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Présentation d'ISISPDF: GDR2006v3c.pdf | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A | Traitement statistique de l'information (DSA: J-Y Tourneret, O. Cappé) |
| B | Image et Vision (DSA: L. Blanc Féraud, C. Fernandez, F. Jurie, N. Rougon) |
| C | Algorithme-architecture en traitement du signal et des images (DSA: M. Paindavoine) |
| D | Télécommunications : compression, protection, transmission (DSA: M. Antonini, A. Baskurt, D. Declercq) |
L'analyse des premiers travaux des différents thèmes a permis d'identifier les actions transversales suivantes:
En terme de matériel, il conviendrait de renouveler une partie de l'équipement bureautique et de vidéo projection.
Le rapport d'activité 2003-2005 permet d'évaluer l'ampleur de l'activité et de cadre le budget missions. Les autres grands postes budgétaires sont les projets jeunes chercheurs, le réseau de doctorants, l'Assemblée Générale, le salaire de l'ingénieur support du site.
Budget demandé
Dépenses prévisionnelles (en kEuros/an)
| Missions (Journées Thématiques et Actions) | 100 |
| Assemblée Générale (1 an sur 2) | 15 |
| Projet "jeunes chercheurs" | 25 |
| Réseau de doctorants | 20 |
| Salaire Ingénieur | 20 |
| BDI co-financées (2) | 25 |
| Fonctionnement, édition | 5 |
| Soutien à manifestations scientifiques | 10 |
| 220 |
Recettes nécessaires (en kEuros/an)
| Club des Partenaires (projeté) | 90 |
| CNRS (soutien de base demandé) | 85 |
| MESR (soutien demandé) | 45 |
| 220 |
Directeurs Scientifiques Adjoints :
Les participants aux débats qui ont eu lieu durant l'AG ont souhaité réaffirmer la pertinence d'un thème centré autour des questions méthodologiques en traitement du signal et des images. Le titre retenu pour le nouveau thème proposé, " traitement statistique de l'information ", procède à la fois du constat que la modélisation probabiliste associée au formalisme statistique constitue une caractéristique dominante des recherches menées actuellement sur ce thème, ainsi que de la volonté de dépasser la distinction, peu pertinente dans certains contextes, entre signal (sous entendu signal uni-dimensionnel dépendant du temps) et image. Le terme plus neutre d' " information " souligne l'intérêt porté tout à la fois au contexte le plus classique en traitement du signal, celui de données dépendantes indexées par le temps, mais également aux données multidimensionnelles présentant des dépendances spatiales et/ou temporelles ainsi qu'au signaux plus structurés (données de comptages, signaux symboliques, etc.) Ce thème est bien évidemment destiné à entretenir des interactions fortes avec les autres composantes du GdR ISIS ainsi qu'avec d'autres communautés actives autour des thèmes mentionnés ci dessus (statistiques mathématiques, informatique et intelligence artificielle, physique, etc.)
Pour structurer les activités du thème proposé, nous proposons un découpage en trois grands axes correspondant à trois objectifs clés du traitement de signal (modélisation, estimation et décision, restauration). L'histoire des activités du thème A du GdR ISIS (méthodes, algorithmes, modèles, théorie...) se retrouve largement dans l'énoncé, très classique, de ces trois axes. Si ce contenu, apparemment très large et traditionnel, permet de souligner l'aspect fédérateur des questions méthodologiques au sein du GdR ISIS, cela ne doit pas occulter le fait que l'objectif affiché est d'inciter, promouvoir et animer une recherche très moderne et active actuellement sur de nombreux aspects, parfois très pointus. Quelques exemples seront détaillés dans la suite de ce document.
Les trois axes proposés sont :
La modélisation en traitement de signal consiste à représenter les signaux ou les systèmes physique de façon à permettre leur traitement. Cette tâche nécessite donc à la fois de bonnes connaissances physiques ou phénoménologiques concernant les signaux étudié ainsi qu'une maîtrise des outils de traitement appropriés aux différents modèles. Cette problématique a fait l'objet d'un nombre considérable de travaux depuis la création du premier GdR en traitement du signal et des images. Cependant, elle reste centrale, d'autant plus que de nouvelles thématiques importantes ont émergé ces dernières années. Nous proposons de porter une attention particulière aux directions suivantes :
Estimer les paramètres d'un modèle, détecter un signal, classifier en fonction de différentes hypothèses, interpréter (automatiquement) les résultats sont les objectifs centraux 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 proposées ces dernières années demandent à être étudiées avec beaucoup d'attention. Nous proposons d'encourager les recherches dans les domaines suivants :
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 :
Le projet scientifique se concrétisera par un ensemble d'actions. Cette partie propose une vue globale du projet d'animation pour ces quatre prochaines années. Les actions proprement dites ne sont pas encore figées et doivent être discutées avec les chercheurs associés au GdR. Parmi les actions déjà identifiées, on peut citer en particulier :
Les travaux seront effectués dans un large esprit d'ouverture vers les autres communautés, tout en respectant la spécificité d'ISIS. Une des perspectives du thème A sera, en faisant évoluer les thématiques développées en son sein, de favoriser les échanges avec les autres thèmes. En particulier des actions transverses dans les thèmes des problèmes inverses et des réseaux de capteurs ont déjà été identifiées :
Une enquête effectuée au sein du GDR ISIS a permis de recenser les équipes concernées par les axes de recherche du thème A. Plus précisément, une quarantaine d'équipe ont montré leur intérêt pour au moins l'un des thèmes " modélisation " (29 équipes), " estimation et décision " (35 équipes) et " restauration " (33 équipes) :
CNES, EADS, ONERA, SAGEM, Thales Air Defence, Thales CSA, Thales avionics.
