Image Sciences, Computer Sciences and Remote Sensing Laboratory

Archives - Academic Year 2010/2011

Monday, June 20 2011 - 3:00 pm

Computer Graphics and Computer Haptics for Visualization and Simulation Lieu : Amphi A301 (ENSPS) Conférencier(s) : Prof. Jinah Park, Korea Advanced Institute of Science and Technology et University of Edinburgh Résumé : As Computer Graphics deals with generating pictures using a computer, Computer Haptics provides force feedbacks of the virtual objects to users. Recent advances in technology open many possible directions in developing and applying haptics in virtual environment. We have looked at computer haptics as a means for visualization and been developing haptic rendering algorithms to convey the information of the material properties for more effective virtual training through simulation. In this talk, I will introduce the related projects performed at the Computer Graphics and Visualization (CGV) Research Lab at Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), and also discuss prospective researches going forward to rehabilitation. Bio: Prof. Jinah Park received a Bachelor of Science (1988) degree in Electrical Engineering from the Columbia University in New York, and Master of Science & Engineering (1991) and Ph.D. (1996) degrees from the Department of Computer and Information Science at the University of Pennsylvania in Philadelphia. Her major contributions to the medical imaging field include developing a computational technique to analyze cardiac motion based on MR tagging data. She is an associate professor in the Computer Science Department at KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology), and is leading Computer Graphics and Visualization Research Laboratory. She is currently with the School of Informatics at the University of Edinburgh as a visiting professor.

Thursday, May 26 2011 - 2:00 pm

Les bases d'ondelettes : de la transformée de Fourier aux maillages 3D. Lieu : Amphi A 207 au Pôle API - Campus d'Illkirch Conférencier(s) : Basile Sauvage Résumé : Depuis plus de vingt ans les bases d'ondelettes sont utilisées dans des domaines variés : en traitement du signal, pour faire de la compression d'image, du débruitage ou de la transmission progressive ; en informatique graphique, pour faire du lissage, de l'édition par niveaux de détails, ou de la visualisation adaptative de formes 3D ; en physique, pour résoudre des équations aux dérivées partielles par exemple.<:li> Leur point fort est de représenter un signal à plusieurs niveaux de résolution, en même temps dans le domaine spatial et dans le domaine fréquentiel. D'où viennent-elles ? Que peut-on faire avec ? Pourquoi ça fonctionne ? Comment s'en servir ? Comment les choisir ? Quelles sont leurs limites ? Pour répondre à ces questions, nous verrons comment elles sont nées de l'analyse de Fourier. Nous aborderons les aspects algorithmiques, qui permettent de gagner du temps de calcul et de la place mémoire. Nous passerons en revue les éléments théoriques essentiels, qui permettent de choisir la bonne base pour une application donnée. La dernière partie sera consacrée à leur utilisation en informatique graphique, spécifiquement sur les maillages surfaciques. Nous illustrerons tous ces aspects par de nombreux exemples dans différents domaines.

Thursday, May 26 2011 - 2:00 pm

State Estimation of Petri Nets with Unobservable Transitions Lieu : salle de réunion de l’IRCAD - 1, Place de l'Hôpital, 67091 STRASBOURG Conférencier(s) : Alessandro GIUA, DIEE, Univ. of Cagliari, Italy Résumé : State estimation is a fundamental issue in system theory. Reconstructing the state of a system from available measurements may be considered as a self-standing problem, or it can be seen as a pre-requisite for solving a problem a different nature, such as stabilization, state-feedback control, diagnosis, filtering, etc. Although the notions of state estimation, observability and observer are well understood for time driven systems, in the area of discrete event and of hybrid systems there are relatively few works addressing these topics and several problems are still open. In this talk I will first review the notion of discrete event system and then I will focus on a particular class of discrete event models, Petri nets. The problem of estimating the state of a discrete event system has often be framed in the setting of nondeterministic automata. In particular, we assume that each event may be labeled either with a symbol from a given alphabet, or with the empty string: events of the second type are called silent because their firing cannot be observed. The goal of this talk is to show that the same problem can also be efficiently addressed using Petri net models. Under some weak technical assumptions on the structure of the unobservable subnet, the set of markings consistent with the observed word can be represented by a linear system with a fixed structure that does not depend on the length of the observed word.

