Formation Depuis sa fondation, en 1967, le CMM a contribué à la croissance et à la diffusion du corpus théorique et algorithmique de la morphologie mathématique, en s'appuyant sur des domaines d'application très larges, fournissant ainsi un terrain d'expérimentation riche pour le développement de nouveaux concepts et outils. Ses activités s'articulent autour de collaborations avec l'industrie, de la recherche et de l'enseignement.
Formation
L'option
Vision et morphologie
est associée aux options
Robotique et automatique
au sein de la macro-option MAREVA. Ce regroupement permet de mutualiser certains cours et d'offrir un cursus plus riche aux élèves.
Beatriz Marcotegui
est responsable de l'option.
Le CMM est responsable des enseignements spécialisés
Physics and Mechanics of random media, Models of random structures et Analyse d'image: de la théorie à la pratique
, ouverts aux élèves de
ParisTech
et au réseau ATHENS. En 2008, ces enseignements ont accueilli, respectivement, 18, 22 et 25 participants.
Nous participons au montage du Master européen ECMI
Master in Industrial Mathematics
impliquant 8 partenaires académiques de 7 pays européens (
Dominique Jeulin
), et du Master
ParisTech
en bio-ingénierie (Étienne Decencière).
Les chercheurs du CMM interviennent également dans des formations à l'extérieur.
Petr Dokladal
assure deux cours de Master II à l'ENSTA :
Méthodes de traitement d'images à base d'équations aux dérivées partielles
, et
Développement de matériel spécialisé en traitement d'image
. Jesús Angulo participe à l'enseignement en morphologie mathématique de l'ENSTA (cycle ingénieur) et de l'Université Polytechnique de Valencia, Espagne (cours de 15 heures en 3e cycle).
En 2008, le CMM a organisé une école d'été en morphologie mathématique (6-10 octobre) avec 17 inscrits, dont 6 industriels (
Beatriz Marcotegui
), et une formation en segmentation avancée, adaptée aux besoins d'une équipe de recherche de la société Michelin.
Recherche
Le projet TerraNumérica, du pôle de compétitivité mondial Cap Digital, a pour objectif le développement d'une plate-forme de production d'environnements urbains synthétiques, visant à augmenter la productivité et le réalisme. Le CMM, à travers la thèse de Jorge Hernández, s'intéresse à l'interprétation de façades, en localisant leurs différents éléments constitutifs (fenêtres, portes, balcons...) pour alimenter automatiquement les modèles des bâtiments, de manière fidèle à la réalité.
Dans le cadre du projet iTowns, financé par l'ANR-MDCO, le CMM développe un système de localisation de texte enfoui en milieu urbain, apportant une information sémantique pour un système de navigation enrichi (
Jonathan Fabrizio
,
Beatriz Marcotegui
).
Financé par l'
ANR
, le Centre travaille sur la restauration de la piste sonore optique de films cinématographiques (Abdelâali Hassaïne, Étienne Decencière).
Dans le cadre de l'étude sur les marqueurs de la Dégénérescence maculaire liée à l'âge, une nouvelle collaboration s'est établie avec le service d'ophtalmologie du Centre hospitalier intercommunal de Créteil. Cette étude bénéficie d'un financement doctoral du Conseil régional d'Île-de-France ( Adnan Rashid , Jean-Claude Klein ). Un contrat industriel est également en cours sur le même thème ( Estelle Parra -Denis, Jean-Claude Klein ).
En collaboration avec le CBIO, le CMM développe depuis 4 ans des logiciels pour la quantification automatique de puces à ADN (transfert technologique à la société Genewave et Serial Genetics). Ces développements ont permis au Centre de participer au projet européen INDIGO (Programme IST-NMP) pour développer de nouveaux types de puces à amplification de lumière et un automate de lecture dédié, avec GENEWAVE, e2v (ex-ATMEL) et des partenaires académiques (Jesús Angulo,
Michel Bilodeau
,
Fernand Meyer
).
