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Traitement d'images

LH - 27/10/2014

Inria participe au rendez-vous mondial du traitement d'images

Inria est partie prenante de l’organisation de l’édition 2014 d’ICIP, la conférence internationale dédiée au traitement d’images, qui se tient pour la première fois en France, du 27 au 30 octobre au CNIT à Paris – La Défense. Christine Guillemot, responsable de l’équipe Sirocco et Josiane Zerubia, responsable de l’équipe Ayin sont toutes deux membres du comité d’organisation, présidentes des conférences plénières pour l'une et des tutoriels pour l'autre. Nicholas Ayache, responsable de l’équipe Asclépios et récemment distingué par le Grand Prix Inria – Académie des sciences 2014 donnera une conférence intitulée « Medical Image Computing for Computational Medicine » le 28 octobre. Parmi les nombreuses équipes Inria menant des recherches en traitement d’images, douze équipes sont impliquées dans des travaux sélectionnés à ICIP 2014, soit les équipes Ayin, Asclépios, Géostat, Lagadic, Magrit, Mopheme, Prima, Stars, Serpico, Sirrocco, TexMex et Titane. Sur le stand Inria, plusieurs équipes présenteront également des travaux : Ayin, Clime, Géostat, Morpheme et Stars.

A l’occasion de ce rendez-vous majeur qui rassemblera près de 1500 personnes, Patrick Gros , Directeur scientifique adjoint en charge du domaine « Perception, cognition, interaction » répond à nos questions.

Que représentent les recherches en traitement d’images dans l’activité scientifique d’Inria ?

Notre institut est très actif dans ce domaine avec plus de 20 équipes impliquées. Le traitement d’images regroupe plusieurs spécialités. Chez Inria, les travaux menés s’orientent ainsi dans plusieurs sous-domaines : l’imagerie médicale, l’imagerie satellitaire et aérienne, le traitement d’images pour la vidéosurveillance et le traitement d’images dans le multimédia, la télévision. Certains de ces domaines fédèrent des communautés de chercheurs de plus en plus larges, qui se rassemblent dans des conférences dédiées. C’est le cas par exemple de MICCAI, conférence dédiée à l’imagerie médicale dont l’édition 2012 a eu lieu à Nice grâce à la forte implication du centre Inria de Sophia Antipolis – Méditerranée, et en particulier de Nicholas Ayache, responsable de l’équipe Asclépios. Nos chercheurs figurent parmi les meilleurs au monde avec beaucoup de succès dans l’obtention des prestigieuses bourses délivrées par le Conseil européen de la recherche. Nous avons ainsi une équipe, Willow pour ne pas la nommer, qui rassemble trois lauréats : Jean Ponce (lauréat 2010, catégorie « chercheurs confirmés »), Josef Sivic, (lauréat 2013, catégorie « jeune chercheur » et Ivan Laptev (lauréat 2012, catégorie « jeune chercheur »).
Nicholas Ayache, l’un des trois conférenciers invités d’ICIP 2014 est lauréat d’une bourse ERC obtenue en 2011. C’est aussi le cas d’autres responsables d’équipes comme Cordélia Schmid, de l’équipe Lear. Plusieurs chercheuses du domaine ont reçu une autre marque de reconnaissance prestigieuse en étant distinguées « Fellow » par l’IEEE (Institute of Electronical and Electronics Engineers). C’est le cas de Christine Guillemot, Cordelia Schmid et Josiane Zerubia. Bref, nous avons de vrais talents et une réelle expertise dans ce domaine.

Quels sont les grands enjeux ou défis auxquels sont confrontés nos chercheurs ?

Cela dépend bien évidemment des sous-domaines. En imagerie médicale , un des grands défis est de répondre aux besoins des praticiens pour proposer des techniques de traitement d’images qui soient suffisamment interactives et les assister lors d’opérations chirurgicales par exemple. Se posent alors des questions de recalage en temps réel des images de tissus, d’organes aux contours fluctuants, avec beaucoup de zones humides qui réfléchissent la lumière et sont donc difficiles à traiter. Ce sont des conditions difficiles puisque tout bouge, tout est mou… Il faut toujours aller plus loin dans le perfectionnement des solutions d’extraction d’images, de filtrage, d’analyse de morphologie... Un autre enjeu vient du côté multimodal des sources d’images. Pour parfaire leurs diagnostics et donc les aider dans leur décision de traitement ou d’opérations à mener, les professionnels de santé utilisent des échographies, des radiographies, des IRM... Les sources sont multiples et il faut inventer les techniques qui permettent la fusion de toutes les images produites pour capitaliser sur les informations ainsi générées.