Friday, May 06 2011 - 2:00 pm

Morphologie mathématique appliquée aux image satellites: du mosaïquage à la connectivité sous contrainte. Lieu : C218 (ENSPS) Conférencier(s) : Pierre SOILLE, Ispra, Milan, Italie Résumé : La première partie du séminaire est consacrée au problème du mosaïquage automatique d'images à résolution de 25m couvrant tout le territoire de l'Union Européenne. Un solution originale basée sur la technique de segmentation par ligne de partage des eaux et applicable à un nombre arbitraire d'images est présentée. Dans la deuxième partie du séminaire, il est montré que la notion de connectivité sous contrainte est bien adaptée à la représentation hiérarchique d'images à très haute résolution spatiale.

Thursday, April 14 2011 - 5:00 pm

Modélisation efficace du contact sur le GPU Lieu : A 501 (Salle de visioconférence à l'ENSPS) Conférencier(s) : François FAURE, Laboratoire LJK, Université Joseph Fourier, Grenoble. Résumé : La détection et la modélisation du contact entre objets virtuels est cruciale pour le réalisme des simulations mécaniques, sans quoi les objets pourraient se traverser comme des fantômes. C'est souvent le goulot d'étranglement des simulateurs physiques car c'est doublement difficile : d'un point de vue géométrique et numérique. Géométriquement, la détection de proximité nécessite de tester toutes les paires de primitives proches, ce qui est potentiellement quadratique. De plus, des difficultés peuvent apparaitre du fait de la discrétisation du temps, qui peuvent nécessiter de réduire les pas de temps de simulation, augmentant encore le temps de calcul. Numériquement, les équations du contact produisent des problèmes NP-durs très difficiles à résoudre au-delà de quelques dizaines de contacts couplés. Or, les maillages des surfaces en contact comportent couramment des milliers de polygones. Nous présentons une approche à base d'images[1,2] pour modéliser géométriquement le contact entre objets, à résolution spatiale donnée, indépendamment de la résolution géométrique des objets et de leurs lois de comportement. Le contact est détecté et modélisé sur le GPU, en un nombre arbitrairement faible de contraintes géométriques. Notre méthode s'applique aux objets rigides comme aux objets déformables, et permet de simuler des contacts entre surfaces complexes à des vitesses inégalées. Contrairement à la plupart des méthodes proposées jusque-là, cette approche évite de formuler les équations du contact en terme de distance, qui est souvent complexe à calculer, et parfois mal définie. Un autre inconvénient des contraintes de distance est qu'elles génèrent souvent un grand nombre d'équations, typiquement une par primitive géométrique en intersection. Dans notre approche, le contact est formulé sous forme d'un volume d'intersection à minimiser. Le nombre d'équations de contact s'en trouve considérablement réduit, puisqu'une unique équation scalaire peut suffire à exprimer la répulsion entre deux objets, quelle que soit leur géométrie. Cette équation peut se calculer très efficacement sur le GPU, en échantillonnant les surfaces dans des images à plans de profondeur (Layered Depth Images). Nous montrons comment déduire les contraintes de frottement associées à une contrainte de répulsion. Dans le cas de contact frottant, le comportement (adhérence, glissement ou séparation) peut être différent d'une partie à l'autre des surfaces en contact. Nous montrons donc comment fractionner le volume de contact dans une grille régulière, afin de poser une équation de contact par cellule, permettant un comportement différent dans chacune. Ceci nous permet de régler la résolution géométrique du modèle de contact indépendamment de celle des surfaces. Il est ainsi facile de régler un compromis entre précision et temps de calcul, sans modifier les surfaces. [1] Image-based Collision Detection and Response between Arbitrary Volumetric Objects. Faure François; Allard Jérémie; Falipou Florent; Barbier Sébastien. ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation, 2008, Dublin, Ireland. [2] Volume Contact Constraints at Arbitrary Resolution. Allard Jérémie; Faure François; Courtecuisse Hadrien; Falipou Florent; Duriez Christian; Kry Paul. ACM Transactions on Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 2010), ACM, 2010, 29 (3). http://www.sofa-framework.org/projects/ldi/ Remarque : François FAURE est candidat sur le poste de Professeur informatique à l'IUT d'Illkirch.

