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Prix Inria 2013

Jean-Michel Morel : Grand Prix Inria – Académie des Sciences 2013

Photo Jean-Michel Morel

Il voulait faire de la théorie, il est aujourd'hui passionné par les applications de ses travaux. Il voulait rester dans le monde académique, ses algorithmes sont utilisés par de nombreux industriels. Mais Jean-Michel Morel reste convaincu que sans formalisation mathématique, une découverte ou une théorie n'est pas aboutie ! Fort de cette conviction, il met les mathématiques au service du traitement d'image et du signal pour en expliquer les avancées et en fonder les théories. Avec succès. Il veut partager ses algorithmes librement et a fondé pour cela un journal permettant à chacun d'expérimenter les travaux des autres.

Si Jean-Michel Morel a choisi la recherche en mathématiques, c'est d'abord parce qu'il ne voulait pas « s'occuper d'applications ni avoir de liens avec l'industrie. Je préférais être plus près de la théorie, cela m'offrait plus de liberté ! ». Des années plus tard, les retombées industrielles de ses travaux mathématiques et les logiciels et caméras qui intègrent ses algorithmes montrent que les applications et l'industrie l'ont bel et bien rattrapé ! « Il faut dire qu'entre le moment où j'ai fait mes études et maintenant, tant l'industrie que ses relations avec les universités et la recherche ont beaucoup changé », reconnaît-il. « Aujourd'hui, je trouve passionnants les problèmes que les industriels me soumettent. Ils m'envoient leurs images et, grâce aux technologies informatiques disponibles, je peux expérimenter immédiatement, commencer tout de suite à réfléchir à la solution. De plus, leurs questions m'aident à concevoir les programmes de recherche futurs ! »

C'est dans le cadre du Centre de mathématiques et de leurs applications (CMLA), laboratoire de l'École normale supérieure (ENS) de Cachan, que Jean-Michel Morel mène ses travaux de traitement des images et du signal. Ceux-ci ont fortement contribué à la formalisation mathématique du traitement numérique des images. « Je me concentre aujourd'hui sur le développement d'algorithmes toujours plus performants pour réaliser des tâches très concrètes », affirme-t-il. Un de ses domaines d'expertise est le débruitage, qui améliore la qualité des images numériques en en enlevant le grain. « Le traitement algorithmique des images ne crée rien qui n'était pas dans l'image, mais il enlève le flou, réduit les aberrations chromatiques, supprime les distorsions, etc. Cela permet de voir mieux et de trouver plus d'informations dans les images ».

Cette application intéresse le grand public, qui produit de plus en plus d'images avec des appareils photo numériques. Les algorithmes de traitement améliorent la qualité des photographies de nuit ou prises en intérieur, par exemple. Dans ce domaine, l'équipe de Jean-Michel Morel a collaboré avec la société DxO, qui conçoit et implémente des algorithmes d'amélioration d'images destinés tant aux amateurs qu'aux professionnels.

La science ne peut pas se contenter d'inventer. Il faut établir la théorie d'une expérience.

Mais ses travaux sont également très utiles à de nombreuses activités professionnelles comme la photo-interprétation d'images satellites, l'imagerie médicale, etc. L'équipe de Jean-Michel Morel collabore depuis de nombreuses années avec le Centre national d'études spatiales (CNES) pour lequel elle a développé des outils de traitement et d'analyse des images aériennes et satellitaires. Utilisés pour les programmes SPOT 5 et Pléiades, ces outils sont mis en œuvre pour la détection de routes, de bâtiments, etc. Ils servent également à produire des modèles numériques de terrain à partir des paires stéréoscopiques des satellites Pléiades.

Un autre domaine d'expertise de l'équipe de Jean-Michel Morel est l'analyse d'image. « Ce qui m'intéresse dans une application comme, par exemple, la reconnaissance des visages dont disposent désormais tous les appareils photos numériques, c'est de comprendre pourquoi cela fonctionne pour les visages mais pas pour d'autres choses. C'est le rôle des mathématiques que d'expliquer pourquoi cela marche. La science ne peut pas se contenter d'inventer. Il faut établir la théorie d'une expérience ».

Jean-Michel Morel tente aussi de « réformer » la diffusion des algorithmes de traitement des images dans la communauté scientifique mais aussi en dehors. Il constate que le transfert d'un algorithme entre sa conception et son industrialisation, sa mise en œuvre dans un logiciel ou dans une caméra, s'accélère. De plus, les images prolifèrent et sont de plus en plus faciles non seulement à prendre, mais aussi à stocker, à traiter… « Tous ces progrès sont mal digérés, car tout va très vite. Le web permet une diffusion rapide et large des résultats obtenus. J'ai eu envie d'établir un état de l'art vérifiable en ligne des algorithmes de traitement d'images », explique-t-il.

Il a donc lancé un journal sur Internet (IPOL, Image processing on line), dans lequel les auteurs mettent à disposition leurs algorithmes sous forme de pseudo-code, de logiciel et sous forme exécutable directement en ligne. Chacun peut ainsi expérimenter sur ses propres images les algorithmes développés, quels que soient sa machine ou son système d'exploitation. Après les images, il espère élargir cette initiative au traitement du son puis aux différents secteurs d'applications comme la médecine, la biologie, etc.

Témoignage

Frédéric Guichard, cofondateur de la société DxO dont il est directeur scientifique. Élève en thèse de Jean-Michel Morel.

« Les algorithmes développés par Jean-Michel Morel sont extrêmement performants dans le domaine du traitement d'images, domaine dans lequel s'est spécialisée la société DxO, que j'ai co-fondée en 2003. Son approche très théorique nous aide à voir les limites des technologies que nous proposons et à anticiper l'évolution des besoins du marché. La miniaturisation des caméras intégrées dans les téléphones portables, par exemple, nécessite des algorithmes embarqués puissants, que Jean-Michel Morel nous aide à développer.

Depuis qu'il a été mon directeur de thèse, je n'ai pas cessé de travailler avec lui. DxO est à la fois fournisseur et concurrent des équipes de R&D des plus gros fabricants de caméras. Grâce à notre collaboration avec des équipes de recherche de pointe comme celle de Jean-Michel Morel, nous sommes à même de mettre chaque année sur le marché des produits innovants. Les ingénieurs n'ont pas toujours de réponse technique aux problèmes qu'ils rencontrent. En formalisant le point de vue scientifique, Jean-Michel Morel les aide à trouver des solutions ».

Mots-clés : Jean-Michel Morel Prix Inria

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