En imagerie satellitaire , les chercheurs s’attaquent à des images aux résolutions de plus en plus poussées, représentant une quantité de données toujours plus importantes et provenant de capteurs variés en optique, radar, lidar etc. Il faut donc développer des techniques d’assimilation de données, inventer les modèles mathématiques qui permettent de traiter toutes ces informations, qui sont très souvent multi-résolution, multi-spectrale, multi-temporelle et multi-capteur.

Dans le domaine de la vidéosurveillance , on trouve tous les enjeux liés aux problématiques d’assistance, au maintien des personnes à domicile. Mise à part la difficulté de pouvoir expérimenter, le grand défi est surtout de concevoir les modèles qui permettent de donner la bonne information, la bonne analyse de la situation. Par exemple, quand un système analyse une personne qui fait la vaisselle, comment identifier ce qui relève de la variabilité inter-personelle dans la manière de faire la vaisselle et ce qui relève éventuellement de la dégradation des capacités d'une personne ? On touche à des problématiques de vision par ordinateur que nos équipes Inria étudient.

Enfin, dans le domaine du traitement d’images pour la télévision ou le multimédia , un des grands défis est celui de la compression des images. L’immense majorité des vidéos sont consommées en basse définition et représentent près de 75% du trafic sur internet. Avec les normes de TV en haute résolution et le développement de la 3D, il faut trouver de nouvelles solutions techniques pour accompagner cette évolution et faire en sorte que les vidéos soient toujours vues sur internet sans absorber trop de volume, détériorer le débit ou compromettre la continuité du trafic.

On peut aussi noter le développement de nouvelles modalités d'imagerie comme l'imagerie HDR (high dynamic range) ou les caméras plénoptiques qui captent en chaque pixel la quantité et la direction de la lumière incidente. Ces caméras permettent de retrouver la profondeur des éléments de l'image à partir d'une seule image et permettent donc des rendus 3D à partir d'une unique image, ou de faire varier la profondeur de champ... Ce sont autant de nouvelles questions à traiter, de nouveaux champs de recherche.

Les travaux que vous évoquez ont potentiellement un impact dans des applications très concrètes. Dans quelle mesure les recherches menées par les chercheurs d’Inria en traitement d’images sont-elles transférées dans l’industrie, débouchent-elles sur des technologies ou des produits qui nous entourent ?

Une des forces d’Inria est de savoir travailler avec le monde de l’industrie. Nos équipes en traitement d’images, comme beaucoup de leurs consoeurs, travaillent avec les plus grands : Technicolor, Orange, Saint-Gobain, Philips, Thomson Video network, Thales, Alcatel-Lucent, Microsoft, Xerox… mais aussi des PME comme Technosens, Aldebaran Robotics, Citilog, Envivio, LTU...

Elles produisent des logiciels, des brevets et créent aussi des start-ups. Parmi les dernières start-ups créées, on peut citer Therapixel, issue de travaux menés au sein de l’équipe Asclépios. Cette start-up propose aux chirurgiens un dispositif permettant de consulter données et images sans toucher ni un écran ni un clavier. C’est une solution très attendue par les chirurgiens qui ne peuvent se permettre le moindre contact en salle d'opération. Autre exemple : Iconem, née de travaux dirigés par Jean Ponce (École Normale Supérieure de Paris et Inria) au sein du laboratoire commun Microsoft Research – Inria. Le projet de recherche a pour objectif d’appliquer des techniques d’avant-garde de traitement d’images pour reconstruire automatiquement en 3D, et à partir de simples photos, les décors disparus d'une des plus grandes villas patriciennes de Pompéi, la « villa de Diomède ». La start-up, Iconem, a pour ambition de mettre ces technologies au service de la sauvegarde des grands sites archéologiques et historiques mondiaux.

Le traitement d’images est un domaine très prometteur que ce soit sur le plan scientifique ou sur celui du transfert vers l’industrie.

Mots-clés : Traitement d'image Vidéosurveillance ERC grant Imagerie médicale Traitement des données Assistance aux personnes Multimédia Modélisation ICIP Pompei

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