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Demande de re-création d’un

GdR ISIS en Signal-Image-Vision

pour 2002-2005

Patrick Flandrin, Inbar Fijalkow, Jean-Pierre Cocquerez et Catherine Lambert-Nebout

Juin 2001

Préambule

La science du signal, de l’image et de la vision constitue aujourd’hui une discipline à part entière. Centrale dans les Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication, elle est actrice de leurs avancées et de leur importance croissante en ce début de XXIème siècle. Carrefour de plusieurs compétences, elle joue aussi un double rôle de discipline constituée, disposant de méthodes spécifiques, et de point de passage entre des méthodes issues d’autres champs disciplinaires (mathématiques, physique, informatique,…) et des problématiques appliquées complexes, dont elle se nourrit. Associant des notions de modèles, de représentations, de traitements, d’algorithmes, d’architectures et d’applications, un nouveau paradigme s’est ainsi constitué, dans la perspective d’une chaîne allant du capteur à l’interprétation, et une communauté s’est progressivement fédérée autour de ces thèmes, grâce en particulier à l’existence de structures d’envergure nationale comme le GdR ISIS.

Ce document présente les motivations et propositions relatives à une demande de création d'un GdR en Signal-Image-Vision s'inscrivant dans le prolongement de l'actuel GdR ISIS. Il situe la demande dans son contexte d'évolution par rapport à la situation présente et s'appuie donc pour part sur les éléments détaillés dans les rapports d'activité d'ISIS relatifs à la période 1998-2001.

1. Rappels

1.1. La filiation

La situation actuelle d’ISIS est le fruit d’une action continue et évolutive, soutenue depuis 1988 par le CNRS. Une première structure " Traitement du Signal et Images " (GRECO TdSI de 1988 à 1991, puis GdR TdSI de 1992 à 1995) a permis de fédérer la communauté française en signal et images. Bénéficiant du soutien du Ministère, le GdR TdSI obtint le label PRC à la fin de son second mandat, donnant naissance à une structure de GdR-PRC ISIS (" Information, Signal, ImageS ") créée pour 2 ans. Retenant ISIS comme un des 5 GdR centraux de la Section 07 du Comité National, le CNRS le reconnut pour une nouvelle période de 4 ans, de 1998 à 2001, période durant laquelle ISIS (devenu " Information, Signal, Images et viSion ") continua son effort de fédération en s’ouvrant au thème de la vision.

1.2. Les objectifs d’ISIS 98-01

Lors de sa demande de création en 1997, ISIS s’était assigné comme objectifs les points suivants :

  • Offrir une infrastructure aux petites équipes de recherche
  • Encourager les montages de projets laboratoires/partenaires
  • Préserver les thèmes scientifiques modèles/systèmes/architectures
  • Favoriser le rapprochement avec la vision
  • Affirmer son rôle dans la recherche en télécommunications

1.3. Un bilan résumé

Il est réaliste de considérer que l’essentiel des objectifs fixés ont été atteints.

  • Au travers de ses Journées et Opérations Thématiques, ISIS a joué son rôle de séminaire national et de laboratoire sans murs.
  • La spécificité de son Club des Partenaires (dont le GdR s’est doté dès TdSI) a été exploitée à plusieurs niveaux (réunions, opérations recherche-industrie, montages de projets) impliquant laboratoires académiques et partenaires industriels.
  • ISIS a continué de s’appuyer sur des thèmes scientifiques identitaires de la discipline signal-images, couvrant l’ensemble de la chaîne de traitement de l’information, du capteur à l’interprétation.
  • Le rapprochement avec la communauté de la vision (préalablement impliquée dans le GdR-PRC " Communication Homme-Machine ") est aujourd’hui effectif.
  • La part croissante de l’activité de la communauté dédiée aux Télécommunications a pu se concrétiser par l’intermédiaire de 2 groupes thématiques nouveaux.
  • Un dialogue avec les communautés de l'Automatique et de l'Informatique représentées par leurs GDR respectifs a été constamment maintenu notamment au travers de la structure inter-GDR regroupant les GDR ALP, ARP, Automatique, I3 et ISIS. Des actions ont été menées soutenues à différents niveaux en interne ou par des Actions du Ministère.