Observer le phénotype d'une population cellulaire après lui avoir appliqué une perturbation est devenu un outil majeur d'investigation en biologie. Par exemple, bloquer un gène par un SiRNA peut mettre en évidence l'effet de ce gène sur le fonctionnement normal de la cellule. Observer l'effet d'une molécule toxique peut révéler de nouveaux modes d'action et mettre sur la piste de nouveaux médicaments. Le CMM et le CBIO conjuguent leurs savoir-faire en traitement d'images et de données au sein de 4 projets.
Le projet Partox caractérise la toxicité des nano-particules. Le projet RAMIS, labellisé par le pôle Cancer-Bio-Santé de Toulouse, cherche à identifier de nouvelles molécules anti-cancéreuses (Jesús Angulo,
Dalila Benboudjema
,
Beatriz Marcotegui
,
Fernand Meyer
). Le projet BIOTYPE, labellisé par le pôle de compétitivité Medicen, fédère 5 PME franciliennes et est centré sur des diagnostics plus fins et des soins plus efficaces du cancer de la prostate (Jesús Angulo,
Michel Bilodeau
,
Fernand Meyer
).
Le CMM collabore depuis 6 ans avec l'Institut Gustave Roussy sur la segmentation interactive d'images de scanner et d'IRM, dans le cadre du cancéropôle Île-de-France. Ce travail a conduit à l'obtention d'un prix international, et a permis de nouer des contacts très prometteurs avec des partenaires industriels (soutenance de thèse de
Jean Stawiaski
, Étienne Decencière,
Fernand Meyer
,
Dominique Jeulin
).
Une collaboration avec la société L'Oréal a démarré. Elle porte en particulier sur l'analyse d'images multi-photoniques de la peau (Jesús Angulo, Étienne Decencière,
Fernand Meyer
,
Estelle Parra
-Denis,
Adnan Rashid
).
Les travaux de thèse de
Guillaume Noyel
(soutenue en septembre 2008) en segmentation d'images hyperspectrales ont été appliqués avec succès, en collaboration avec le Pr. Cuenod (HEG Pompidou), aux séries temporelles d'images DCE-MRI utilisées pour l'étude de l'angiogenèse in vivo. Nos recherches en imagerie multispectrale vont se poursuivre dans le cadre du projet IHMO (financement
ANR
-TecSan 2008-2010) pour l'étude des cellules sanguines en microscopie hybride (multispectrale + spectroscopie Raman) (Jesús Angulo).
Le Groupe de réflexion « Nanomines » sur les Nanomatériaux, créé et animé par
Dominique Jeulin
en 2006, donne lieu au projet de recherche Nanostructures, dans le cadre de l'Institut Carnot M.I.N.E.S, financé par l'
ANR
, et regroupant l'ensemble des écoles des mines sous-tutelle du Ministère de l'industrie. Cette recherche (prévue pour une durée de 4 ans), en s'appuyant sur une gamme de nanocomposites de matrice organique et de charge nanométrique, traite les points suivants : élaboration, caractérisation nano et macro, homogénéisation nano-micro-macro.
François Willot
a développé une modélisation du comportement mécanique de nanocomposites résolvant les équations de l'élasticité sur des images 3D par itérations de FFT. Dans ce cadre, le schéma booléen de sphères de fractions volumiques variables, pour les cas limites d'inclusions poreuses ou rigides, a été étudié. L'implémentation de cet outil sur un cluster de PC, acquis par le CMM en 2008, va permettre d'aborder la modélisation du comportement physique de microstructures complexes.
Le comportement mécanique de nanocomposites à base de noir de carbone est modélisé par éléments finis sur des simulations 3D de la microstructure (thèse d'Aurélie Jean, en collaboration avec MICHELIN et
Samuel Forest
(MAT)).
Les propriétés de transport du réseau poreux de piles à combustible sont étudiées dans le projet européen Ideal-Cell, en collaboration avec
Alain Thorel
(MAT).
Le traitement morphologique 3D d'images de microtomographie donne lieu à plusieurs travaux:
La thèse d' Hellen Altendorf , en collaboration avec l'Institut Fraunhofer ITWM (Kaiserslautern) a pour objet l'analyse 3D et la caractérisation de milieux fibreux. Une collaboration avec la société Aedinca a donné lieu à l'analyse des orientations locales de fibres courtes dans des composites (P. Dokladal).