Directeurs Scientifiques Adjoints :
Ce thème résulte d'une restructuration en profondeur des thèmes B " Forme, Mouvement, Structure de scènes " et E " Images, Modèles et Systèmes : traitement, Analyse, Indexation " du GdR ISIS dans sa version 2002/2006. Les participants de l'AG d'avril 2005 ont décidé de fusionner ces deux thèmes en un seul intitulé "Image et Vision". Il s'agit d'explorer la chaîne image dans son ensemble, de l'acquisition des données à l'interprétation haut niveau en passant par la reconstruction d'image, l'analyse de formes et de scènes. Les problématiques liées à la recherche d'information dans des grandes bases de données multimédia sont aussi parties intégrantes de ce thème, ainsi que les études centrées sur la modélisation de la perception visuelle humaine et la prise en compte de la qualité perçue.
Le thème Image et Vision réunit aussi les acteurs principaux du traitement et de l'analyse des signaux nD autour de l'étude de nouvelles méthodes et méthodologies pour les images multicomposantes (couleur, 3D, en mouvement, multi et hyperspectrale, ...) avec la prise en compte de la réalité physique des données et l'intégration d'informations contextuelles, incluant le facteur humain.
Les axes scientifiques abordés correspondent à des priorités thématiques affichées aussi bien au niveau national qu'européen et qui se retrouvent dans des groupes de travail internationaux, des conférences internationales ou des sessions significatives dans des congrès majeurs (ICIP, RFIA, CGIV, CIC, etc...).
Quatre axes de recherche principaux ont été définis, et seront animés et coordonnées par quatre DSA qui sont des chercheurs issus de thématiques et d'institutions complémentaires. Les axes proposés structurent le thème. Il existe bien sûr une dépendance entre ces différents axes et nous veillerons à les faire interagir. Nous veillerons aussi à une résonance des différentes actions entreprises, par l'association, à nos journées de travail, d'acteurs majeurs du domaine, nationaux et internationaux, industriels et académiques, en interaction avec les sociétés savantes et les comités de normalisation qui pourraient être concernés par certaines études particulières. Des pages web en français et en anglais permettront une diffusion de l'information et une bonne lisibilité du thème. Les axes proposés pendant l'AG pour la structure du thème Image et Vision du GdR ISIS pour 2006-2010 sont les suivants :
DSA : Laure Blanc-Féraud.
Dans la chaîne de traitement d'image, cet axe se situe en amont et s'intéresse à la formation des images à partir des données des capteurs et à l'extraction de primitives, d'informations pertinentes pour l'exploitation des ces données en vue d'une utilisation ciblée. Les images optiques sont loin de définir à elles seules l'ensemble des images dont on dispose aujourd'hui. Ainsi, le développement de capteurs offrant des informations complémentaires comme le radar, le laser, ou encore les capteurs multi ou hyperspectraux permettant d'acquérir une information fine du spectre, sont largement utilisés en observation de la Terre par satellites et en astrophysique. Les applications médicales ont, elles aussi, très largement contribuées au développement de systèmes d'imagerie 2D ou 3D non invasive comme le scanner, la tomographie à émission de photons, l'IRM, la MEG... Les applications en sciences du vivant motivent aussi le développement de capteurs pour la microscopie. Pour chacune de ces imageries, la connaissance de la physique d'acquisition est nécessaire pour la formation de l'image que ce soit pour un problème de reconstruction 3D à partir d'observations 2D (projections) ou pour la prise en compte de phénomènes de dégradation spécifique aux capteurs afin de restaurer une image de bonne qualité visuelle et exploitable par la suite. Ces types d'imagerie sont complémentaires et se pose souvent le problème de la fusion des informations issues de ces différents systèmes, impliquant une phase de recalage, de mise à niveau des résolutions, et de mélange d'informations hétérogènes. De nombreuses applications industrielles utilisent aujourd'hui un ou plusieurs systèmes d'imagerie et ont des besoins récurrents en terme d'amélioration des images et d'extraction d'information.
Cet axe englobe donc tous les aspects du traitement d'image dit " bas-niveau " (au niveau du pixel), que ce soit pour la restauration ou pour l'analyse d'image. Les outils mathématiques issus du calcul variationnel, des EDP, les modèles stochastiques ainsi que les transformées (de type ondelettes par exemple) y sont explorés pour l'analyse (contours, textures...) des différents types d'image. Cette thématique est présente au niveau international et regroupe un nombre important de chercheurs. Ceux-ci échangent lors de congrès internationaux dont le principal est sans doute la conférence ICIP organisée annuellement par l'IEEE.
DSA : Nicolas Rougon.
L'axe 2 se propose d'explorer, selon une approche orientée modèles, les problématiques liées à l'analyse de formes et de scènes (naturelles, virtuelles ou hybrides), statiques ou dynamiques. Conjointement aux aspects théoriques, ce thème s'intéresse à la mise en œuvre des modèles, tant au niveau des méthodes numériques (schémas, complexité, convergence, stabilité, précision) que sur le plan algorithmique (structures de données, implantations).
Cet axe s'attachera en particulier à coordonner des actions d'animations autour :
Les domaines d'applications apparaissent extrêmement vastes et font partie intégrante des préoccupations de cet axe.
Nous mentionnons par exemple les applications liées à la santé, à la video-surveillance, au contrôle non destructif ou à l'animation graphique. Ces domaines sont directement reliés aux orientations et priorités sectorielles définies au niveau national (CNRS-DSTIC, ACI, Réseaux de Recherche et d'Innovation Technologiques (RNRT, RNTS, RIAM...), Pôles de Compétitivité émergents) et européens.
DSA : Frédéric Jurie.
L'interprétation du contenu des images a toujours été, depuis l'origine de la vision par ordinateur, au cœur des préoccupations des chercheurs du domaine. Cette thématique de recherche reste encore aujourd'hui une thématique de premier rang, compte tenu du nombre d'applications visées et des difficultés qui persistent. Deux grands domaines sont concernés, celui de la détection et reconnaissance d'objets dans des images et séquences d'images ainsi que celui de la recherche d'information, d'objets ou d'actions dans des bases d'images.
Cet axe s'efforcera de développer des actions d'animation de recherche, en particulier autour des trois points suivants :
Des journées communes seront réalisées avec le thème D sur l'indexation de données compressées. Des journées communes seront également prévues avec l'axe 4 suivant.
DSA : Christine Fernandez-Maloigne.