2. Les points forts d’ISIS

2.1. Fédération

De par sa volonté fédératrice, ISIS constitue aujourd’hui un point de passage incontournable et une référence pour la communauté du signal et des images, à laquelle s’est adjointe celle de la vision. Complémentaire d’autres structures d’animation et de diffusion (comme les Colloques GRETSI et RFIA, ou la revue Traitement du Signal), ISIS assure une cohésion nationale à une communauté numériquement importante (plus de 1500 membres) et répartie de façon hétérogène sur le territoire. Une part essentielle de cette cohésion est assurée par le grand nombre de doctorants participants (plus de 500), pour lesquels un réseau est en cours de mise en place. ISIS a par ailleurs joué un rôle actif dans la création d’une section Signal-Images au sein du club EEA.

2.2. Communication

De façon à garantir au mieux sa mission d’animation fédérative, ISIS s’est doté de moyens de communication et de diffusion de l’information qui constituent aujourd’hui l’épine dorsale de son fonctionnement. Un serveur web (http://www-isis.enst.fr/) sert à la fois de vitrine de l’activité du groupement, d’archivage et de mémoire de ses actions, et d’outil dynamique pour leur bon déroulement.

2.3. Recherche-Industrie

Une des spécificités d’ISIS a été, dès ses origines (TdSI), de veiller à promouvoir, maintenir et faciliter un dialogue entre laboratoires académiques et industriels. Ceci s’est concrétisé par la mise en place d’un Club des Partenaires regroupant aujourd’hui une vingtaine de membres. Cette structure, de vocation initiale non finalisée, permet une meilleure connaissance mutuelle et un accès facilité à l’information. Elle offre aussi un accès direct à un large vivier de compétences académiques (pour les industriels) et de problématiques industrielles (pour les laboratoires), sur la base desquelles des collaborations Recherche-Industrie et des montages de projets peuvent se construire. Par ailleurs, l’existence du Club des Partenaires a permis d’assurer, de façon continue, le salaire d’un ingénieur attaché au GdR et de soutenir le co-financement de plusieurs BDI CNRS.

3. ISIS et les STIC

3.1. Nouveau paysage

La création à l’automne 2000 d’un nouveau Département " Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication " (STIC) au sein du CNRS, et la volonté affichée de ce Département de re-dynamiser les GdR, ont fourni une impulsion nouvelle au souhait de la communauté signal-image-vision de donner une suite à ISIS. Allant dans le sens des souhaits du Département, ISIS a naturellement vocation à se pérenniser en un GdR orienté prioritairement vers l’animation, accompagnant la recherche française en signal-image-vision et servant de relais entre la communauté concernée et la Direction du Département STIC.

3.2. Assemblée Générale et inter-GdR

Réuni en Assemblée générale les 2-4 mai à Hourtin, ISIS a ainsi affirmé sa volonté de poursuivre, en la re-définissant d’une façon plus adaptée à ses besoins, la dynamique actuelle. Tout en souhaitant préserver l’essentiel de l’héritage acquis, il est cependant apparu que des évolutions étaient nécessaires pour mieux rendre compte à la fois de la réalité du fonctionnement d’ISIS, et de directions et modes d’actions nouveaux lui semblant plus appropriés.

Les deux points forts de cette évolution (détaillés aux points 5 et 6 ci-dessous) sont un recentrage de l’activité sur les missions d’animation et une simplification du fonctionnement. Cette évolution est cohérente avec les positions affichées par l’inter-GdR qui regroupe les 4 autres " gros " GdR actuels de la Section 07 (ALP, ARP, I3 et Automatique).

4. Réaffirmer les objectifs

D’une manière schématique, trois objectifs semblent prioritaires pour un GdR d’animation, que l’on peut décliner sous les vocables d’accompagnement, de fédération et de diffusion.

4.1. Accompagner la recherche

A l’échelle nationale, la réalité des pratiques de la recherche est hétérogène. Des équipes intéressées par une même thématique peuvent être de tailles très diverses, leur environnement très varié (marquant en particulier un clivage souvent net entre Paris et la Province), et la façon même dont la recherche est conduite dans les différents laboratoires est multiforme. Le premier objectif est ainsi de limiter des formes inutiles de redondance et de dispersion, et de rassembler des efforts qui sinon, faute d’une masse critique suffisante, auraient de moindres chances d’aboutir. Cette volonté passe en particulier par un soutien de facto aux équipes petites et/ou isolées, en leur permettant d’appartenir à une structure (" sans murs ") plus vaste et mieux armée pour conduire une recherche d’excellence et monter des projets.

4.2. Fédérer une communauté

Le deuxième objectif est de fédérer l’essentiel de la communauté signal-image-vision en circonscrivant et en couvrant un champ disciplinaire identitaire dans lequel elle se reconnaisse. Il y a là un pré-requis nécessaire pour une ouverture constructive vers d’autres communautés (inter-GdR, Mathématiques, Physique,…), ouverture qui est bien sûr souhaitable et d’ores et déjà pratiquée.