La modélisation du dépôt de peinture sur les tôles d'acier rugueuses est étudiée avec Arcelor Research dans le cadre des thèses de Thibauld Nion (soutenue en 2008) et de Bruno Figliuzzi (démarrée en 2008).
Le travail avec la société ERM.S, portant sur l'analyse de cubes sismiques, s'est poursuivi à travers un contrat de collaboration (E. Decencière).
Une thèse CIFRE avec la société ESTIMAGES, portant sur la cartographie, a démarré en 2008 ( Jean Felder , Étienne Decencière).
Le projet VIGILE, réunissant le Centre de morphologie mathématique et le Centre de robotique (CAOR), et soutenu par l'Institut Carnot M.I.N.E.S, porte sur l'intégration de différents capteurs pour la sécurité. Il est mené en parallèle avec d'autres projets communs aux deux laboratoires (LOVE, KIVAOU, TerraNumérica). Dans le cadre de ce projet, le CMM a travaillé, cette année, sur des méthodes d'appariement d'images stéréovision basées sur des outils de segmentation morphologique (
Serge Beucher
, Eduardo Parrilla-Bernabé).
Le CMM est, avec le CAOR, l'un des deux centres de l'École participant à l'initiative Num@tec Automotive dans le cadre du développement du pôle d'innovation technologique SYSTEM@TIC. Il participe notamment aux projets LOVE (Logiciels d'observation de vulnérables) et PREDIT d'élaboration d'outils d'imagerie embarqués pour la détection des piétons. En 2008, le CMM a continué à développer des outils de segmentation de scènes permettant de définir et suivre des régions de vigilance où des piétons sont susceptibles de se trouver. Ces derniers peuvent alors être détectés plus facilement par les outils élaborés par les autres partenaires du projet (
Serge Beucher
,
Romaric Audigier
).
Le projet KIVAOU, projet du programme COSEG (Concepts systèmes et outils pour la sécurité globale) labellisé par l'
ANR
, a démarré cette année. Il vise à développer des outils et des algorithmes pour des applications en vidéosurveillance et en biométrie. Pour ce projet, le CMM développe des outils de segmentation de scènes et de suivi de mobiles (
Louise Naud
,
Romaric Audigier
,
Serge Beucher
).
Un projet portant sur l'évaluation et le suivi automatiques de la fissuration de routes structurées, lancé en 2006 avec la société Colas, entre dans une phase d'optimisation algorithmique (
Petr Dokladal
). En liaison avec cette thématique, le CMM co-encadre, avec l'ESIEE, la thèse d'Olena Tankyevych.
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La plupart des projets en vision embarquée nécessitent de concevoir de nouvelles architectures de processeurs de traitement d'image afin d'améliorer les performances. Cette activité se concrétise dans des projets comme FREIA (projet
ANR
labellisé en 2007), LOVE et KIVAOU (
Christophe Clienti
,
Michel Bilodeau
). Les besoins en traitement d'image temps réel embarqué étant, dans le cadre de ces projets, de plus en plus vitaux, une réflexion sur la définition d'une librairie de traitement d'image performante a débuté cette année. Les premiers éléments de cette librairie sont en cours d'élaboration (
Serge Beucher
,
Christophe Clienti
,
Romaric Audigier
).
Dans le cadre de l'abondement Carnot affecté au département Mathématique et systèmes, une plateforme logicielle de traitement d'images commune est en développement, à partir des logiciels Morph-M du CMM et Camellia du CAOR. Elle sera mise à disposition de tous les laboratoires de M
INES
ParisTech
(
Serge Koudoro
,
Michel Bilodeau
, Étienne Decencière).
La segmentation reste un des domaines phares de recherche du CMM. Les travaux d'amélioration se sont poursuivis donnant lieu à des outils très performants pour la segmentation d'images complexes de scènes naturelles, dans le cadre des projets LOVE et TerraNumérica.