Cet axe porte sur une approche système du traitement et de l'analyse d'images multicomposantes avec un attachement particulier aux images couleur statiques et dynamiques. De par son côté subjectif, le traitement de la couleur n'est pas formalisable directement et il est donc indispensable de prendre en compte une modélisation des effets de la perception humaine, bien plus encore que pour les autres composantes visuelles d'une image (contours, textures, contraste,...), qui seront cependant également étudiés. La préoccupation centrale de cet axe concernera donc l'introduction, dans toute la chaîne des traitements, de paramètres issus de modèles du système visuel humain et de la connaissance du contenu ou du contexte. On s'attachera également à la prise en compte de facteurs liés à la qualité ou à l'efficacité pour le management des systèmes de vision, en vue d'interprétation ou de traitements orientés contenus. Des liens forts, se traduisant par des journées communes, seront ainsi tissés avec les GDR Couleur et Matériau, MSPC, I3 et la communauté informatique graphique. Des actions communes sont également déjà ciblées avec le thème D sur le tatouage et la compression. Une attention toute particulière sera portée aux attentes des industriels notamment sur les aspects métrologie, apparence, contrôle qualité. De plus, le problème de la qualité perceptuelle dans son ensemble, au regard des normes JPEG et MPEG, ou encore de la Commission Internationale de l'Eclairage, sera bien sûr pris largement en compte. Des acteurs nationaux et internationaux, industriels et académiques, majeurs dans ces comités de normalisation, seront conviés à participer aux travaux.
L'animation des quatre axes du thème B est structurée par des actions ciblées. Les responsables proposés pour chacune de ces actions organiseront des journées thématiques avec des exposés tutoriaux et des exposés de recherche plus pointus. Les partenaires seront le plus possible associés à ces journées, avec des exposés de leur problématique ou/et de leur solution. Les actions dans chacun des axes du thème sont :
Un questionnaire permettant d'identifier les chercheurs français appartenant au GdR ISIS dont l'activité relève de ce domaine a été distribué. Une centaine de réponses ont été retournées, chacune représentant un chercheur isolé ou un groupe de chercheurs, intéressé pour participer à des journées thématiques en tant qu'auditeur, orateur ou organisateur de journées thématiques. Les laboratoires correspondants sont listés dans la suite de ce document. Les partenaires industriels ont aussi montré leur intérêt pour l'ensemble des thématiques couvertes par le thème. Ils sont, eux aussi, répertoriés dans la suite de ce document.
Près de 70 équipes ont été recensées :
Nous listons ici les partenaires du GDR ISIS mais aussi des industriels intéressés par la thématique (participation aux journées " optique non conventionnelle " en 2005 par exemple).
Adéquation algorithme-architecture
Directeur Scientifique Adjoint :
Les recherches en traitement du signal et des images conduisent généralement à des algorithmes qui sont implantés sur des stations de travail afin de simuler leur comportement principalement du point de vue fonctionnel. Néanmoins les applications industrielles qui utilisent ces algorithmes nécessitent de réaliser ces implantations sur des architectures spécifiques car il s'agit de respecter des contraintes temps réel multiples (périodicités, latences) et des contraintes d'embarquabilité (nombre de processeurs, surface des circuits intégrés spécifiques, consommation, etc). Dans les cas les plus complexes, ces architectures peuvent comporter des composants programmables (processeurs RISC, CISC, DSP, etc) utilisés pour leur flexibilité et des composants non programmables (ASIC, FPGA, etc) utilisés pour leurs performances, nécessitant d'effectuer une conception conjointe logiciel-matériel (codesign). Le thème C joue un rôle transversal vis à vis des autres thèmes d'ISIS qui sont à l'origine des algorithmes à implanter. Il traite de cette problématique particulièrement difficile à maîtriser dans un contexte où aussi bien les processeurs que les circuits intégrés spécifiques évoluent très rapidement.
L'Adéquation-Algorithme-Architecture (AAA) consiste à étudier simultanément les aspects algorithmiques et architecturaux en tenant en compte leurs relations dans le sens algorithme vers architecture, et vice versa. Cela conduit à développer des méthodologies, plus ou moins formelles, permettant de réaliser l'implantation optimisée d'un algorithme (minimisation des composants logiciels et matériels) tout en réduisant le cycle de développement conduisant au produit final. On vise à améliorer d'une part les techniques de prototypage rapide pouvant aller jusqu'à la production de code de série et d'autre part la conception conjointe logiciel-matériel. Les méthodes formelles utilisent des modèles mathématiques pour décrire l'algorithme, l'architecture et les implantations possibles en tenant compte des contraintes temps réel et d'embarquabilité. Cela permet d'effectuer des spécifications fonctionnelles non ambiguës, des vérifications formelles le plus tôt possible dans le cycle de développement conduisant à diminuer les tests en temps réel, de poser des problèmes d'optimisation pour dimensionner au mieux les architectures, et éventuellement remettre en cause les algorithmes eux-mêmes, et enfin de générer automatiquement du code sûr et efficace sous la forme de programmes exécutables pour les processeurs et de net-lists pour les circuits intégrés. Dans ce contexte il est indispensable d'effectuer des expérimentations sur des applications industrielles afin de découvrir de nouveaux problèmes de recherche dans notre domaine et afin de proposer de nouvelles approches pour résoudre ces problèmes. Il est aussi indispensable de suivre l'évolution des technologies de l'électronique numérique et analogique qui constituent les fondements des architectures. Nous suivons les nouvelles tendances dans les domaines des architectures hybrides numérique/analogique, des architectures reconfigurables éventuellement dynamiquement, des SoC (System on Chip) qui laissent au concepteur une grande liberté pour adapter l'architecture aux algorithmes, et enfin des IP (Intellectual Properties) qui sont des composants logiciels et matériels, réutilisables dans différentes applications, grâce à leur interface standard. Enfin nous cherchons à fournir pour les méthodes proposées des outils logiciels adaptés aux besoins des utilisateurs.
Le thème C sera animé par un bureau composé du DSA du thème C et des membres responsables des différentes actions du thème C. Le rôle du bureau d'animation sera de planifier et d'organiser les différentes réunions scientifiques, de gérer les demandes de financement (doctorants, actions, ...), de favoriser les échanges de doctorants entre laboratoires et d'initier des Workshops et des Ecoles d'Eté relevant du domaine de l'AAA.