4.3. Favoriser la diffusion de l’information

Le troisième objectif est de favoriser la circulation de l’information, aussi bien au niveau du fonctionnement de la structure (annonces, comptes-rendus, appels,…) qu’à celui de la production scientifique proprement dite (rapports, thèses, bases de données, pré-tirages,…). Accroître et diversifier les modes de diffusion, en particulier via le serveur et des services associés (listes de diffusion, forums,…) doit pouvoir permettre de pratiquer et d’afficher une science " ouverte ".

5. Recentrer les missions

Sous sa forme actuelle, ISIS ressemble par bien des aspects à une " société savante ", en conséquence de la prise en charge progressive d’un certain nombre de missions venant se superposer à celles d’animation, d’incitation et de valorisation qui étaient au cœur de l’idée de GdR qui a prévalu jusqu’à présent. Si cette multiplication des missions est révélatrice de dynamisme, elle présente aussi le danger de pouvoir conduire à une forme de dispersion. C’est en particulier le cas pour le volet de la valorisation qui, aujourd’hui, a davantage sa place dans le cadre de grands réseaux nationaux (RNRT, RNTL,…) que dans celui d’un GdR, même si l’on peut voir la participation à des projets de cette nature comme une prolongation naturelle d’actions initiées dans un GdR.

5.1. Animation

Laboratoire sans murs, un GdR a tout naturellement vocation à offrir à ses participants un séminaire national, plus récurrent (et plus ouvert) que les colloques fréquentés par la communauté. Il peut ainsi offrir un cadre pour des Journées Thématiques d’intérêt assez large, ainsi que pour des sessions d'échanges et de réflexion quant aux thématiques les plus actuelles de la discipline et à ses orientations. Parallèlement à l’activité d’échange, il est nécessaire que l’animation se structure également par des actions plus ciblées, susceptibles d’être un lieu de production scientifique propre. Ce sont ces deux aspects de l’animation qu’ISIS se propose de privilégier.

5.2. Incitation

Sans aller jusqu’à la valorisation, ISIS se propose cependant de maintenir en son sein un niveau d’incitation tirant profit du dialogue qu’il a su instaurer, via son Club des Partenaires, entre laboratoires académiques et industriels. Une possibilité d’action en ce sens est en discussion avec la Direction de la Technologie du Ministère de la Recherche, l'idée étant d'offrir un soutien spécifique à des montages de projets associant plusieurs équipes académiques et un (ou des) membre(s) du Club, dans une perspective préparatoire à des actions de plus grande envergure.

5.3. Autres missions

Parallèlement à l'animation et à l'incitation, d'autres missions – pour lesquelles des efforts importants ont été faits dans le passé – resteront assurées, sans être prioritaires. Il en est ainsi du projet de réseau de doctorants en signal et images et de ses déclinaisons (échanges, journées des doctorants,…), du co-financement (via le Club des Partenaires) de BDI CNRS et, dans une mesure liée davantage à des laboratoires qu'au groupement dans son ensemble, d'une veille active et d'une aide quant à la possibilité d'actions au niveau européen.

6. Le cadre général proposé

La composante d'animation sera principalement déclinée en Thèmes et Actions.

6.1. Décloisonner (les Thèmes)

L'expérience a prouvé que la granularité d'un GdR décliné en 10 Groupes Thématiques (GT) était sans doute trop fine, la réalité de l'activité se plaçant le plus souvent, soit à un niveau (plénier) inter-GT, soit dans le cadre d'Opérations Thématiques (OT) plus ciblées. La proposition nouvelle est de dégager 5 grands Thèmes couvrant le champ thématique identitaire du GdR, prenant acte d'évolutions et de rapprochements naturels, et favorisant une animation d'échange moins cloisonnée. Tout en conservant aux Thèmes mis en avant une assise suffisamment large, leur choix correspond aussi au souci de favoriser l'émergence de directions de recherches innovantes.

6.2. Affranchir (les Actions)

Une deuxième proposition est de promouvoir des Actions, sur le modèle initial des OT d'ISIS. La nouveauté est de ne pas nécessairement concevoir ces Actions comme structurellement dépendantes d'un Thème particulier (ainsi que l'étaient les OT vis-à-vis des GT), et ceci pour deux raisons : la première est de permettre une plus grande transversalité, et la deuxième de garantir une plus grande autonomie. Une autre volonté est que les Actions puissent être lancées au fil de l’eau, de manière plus réactive par rapport à des propositions d’actualité.