Thursday, April 14 2011 - 4:30 pm

Problèmes de satisfaction de contraintes et interprétation d'images Lieu : Salle de Réunion - Département d'Informatique - IUT d' Illkirch Conférencier(s) : Aline DERUYVER, LSIIT Résumé : Pour pouvoir construire un graphe conceptuel décrivant de façon précise l'organisation spatiale des objets que l'on recherche dans une image, il a été nécessaire de concevoir un système de relations spatiales capable de prendre en compte la forme des objets, la notion de direction et de distance et permettant d'exprimer sous la forme d'expressions logiques des relations spatiales complexes. Ce nouveau système pouvant être utilisé dans le cadre d'un Problème de Satisfaction de Contraintes à deux niveaux de contraintes, permet d'exprimer des relations spatiales telles que "est autour de". Ce système a été utilisé pour concevoir un graphe conceptuel décrivant de façon précise l'anatomie cérébrale. Des résultats intéressants ont été obtenus sur des images cérébrales anatomiques venant de la base d'images du site Internet ‘‘BrainWeb”. Nous étudions également les possibilités d'application de ce système de relations spatiales à l'extraction d'objets complexes (ex: extraction de lotissements) dans les images satellites à Haute résolution spatiale. Nous avons déjà obtenu des résultats très encourageants dans ce domaine. Remarque : Aline DERUYVER est candidate sur le poste de Professeur informatique à l'IUT d'Illkirch.

Thursday, April 14 2011 - 2:30 pm

Reconnaissance d'actions dans les vidéos Lieu : Amphi A301 (ENSPS) Conférencier(s) : Christian WOLF, Maître de conférences INSA Lyon - LIRIS UMR 5205, Résumé : Ce séminaire se focalisera sur la reconnaissance d'activités de différents types dans les séquences vidéo. Nous présenterons les défis et les verrous de ce domaine ainsi que quelques applications. Nous proposons également plusieurs approches de reconnaissance automatique basées sur des caractéristiques différentes : points d'intérêts, points d'intérêts spatio-temporels, silhouettes obtenues par sous-traction de fond etc. Les différentes techniques discutées sont basées, respectivement, sur l'apprentissage (par modèles graphiques probabilistes ou par réseaux de neurones), sur des modèles de type bags of words et bags of words structurés, sur l'appariement non-rigide par graph matching etc. Nos recherches portent à la fois sur la reconnaissance d'activités individuelles et sur la reconnaissance d'activités de groupes, par exemple de type sport. La plupart de nos méthodes de reconnaissance et de localisation d'activités individuelles sont capables de gérer des scènes complexes avec plusieurs personnes exécutant des activités différentes.

Wednesday, April 13 2011 - 3:00 pm

Applications de la topologie discrète pour la captation de mouvements en temps réel et sans marqueurs Lieu : Salle C 218 (ENSPS) Conférencier(s) : Benjamin RAYNAL LIGM, Université Paris-Est Marne-la-Vallée Résumé : Dans cette présentation, nous nous intéressons à la problématique de la captation de mouvement sans marqueurs. Une approche classique est basée sur l’utilisation d’un modèle prédéfini du sujet, et est divisée en deux phases: celle d’initialisation, où la pose initiale du sujet est estimée, et celle de suivi, où la pose actuelle du sujet est estimée à partir des précédentes. Souvent, la phase d’initialisation est faite manuellement, rendant impossible l’utilisation en direct, ou nécessite des actions spécifiques du sujet. Nous proposons ici une phase d’initialisation automatique et temps-réel, utilisant l’information topologique extraite par squelettisation d’une reconstruction 3D du sujet. Cette information est représentée sous forme d’arbre (arbre de données), qui est mis en correspondance avec un arbre utilisé comme modèle, afin d’identifier les différentes parties du sujet. Pour obtenir une telle méthode, nous apportons des contributions dans les domaines de la topologie discrète et de la théorie des graphes. Comme notre méthode requiert le temps réel, nous nous intéressons d’abord à l’optimisation du temps de calcul des méthodes de squelettisation, ainsi qu'à l’élaboration de nouveaux algorithmes rapides fournissant de bons résultats. Nous nous intéressons ensuite à la définition d’une mise en correspondance efficace entre l’arbre de données et celui décrivant le modèle. Nous finirons cette présentation par un aperçu succinct de quelques travaux dérivés de ceux présentés. Remarque : Benjamin RAYNAL est candidat sur le poste de Maître de Conférences informatique à l'IUT d'Illkirch.