L'animation scientifique interne du thème C consistera en des journées thématiques, des workshops, des publications communes et des actions thématiques internes:
L'animation scientifique transversale du thème C consistera en des journées thématiques, des écoles d'été et des actions thématiques transversales:
Environ 200 chercheurs (100 permanents et 100 doctorants), répartis dans 18 équipes participent activement à la vie scientifique du thème C. Ces équipes sont les suivantes :
La thématique Adéquation-Algorithme-Architecture rapproche les aspects méthodes, outils, architectures et les applications en TDSI. Pour valider cette approche multi-disciplinaire, il est nécessaire d'effectuer des expérimentations sur des systèmes réels qui imposent des contraintes de temps-réel, de consommation et d'embarquabilité. Dans ce contexte, les industriels sont naturellement impliqués dans le thème C et c'est donc l'ensemble des partenaires du GDR ISIS qui sont concernés.
Télécommunications : compression, protection, transmission
Directeurs scientifiques adjoints :
D'un point de vue général, le thème D fédère les chercheurs et les laboratoires travaillant sur les problématiques des couches basses des télécommunications (traitement de l'information, forme d'onde et système d'accès), des aspects de codage de canal associés (théorie de l'information, turbo-traitements), sur la problématique de la compression de source (image, vidéo, audio, 3D) et sur l'insertion de données cachées pour la protection (tatouage) ou pour l'enrichissement du contenu (data hiding).
Le projet scientifique du thème D est organisé en 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.
(Atilla Baskurt, Marc Antonini)
Cet axe regroupe les chercheurs qui s'intéressent au codage 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 dégradées par la compression et le tatouage, dans les études normatives comme JPEG2000 ou H.264 et dans la prise en compte du canal de transmission à la conception des méthodes de compression. Ainsi, se dégagent quatre grandes thématiques :
En plus de ces thématiques bien assises, d'autres émergent très nettement si on analyse les mots-clés des équipes attachées à cet axe ou les sujets de thèse en cours ou les intitulés des sessions des conférences reconnues de notre domaine. Cet axe concentrera son animation principalement sur quatre thématiques émergentes :
(David Declercq)
Cet axe rassemble toutes les problématiques de traitement du signal ou de l'information rattachées à la couche physique des transmissions numériques, incluant les couches protocolaires les plus basses dans certains cas. Les domaines abordés dans cet axe forment un lien naturel entre des méthodes amont et des applications ou des préoccupations technologiques beaucoup plus appliquées. Ainsi, les méthodes et outils développés et étudiés dans cet axe sont empruntés au traitement du signal (thème A du GdR ISIS) ou encore à la théorie de l'information (hors GdR ISIS). D'un autre côté, les chercheurs et laboratoires participant au thème D s'intéressent également à des approches moins optimales et plus pragmatiques, pouvant tenir compte des contraintes technologiques et/ou des autres couches (analogique, hardware, logicielle ou protocolaire, etc.) dans le développement des systèmes de communication numériques. Trois grandes thématiques générales forment l'assise de la recherche française dans ces domaines :
Outre ces thématiques générales, deux nouvelles thématiques émergent et prennent une importance scientifique de plus en plus grande, tant au niveau national qu'international. Notons que ces thématiques ont été mises en avant pour ce dépôt de projet, et que d'autres domaines pourront (et devront) émerger au cours du quadriennal.
Le projet scientifique sera mis en œuvre au travers de la coordination d'actions d'envergure variable. Cette partie propose une vue globale du projet d'animation du thème D. Ces diverses actions d'animation seront validées lors d'une journée plénière du thème D planifiée début 2006.
Voici les actions potentielles inter-GdR thématiquement rattachées au thème D. Cette liste sera réduite aux actions effectives dès lors que les contacts auront été pris et qu'un responsable de ces actions pour le thème D sera désigné.
Suite à l'enquête réalisée au niveau national pour la partie codage source, 30 équipes de recherche ont été recensées, ce qui correspond à un potentiel de 100 chercheurs (cf. annexe D, enquête). Cette enquête a permis également de dégager des grandes orientations thématiques et les axes émergents décrits ci-dessus.
Les équipes concernées sont :
Pour la partie communications numériques, un travail préliminaire a été fait pendant l'AG d'avril 2005. 20 équipes et 100 chercheurs ont été recensés dans ce domaine. Les thématiques actuelles ainsi que les thématiques émergentes ont été mises en évidence pour les communications numériques pendant cette AG.
Ce travail prospectif a montré que ces deux thématiques sont soutenues par une communauté importante et active de chercheurs (environ 200 chercheurs). Il permet de dégager plusieurs axes à forte activité, donc une lisibilité naturelle dans le paysage signal et image.
Le thème D a une forte interaction avec la grande majorité des industriels faisant partie du club des partenaires du GdR ISIS : FT R&D, Thomson, Thales, Kodak, EADS, CNES, Mitsubishi, Motorola, etc.
Il est important de maintenir cette interaction forte à travers des ½ journées "rencontres partenaires", ainsi que la volonté d'une intervention partenaire dans la grande majorité des journées thématiques. Ces rencontres permettront de présenter les problématiques, d'identifier les besoins des partenaires, et de préciser les champs de recherche et les formes de collaboration entre les partenaires industriels et équipes de recherche académique.
Description des actions du Thème A
Animateurs :A. Ferrari
On assiste depuis quelques années à des interactions de plus en plus fortes entre la communauté astrophysique et la communauté traitement du signal et des images. On peut considérer qu'un nombre important de projets instrumentaux originaux au titre des objectifs astrophysiques mais aussi des types de données collectées sont à l'origine de cette dynamique. Un certain nombre d'actions permettant aux communautés "Traitement du Signal et des Images", "Astrophysique" et "Probabilité et Statistiques" de se rencontrer ont déjà été menées et ont démontré une réelle volonté de collaboration (Action Spécifique 177 du RTP 26 (2003-2004) et Projet MathSTIC (2004-2005). Ces actions ont donné lieu à plusieurs rencontres nationales et internationales entre les diverses communautés comme l'organisation d'une session spéciale à la conférence EUSIPCO intitulée " New directions in Poissonian Models for Signal and Image Processing " et l'organisation d'une session spéciale " Astro-statistique au 20ième colloque GRETSI sur le traitement du signal et des images. L'objectif de cette action thématique est l'organisation de journées sur des thématiques bien identifiées du thème A du GDR ISIS et autour d'un objectif astrophysique clairement défini pour lesquel des résultats ont déjà été obtenus dans les deux communautés.