7. Les structures d’animation

7.1.Thèmes

Les 5 Thèmes retenus sont les suivants :

A - Signal et Information : Théorie et Méthodes

B - Forme, Mouvement, Structure de Scène

C - Adéquation Algorithme Architecture

D - Télécommunications : compression, transmission, protection

E — Images, Modèles et Systèmes : Traitement, Analyse, Indexation

Ces 5 Thèmes (dont une description plus détaillée est donnée en Annexe A2) dessinent une carte thématique générale. Celle-ci décline schématiquement les 3 directions méthodologiques centrales du GdR (Information et Signal en A, Images en E et Vision en B) ; elle lui adjoint un axe applicatif prioritaire (les Télécommunications en D) et un axe transversal en C (l'Adéquation Algorithme Architecture).

La carte thématique ainsi proposée offre avant tout un cadre d’accueil pour

  • des journées thématiques d’intérêt général, proposées et/ou sollicitées, jouant un rôle de séminaire national ;
  • des journées de réflexion et de prospective relatives aux différents Thèmes, à leurs évolutions et à la définition d’orientations futures.

Les journées thématiques seront un lieu privilégié pour ouvrir le GdR à l’interdisciplinarité et établir des passerelles avec d'autres communautés, que ce soit à l’intérieur de l’inter-GdR de la Section 07 (par exemple, avec l’Automatique pour le Thème A, ALP pour le Thème B, ARP pour les Thèmes C et D, I3 pour le Thème E) ou à l’extérieur (par exemple, avec les Statistiques pour le Thème A, le GdR MSPC pour les Thèmes A et B,…). Elles pourront en outre être organisées dans le cadre de partenariats avec d’autres structures (Section Française de l’IEEE, SEE, Section Signal-Images du Club EEA,…).

7.2. Actions

En complément de la vocation de lieu d’échange offerte par les journées thématiques, une structure d’Actions sera proposée, en tant que lieu de production scientifique (au sens large). Le dénominateur commun des Actions peut se résumer en 4 points :

  • reposer sur une problématique ciblée ;
  • être portée par un petit nombre d’équipes identifiées (même si les réunions de travail restent bien sûr ouvertes à toute personne intéressée) ;
  • afficher des objectifs évaluables ;
  • avoir une durée de vie a priori limitée (typiquement 12 à 18 mois).

Ce schéma, qui s’inspire de l’idée initiale des Opérations Thématiques mises en place dans ISIS, offre plusieurs déclinaisons possibles (rédaction d’un ouvrage, d’un rapport de synthèse, comparaison de méthodes, constitution d’une base de données, " groupe de travail " de taille réduite,…), la condition nécessaire à la constitution d’une Action étant l’identification claire de la valeur ajoutée qui est apportée par son déroulement au sein du GdR.

On ne manquera pas de remarquer que, telle qu’elle est définie, cette notion d’Action s’apparente fortement à celle d’Action Spécifique instaurée par le Département STIC et le Ministère de la Recherche (même si ces dernières sont sans doute davantage tournées vers l’inter-disciplinarité, y compris vers l’extérieur du Département). Il y a là plus convergence que redondance, dans la mesure où le GdR pourra aider au montage d’Actions et à leur reconnaissance par le CNRS et le Ministère, et où réciproquement, des Actions Spécifiques déjà constituées pourront s’inscrire dans la dynamique du GdR.

7.3. Autres formes

Comme cela est déjà le cas dans la forme actuelle d’ISIS, d’autres rendez-vous annuels ponctueront la vie du GdR, comme la Journée des Partenaires et le Forum des Doctorants.

8. Le fonctionnement

Le fonctionnement (dont le détail nominatif est donné en Annexe A1) sera assuré par une structure de taille assez réduite, déclinée de la façon suivante :

  • une Cellule de Direction, composé d’un Directeur, de deux Directeurs-Adjoints (tous trois de sensibilités complémentaires par rapport à l’ensemble des Thèmes) et de la Présidente du Club des Partenaires (lequel Club disposera, comme par le passé, d’un Bureau représentatif de ses membres) ;
  • un Comité de Pilotage, constitué de l’ensemble des animateurs des Thèmes (en moyenne 2 animateurs par Thème) auxquels se rajouteront 4 personnes sans responsabilité directe dans l’animation d’un Thème particulier. Le rôle de ce Comité de Pilotage sera double et son activité collégiale. Il s’agira pour lui :
    • d’une part d’harmoniser la vie des Thèmes (grandes orientations, sollicitation/sélection de journées, équilibres thématiques, interfaces, calendrier,…)
    • d’autre part de garantir le bon fonctionnement de la partie plus " productive " du GdR via les Actions (lancement, suivi, évaluation,…)