Trois autres pistes sont actuellement explorées. Les nivellements visqueux simplifient les images à segmenter de manière plus drastique que les nivellements ordinaires (
Fernand Meyer
). La seconde piste consiste à estimer la force de chaque contour par sa probabilité d'apparition lorsqu'on utilise comme marqueurs des germes aléatoires (Jesús Angulo,
Dominique Jeulin
). Une méthode de calcul de cette probabilité en s'affranchissant des simulations est en cours (
Fernand Meyer
). La troisième piste favorise la segmentation de certaines formes en la contraignant par des modèles (Jorge Hernández). En amont, nous explorons les espaces de formes pour en déduire moyennes, médianes, modes de variations ainsi que de nouveaux interpolateurs (Jesús Angulo et
Fernand Meyer
).
L'extension de la morphologie mathématique aux images multi/hyper-spectrales (Jesús Angulo,
Dominique Jeulin
,
Guillaume Noyel
) se révèle très prometteuse. De nouvelles applications sont attendues dans les domaines de la micro-spectroscopie pour le diagnostic de cellules cancéreuses, l'imagerie satellitaire et de l'imagerie médicale de perfusion. Une thèse sur ce sujet va débuter en 2009.
Des représentations issues de l'algèbre des quaternions sont à l'étude pour construire des opérateurs multivariés : filtrage d'images couleur, extraction d'invariants couleur, opérateurs variables dans l'espace (Jesús Angulo).
Plusieurs projets collaboratifs sont également en cours de montage dans le domaine de la sûreté et de la sécurité dans le cadre des instituts Carnot et en relation avec les instituts Fraunhofer en Allemagne (
Fernand Meyer
,
Serge Beucher
).
Par ailleurs, les derniers développements de la morphologie mathématique alliant efficacité et vitesse de traitement ouvrent de nouveaux champs d'application dans le domaine du contrôle non destructif et plusieurs contrats industriels devraient se concrétiser en 2009.
Faits marquants
Le CMM (Jesús Angulo) a participé, en collaboration avec l'Université Polytechnique de Madrid (UPM), à la compétition internationale NICE-I (http://nice1.di.ubi.pt/) sur la segmentation automatique de l'iris sur des images non calibrées de l'œil. L'équipe UPM-CMM a fini en huitième position face à une centaine des meilleurs groupes de recherche du monde dans le domaine.
Le groupe Approches probabilistes en mécanique des milieux hétérogènes de l'association MECAMAT (Mécanique et Matériaux), animé par
Dominique Jeulin
, a accueilli 45 participants à Fontainebleau (16-17 avril).
La première Journée industrielle Nanomatériaux, organisée par le CMM à M
INES
ParisTech
(22 janvier), a attiré plus d'une centaine de participants.
Plusieurs membres ont participé à des congrès, en tant que conférenciers invités :
Dominique Jeulin
, au congrès Mathematical Aspects of Materials Science (SIAM, Philadelphie, USA, du 11 au 14 mai) et au congrès Multiscale Modeling of Microstrucures (Tallahassee, USA, du 27 au 31 octobre);
Serge Beucher
et
Dominique Jeulin
, dans le cadre de la journée « Granulométries », organisée par CPE-Lyon (14 février);
Beatriz Marcotegui
, au Colloque international francophone sur l'écrit et le document (du 28 au 30 octobre, à Rouen) et
Fernand Meyer
, dans le cadre du colloque de la fondation Wellcome sur le phénotypage cellulaire (17-18 juillet).
Jesús Angulo et
Dominique Jeulin
ont organisé un mini-symposium en analyse d'image biomédicale au Congrès européen ECMI (Londres, 30 juin-2 juillet) .
Nous avons co-organisé, avec l'Institut Fraunhofer ITWM, le colloque 3D Imaging, Analysis, Modelling and Simulation of Macroscopic Properties (Kaiserslautern, 4-5 novembre, 80 participants).
Après quatre années de travail,
Dominique Jeulin
et Étienne Decencière passent le relais de leurs postes respectifs de président et secrétaire-trésorier de la Société internationale de stéréologie.