Animateurs : C. Richard, M. Davy
Des applications existantes et futures liées aux méthodes à noyaux concernent l'estimation statistique (régression), la détection/classification, l'identification ou l'analyse de données. L'action " méthodes à noyaux " menée dans le cadre du thème A du GdR ISIS propose de créer une dynamique de recherche autour de ces thèmes et de dégager de nouvelles perspectives pour le traitement du signal au jour de nouveaux travaux menés en reconnaissance des formes et en théorie statistique de l'apprentissage.
Animateurs : Stéphane Canu
La classification et la reconnaissance des formes sont des disciplines qui intéressent de nombreuses communautés comme la communauté statistique, le traitement du signal et des images, le traitement de la parole. Les partenaires industriels ont également montré un grand intérêt pour ces thématiques. Tout problème de classification peut se décomposer en deux étapes essentielles :
Une session plénière sur ce thème présentera les différents aspects relevant de ces deux étapes indispensables à la résolution d'un problème de classification. Cette action consiste à recenser les diverses équipes travaillant dans le domaine de la classification et d'identifier les applications intéressant les partenaires industriels.
Animateurs : R. Gribonval
Les méthodes de traitement du signal basées sur des approximations parcimonieuses sont extrêmement prometteuses en termes d'applications aussi diverses que la compression, le débruitage, la séparation de sources, l'identification de systèmes et l'extraction d'informations pour l'indexation. Cependant, des verrous théoriques subsistent principalement dus au fait qu'une " bonne " approximation d'un signal est envisagée uniquement sous l'angle de la parcimonie.
Les journées organisées sur ce thème ont pour objectif de réunir les forces vives travaillant sur le sujet afin de lever les verrous théoriques identifiés
Animateurs : P. Abry et P. Flandrin
Décomposer un signal ou une image sur une base de fonctions appropriée est un problème qui a reçu un vif intérêt dans les communautés du traitement du signal et des images. Des travaux récents portant par exemple sur la décomposition modale empirique montrent que ce problème est toujours d'intérêt.
Les journées organisées sur ce thème feront suite à la journée du 1er avril 2004 organisée par le thème A du GDR ISIS.
Animateurs : Jean-Yves Tourneret
Nous assistons actuellement au développement de nombreux systèmes de localisation utilisant souvent des mesures hybrides (par exemple mesures GPS et mesures inertielles). L'étude de ces systèmes a soulevé de nouveaux problèmes comme le traitement des interférences et des multi-trajets. Parallèlement, les techniques d'estimation séquentielle comme les méthodes de filtrage particulaire rencontrent un vif succès dans la communauté statistique.
Nous proposons d'organiser quelques journées réunissant des personnes des deux communautés afin de dégager des problèmes de localisation et de navigation pouvant être traités à l'aide des méthodes séquentielles d'estimation.
Les travaux seront effectués dans un large esprit d'ouverture vers les autres communautés, tout en respectant la spécificité d'ISIS. Une des perspectives du thème A sera, en faisant évoluer les thématiques développées en son sein, de favoriser les échanges avec les autres thèmes. En particulier des actions transverses dans les thèmes des problèmes inverses et des réseaux de capteurs ont déjà été identifiées :
Action transverse avec J.Y. Tourneret comme porteur pour le thème A et G. Gellé comme porteur pour le thème D définie au §14.1.1
Action transverse avec M. A. Djafari comme porteur pour les thèmes A et B définie §12.2.1
Action transverse avec P. Loubaton et M. Najim comme porteurs pour les thèmes A et D. définie en 14.1.2
Action transverse avec E.Boutillon et M.Paindavoine définie au §13.2.1
Description des actions du Thème B
Animateurs : Vincent Devlaminck, Christophe Ducottet, François Goudail
Mots-clés : Systèmes d'imagerie, reconstruction, extraction d'information, traitement d'images, physique.
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 en plein développement, on peut citer l'imagerie optique pour la biologie (fluorescence, imagerie dans les milieux diffusants, ...), l'imagerie satellitaire optique et radar RSO, l'imagerie polarimétrique, active, interférométrique, l'holographie numérique...
Ces nouveaux systèmes d'imagerie trouvent leurs applications dans de nombreux domaines : télédétection, défense, contrôle industriel, astronomie, sciences du vivant, ... Ils permettent de former ou de reconstruire numériquement des images à partir de nouveaux phénomènes physiques.
Le traitement des images joue un rôle essentiel dans le développement et l'exploitation de cette nouvelle génération de systèmes. En effet, il permet d'extraire de l'information sur les objets observés, à partir des grandeurs physiques enregistrées sur le capteur, en prenant en compte des caractéristiques telles que la nature du bruit. D'autre part, la définition des traitements est de plus en plus indissociable de la conception même de ces nouveaux systèmes.
L'objectif de cette action est d'animer la communauté de l'imagerie afin de
Nos actions reposeront sur de fortes interactions avec d'autres communautés. Au sein du GDR ISIS, nous collaborerons de manière étroite avec l'action " Problèmes inverses ", (reconstruction d'images par le calcul), l'action " Analyse d'Images Multivariees ", ainsi qu'avec le thème A. Nous souhaitons également poursuivre notre collaboration avec le GDR Ondes, en organisant par exemple des réunions en commun. Enfin, nous continuerons à nous appuyer sur des sociétés savantes telles que la Société Française d'Optique et le club EEA, qui nous permettent d'élargir notre audience et de faire ainsi mieux connaître les activités du GDR ISIS.
