Les activités de recherche de l'équipe ICONES sont organisées autour de la modélisation et le traitement des informations couleurs et spectrales des images et des vidéos. Cela se décline dans les trois thèmes suivants :

• Modèles de représentations des images multivaluées
• Métrologie optique
• Perception et évaluation de la qualité

La force et l'originalité de notre équipe repose sur le fait que nous travaillons sur toute la « chaîne de vie » d'une image couleur et spectrale, depuis son acquisition jusqu'à l'évaluation de la qualité de son rendu, en passant par divers traitements. Cette approche globale est unique au sein des autres laboratoires français et européens qui abordent la couleur numérique et/ou l'évaluation de la qualité des images.

Thème Modèles de représentations des images multivaluées

Décomposition en ondelettes monogéniques d'une image couleur

Nos travaux s'appuient essentiellement sur les représentations de type ondelettes (X-let) ou polynomiales et les processus basés sur les équations aux dérivées partielles.

Nous développons un ensemble d'outils d'analyse à partir des algèbres de Clifford, afin de manipuler géométriquement les données vectorielles, ainsi qu'à partir du concept du signal monogénique permettant de donner un cadre « signal » pour le traitement des images couleur. Nous développons ainsi une modélisation originale sur le plan international permettant de fixer un cadre théorique pour redéfinir les opérateurs classiques de traitement d'images multibandes.

Un autre volet concerne la modélisation de la géométrie pour des données multivaluées. Nous développons ainsi une stratégie basée sur les structures de graphes pour définir une analyse multi-échelle pour les images multispectrales intégrant des notions de distances adaptées et s'appliquant par exemple dans des applications de restauration. D’une manière complémentaire, nous avons formalisé une méthode numérique de détection d'objets dans des images multispectrales issues d'acquisitions comprimées.

Les outils numériques développés dans l'équipe ICONES se généralisent afin d'inclure dans l'analyse une dimension temporelle. Ainsi, l'équipe s'intéresse à l'estimation et l'analyse du mouvement apparent dans des séquences d'images par des approches variationnelles. Dans ce cadre, nous avons montré que des modèles fondés sur l'utilisation des bases de polynômes orthogonaux permettent de détecter rapidement et de manière robuste les points singuliers dans des champs de vecteurs 2D.

Quelques domaines d'application

• La sécurité des images et vidéos : le tatouage et la mesure d'intégrité (en lien avec l'équipe Cryptis de l’axe MATHIS),
• Les Industries Culturelles et Créatrices : avec le développement de nouvelles formes d’interaction dans les Serious Games et le e-Learning,
• Les objets communicants : avec la compression de données (en lien avec l'équipe RESYST de l’axe SRI),
• La biomécanique : par l’analyse du mouvement sportif et/ou des handicapés,
• L’imagerie médicale : travaux menés avec le CHRU de Poitiers (le service d’ophtalmologie et l’unité de neuro-imagerie) et imagerie 3D à partir d'un micro-endoscope photonique (en lien avec l'équipe Biophotonique de l’axe Photonique).

Thème Métrologie optique

Prototype du système d'acquisition pour la reconstruction photométrique

Nos travaux s'appuient sur la modélisation physique du Système Visuel Humain, sur la métrologie et les interactions entre la lumière et les matériaux.

Tout d'abord, des études ont été effectuées sur des modèles physiques d’interaction entre la lumière et les matériaux constituant une scène acquise, en se focalisant sur l’étude des surfaces, en termes de relief et de rugosité, de propriétés colorimétriques et photométriques en lien avec les équipes IG et SIR.

Ces travaux sont poursuivis actuellement dans le cadre du nouveau CPER par la mise en place du Centre de Métrologie Optique Poitevin (CeMOP). En effet, l'équipe ICONES est pleinement investie dans le développement de cette plateforme en collaboration avec l'institut PPrime notamment dans les deux thématiques suivantes :

• Extension aux cas de matériaux à comportements photométriques hybrides,
• Etude de mouvements fluides bi- et tri-dimensionnels.

Ensuite, la prise en compte de la caractérisation métrologique de la chaine d’acquisition nous a conduit à la production d’un ensemble complet d’outils de traitements non-linéaires de filtrage et de morphologie mathématique basés sur des fonctions de distances pour l’analyse quantitative des images spectrales. L’écriture est générique, vectorielle et pleine-bande et a permis la production d’attributs perceptuels de texture d’images couleur spectrales. Ces travaux sont valorisés à l’international en particulier au sein de la division 8 (Image Technology) de la CIE (Commission Internationale de l’Eclairage).

Quelques domaines d'application

• La sécurité routière avec un brevet, une licence logicielle et un prototype industrialisable,
• L’archéologie (Institut Français d’Archéologie Orientale du Caire),
• L'électrofluidodynamique : avec l’étude de mouvements fluides bi- et tridimensionnels avec le développement de la bibliothèque AAP SLIP (en lien avec l’UPR PPRIME),
• Les matériaux pour les transports et les bâtiments durables en lien avec l’UPR PPRIME pour la plate-forme CeMOP du CPER NUMERIC,
• Le rendu réaliste : avec l'étude des propriétés colorimétriques et photométriques des surfaces (en lien avec les équipes IG et SIR de l’axe ASALI).

Thème Perception et évaluation de la qualité

Pondération perceptuelle des outils de compression vidéo HD pour le Cinéma Numérique

La modélisation physique du Système Visuel Humain est exploitée pour l’évaluation de la qualité perçue, des supports de reproduction ou des traitements (compression, inpainting, correction colorimétrique) et pour le développement de traitements bio-inspirés. Des solutions ont été proposées pour la qualité des systèmes de vidéo-surveillance sous l’égide du Ministère de l’Intérieur et des études ont été menées avec le Home Office (Royaume Uni) pour garantir la qualité de l’identification de personnes.

L’évolution naturelle de l’équipe est en effet de se positionner sur les contenus 3D. C’est pourquoi nous modélisons les principaux phénomènes physiologiques liés à la stéréopsie pour le développement d’un modèle de saillance 3D et d’un modèle de prédiction de l’énergie binoculaire. Leur efficacité a été prouvée en compression et par le développement de métriques de qualité complètement 3D. La qualité des contenus 3D étant intimement liée à la notion de confort visuel, un modèle a été proposé pour sa prédiction. Les études réalisées ont contribué à l’élaboration de recommandations sur les effets de la 3D publiés récemment par l’ANSES (Agence de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail). Par ailleurs, pour exploiter ces attributs, nous avons renforcé nos activités sur la recherche d’informations multimédias, notamment la catégorisation d’images à forte valeur sémantique ajoutée. Par ailleurs, nos travaux s’intéressent également à l’apport de la saillance visuelle et aux modèles de caractérisation de contenus bio-inspirés.

Quelques domaines d'application

• Les contenus numériques (éducatifs, créatifs, culturels, patrimoniaux ) : en particulier en lien avec les laboratoires de la MSHS de Poitiers et la fédération MIRES dans le cadre de l'axe 1, "Valorisation des e-contenus" du CPER NUMERIC,
• Les données biomédicales : notamment cosmétologie avec l’Oréal et Chanel et dermatologie avec La Roche-Posay,
• La vidéosécurité et la biométrie,
• La visualisation scientifique et/ou culturelle : développement de métriques perceptuelles dédiées au rendu basé image et à des reconstructions 3D par maillages (en lien avec l'équipe IG de l’axe ASALI),
• Les télécommunications, avec l’étude du lien entre les indicateurs de QoS et de QoE sur les réseaux LTE (en lien avec l'équipe RESYST de l’axe SRI),