo) ce qui pose de
65
3.4
3
sérieux problèmes de stockage et de transmission. Malgré l’accroissement
des bandes passantes disponibles des réseaux et des capacités d’archivage,
l’une des réponses essentielles à ces questions se trouve dans l’intégration
d’algorithmes de compression dans les systèmes médicaux. Mais que les
données soient compressées ou non (à plus forte raison si elles le sont),
se pose le problème de leur qualité, dans un contexte aussi sensible que le
contexte médical. Ainsi, depuis son acquisition jusqu’à son interprétation
en passant par son transport, son stockage ou encore un post-traitement,
le signal/l’image médicale (au sens large) impose des exigences en matière de qualité, du fait des enjeux en matière de santé et des usages des
professionnels. Cette « qualité » se décline suivant l’application (interprétation/diagnostic, surveillance, post-traitement, ré-analyse, archivage, transmission...) et/ou la spécialité médicale (évaluation de signes vitaux et du
handicap, radiologie, thérapie, chirurgie, activité physique adaptée...). Ainsi,
on différenciera par exemple une qualité visuelle à des visées purement
diagnostic, d’une qualité « de bout en bout » associée au transport à travers un réseau, de données médicales comme c’est le cas en télé-chirurgie.
Enfin, il est essentiel de poser la question de la mesure de cette qualité,
à la fois à travers la mise en œuvre de tests subjectifs (visuels) mais aussi
le développement de métriques objectives adaptées au contexte médical.
Cette journée est venue compléter celle intitulée « Panorama des besoins
en stockage et transmission dans le domaine médical » organisée le 1er
décembre 2010. Elle vise à faire le point sur les questions de qualité de
transmission/reconstruction/archivage des signaux, des images et des vidéos dans le domaine de la santé à la fois du côté des exigences liées aux
usages et en termes d’outils permettant d’évaluer cette qualité le plus fidèlement possible par rapport aux applications.
2. Action Maillages et animations 3D
Dates(s): Mai 2010, Avril 2011.
Animée par Olivier Aubreton, Mohamed Daoudi, Florent Dupont, Frédéric Payan, action commune aux GdR ISIS et IG.
Journée 1. De l’acquisition à la compression des objets 3D : Un état des lieux en 2010
(Mai 2010) .
Ces journées ont marqué le lancement de l’action « Maillages et animations
3D » du thème D (http ://www.i3s.unice.fr/ fpayan/2010-gdr-isis.php).
L’objectif était de faire un point sur les techniques actuelles qui composent
la chaîne « classique » de numérisation d’objets 3D (depuis l’acquisition
physique de l’objet, scanning, jusqu’à l’étape de compression, en passant
par la génération du modèle numérique, maillage, etc.), et également de
faire émerger des axes de recherche prometteurs. Le programme scientifique a donc couvert 4 grandes thématiques : l’acquisition, la représentation
et le maillage, l’analyse et le Traitement (segmentation, protection, etc.), la
compression. Cette réunion s’est déroulé à l’IGESA, sur l’île de Porquerolles
(Rue de la douane), dans le Var.
Journée 2. De l’acquisition à la compression des objets 3D-Edition 2011 (Avril 2011) .
L’objectif était de présenter des travaux en cours sur toutes les techniques
qui composent la chaîne de numérisation d’objets 3D, et également de
66
3.4
3
faire émerger de futurs axes de recherche. Le programme scientifique a
donc couvert 4 grandes thématiques : l’acquisition, la représentation et le
maillage, l’analyse et le Traitement (segmentation, protection, etc.), la compression. Cette réunion s’est déroulé à l’IGESA, sur l’île de Porquerolles (Rue
de la douane), dans le Var.
3. Journée Dix ans de radio intelligente : bilan et perspectives
Date: Mai 2010.
Organisée par J. Palicot (Supélec), journée organisée avec le GdR SoC-SiP.
Une radio intelligente est une radio capable de prendre en compte son environnement. Elle a donc des capacités à observer son environnement (grâce à des capteurs) ;
à prendre des décisions, et à modifier son fonctionnement en conséquence. En d’autres
termes, cette radio obéit au cycle intelligent classique.