Animateurs : Jocelyn Chanussot, Christophe Collet, Kacem Chedih
Cette action s'intéresse aux méthodes mises en œuvre sur des images multi-composantes. Ces images et les domaines applicatifs sont très variés :
L'imagerie multivariée nécessite le développement de nouveaux outils d'analyse pour réaliser des opérations telles que : le débruitage et la restauration prenant en compte l'aspect multidimensionnel des données ; la réduction de dimensionalité adaptée ; la segmentation et la classification robustes, rapides et adaptatives ; le recalage des images et la fusion de données complexes et hétérogènes. Le domaine de l'analyse d'images multivariées est en pleine expansion, et il convient de réfléchir aux atouts supplémentaires dans le processus d'interprétation qu'elles apportent par rapport aux images monocomposantes. L'analyse de quantités importantes de données, généralement hétérogènes, le recalage sur des grilles de discrétisation quelconques parfois différentes des différentes variables, le problème des données manquantes ou aberrantes, la modélisation multidimensionnelle du bruit, l'estimation des paramètres (‘curse of dimensionality'), la représentation optimale de l'information sur ce type de données (compression et indexation) correspondent à des thématiques émergentes au niveau international. L'exploitation optimale de ces données exige l'élaboration de nouvelles méthodes faisant appel aux disciplines de la physique, des mathématiques, des statistiques, du signal et des images. Cette action constitue le lieu privilégié de discussions et d'échanges avec les acteurs des autres thématiques et le club des partenaires.
Des réunions seront programmées dont certaines seront menées en étroite collaboration avec les partenaires et d'autres seront communes respectivement avec les thèmes A, B et D.
Une base de données sera mise à la disposition des membres du GDR pour favoriser les échanges.
Animateur : M. Cord, Ph. Joly, L. Macaire. Axe 3.
Animateur : X. Descombes. Action transverse aux axes 2 et 3
Mots clés : modélisation statistique, apprentissage, classification, reconnaissance de formes.
L'objectif de cette action est de promouvoir les échanges scientifiques entre les chercheurs travaillant sur des algorithmes et des systèmes basés sur la modélisation statistique et l'apprentissage pour la vision par ordinateur et la reconnaissance des formes.
La capacité d'un système à apprendre joue souvent un rôle critique dans les problèmes de vision par ordinateur et représente un réel défi pour l'avenir.
Les thématiques impliquées dans cette action sont :
Animateurs : David Alleysson et Alain Clément
Mots clés : analyse spatio-chromatique-temporelle, espaces colorimétriques, modèles d'apparence colorée, statistique des stimuli naturels, système visuel humain, traitement de l'information vectorielle.
Dans la chaîne de traitement d'une image, la couleur intervient à de nombreux niveaux, de l'acquisition, à l'analyse jusqu'à la restitution. La spécificité des images couleur repose sur le codage trichromatique de l'information en relation directe avec l'organisation de la rétine humaine. La perception des couleurs par le système visuel humain fait intervenir des mécanismes corticaux non linéaires et complexes qui engendrent de nombreux phénomènes perceptuels tels que, par exemple, l'adaptation chromatique, le contraste simultané ou la constance de couleur. Ces phénomènes sont souvent à l'origine de ce que nous appelons des illusions d'optique. Le traitement informatique d'images et de vidéos couleur a donc à se préoccuper à la fois de la nature vectorielle de l'information couleur ainsi que des mécanismes perceptuels mis en œuvre lors de l'analyse de scènes naturelles par un observateur humain.
L'objectif de cette action est d'établir un état des lieux de la prise en compte des aspects perceptuels aux différents niveaux de la chaîne de traitement. Cet état des lieux a déjà été initié au sein du GDR ISIS par le GT3 (OT 3.2) de 1998 à 2001, et poursuivi dans une moindre mesure au travers du Thème E de 2002 à 2005. Des actions spécifiques, telles que l'AS163 (2003-2004) " Traitements perceptifs d'images numériques couleur " ont permis de dégager certaines perspectives plus ciblées. Deux axes prospectifs complémentaires semblent devoir être explorés :
Les aspects perceptuels sont aujourd'hui relativement abordés lors de l'acquisition et du codage des images (espaces colorimétriques, modèles d'apparence couleur, échantillonnage spatio-chromatique) ainsi que lors de l'évaluation des résultats d'algorithmes et de la restitution (métriques de différences de couleur, calibrage, mesures de qualité, VQEG). En revanche, les algorithmes de filtrage, de classification et de segmentation n'utilisent généralement pas ou peu les mécanismes de décomposition de scènes mis en œuvre par le système visuel humain. Parmi les pistes qu'il est possible d'envisager, on peut citer les méthodes adaptatives ou hiérarchiques, les approches spatio-colorimétriques, ou encore statistiques.
- Depuis de nombreuses années, la caractérisation des mécanismes perceptuels humains repose sur une décomposition des stimuli en éléments simples, ce qui ne donne qu'une idée imprécise de ce qui se passe lors de l'observation de scènes complexes qui font intervenir l'ensemble des mécanismes. Les modèles d'écologie de la vision témoignent de la redondance qui existe entre les informations spatiales, chromatiques et temporelles. L'exploitation de cette redondance par l'analyse statistique de scènes est une approche globale qui mérite d'être investiguée.
À travers ces deux axes, s'exprime l'objectif scientifique essentiel de l'action qui est d'approfondir le lien nécessaire entre mécanismes perceptuels et algorithmique vectorielle de manière globalisée d'un bout à l'autre de la chaîne de traitement. Les aspects matériels (systèmes d'acquisition et de restitution) et applicatifs (matériaux, agro-alimentaire, végétal) seront aussi abordés.
Nous envisageons une organisation en journées thématiques ciblées au rythme d'une journée ou demi-journée tous les 2 mois avec tous les 6 mois une journée plus horizontale faisant la part belle aux solutions " intégratrices " et aux applications industrielles.
Le lien avec l'action transversale "Statistiques et apprentissage pour l'interprétation d'image " semble évident, ainsi qu'avec l'action inter GDR " Systèmes de vision, intégration des connaisssances, performances".
Dans le même esprit, un lien méthodologique avec le thème A " traitement statistique de l'information " semble envisageable.