Tuesday, April 12 2011 - 2:30 pm

Cryptography-based approaches and Digital watermarks Lieu : Amphi A301 (ENSPS) Conférencier(s) : Ernst L. LEISS, Department of Computer Science, University of Houston, USA Résumé : This presentation focuses on techniques for achieving security and integrity of digital content. We differentiate between one-step (a protected single-step transmission between origin and destination) and multi-step (the content passes through several hands in a protected way) methods. Also, we differentiate content as either text-based (text, programs) or signal-based (audio, video), explain the salient characteristics, and focus primarily on signal-based objects as they are directly related to the representation of medical imagery. We review various approaches towards achieving security or integrity. Cryptography-based approaches are the traditional means of achieving these objectives. However, they have serious problems with signal-based content, most notably sensitivity to errors. Also, they are only single-step. Digital watermarks have recently attracted attention as an alternative approach to protecting digital content. While they do not achieve security nor are they directly applicable to text-based content, they can be used to realize multi-step integrity of signal- based content.

Thursday, March 24 2011 - 4:00 pm

Calculer l'homologie d'unions de complexes simpliciaux par un algorithme de Mayer-Vietoris Constructive Lieu : C434 (ENSPS) Conférencier(s) : Dobrina BOLTCHEVA, INRIA-Alpes Résumé : Je vais présenter un algorithme de calcul de la homologie d'un complexe simplicial nD à partir des homologies de ses sous-complexes. La méthode est basée sur une version constructive de la séquence exacte de Mayer-Vietoris qui est un outil algébrique permettant de relier l'homologie de l'union de deux espaces topologiques aux homologies de leur somme directe et de leur intersection. L'algorithme commence par décomposer le complexe simplicial en sous-complexes pour lesquels l'homologie est plus facile à calculer par la réduction de Smith. Ensuite, il parcourt le graphe de la décomposition et calcule l'homologie du complexe initial en combinant récursivement les homologies de ses sous-complexes par la séquence de Mayer-Vietoris. Notre algorithme fournit tous les attributs de la Z-homologie incluant les nombres de Betti, les coefficients de torsion et les générateurs des groupes homologiques. De plus, l'algorithme peut être appliqué à ce type de complexes simpliciaux 3D (variété/non-variété, orientable/non-orientable, plongeable ou non, hétérogènes, ...). Remarque : Dobrina BOLTCHEVA est candidate sur le poste de Maître de Conférences informatique à l'IUT d'Illkirch.

Thursday, March 24 2011 - 2:00 pm

Informations de courbure et ligne de partage des eaux stochastique pour la segmentation de matériaux granulaires Lieu : C434 (ENSPS) Conférencier(s) : Luc GILLIBERT, MINES ParisTech, Centre de Morphologie Mathématique Résumé : La première, tolérante au bruit et fonctionnant sur des images multi-échelles, repose sur la ligne de partage des eaux stochastique. L'idée de l'approche est d'extraire à l'aide d'outils morphologiques la granulométrie de l'image, puis d'utiliser cette granulométrie comme référence pour plusieurs segmentations successives correspondant à différentes tailles de grains. Chacune de ces segmentations est calculée en partant d'une ligne de partage des eaux stochastique (LPES, [1]). La LPES se définit comment étant une fonction de densité de probabilités des frontières si on effectue un grand nombre de calcul de lignes de partage des eaux avec des marqueurs tirés aléatoirement. Le nombre de marqueurs utilisés étant imposé par la granulométrie [2]. Cette LPES peut se calculer efficacement à l'aide d'un graphe dont les sommets sont ensuite fusionnés pour obtenir une hiérarchie sur les frontières de l'image. La seconde méthode de segmentation, conçue pour la neige, repose sur l'utilisation des informations de courbure. Les zones convexes sont repérées à) l'aide du calcul du signe des courbures principales et sont utilisées comme marqueurs pour le calcul d'un SKIZ (Squelette par zones d'influence). Les deux méthodes sont validées sur un modèle aléatoire à base de sphères bruitées et sur des images réelles issue de microtomographie aux rayons X. Les matériaux étudiés sont du propergol butalite dont les grains ont été fragmentés par un choc mécanique et de la neige. [1] Angulo, J., Jeulin, D.: Stochastic watershed segmentation. Proceedings of ISMM'2007, 8th International Symposium on Mathematical Morphology. [2] Faessel, M., Jeulin, D.: Segmentation of 3D microtomographic images of granular materials with the stochastic watershed. Journal of Microscopy, Volume 239, Issue 1, 2010. Remarque : Luc GILLIBERT est candidat sur le poste de Maître de Conférences informatique à l'IUT d'Illkirch.