Depuis 1999 la radio intelligente a été très étudiée particulièrement pour l’optimisation
spectrale. Si la radio intelligente a souvent été réduite à cette application, elle est par
nature beaucoup plus large et elle peut être exploitée à tout niveau pour optimiser le
fonctionnement d’un réseau ou d’un équipement, par exemple pour réaliser efficacement un hand-over vertical ; anticiper les modifications de l’environnement (au sens
large), optimiser la consommation énergétique,etc.
Après dix ans de radio intelligente, le but de cette journée a été de faire un bilan sur
les avancées scientifiques dans ce domaine et de discuter des perspectives induites par
la radio intelligente.
4. Journée Smart Grids : Enjeux Scientifiques
Date: Octobre 2011.
Organisée par Gilney Damm (Université d’Evry et EECI), Mérouane Debbah (Supélec),
Philippe Degobert (Arts et Métiers Paristech), Walid Hachem (CNRS ; Télécom ParisTech) et Mariana Netto (LIVIC, LCPCINRETS), journée organisée par les GdR ISIS,
MACS et SEEDS.
Cette journée thématique est organisée par le Groupe de Travail RSEI (Réseaux et Systèmes Electriques Intelligents, dits « Smart grids ») qui regroupe les GdR ISIS, MACS
et SEEDS. Elle est consacrée à l’avancée des travaux dans le domaine dans les smart
grids. Les applications visées sont notamment les systèmes de génération électrique
(provenant par exemple des énergies renouvelables), les grands réseaux de transport
électriques interconnectés, les réseaux de distribution « locaux », les systèmes électriques embarqués et les véhicules électriques terrestres dans leur réseau d’infrastructures de recharge (des automobiles aux navettes électriques automatisées). La nouvelle
topologie des réseaux électriques, due à l’introduction d’une part importante d’énergies renouvelables, le double sens de la circulation de l’électricité, dû à la production
« locale » (le consommateur devenant producteur à certaines heures), la présence de
différentes échelles de temps, qui doivent être prises en compte dans la conception de
systèmes de contrôle, et l’importance de la transmission de l’information, soulèvent de
nouvelles problématiques de l’automatique, du transport d’électricité, de l’électronique
de puissance et des télécommunications.
Orateurs : Yannick Phulpin (INESC Porto, Portugal), Georges Kariniotakis (MINESParisTech/ARMINES), Jean-Luc Thomas (Chaire électrotechnique du CNAM et chercheur à Supélec), Jean-Luc Bessède (Schneider Electric),Romain Couillet (Supélec /
Centrale),Vincent Rious (Microeconomix),Bertrand Raison (Université Joseph Fourier,
Grenoble 1),Gilles Bernard (ERDF), et Veronica Belmega (ETIS / ENSEA - Université
67
3.4
3
de Cergy-Pontoise - CNRS).
3.4.5
Mise en place d’un groupe de travail inter GdR
En janvier 2011, un groupe de travail transversal regroupant les GdR ISIS (thème D),
MACS (Modélisation, Analyse et Conduite des Systèmes dynamiques) et SEEDS (Systèmes
de distribution électrique) a été mis en place pour animer une réflexion collective dans le
domaine des Réseaux et des Systèmes Electriques Intelligents (RSEI), dits « SmartGrids ».
Notre GdR contribue au GT RSEI par le biais de deux thématiques : la transmission des
données et l’optimisation distribuée des ressources. Le fonctionnement d’un Smart Grid repose sur un réseau de télécommunications dense entre les agents. Ce réseau doit répondre
à des contraintes de débit et de temps de latence qui dépendent beaucoup de l’application
envisagée. Les supports de transmission (radio, filaire, Courant Porteurs en Ligne, etc.)
sont également très divers. Enfin, les topologies du réseau de télécommunication qui véhicule les données au sein d’un Smart Grid sont diverses elles aussi. Un Smart Grid est un
système multi agent où des producteurs dispensent des ressources à des consommateurs.