Enfin, le GDR 2155 " Ecologie comportementale" ne semble pas pouvoir être ignoré.
Ces liens pourront être formalisés par l'organisation de journées thématiques communes.
Animateurs : C. Larabi, A. Saadane, C. Charrier
Mots clés : métriques de qualité avec et sans référence, caractéristiques du système visuel humain, carte d'importance perceptuelle, régions d'intérêt perceptuel, masquage, tests psychophysiques de qualité, recommandation de qualité pour les images fixes et la vidéo
L'apparition des nouvelles technologies de vidéo numérique pose intuitivement le problème de la qualité des images restituées (présence ou non d'aliasage par exemple). Cette notion de qualité représente alors aujourd'hui une des clés du développement des applications et des services multimédias. En effet, au premier coup d'œil posé sur une image, l'être humain est capable d'en quantifier la qualité en fonction de la mise en œuvre d'échelles internes mettant en jeux plusieurs mécanismes psychologiques, tels que le système perception-conscience défini par Freud. Dès lors la perception est à considérer comme une des échelles internes à un processus menant à une appréciation globale de la qualité d'un objet ou en l'occurrence d'une image. La principale difficulté consiste alors à disposer de règles et/ou de métriques permettant d'aboutir à une évaluation de la qualité d'une image, à l'instar de ce qu'effectue le système visuel humain.
Un état des lieux de la mesure de la qualité d'une image ayant subit un traitement a déjà été initié dans le cadre des journées thématiques spécifiques organisées au sein du GdR-ISIS au travers du thème E en 2002, 2003 et 2004. Néanmoins, il convient de compléter et de dépasser cet état des lieux par deux axes prospectifs qui sont complémentaires :
En général, seules les mesures mathématiques simples telles que le PSNR ou l'EQM sont utilisées, ce qui nécessite de disposer de l'image de référence. Or dans certains cas on ne dispose pas de cette dernière ; les mesures citées précédemment ne conviennent alors plus. De plus, les notes finales de qualités sont obtenues à partir de cartes d'importance perceptuelle mises en place en fonction de seuils de détection des artéfacts. L'artefact le plus couramment utilisé étant la mesure de l'effet de masquage. Ainsi l'intégration de caractéristiques du système visuel humain (SVH) devient de plus en plus prépondérant dans la mise en œuvre de métriques de qualité. Cette approche mérite d'être approfondie afin d'obtenir une métrique de qualité simple, rapide à mettre en œuvre et qui se rapproche le plus du jugement effectué par l'être humain, qu'il possède ou non une image de référence.
Dès lors que l'on utilise des métriques de qualité pour quantifier la dégradation d'une image, le jugement rendu par l'observateur humain est quasiment incontournable. Qui plus est, en fonction de la tâche qui lui est demandé (tâche de détection ou de discrimination) les protocoles mis en œuvre ne sont pas les mêmes. Cependant, la mise en place de tests psychophysiques est un processus fastidieux qui nécessite des conditions de visualisation particulières. Une prospection en vue d'optimiser les recommandations actuelles pourra être envisagée afin d'alléger les processus actuels de mise en place de tests psychophysiques.
Nous envisageons une organisation en journées thématiques ciblées au rythme de 3 journées par an qui donneront lieu à la rédaction d'un rapport de synthèse.
Le lien avec l'action du thème B " Systèmes de vision " semble évident, ainsi qu'avec l'axe " Codage source " du thème C. Enfin, le GDR 2155 " Ecologie comportementale" ne semble pas pouvoir être ignoré. Ces liens pourront être formalisés par l'organisation de journées thématiques communes.
Animateur : A. Mohammad-Djafari
Dans un grand nombre de domaines d'applications en sciences, les données observées sont liées aux grandeurs d'intérêt par un modèle plus ou moins connu. Inférer sur ce modèle en même temps qu'estimer les grandeurs d'intérêt à partir des observations forment le thème "Problèmes inverses" qui se trouve donc à l'interface entre la physique, les mathématiques et le traitement du signal et d'image.
On retrouve alors les trois étapes de la résolution de tels problèmes qui sont:
Dans le cadre de cette action, les thèmes suivants seront plus particulièrement traités:
Nous envisageons la rédaction d'un rapport de synthèse au bout de deux ans.
Les membres de cette action prendront part activement à l'organisation du colloque MaxEnt: Bayesian inference and Maximum entropy in Sciences and Engineering, qui aura lieu en Juillet 2006 à Paris ou Gif-sur-Yvette.
Animateurs : à définir avec le thème D, action définie au § 14.1.6
Animateurs : Atilla Baskurt, Marc Antonini, Florent Dupont (D), action définie au §14.1.5
Animateurs : à définir avec le thème D, action définie au §14.1.7
Action transverse avec E.Boutillon et M.Paindavoine définie au §13.2.1
Animateurs : R. Couart, P. Lambert, R. Mullot
Mots clés : traitement et analyse d'images; modélisation des connaissances; modèles cognitifs et perceptifs pour l'analyse des images; intégration de l'utilisateur dans la boucle de traitement; validation et cohérence des résultats; contextualisation des traitements et des données.
Les thèmes de recherche portés par ce GT se structurent autour de la notion de systèmes pour le traitement et l'analyse d'images. Il s'agit avant tout 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'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.
Plus particulièrement, cet objectif présente deux facettes principales :
Les travaux pouvant rentrer dans ce GT doivent donc comporter des aspects systémiques associant connaissances, contrôle, contextes, etc. dans des disciplines scientifiques larges, mais sans pour cela oublier que le centre de gravité du GT est résolument informatique et traitement d'images. Les liens avec les SHS (Sciences de l'Homme et de la Société) semblent ici naturels, ainsi bien sûr que les liens avec le GDR I3 de part la double appartenance de cette action. En particulier,
La structures d'animation SA 5.2 ("Ecrit")du GDR I3.
La structure d'animation SA 6.1 ("Acquisition et ingénierie des connaissances") du GDR I3 et plus généralement le GRACQ.