  • un ingénieur en charge du serveur et susceptible aussi d’intervenir dans le cadre d’Actions

  • un(e) gestionnaire en charge de la logistique (crédits, contrats, missions,…)

Le Comité de Pilotage (dont les animateurs de Thèmes) apparaîtra ainsi comme un régulateur de l’activité scientifique du Groupement, intervenant en tant que force de sollicitation et d’évaluation interne. Il serait souhaitable que cette dernière soit doublée d’une évaluation externe, mais la nature même d’un grand Groupement communautaire rend la constitution d’un Comité Scientifique, externe et compétent, difficile. Une solution sera sans doute de recourir à des solutions d’expertise ciblées suivant les besoins, à l’aide de collègues européens francophones.

9. Moyens demandés

Depuis sa création, le GdR ISIS dépend de la Délégation Régionale Paris A du CNRS et est hébergé par l’ENST Paris. Ces deux caractéristiques sont à préserver, l’ENST offrant en particulier une logistique inestimable au niveau des salles qu’elle met à la disposition du GdR pour ses nombreuses réunions, et un hébergement pour le serveur et l’ingénieur qui en a la charge.

De façon plus cruciale encore, l’ENST a jusqu’à présent assuré le salaire de la gestionnaire du Groupement, mais cette situation prendra fin en février 2002. Etant donné la taille actuelle et future d’ISIS (voir en Annexe A3 les chiffres résumés de ses effectifs), il est indispensable qu’une solution de continuité puisse être trouvée, la présence d’une personne explicitement affectée à la gestion étant incontournable pour la poursuite de ses missions. De façon à assurer l’avenir et à préserver les liens fructueux qui ont toujours existé entre le GdR ISIS et l’ENST, la demande faite au CNRS est qu’un emploi d’ITA (" Administrateur Gestionnaire ") soit affecté pour moitié à ISIS et pour moitié à l’URA 820.

Hors le poste d’ITA demandé, une évaluation du budget prévisionnel d’ISIS est donnée en Annexe A4. Sur la base d'un soutien des partenaires industriels qui se maintiendrait au niveau moyen de celui atteint ces dernières années, l'équilibre budgétaire conduit à demander au CNRS un soutien de base de 500 kF/an.

Annexe A1. Organigramme du fonctionnement

Annexe A2. Description des Thèmes

Thème A – Signal et Information : Théorie et Méthodes

Le contexte scientifique des recherches relevant du Thème A est orienté vers les aspects méthodologiques (ou transverses) communs à de nombreuses applications en traitement du signal, ainsi que vers des thèmes applicatifs (problèmes inverses, modèles de poursuite, séparation de sources, modèles à mémoire longue,...), liés à des questions plus ciblées, correspondant, en général, à une application particulière.

Les principaux thèmes méthodologiques regroupent des problématiques issues de :

  • la théorie de l'information, qui offre une vision alternative de l'estimation statistique, dont l'impact sur des problèmes classiques de traitement du signal comme la sélection de modèles, la reconnaissance de forme, la prédiction ou le débruitage est certainement un des points clés pour les années à venir.
  • la théorie des processus à invariance d'échelle, qui repose sur les concepts d’autosimilarité, de (multi-)fractalité ou de longue mémoire, et dont l’importance croissante dans de nombreux domaines (télétrafic informatique, physique, biologie, finance,…) nécessite le développement d’outils nouveaux.
  • les approches algorithmiques de l’inférence statistique, rendues nécessaires par la complexité des modèles permettant de rendre compte, avec une certaine vraisemblance, des situations complexes rencontrées en pratique (les mots-clés correspondant à ce thème sont les méthodes de Monte Carlo par chaîne de Markov, les méthodes numériques d'optimisation, éventuellement stochastiques, ainsi que les techniques dites " particulaires ").
  • les méthodes de statistique fonctionnelle non paramétrique : l’approche non paramétrique des problèmes d'estimation, qui constitue une des avancées majeures en statistique mathématique depuis une vingtaine d'années, est également un outil d'importance pour le traitement du signal. A ce jour, les contributions les plus significatives sur ce point concernent l'estimation spectrale (stationnaire et non stationnaire), le débruitage ou les méthodes non linéaires de prédiction.

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, d'attirer davantage de chercheurs de laboratoires de mathématiques appliquées, afin de favoriser l'émergence de recherches interdisciplinaires en statistique, analyse harmonique, théorie de l'information et traitement du signal et des images.