Les producteurs possèdent des profils très variés en termes de capacité de production, de
réactivité, de variabilité et de proximité des consommateurs. Ces derniers sont eux aussi
des profils très divers par leurs besoins en électricité, la dynamique de leur consommation,
la « qualité » de l’électricité demandée, etc. On cherche alors à améliorer le rendement de
la distribution d’énergie, à optimiser la qualité de l’électricité fournie, ou à trouver la politique de taxation qui rende maximum une certaine fonction d’utilité (par exemple, le
profit d’un distributeur). A ces questions sont associés des problèmes d’optimisation de
natures diverses : s’agit-il d’un problème d’optimisation centralisé ou distribué, et corrélativement quelle est la quantité maximum d’information de signalisation que l’on peut
tolérer ? Doit-on optimiser une fonction d’utilité globale ou s’agit-il d’optimiser des fonctions d’utilité locales (le cas des ĺself interested agentsĺ qui cherchent à maximiser chacun
son profit) ? Quelles sont les contraintes que doit observer le problème d’optimisation : la
puissance-crête, la latence ?
Méthodologiquement, ces problèmes d’optimisation sont très souvent rencontrés dans le
domaine des réseaux sans fil. Les techniques d’optimisation distribuée des puissances et du
spectre radio, la théorie des jeux, la recherche d’équilibres de Nash, l’optimisation sur les
graphes, pour ne citer que celles-ci, sont très connues dans la communauté des chercheurs
en communications mobiles.
Dans le cadre de ce GT, une journée thématique qui regroupe des chercheurs des trois
communautés a été organisée.
3.4.6
Trois projets jeunes chercheurs ont été sélectionnés en avril 2010 :
1. Projet "Reconfiguration dynamique dans un décodeur LDPC non-binaire".
Porteur: Laura Conde-Canencia, LABSTICC (Lorient) et Jean-Christophe Prévotet, IETR
(Rennes). Ce projet jeune chercheur est en lien avec le thème C.
2. Projet "Robust Wireless Network Coding : Joint Channel / Network Decoding for cooperative Wireless Networks".
Porteur: Marco Di Renzo, CNRS / LSS (Paris) et Charly Poulliat, ENSEA/ETIS (Cergy).
68
3.4
3
3. Projet "Compression et transmission adaptatives de maillages 3D".
Porteur: Céline Roudet, Le2i/M2D+ (Dijon).
3.4.7
Quelques perspectives du thème D
Perspectives pour l’axe 1 De plus en plus de données numériques visuelles (images,
vidéos et objets 3D) sont transmises, archivées et visualisées. Même si les bandes passantes des réseaux continuent à augmenter, nous sommes toujours obligés de passer par
une étape de compression. En effet, les exigences des utilisateurs en bout de chaîne sont
de plus en plus importantes en souhaitant visualiser ces données de très haute qualité et
en temps réel. De même, concernant les aspects protection, de plus en plus de données
sont extraites de réseaux sécurisés protégés par des DRM (Digital Right Management). De
ce fait ces données doivent être protégées à la source par chiffrement spécifique ou insertion de données cachées. Des ruptures dans ces domaines devraient avoir lieu, nous
souhaitons les encourager. Des thèmes futurs sont à envisager autour de la compression et
la protection de grandes masses de données visuelles 2D, 3D, 4D à haute résolution pour
des applications interactives, variées et ambitieuses.
Dans ce contexte, il important de constater que le nombre de conférences internationales
et de workshops internationaux dédiés à la 3D ne cesse de croître. De plus, dans le dernier
rapport du ministère de l’industrie (ou du redressement productif) les technologies 3D sont
considérées comme l’une des technologies clefs des TIC (http ://www.industrie.gouv.fr
/tc2015/index.php). Le succès des journées actions 3D et de l’école d’été de Peyresq sur la
3D ne fait que confirmer que l’action « Maillages et animations 3D » a un véritable intérêt
fédératif au sein de la communauté GdR ISIS et celle du GdR IG.
L’action sur la « Qualité image », transverse aux thèmes B et D mérite d”être maintenue.
Une des perspectives de cette action, vue côté Thème D, est de s’intéresser particulièrement aux problématiques de qualité liées à la compression d’images stéréographiques et
3D, grâce à l’intégration de modèles perceptuels et de traitements dits «bio-inspirés » dans
les algorithmes de codage.