Friday, March 18 2011 - 10:00 am

How to Design Self-Organization: Bringing Back Evolutionary Computation into Multi-Agent Systems Lieu : Amphi A207 (ENSPS) Conférencier(s) : René DOURSAT, Institut des Systèmes Complexes à Paris Ile-de-France (ISCPIF) Résumé : Multicellular organisms and social insect constructions are rather unique examples of natural systems that exhibit both self-organization and a strong architecture. Can we export their precise self-formation capabilities to technological systems? I have proposed a new research field called "Morphogenetic Engineering", which explores the artificial design and implementation of autonomous systems capable of developing complex, heterogeneous morphologies without central planning or external drive. Particular emphasis is set on the programmability and controllability of self-organization, properties that are often underappreciated in complex systems science-while, conversely, the benefits of genuine self-organization are often underappreciated in engineering methodologies. I present here two related studies in morphogenetic engineering. First, a 2-D/3-D multi- agent model of biological development, based on virtual gene regulation networks, chemical gradients and mechanical forces - which can be applied to the self-aggregation or self- assembly of robotic swarms into specific and reproducible superstructures. Second, a related N-D multi-agent model of self-construction of complex but precise graph topologies by "programmed attachment", based on dynamical opening of node ports, spread of gradients and creation of links - with potential applications in socio-technical systems composed of a myriad of peer-to-peer mobile devices and human users. In all cases, the challenge is to design - e.g., through an evolutionary search - the proper set of rules followed by each agent of a complex system on how to interact with the other agents and the environment. Whether "offline" (slow time scale), where agents always share the same genotype, as in multicellular organisms or animal colonies, or "online" (fast time scale), where agent types diverge and specialize dynamically, as in mosaic systems or pluralistic agent societies, it is an inherently massively parallel "evo-devo" problem, which could naturally benefit from the recent breakthroughs in GPGPU-tailored computing methodologies. Remarque : René DOURSAT est candidat sur le poste de Professeur informatique à l'IUT d'Illkirch.

Thursday, March 10 2011 - 4:00 pm

l'Omega-arithmétisation principes et fondements Lieu : Amphi A301 (ENSPS) Conférencier(s) : Laurent FUCHS, LSIIT Résumé : L'Omega-arithmétisation est une méthode de discrétisation qui, à partir d'une fonction continue F, fournit une représentation, f, fidèle, discrète et multirésolution de F. C'est-à-dire qu'à partir de la seule donnée de f on peut retrouver F. Son principe reprend la méthode d'arithmétisation développée par G. Reeb et J. Harthong et qui a conduit J-.P. Reveillès à définir la droite discrète analytique. L'idée est ici d'appliquer la méthode d'arithmétisation avec une version de l'analyse nonstandard introduite par Laugwitz et Schmieden. Cette analyse nonstandard est plus faible que la version usuelle de l'analyse nonstandard mais elle offre l'avantage d'être beaucoup plus constructive que cette dernière. Ainsi, les entités introduites dans la théorie peuvent être précisément représentées en machine et conduisent à des algorithmes de calcul exacts. L'exposé sera composé de deux parties. Une première partie présentera de façon pragmatique l'Omega-arithmétisation, comment obtient-on une représentation fidèle, discrète et multirésolution d'une fonction continue ? La seconde partie s'intéressa aux fondements de cette méthode, pourquoi ça marche ? Remarque : Laurent FUCHS est candidat sur le poste de Professeur informatique à l'IUT d'Illkirch.