Thème B – Forme, Mouvement, Structure de Scène

Le Thème B se propose d’explorer, selon une approche " orientée modèles ", les problématiques liées à l'analyse de forme et de scène (naturelle, virtuelle ou hybride), statiques ou dynamiques, en imagerie multidimensionnelle. 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). Les domaines d'applications apparaissent extrêmement vastes et font partie intégrante des préoccupations du Thème B. Ces domaines, directement reliés aux orientations et priorités sectorielles définies au niveau national (Actions Spécifiques CNRS-STIC, ACI, RNRT, RNTS, RIAMM,…) et européens (5ème et 6ème PCRD) incluent :

  • l'imagerie médicale (ingénierie pour la santé, télémédecine, recherche médicale) ;
  • la télédétection (gestion des ressources, de l'environnement et du cadre de vie) ;
  • la vision par ordinateur (interaction homme-machine, machines et véhicules intelligents) ;
  • la télésurveillance (défense et sécurité, transports, domotique) ;
  • le contrôle non-destructif (sciences des produits et des procédés) ;
  • la conception (XAO) et la simulation ;
  • le codage de scènes hybrides (télécommunications, normalisation MPEG-4) ;
  • l'accès par le contenu (indexation multimédia, normalisation MPEG-7);
  • la synthèse d'images et l'animation (services multimédias, réalité virtuelle et augmentée).

De façon plus fine, les Thèmes couverts se déclineront en 5 axes :

  • Maillages et Géométrie Discrète (modélisation géométrique et topologique de données surfaciques et volumiques, en particulier sur la base de la représentation discrète sous forme de pixels, de voxels ainsi que sur la base d'un mode de représentation plus abstrait en termes de maillages. Applications à la segmentation, la reconstruction, le codage, le filtrage de formes).
  • Mouvement - Déformation — Evolution  (modélisation et analyse de phénomènes dynamiques en imagerie multidimensionnelle, en particulier dans le cas d'évolutions non rigides et non stationnaires, impliquant une modification complexe de la géométrie des objets ou de la structure de la scène imagée).
  • 3D Multimodal
  • Géométrie pour la Vision (élaboration d'outils théoriques et méthodologiques permettant la perception volumique de la scène observée).
  • Vision Dynamique et Active (techniques d'asservissement visuel, développement de stratégies de perception et d'action).

Le Thème B souhaite promouvoir la coopération méthodologique pluridisciplinaire au travers de Journées Thématiques communes avec les autres Thèmes du GdR ISIS. Parmi les synergies envisageables, on peut citer la modélisation de la variabilité morphologique, le filtrage statistique de forme/mouvement et l’analyse de séries temporelles (Thème A) ; l’étude d'algorithmes spécifiques en adéquation avec une architecture dédiée pour un traitement temps-réel vidéo (Thème C) ; le codage de formes non rigides et la protection de contenus 3D (Thème D) ; l’indexation par le mouvement et par la forme (Thème E).

Le Thème B insiste également sur l'ouverture conceptuelle vers les domaines connexes de la physique (champs, milieux), des mathématiques fondamentales (analyse différentielle, EDP, probabilités et statistiques) et des mathématiques appliquées (optimisation, analyse numérique). Ce dernier point se traduira via des collaborations inter-GdR (Journées Thématiques et Actions Incitatives communes), notamment avec les GdR MSPC pour la composante mathématiques, ALP pour les aspects de simulation et d’infographie, I3 sur les thématiques réalité virtuelle/hybride et les interfaces homme - machine, et CASSINI en ce qui concerne les systèmes d'information géographique.

Thème C – Adéquation Algorithme Architecture

Les recherches en traitement du signal et des images conduisent généralement à des algorithmes qui sont implantés sur stations de travail afin de les simuler. Les applications industrielles qui utilisent ces algorithmes nécessitent de réaliser leurs implantations sur des architectures spécifiques de calculateurs et/ou de circuits intégrés, car il s'agit de respecter des

contraintes de temps réel (plusieurs latences et cadences dans les cas les plus complexes) et des contraintes d'embarquabilité (encombrement, consommation,…).

Le Thème C, qui joue donc un rôle transversal vis à vis des autres thèmes à l'origine des algorithmes à implanter, traite de cette problématique particulièrement difficile à maîtriser dans un contexte où, aussi bien les processeurs qui sont la base des calculateurs que les circuits intégrés spécifiques, évoluent très rapidement.