Enfin, du bilan ci-dessus, nous déduisons le bien fondé de l’action « Stockage et transmission d’information : application au domaine médical », en ce sens qu’elle a concerné
l’étude de sujets totalement d’actualité dont certains offrent de nombreuses perspectives
de recherche et adressent des enjeux sociétaux et économiques majeurs. L’intérêt manifesté notamment par le représentant du ministère de la santé en témoigne. Notre questionnement en termes de perspectives se situe dans la reconduite d’une action de ce type à
spectre assez large avec des recouvrements inter-thèmes et inter-GdRs (en particulier avec
STIC Santé) importants, ou dans la focalisation sur un ou deux des sujets majeurs mis
en évidence lors des précédentes journées. Dans ce cas, faut-il créer une action spécifique
dédiée ou s’insérer dans une action traitant de sujets très proches ? La réponse est liée à la
nouvelle architecture du GdR qui sera proposée.
Concernant les perspectives de l’action « Protection des données visuelles », de nombreuses
pistes sont encore à exploiter. En partenariat avec le thème B, la protection basée contenue, afin d’aborder différement la robustesse aux attaques désynchronisantes, semble très
prometteuse, en particulier en utilisant des nouvelles méthodes d’extraction de points d’intérêts et des composantes couleurs. Le chiffement sélectif, les fonctions de hachage perceptuel et les traitement des données visuelles dans le domaine chiffré (en partenariat
avec le GdR IM) sont un autre exemple de perspectives à poursuivre. En association avec
l’action « Qualité image », de nouvelles métriques pour la protection des données visuelles
doivent être développées en s’appuyant sur le système visuel humain, que ce soit pour la
69
3.4
3
très haute qualité comme pour la très basse qualité (métriques de confidentialé). Les domaines autour de la criminalistique, la biométrie et l’authentification de données visuelles,
très étudiés actuellement, seront également à explorer. Enfin, un effort important sera mis
pour les données visuelles de types vidéos, objets ou scènes 3D.
Il est clair que d’autres pistes doivent être proposées. Nous pensons notamment à une action « Traitement et codage bio-inspirés » qui pourrait être transverse à plusieurs thèmes
du GdR et aussi avec le GdR Vision.
Perspectives pour l’axe 2 Les journées thématiques passées et futures s’articulent autour
des sujets de recherche suivants :
1. La théorie de l’information multi utilisateur et les limites fondamentales des performances. Il s’agit ici d’étudier la capacité ou la région de capacité de Shannon de
différents modèles de réseaux et de canaux, éventuellement sous certaines hypothèses sur
la connaissance des canaux ou sur la disponibilité d’une information adjacente. L’étude
de la capacité de transfert de l’information dans les réseaux décentralisés revêt également
une grande importance.
2. Les outils théoriques pour les réseaux aléatoires et les lois d’échelle. Ces outils
théoriques permettent de mieux appréhender le fonctionnement des réseaux de communications à une échelle macroscopique. Pour la plupart, ces réseaux renferment beaucoup
d’aléa : dans les canaux qui relient les nœuds du réseau, dans la localisation de ces derniers, ou dans leurs demandes instantanées en débit. Parmi ces outils, citons la géométrie
stochastique, la théorie des graphes aléatoires, la théorie des champs moyens et la théorie des matrices aléatoires de grandes dimensions. En considérant des réseaux de grandes
dimensions, il est souvent possible grâce à ces outils de dégager les lois qui régissent le
fonctionnement à grande échelle du réseau et d’optimiser la couverture, les puissances,
les débits, etc.
3. L’optimisation des ressources et des pré-codeurs. Le problème de l’allocation des
ressources (ressources de puissance, ressources de fréquence, optimisation de pré-codeurs),
dans un cadre où les nœuds d’un réseau sans fil engendrent de l’interférence, revêt une importance fondamentale. Les problèmes sont divers, selon l’architecture du réseau, le degré
de coopération entre les agents et la nature de cette coopération (coopération à l’échelle
du codage des données ou simplement à l’échelle de l’allocation des ressources ? ), ou le
degré de synchronisation et/ou de la connaissance des canaux. Les outils méthodologiques
le sont aussi : citons les outils d’optimisation non convexe ou la théorie des jeux, couplés
ou non à des algorithmes d’approximation stochastique.
4. Les réseaux de capteurs : détection, estimation et optimisation distribuées (en
interaction avec le thème A). Les réseaux du futur renfermeront souvent des capteurs.
