Objectifs
En raison de l’émergence du « tout numérique », le traitement du signal (mono ou multidimentionnel) est un domaine fédérateur dans le monde industriel. Il s’articule autour de quatre grandes thématiques : • le traitement numérique du signal, • le traitement numérique des images, • le multimédia, • la reconnaissance des formes. Le champ applicatif du traitement du signal est très vaste. Il répond aux besoins des entreprises et du grand public. La généralisation du traitement et de la gestion des données numériques requiert de maîtriser les techniques fondamentales d’analyse et de traitement de données du monde du signal (mode des communications, de l’analyse de la parole, des signaux audiophoniques et musicaux), du monde de l’image (domaine du multimédia, de l’imagerie médicale, de la télédétection satellitaire, de la synthèse d’image et de la réalité virtuelle) et enfin du monde la reconnaissance des formes (particulièrement la fouille de données, le traitement automatique du langage naturel, de la parole et des documents). Ils doivent aussi connaître les applications diverses qu'offrent ces techniques dans ces trois grands domaines. La formation dispensée dans le cadre du mastère spécialisé SIRF s’est donnée comme objectif essentiel la maîtrise de ces techniques et applications.
Contenu
La formation est organisée en unités d’enseignement qui
s’étalent sur quatre périodes de septembre à juin. A leur
arrivée, les étudiants du Mastère SIRF sont amenés à définir
un plan de travail afin d’optimiser leur cursus. Plan de travail
qui tient compte de la formation initiale et des objectifs
scientifiques et professionnels de chaque élève. Par exemple,
selon les origines spécifiques des étudiants, les sujets
proposés peuvent être : traitement numérique de base du
signal ; traitement numérique de base de l'image ; étude de
cas en traitement du signal sous Matlab ; analyse statistique
des données et fondement de la reconnaissance des formes.
La première période du cursus constitue une harmonisation
des connaissances de base, les deuxième, troisième et
quatrième périodes sont consacrées aux enseignements de
spécialisation via deux parcours proposés aux élèves selon
leurs objectifs scientifiques et leur projet professionnel : un
parcours « Image » et un parcours « Signal », où sont
abordés les points principaux du domaine (traitement du
signal, traitement des images, reconnaissance des formes).
Enfin, une mission en entreprise, de quatre à six mois, appelée
thèse professionnelle, apporte un complément pédagogique et
professionnel aux enseignements reçus à l’école et permet de
se confronter à la réalité et au quotidien des systèmes
informatiques en entreprise.
Enseignements d’harmonisation
Bases de la reconnaissance des formes (30 heures)
L'objectif de ce cours est d'enseigner les méthodes de base en
reconnaissance des formes pour l'apprentissage et la décision.
Ces méthodes sont illustrées sur des cas concrets issus
notamment des domaines de l'imagerie satellitaire et de la
reconnaissance de l'écriture et des documents. Une part
importante de l'enseignement est consacrée à des séances de
travaux pratiques sous matlab.
Acoustique (30 heures)
L'objectif de ce cours est de donner aux étudiants les
fondements physiques de l'acoustique, de l'électro-acoustique
et de la psycho-acoustique. Comme applications et
approfondissements de ces principes, les enseignements
abordent l'acoustique musicale, l'acoustique des salles ainsi
que la prise et la restitution des sons.
Techniques de compression (30 heures)
Dans cet enseignement, on présente d'abord les outils
standards permettant de comprimer des signaux
(quantificateur scalaire, quantificateur prédictif, quantificateur
vectoriel, techniques de codage par transformée, en sousbandes,
codage entropique). Une approche théorique permet
non seulement de donner des mesures objectives des
performances des différents outils mais aussi de mettre en
évidence la cohérence qui existe entre eux. Dans une deuxième
partie, on examine deux cas particuliers, un codeur traitant des
signaux de musique et un codeur d'image, permettant
d'illustrer le développement précédent.
Enseignements du parcours « Image »
Analyse des images (60 heures)
Ce cours présente les bases du traitement des images. Ses
objectifs sont d'une part d'introduire des modèles classiques
d'images et d'autre part de donner un aperçu aussi complet que
possible des méthodes usuelles du domaine. Ces modèles
constituent une sensibilisation à la nature très particulière des
images numériques et aux propriétés qui y sont attachées.