L'adéquation algorithme architecture consiste à étudier simultanément les aspects algorithmiques et architecturaux en prenant en compte leurs inter-relations. Ceci 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 les temps de développement. 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 de temps réel et d'embarquabilité. Ceci permet d'effectuer 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 enfin de générer automatiquement du code sûr et efficace sous la forme d'exécutables pour les calculateurs et de " net-lists " pour les circuits intégrés. Dans ce contexte, il est indispensable de suivre l'évolution des applications et celle de la technologie de l'électronique numérique et analogique qui constitue les fondements des architectures.

Notre communauté entretient depuis des années des relations avec la communauté ARP des architectures généralistes, du temps réel et des réseaux, aussi bien que du parallélisme qui joue un rôle fondamental dans nos approches méthodologiques. Nous voulons accroître ces relations ainsi que celles établies avec la communauté CAO en ce qui concerne les outils logiciels associés à nos méthodologies.

Thème D –Télécommunications : compression, transmission, protection

Le Thème D fédère les personnes et laboratoires travaillant sur la problématique des couches basses des télécommunications (essentiellement transmission et accès multiple), sur les applications liées à la compression des sources (compression audio, parole et vidéo) et sur la protection des données dans le but d'éviter essentiellement le piratage. Le domaine couvert considère des sources d'information que l'on comprime afin de les transmettre ou de les inclure dans une base de données. Ces données sont éventuellement protégées par un tatouage. Elles sont ensuite transmises sur des canaux qui peuvent être satellites, radio, filaires,... Bien sûr, il peut y avoir plusieurs utilisateurs qui partagent la ressource, ce qui impose aussi l'étude de l'accès multiple.

Ce Thème devrait, de plus, être ouvert à des collaborations avec d'autres domaines. Parmi ces collaborations " transversales ", on peut citer :

  • les descripteurs contextuels de formes et d'objets 3D pour l'étude MPEG7, version 2 ;
  • le développement de méthodes de tatouage d'images pour la protection des données qui interagissent non seulement avec les algorithmes de codage de source utilisés, mais aussi avec les transmissions, car on peut modéliser une partie de ce problème comme la transmission d'une information à un débit très faible, mais sur un canal extrêmement perturbé ;
  • la modélisation et la représentation de canaux de façon à concevoir un système de télécommunications mieux adapté, que ce soit dans sa partie transmission, multi-accès, mais aussi éventuellement codage de source adapté au canal ;
  • la propagation radio et les antennes pour l'étude du traitement de signal multi-capteurs qui est un sujet extrêmement important dans l'étude des systèmes multi-antennaires ;
  • l'interaction avec les réseaux; plusieurs problèmes faisant partie de cet axe D mettent en jeu les réseaux, que ce soit par les outils mis en jeu, ou bien parce que les solutions au problème posé font intervenir les deux domaines. On peut citer par exemple, le fait que les algorithmes de routage et les codes LDPC (Low Density Parity Check) utilisent des outils très similaires de la théorie des graphes; on voit aussi apparaître des interactions très fortes entre la couche physique et la couche MAC (multi-accès) d'un système, notamment pour l'étude des réseaux ad hoc ; on peut aussi citer les liens étroits entre les algorithmes de compression et les protocoles associés à la transmission multi-média (par exemple, les protocoles H323 de l'union internationale des télécommunications concernant la transmission de la parole et de la vidéo sur IP).

Evidemment, aux thématiques développées ci-dessus et qui montrent les possibilités d'ouverture des domaines couverts par l'axe D, se superposent des thématiques internes. Si on considère que le domaine va du codage de source vers l'accès multiple en passant par la protection et la transmission, on peut citer les thématiques suivantes :

  • la compression géométrique ;
  • le codage vidéo basé objet ainsi que l'hypervidéo interactive ;
  • l'accès aléatoire à l'image et à la vidéo, le codage conjoint source-canal et le codage multi-description; ces techniques recouvrent déjà le codage source et le codage canal (voir même l'accès) ;
  • les techniques d'égalisation qui peuvent être adaptées aussi à la détection multi-utilisateurs, le décodage des codes espace-temps linéaires, l'annulation d'interféreurs dans les réseaux cellulaires. Ces techniques extrêmement puissantes sont très liées au traitement de signal, mais aussi au codage de canal.
  • les techniques d'accès, principalement le CDMA (ou accès multiple par répartition par les codes) et l'OFDM (utilisant des modulations à porteuses multiples). N'oublions pas que la troisième génération de communications avec les mobiles utilise le CDMA, mais que les réseaux locaux sans fil, les boucles locales radio à grand débit et même les futurs systèmes dits de quatrième génération utilisent ou devraient utiliser l'OFDM.
  • les techniques MIMO (multi-antennaires) regroupant les codes espace-temps et le traitement du signal multi-capteurs sont à la base des futurs systèmes radio à très grand débit.
  • les techniques itératives (turbo-codes, turbo-détection ou -égalisation, codes sur les graphes,...) ont permis, grâce aux turbo-codes de s'approcher des limites de Shannon, en ce qui concerne la transmission de l'information.
  • les techniques de détection et de codage pour les canaux à plusieurs utilisateurs (diffusion, collision, canal additif,...) qui peuvent constituer d'excellents outils pour la fusion entre les couches physiques et MAC.