Ces derniers peuvent être amenés à détecter un champ aléatoire (ex : une température,
un niveau d’humidité, un niveau de concentration d’un produit, etc.), à estimer un paramètre (ex : les coordonnées d’une cible) ou à optimiser conjointement une ressource
(ex : une distribution de puissances dans le but d’optimiser des débits de données). Dans
ce contexte, il convient de concevoir des méthodes d’estimation de paramètres ou d’optimisation de ressources adaptées à la nature décentralisée du réseau. Les problèmes sont
souvent rendus difficiles par le fait que les capteurs possèdent une longévité énergétique,
70
3.4
3
une puissance de calcul ou des capacités de communication limitées. On observe que de
tels problèmes se rencontrent dans le domaine du calcul parallèle et distribué où des
compromis fondamentaux doivent être trouvés entre la capacité de calcul d’un capteur
et sa capacité de communication. Enfin, ces problèmes peuvent souvent être étudiés sous
l’angle de la théorie de l’approximation stochastique à laquelle ils apportent un éclairage
nouveau.
5. Le codage pour les canaux radio (MIMO, relais, ...) Le problème de la construction
de codes spatio-temporels pour les systèmes à antennes multiples MIMO (« Multiple Input
Multiple Output ») point à point est maintenant relativement bien étudié. En revanche,
les extensions (et les bornes de performances) pour des réseaux sans fil (citons les canaux
à relais, à accès multiple, à diffusion, à interférence ou les canaux multi-saut) restent en
grande partie ouverts.
6. La sécurité pour la couche physique. Le principe de la sécurité pour la couche physique est d’exploiter le bruit présent naturellement dans tous les canaux de transmission
pour garantir la sécurité inconditionnelle des communications. Cette sécurité est rendue
possible par le fait que les signaux interceptés par des écouteurs indésirables subissent
généralement une dégradation différente de ceux reçus par les récepteurs légitimes (par
exemple, une atténuation différente qui induit un Rapport Signal à Bruit différent). Cette
thématique de recherche suscite actuellement un grand intérêt et offre de nombreuses
perspectives pour renforcer la sécurité des systèmes de communications sans fils.
7. Le codage en réseau (« Network Coding ») Quand de nombreux flux de données
coexistent dans un réseau (à cause de la multiplicité des sources et des destinations), des
opérations algébriques peuvent être réalisées sur ces flux en certains nœuds afin d’accroître
les débits et la fiabilité des informations qui transitent à travers ce réseau. Dans le cadre
des transmissions sans fil, des problèmes importants demeurent ouverts. Ils concernent
en particulier la conception des meilleures stratégies pour relayer l’information entre les
nœuds et celle des meilleurs alphabets finis (anneaux, corps). Pour l’instant, des codes en
réseau efficaces et simples ont été surtout considérés dans le cas où le réseau est un réseau
sur fils. Dans le cas des transmissions sans fils, beaucoup de problèmes demeurent ouverts.
Une idée prometteuse consiste à déplacer le codage en réseau de la couche réseau vers la
couche physique en passant des paquets binaires aux signaux physiques transmis.
8. La radio cognitive / intelligente (en interaction avec le thème C). La radio cognitive ouvre un large champ d’investigation dans le domaine des télécommunications
sans fil. L’idée est d’exploiter d’une manière opportuniste les bandes inoccupées dans
un spectre de fréquence donné afin de rendre plus efficace l’exploitation du domaine
temps/fréquence/espace des réseaux. La mise en œuvre de protocoles et d’algorithmes opportunistes adéquats reste encore à l’étude. A titre d’exemple, la conception d’algorithmes
de détection rapides et efficaces des bandes inoccupées constitue un enjeu majeur. Ces
algorithmes nécessitent des architectures de radio fréquence adaptées.
9. Le «Compressed Sensing» et les signaux à représentation parcimonieuse (en interaction avec le thème A). Le « compressed sensing » entre en jeu dès que l’essentiel de
l’information contenue dans un signal de grandes dimensions est représenté par un petit
nombre de projections de ce signal dans une certaine base. De tels signaux se rencontrent
71
3.4
3
à titre d’exemple dans les réseaux de capteurs (où il s’agit souvent de véhiculer d’une manière efficace des données de nature parcimonieuse vers un centre de fusion) ou dans les
signaux de télécommunications à bande ultra large. La théorie des signaux à représentation parcimonieuse connaît un développement rapide et serait amenée à jouer un rôle
important en télécommunications sans fils.