Quant aux diverses méthodes étudiées, elles sont détaillées,
comparées et illustrées sur des cas pédagogiques et sont mises
en oeuvre dans le cadre de travaux pratiques. Le cours compte
également une introduction aux problèmes de détection
d'objets, de reconnaissance des formes et d'analyse de scène.
Traitement du signal : méthodes et études de cas (60 heures)
Ce cours donne aux étudiants les bases du traitement
numérique du signal, à travers des études de cas et des
simulations. Cette pédagogie, tournée vers l'association d'un
cours condensé et d'une application pratique, permet
d'envisager les concepts fondamentaux du traitement de signal
déterministe et aléatoire tels que la synthèse de filtres
numérique, le traitement multicadence, l'analyse spectrale et la
modélisation des processus.
Vision artificielle et raisonnement dans les images (60 heures)
Cet enseignement comporte une partie sur les méthodes de
vision par ordinateur et les approches structurelles (graphes),
allant de la géométrie des acquisitions (géométrie projective en
particulier) à la mise en correspondance, à la reconstruction
stéréo ou 3D, à la représentation d'objets 3D (surfaces
triangulées, volumes, nuages de points) à l'analyse du
mouvement, et une partie sur les méthodes de raisonnement, de
modélisation et traitement de l'imprécision dans les images
(approches probabilistes et statistiques, approches flous et
possibilistes, fonctions de croyance), de fusion d'informations et
de raisonnement spatial (approches numériques et
symboliques), et d'indexation.
Méthodes Avancées de traitement des images (60 heures)
Ce cours apporte les connaissances nécessaires pour pouvoir
traiter des problèmes avancés de traitement d'images en vue de
l'analyse, de la reconnaissance des formes et de la restauration
Les enseignements présentent et approfondissent : d’une part
les outils mathématiques (morphologie mathématique,
ondelettes, EDP, champs de Markov, modèles déformables, etc.)
indispensables aussi bien pour les traitements de bas-niveau
comme la restauration, le debruitage, la segmentation ou
l'extraction d'éléments significatifs, que pour ceux de plus haut
niveau comme l'interprétation de scènes, la reconnaissance ou
le suivi d'objets ; d'autre part une introduction à des méthodes
récentes (détection d'évènements significatifs, géométrie
stochastique,...).
Application du traitement des images (60 heures)
Ce cours présente chacun des grands domaines du traitement
des images : imagerie aérienne et satellitale, imagerie médicale
et vision industrielle. On aborde dans un premier temps les
enjeux de la numérisation de la chaîne d'analyse de l'image,
puis on analyse les moyens mis en place pour obtenir les
images, enfin on décrit les principales familles de traitements
nécessaires pour analyser et interpréter les images.
Projets de traitement des images (60 heures)
Cet enseignement permet aux élèves de mettre en application
les connaissances acquises en traitement des images pour la
résolution d'un problème déterminé. Un travail en équipe qui
donne lieu à une soutenance où il est tenu compte de la qualité
du travail effectué et du degré d'intégration de l'équipe, ainsi
que de la bonne répartition des tâches.
Enseignements du parcours « Signal »
Traitement du signal : méthodes et études de cas (60 heures)
Ce cours donne aux étudiants les bases du traitement
numérique du signal, à travers des études de cas et des
simulations. Cette pédagogie, tournée vers l'association d'un
cours condensé et d'une application pratique, permet
d'envisager les concepts fondamentaux du traitement de signal
déterministe et aléatoire tels que la synthèse de filtres
numérique, le traitement multicadence, l'analyse spectrale et la
modélisation des processus.
Analyse des images (60 heures)
Ce cours présente les bases du traitement des images. Ses
objectifs sont d'une part d'introduire des modèles classiques
d'images et d'autre part de donner un aperçu aussi complet que
possible des méthodes usuelles du domaine. Ces modèles
constituent une sensibilisation à la nature très particulière des
images numériques et aux propriétés qui y sont attachées.
Quant aux diverses méthodes étudiées, elles sont détaillées,
comparées et illustrées sur des cas pédagogiques et sont mises
en oeuvre dans le cadre de travaux pratiques. Le cours compte
également une introduction aux problèmes de détection
d'objets, de reconnaissance des formes et d'analyse de scène.