Thursday, February 24 2011 - 2:00 pm

Convexité et circularité discrète Lieu : Amphi A301 (ENSPS) Conférencier(s) : Tristan ROUSSILLON, LIRIS UMR 5205, Universit Résumé : L'image numérique, qui est le résultat de l'échantillonnage régulier d'un signal observé, est un quadrillage de petits éléments distincts, les pixels, dotés d'une couleur. La géométrie discrète, qui se propose d'étudier les propriétés géométriques d'un tel espace dépourvu de continuité, offre un évantail de techniques dédiés au traitement et à l'analyse des images numériques. Dans ce cadre, les régions homogènes et porteuses de sens d'une image sont considérées avec l'objectif de représenter et d'analyser la forme de leur contour. L'exposé porte sur les propriétés de convexité et de circularité des contours. Dans la première partie, je présenterai deux approches pour l'extraction des parties convexes et concaves d'un contour : l'une globale, basée sur la formule de Pick, qui permet à l'utilisateur de moduler le résultat, l'autre locale, via les segments de droite discrète, qui mène à une représentation polygonale réversible fidèle, donnant une bonne estimation de la longueur du contour. Dans la seconde partie, j'introduirai d'abord le problème de la séparabilité circulaire et son interprétation géométrique dans l'espace des cercles et dans son espace dual, puis je présenterai un algorithme de reconnaissance d'arcs de cercle discret et d'extraction de tous les arcs de cercle discret maximaux, à partir desquels on peut obtenir une bonne estimation de la courbure d'un contour. Remarque : Tristan ROUSSILLON est candidat pour un poste CR CNRS pour une intégration dans MIV-GDMM et sur le poste de Maître de Conférences informatique à l'IUT d'Illkirch.

Wednesday, December 15 2010 - 10:30 am

Traitement d'images et modélisation de la gastrulation Lieu : Amphi A301 (ENSPS) Conférencier(s) : Jacques Demongeot, TIMC-IMAG

Thursday, September 16 2010 - 2:00 pm

The Speedup-Test: Observing and Declaring Program Speedups with Rigorous Statistics Lieu : salle B220 (salle Ehrhart) Conférencier(s) : Sid Touati, ma Résumé : Code optimisation methods are usually experimented with by repeatedly measuring the execution times of the initial and optimised code versions. Given a fixed input for the program, speedup is defined as the ratio of the initial and optimised execution times. However, even with a fixed execution environment, running times vary, especially for toy/kernel benchmarks. With the introduction of multi-core architectures, this variability is becoming increasingly unstable for OpenMP programs. So different kinds of speedups may be reported, based on average execution time, minimal execution time, median, etc. Many published speedups in the literature are observations of a set of experiments that do not guarantee reproducibility; sometimes those speedups result from experimental hazards. To improve upon that, this tutorial presents a rigorous statistical methodology regarding program performance analysis. We rely on well- known statistical tests (Shapiro-Wilk's test, Fisher's F-test, Student's t-test, Kolmogorov- Smirnov's test, Wilcoxon-Mann-Whitney's test) to study whether observed speedups are statistically significant. By fixing a desired risk level, we are able to analyse the statistical significance for both average and median execution times. Link to materials: http://hal.archives-ouvertes.fr/inria-00443839 Who is the speaker ? Sid Touati received a master degree in computer science from ENS-Lyon (France) in 1998, and a PhD from University of Versailles in 2002, and a habilitation thesis in 2010. He is an associate professor (maître de conférenes) at the University of Versailles St Quentin en Yvelines since 2003, where he is in charge of research projects on backend code optimisation, program parallelisation and OpenMP performance evaluation. He was the leader of the former ANR MOPUCE project (VLIW code optimisation), the ORIONS GDR RO project (instruction scheduling), and a cluster of collaboration inside the european HIPEAC network of excellency (code size and loop optimisation). Currently, he is the leader of the SPA DIGITEO project (OpenMP on multicore platforms). Sid Touati relies on both fundamental research such as formal proofs, graph and complexity theory, and empirical research such as experiments and heuristics. At present, he is in a sabbatical year at the INRIA-Saclay laboratory, working on statistical program performance evaluation.

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