10. Les réseaux dits flexibles et auto organisants. L’idée est de rendre flexible l’organisation des réseaux sans fil où ces derniers tendront à se regrouper en petites cellules
proches des utilisateurs. Ces cellules qui émettront à faible puissance utiliseront différentes
technologies qui s’adapteront en fonction des utilisateurs (radio cognitive coté infrastructure) d’une manière transparente à l’utilisateur. Afin d’accroître la capacité, les cellules
coopèrent entre elles en mettant en place des techniques de codage distribué, de MIMO
virtuel, ou de codage en réseau. Les problèmes liés à la mobilité (« hand-over », synchronisation, sécurité) joueront un rôle important.
11. Les techniques d’allocation et de codage à faible Rapport Signal à Bruit. Le besoin de concevoir des réseaux à faible consommation dits « verts » peut amener à repenser
entièrement les techniques de transmission dans un réseau de télécommunications, et à
concevoir des protocoles et des systèmes de codage adaptés à des puissances faibles, i.e.,
optimaux quand le rapport signal à bruit tend vers zéro.
12. Le codage correcteur d’erreurs à très faible consommation (en interaction avec le
thème C). Dans de nombreux domaines applicatifs actuels (électronique et intelligence
embarquée, réseaux « verts », codage pour les réseaux, etc.), le problème de la consommation des composants est de plus en plus crucial. Parallèlement, les structures de codage
et les décodeurs associés demandent de plus en plus de ressources de calcul et de stockage
afin de corriger les erreurs dues à la transmission. La recherche de nouveaux algorithmes
de décodage à très faible complexité et cohérent avec l’implantation hardware est donc
nécessaire.
13. Les applications nouvelles. Un certain nombre d’applications nouvelles posent des
problèmes techniques stimulants en théorie des communications. Citons parmi ces applications les réseaux de distribution électrique dits intelligents (« Smart Grids ») pour lesquels
nous avons monté un groupe de travail inter GdR (voir plus haut), les communications sur
les courants porteurs en ligne, les applications dans le domaine de la santé, etc.
72
Annexes
A
Liste des actions et dates des journées d’animation
Liste des Actions
Action Problèmes inverses (Thème A, Thème B axe 1)
Date(s) : Décembre 2010 (GdR MSPC) et Juin 2012 (GdR SoC-SiP) . . . . . . . .
Action Parcimonie (Thème A, Thème B axe 1)
Date(s) : Novembre 2010 et Avril 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Apprentissage et classification (Thème A, Thème B axe 1)
Date(s) : Avril 2011 et Décembre 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Images et télédétection (Thème B, Axe 1 et CNES)
Date(s) : Mai et Octobre 2010 (GdR MAGIS et I3), Juin 2011, Juin 2012 . . . . .
Action Modélisation mathématique des textures (Thème B, Axe 1)
Date(s) : Mars 2010, Janvier 2011 et Décembre 2012 . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Imagerie optique non-conventionnelle (Thème B, Axe 1 et GdR Ondes)
Date(s) : Mars 2010, Mars 2011, Mars 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Navigation et perception de l’environnement 3D (Thème B axe 2)
Date(s) : Janvier 2011, Janvier 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Structure à partir du mouvement (Thème B axe 2)
Date(s) : Avril 2011, Novembre 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Visage, geste, action et comportement (Thème B axe 2)
Date(s) : Juin 2010 (GdR Robotique), Juin 2011, Juillet 2012 . . . . . . . . . . .
Action Segmentation, structuration et interprétation des images et des objets vidéo
(Thème B, Axe 3)
Date(s) : Déc. 2010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Indexation et Recherche Image-Multimédia (IRIM) (Thème B, Axe 3)
Date(s) : Janv. 2010, Mars 2012, fin 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Recherche et fouille d’images : passage à l’échelle (Thème B, Axe 3 et GdR
I3)
Date(s) : Nov. 2010 (GdR I3), Janv. 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action ASCOFED : Analyse de Scènes COuleur Fixes Et Dynamiques (Thème B, Axe
4)
Date(s) : janvier et octobre 2010, octobre 2011 (GdR STIC-Santé), juillet 2012 .