On voit la richesse de ce futur axe D à l'intérieur duquel devraient se développer non seulement des sujets relativement classiques, mais aussi de nouveaux domaines qui permettront l'apparition de nouveaux systèmes permettant l'échange de médias de plus en plus variés dans des conditions de propagation difficiles et entre plusieurs acteurs.

Thème E – Images, Modèles et Systèmes : Traitement, Analyse, Indexation

Dans la chaîne de traitement, l'activité relative à ce Thème se situe principalement dans les étages amont. A partir de la matière de base (données " pixel "), l'objectif est d'extraire l'information pertinente afin d'alimenter les systèmes situés en aval : bases de données, systèmes de décision, interprétation de haut niveau,... Dans ce domaine, les progrès viennent de la définition et de l'exploitation de modèles décrivant les données et/ou les traitements, permettant d'incorporer les connaissances a priori, tout en restant suffisamment simples pour être exploitables sur des données volumineuses. Les domaines concernés comprennent :

  • l'imagerie couleur,
  • l'imagerie multicomposantes (multi-canaux, multi-sources, multi-modalités),
  • les séquences temporelles,
  • l'imagerie volumique , ou plus généralement nD (n > 2).

Grâce aux nouveaux dispositifs d'acquisition d'images en 2D ou 3D, les domaines d'application de l'imagerie s'accroissent. Parmi ceux-ci, on peut citer la gestion de bases de données multimédia (notamment les documents audiovisuels), la télédétection (par satellites ou non), l’analyse de matériaux par microscopie (nombreux secteurs industriels), la prospection sismique, l’imagerie biomédicale,... L'exploitation de ces systèmes n'est possible que si leur fiabilité est garantie et la complexité de leur mise en œuvre maîtrisée. Les systèmes de traitement doivent notamment prendre en compte :

  • la variabilité intrinsèque (caractère aléatoire ou imprécis) des images,
  • la dimension radiométrique et géométrique (discrète ou continue),
  • les relations topologiques entre entités,
  • les sources d'information complémentaires ( bande sonore en audiovisuel)
  • l'existence de plusieurs échelles d'analyse,
  • le contrôle de performance, en ligne et hors ligne.

Un certains nombre de modèles sont disponibles : modèles statistiques, structurels, morphologiques, variationnels,... Ils sont issus soit de la communauté signal-image, soit de communautés voisines (physique, mathématique, biologie, ...). L'enjeu est de faire converger et co-exister ces différents modèles, d'intégrer des sources d'informations auxiliaires, de traiter la fusion d'analyses hétérogènes (parole, image) et de fournir une méthodologie pour le dimensionnement et le paramétrage de ces systèmes.

A3. Effectifs

Sous sa forme actuelle, ISIS comporte de l’ordre de 1700 inscrits, répartis en :

140 équipes regroupant

100chercheurs (CNRS, INRIA, INSERM)
600enseignants-chercheurs (Université, GET)
30ingénieurs (CNRS, INRIA, GET)
550doctorants
150ATER, post-docs,…
25partenaires industriels regroupant
250ingénieurs

Un décompte détaillé de cette participation peut être trouvé sur le serveur du groupement, aux deux adresses :

http://www-isis.enst.fr/cgi-bin/ListeEquipe.cgi

http://www-isis.enst.fr/Partenaires/#membres

A4. Budget

Dépenses prévisionnelles (en kF/an)

Missions (Journées Thématiques et Actions)500
Assemblée Générale (1 an sur 2)100
Réunion Club des Partenaires20
Forum des Doctorants (1 an sur 2)40
Salaire Ingénieur230
BDI co-financées (2)170
Fonctionnement, édition90
Soutien à manifestations scientifiques50

1 200 kF/an

Recettes nécessaires (en kF/an)

Club des Partenaires (projeté)700
CNRS (soutien de base demandé)500

1 200 kF/an


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