Deux à trois journées thématiques seront organisées par an. D'autres actions sont prévues comme :
Animateurs : E. Malis, E. Marchand
Mots clés : suivi, estimation de mouvement, filtrage, association temporelle.
L'action "Suivi et analyse dynamique " se propose d'explorer les problématiques liées à l'interprétation de séquences d'images et en particulier à la capture du mouvement relatif des objets de la scène et de la caméra.
Les thèmes abordés seront par exemple :
Animateurs : Franck Davoine, Remi Ronfard
Mots clés :
Applications : IHM, analyse comportementale, sécurité (surveillance), handicap, sport, danse, animation, cinéma 3D.
Champ thématique de l'action : L'action " Mouvements et gestes humains " se propose d'explorer les problématiques liées à l'analyse du mouvement, des gestes et du comportement humain. De nombreuses recherches sont menées au niveau international, visant à permettre une analyse automatique d'une ou de plusieurs personnes, indépendantes ou en interaction, situées dans le champ d'une caméra. Ces recherches, en nombre croissant depuis plusieurs années, portent sur différents thèmes tels que :
L'action englobe ces problématiques, et souhaite promouvoir la coopération méthodologique entre laboratoires nationaux, voire européens, au travers de Journées Thématiques.
Animateur : Peter Sturm
Mots clés :
Champ thématique de l'action :
Description des actions du Thème C
Animateurs : JF.Nezan et V.Fresse
Cette action concerne l'étude de méthodes et d'outils de description et de vérification d'algorithmes et de systèmes, de distribution de calculs, d'analyse de performances, de synthèse automatique d'architecture, de génération automatique de code (en partenariat avec des informaticiens et des mathématiciens).
Durant ces dernières années, un grand nombre d'outils de prototypage rapide ont été développés par les équipes participant au thème C. Une mutualisation des efforts en direction d'une ou deux familles d'outils devrait permettre dans le futur de donner une meilleure lisibilité internationale à la communauté de recherche française en AAA.
Animateurs : B.Granado et A.Pinna
Dès lors que nous abordons l'adéquation algorithme architecture pour le traitement des images, il est nécessaire de considérer cette adéquation jusqu'au bout de la chaîne, c'est à dire le capteur, en passant par l'unité de traitement. Cette unité pouvant être placée au plus près du capteur pour satisfaire les contraintes de l'application ou pour modéliser un comportement animal. Elle est souvent parallèle et peut être intégrée au sein même du capteur, induisant un fort couplage entre acquisition et traitement ce qui est le cas dans plusieurs réalisation de rétines. Mais elle peut aussi être décentrée par rapport au site de l'acquisition est, dans ce cas, le système réalisé s'apparente plus alors à un système de vision sur puce ou VSOC (Vision System On Chip).
L'unité d'acquisition est aussi un point clé pour l'adéquation avec l'algorithme et pour l'adaptation à l'environnement dans lequel est plongé le capteur. Suivant l'algorithme, et l'environnement d'utilisation, il sera privilégié certains capteurs plutôt que d'autres. Il est donc nécessaire d'étudier la réalisation et la conception de l'unité d'acquisition des capteurs de vision et des rétines au plus tôt.
L'action thématique capteurs de vision et rétines permettra à ses membres de s'informer et échanger afin de trouver les moyens de faire sauter ces verrous mais aussi de se rencontrer pour réaliser des collaborations et des projets communs. Enfin, cette thématique doit aussi être une action transverse du GDR ISIS en collaborant notamment avec le thème Image et son action thématique Vision.
Animateurs : A.Dupret et L.Lacassagne
L'étude d'architectures pour le TDSI se justifie pour :
Par ailleurs, ces travaux sur les architectures n'ont de sens que dans la mesure où ils permettent une avancée significative par rapport à l'exécution d'application de TDSI sur des architectures existantes. Aussi, nous proposons plusieurs thématiques AAA pour le TDSI qui bénéficieraient d'être enrichies par les autres acteurs :
Animateur : F.Verdier
Cette action thématique vise à fédérer la communauté des chercheurs autour des verrous que constitue l'intégration sur une même puce (de type SoC) de tous les éléments (logiciels comme matériels) d'un système complet de TDSI : processeurs généralistes, processeurs dédiés au traitement du signal, IP câblées, mémoires, bus, etc. Ces architectures complexes étant fortement contraintes également par le caractère temps-réel des traitements à effectuer, il apparaît de plus en plus nécessaire d'en assurer la gestion par des systèmes d'exploitation embarqués et temps-réels. La complexité et l'hétérogénéité de telles plate-formes embarquées augmentent de façon considérable la complexité des flots de spécification, de déploiement, et de simulation des applications de TDSI. La vocation de cette action thématique est de réunir les communautés des architectes de circuits, des concepteurs d'applications de TDSI et de l'informatique embarqués autour de verrous scientifiques multiples : gestion en temps réel d'architectures embarquées hétérogènes, gestion dynamique de la consommation, adaptabilité et reconfigurabilité des architectures vis-à-vis des contraintes extérieures, ordonnancement temps-réel dynamique, etc. Les travaux menés au sein de cette action thématique auront vocation également à créer des passerelles scientifiques entre les GDR ISIS et SOC-SIP.
Animateurs : E.Boutillon et M.Paindavoine
Cette action sera transversale à l'ensemble des participants du GDR ISIS. Parmi les thèmes abordés nous pouvons citer par exemple la compression d'images en temps réel (thèmes C et D), le codage canal embarqué (thèmes C et D), la segmentation d'images temps réel (thèmes B et C), les capteurs de vision couleur (thèmes B et C), la fusion avec les aspects multi-capteurs (thèmes A et C) ou encore la reconnaissance de formes sur des systèmes embarqués (thèmes B et C).
Le but de cette action devrait permettre aux participants d'exhiber les verrous technologiques dans le but de proposer d'une part de nouvelles méthodes et outils pour le prototypage rapide, et d'autre part, de nouvelles architectures embarquées exécutant, en temps réel, des algorithmes complexes en TDSI.
Animateurs : Emmanuel Boutillon (C) et David Declercq (D), action décrite au §14.1.3
Animateur : E.Senn
Cette action permettra d'étudier la prise en compte à tous les n