Action OMPTIM : Outils mathématiques et perceptuels pour le traitement des images
multicomposantes (Thème B, Axe 4)
Date(s) : avril 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action PEQP : Protocole et évaluation de la qualité perceptuelle (Thème B, Axe 4)
Date(s) : mars 2011 (thème D), septembre 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action SCATI : Systèmes Complexes pour l’Analyse et le Traitement d’Images (Thème
B, Axe 4 et GdR I3)
Date(s) : janvier 2010, décembre 2010, décembre 2011 . . . . . . . . . . . . . .
Action Méthodes et outils pour le TDSI (Thème C)
Date(s) : Octobre 2010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Capteurs de vision et rétines (Thème C)
Date(s) : Janvier 2011, Septembre 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Action Nouvelles architectures de processeurs pour le TDSI (Thème C)
Date(s) : Mai 2010, Octobre 2011, Juin 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Ouverture bio inspiré et santé (Thème C)
Date(s) : Juillet 2010 (GdR SoC-SiP et STIC santé), Janvier 2011, Avril 2011 . .
Action Protection des données multimédia (Thème D, Axe 1)
Date(s) : Mars 2010, Juillet 2011 et Mars 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Maillages et animations 3D (Thème D, Axe 1 et GdR IG)
Date(s) : Mai 2010, Avril 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Compression et qualité (Thème B axe 4, Thème D axe 1)
Date(s) : Mars 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Action Stockage et transmission d’information : application au domaine médical
(Thème D axe 1, GdR Ondes, GdR STIC Santé)
Date(s) : Décembre 2010 et Juillet 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Liste des Journées hors Actions
Journée Contraintes de non-négativité en traitement du signal et des images (Thème
A)
Date : 1er Février 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Modèle Markoviens cachés et extensions en traitement du signal et des
images (Thème A)
Date : 30 et 31 Mars 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Signal et graphes (Thème A)
Date : 17 juin 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Méthodes de Monte Carlo pour les problèmes inverses Bayésiens (Thème
A)
Date : 15 novembre 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Exploitation de la non-circularité (Thème A)
Date : 20 juin 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Méthodes Bayésiennes non paramétriques pour le traitement du signal et
des images (Thème A)
Date : 6 septembre 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Avancées récentes en traitement des signaux audio (Thème A)
Date : 18 octobre 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Avancées en traitement du signal et en fusion pour la localisation (Thème
A et GdR Robotique)
Date : 3 juin 2010, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Imagerie multi/hyperspectrale : problématiques et nouveaux domaines
d’applications (Thème B, Axe 1)
Date : 4 Juillet 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Traitement d’Images en Imagerie Biologique (Thème B, Axe 1 et GdR Imagerie fonctionnelle du vivant)
Date : 23 Novembre 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Indexation des images et des vidéos de la Santé (Thème B, Axe 3 et GdR
STIC-Santé)
Date : Mai 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Construction automatique de résumés multimédia (Thème B, Axe 3 )
Date : Mars 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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LISTE DES JOURNÉES HORS ACTIONS
LISTE DES JOURNÉES HORS ACTIONS
Journée Compression et protection : journée plénière (Thème D axe 1)
Date : Octobre 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Codage source-canal conjoint (Thème D axe 2)
Date : Octobre 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Sécurité de la couche physique (Thème D axe 2)
Date : Septembre 2010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Nouveaux verrous technologiques dans la recherche industrielle en télécommunications (Thème D axe 2)
Date : Avril 2010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Modèles de canaux radio réalistes et Communications numériques pour les
réseaux du futur (Thème D axe 2)
Date : Mars 2010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Modèles spatiaux stochastiques pour les réseaux (Thème D axe 2)
Date : Décembre 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Dernières avancées en théorie de l’information (Thème D axe 2)
Date : Avril 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Fondements méthodologiques de l’éco-radio (Methodological foundations
of Green Radio) (Thème D axe 2)
Date : Juin 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Traitement de signal ultra large bande (UWB) ; applications en communication et localisation (Thème D axe 2)
Date : Dernier trimestre 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Réseaux de capteurs et algorithmes distribués (Thème A, Thème D axe 2)
Date : Février 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Dix ans de radio intelligente : bilan et perspectives (Thème D axe 2 et GdR
SoC-SiP)
Date : Mai 2010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Journée Smart Grids : Enjeux Scientifiques (Thème D axe 2, GdR MACS et SEED)
Date : Octobre 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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B
Liste des projets jeunes chercheurs
Liste des Projets Jeunes Chercheurs
Projet BISOU : BIStochastic Optimization and application to multiple kernel learning (Thème A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Projet Reconstruction en 3D de scènes urbaines denses à partir de données lidar
aériennes multi-échos (Thème B axe 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Projet Coopération des chemins minimaux et contours actifs polygonaux pour la
détection d’objets (Thème B axe 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Projet Synthèse de textures pour la stimulation de l’activité du cortex visuel (Thème
B axe 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Projet Reconfiguration dynamique dans un décodeur LDPC non-binaire (Thème C)
Projet Robust Wireless Network Coding : Joint Channel / Network Decoding for
cooperative Wireless Networks (Thème D ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Projet Compression et transmission adaptatives de maillages 3D (Thème D ) . . .
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C
C
RÈGLES D’ADHÉSION DES LABORATOIRES
Règles d’adhésion des laboratoires
Tout d’abord il convient de rappeler qu’un GdR est une unité de recherche du CNRS
évaluée tous les quatre ans par le Comité National dont la mission principale est l’animation d’une communauté scientifique donnée. De ce fait, le GdR ISIS reçoit une dotation
annuelle du CNRS. Depuis la fin 2011, la structure GdR ISIS n’est plus reconnue par le
MESR, et ne reçoit plus de dotation du MESR.
Du fait de l’origine des financements, sont laboratoires membres du GdR ISIS, les
laboratoires relevant du CNRS (UMR, UPR, FRE, etc.). Afin de conserver son caractère
structurant dans la communauté des chercheurs et enseignants-chercheurs, et d’aider les
petites équipes parfois isolées du MESR (EA), le comité de direction a décidé de conserver
comme laboratoire membre de droit les laboratoires ou Equipe d’Accueil (EA) d’Etablissement public à caractère scientifique, culturel et professionnel (EPSCP) établis en France
métropolitaine, évaluées par l’AERES (dont les EA des universités).
Ces laboratoires sont membres de droit sous réserve qu’ils en fassent la demande au
GdR ISIS. Les laboratoires dépendant d’autres EPST ou EPIC seront membres partenaires
si les EPST ou EPIC cotisent. Les partenaires industriels cotisants sont membres du GdR.
Les adhésions des membres partenaires sont suivies par le président du club des partenaires.
Inscription au GdR ISIS
Pour être "laboratoire membre", le directeur du laboratoire remplit une fiche d’inscription et désigne un ou des correspondants du GdR. Le rôle du correspondant est de relayer les informations émanant du GdR ISIS vers le laboratoire et de valider les demandes
d’inscription au GdR ISIS de membres de son laboratoire. Les membres des laboratoires
membres sont membres du GdR ISIS après validation de leur demande d’inscription par
le correspondant du laboratoire. Les membres des laboratoires membres et les partenaires
industriels ont droit aux services proposés par le GdR ISIS via son site http ://GdR-isis.fr/ :
• Accès aux réunions organisées par le GdR ISIS avec les comptes rendus.
• Dépôt d’annonces diverses (offres d’emploi, conférences, événements scientifiques)
via le kiosque.
• Diffusion d’annonces à la liste des membres d’ISIS pour les partenaires cotisants.
Financement des frais de déplacement
Le GdR ISIS finance les frais de missions des membres du GdR pour assister aux
réunions organisées ou co-organisées par ISIS à raison d’une mission par réunion, par
laboratoire et par membre permanent et d’une mission par réunion, par laboratoire et par
membre doctorant. Les missions des orateurs sont prises en charge par le GdR ISIS et
n’entrent pas dans la comptabilité précédente.
Pour les partenaires industriels ou les laboratoires partenaires, que nous appellerons
"membres partenaires "ou "partenaires", le GdR ISIS finance une mission par partenaire et
par réunion.
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rapport d`activités 2010

Transcription

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