Signaux et Images Isabelle Bloch, Henri Ma

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Signaux et Images Isabelle Bloch, Henri
Maître, Eric Moulines, Francis
SchmittDépartement Traitement du Signal et des
Images
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Les signaux et les images

• Présent partout
• Grand public téléphone portable, caméscope,
  lecteur de CD, DVD, MP3, jeux vidéos, automobile,
  dictée vocale
• Professionnel télédétection (Radar, Sonar),
  guidage, localisation (GPS), imagerie
  satellitaire, imagerie médicale, contrôle non
  destructif,
• Des méthodes de plus en plus sophistiquées
• Baisse du coût des processeurs (un téléphone
  portable 30 Mflops)
• Banalisation un processeur de TdS et un
  processeur graphique dans chaque PC !

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Domaines dapplications du TSI (I)

• Télécommunications
• Coder
• réduire le débit binaire des signaux (parole,
  sons, images,...)
• Transmettre
• modem pour accès internet haut-débit (xDSL)
• réseaux mobiles de 2ième et 3ième génération
  (GSM, UMTS)
• Protéger
• insérer une signature (invisible) dans un signal
  ou une image

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Domaines dapplications du TSI (II)

• Interface Homme-Machine, Multimédia
• reconnaissance de la parole, du locuteur,
  décriture,
• Débruitage de parole, de musique,
• Synthèse de parole,
• Synthèse dimages (2D, 3D, séquences),
• Segmentation dimages, reconnaissance dobjets,
  de textures (codage / indexation orientés objets
  MPEG)
• Indexation de documents sonores, darchives
  dimages, représentation
• Simulation despaces sonores et visuels
• Restauration dimages
• Interfaces multimodales

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Domaines dapplications du TSI (III)

• Géophysique
• signaux sismiques, sonars,
• Imagerie aérienne et satellitaire
• Transports
• Biomédical
• systèmes dimagerie (ultrasonore, X, IRM,
  PET,...)
• prothèses, ChAO, simulateurs,...
• Arts
• synthèse physique,
• archivages électroniques (tableaux, statues,
  sites),
• aide à la restauration de peintures,

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Le TSI en quoi ça consiste ? (I)

• Traiter les composantes dun signal
• fréquentielles
• temporelles
• spatiales
• statistiques (séparations de sources)
• couleurs, multispectrales
• Débruiter et restaurer
• extraire linformation utile du bruit,
  suppression des échos
• Coder
• la parole, la musique, les images, les objets,...
  
• Estimer, détecter,
• Prédire

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Le TSI en quoi ça consiste ? (II)

• Modéliser
• modèles mathématiques (statistiques,
  géométriques)
• modèles physiques
• modèles structurels
• modèles psychophysiques (perceptifs)
• Reconstruire à partir dinformations partielles
• à partir de projections (stéréovision,
  silhouettes,)
• haute résolution par multiobservation
• Interpréter
• reconnaissance de forme
• analyse de scène, descriptions sémantiques
• Fusionner

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Quels outils pour le TSI ?

• Les mathématiques appliquées (statistique)
• La physique (propagation, acoustique, optique, )
• Linformatique (algorithmes numériques,
  apprentissage, bases de données et de
  connaissance)
• Les sciences cognitives
• et lintuition ! (guidée par lapplication)
• Dans la majorité des cas
• distance très courte entre la théorie et les
  résultats
• (visibles ou audibles immédiatement).

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Conclusion

• Le traitement du signal et des images
• un riche domaine dapplications
• au carrefour de disciplines multiples
• Et un domaine dexcellence de lEcole !

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A bientôt !
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Codage de parole

• Clef pour la téléphonie mobile et voix sur IP
• Téléphone  sans fils  (DECT, 32 kbps), mobiles
  (GSM 13 kbps, 8 kbps,),
• Téléphonie sur Internet (2.4 à 16 kbps)
• Débit / complexité / Qualité
• Exploitation des propriétés statistiques,
• Modèles de perception et de production.
• Exemples

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Exemples de codage
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(No Transcript)
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Codage dimages
Le codage dimages joue un rôle clef dans le
développement dInternet 100 milliards dimages
disponibles en ligne !

• Les méthodes de codage mettent en
• oeuvre des techniques très sophistiquées
• Exploitation des propriétés perceptives
• Exploitation de la redondance statistique
• Segmentation (approche objet)
• Synthèse automatique de textures

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(No Transcript)
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Watermarking

• Insérer un filigrane dans un son / image
• Permissions attachées au document
• Propriétés du document
• Le filigrane doit
• Être imperceptible pour ne pas détériorer le
  médium
• Etre suffisamment robuste pour pouvoir être
  décelé après traitement du médium (codage ou
  lavage)
• Un exemple

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Image originale
Image marquée
Filigrane
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(No Transcript)
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Synthèse de parole

• Synthétiser de la parole à partir dun texte
  écrit
• Passerelle messageries textuelles / vocale
• Systèmes de dialogue interrogation bases de
  données, majordome vocal, etc.
• Un exemple
• Synthèse à partir du texte,
• Transformation de voix.

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Exemples de synthèse
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Exemples de transformation
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(No Transcript)
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Codage / transformation
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(No Transcript)
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Restauration denregistrements anciens

• Objectifs
• Réduire le souffle,
• Supprimer les craquements,
• Éliminer les distortions dues aux performances
  limitées des transducteurs
• Un exemple

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Lhymne à lamour
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(No Transcript)
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Synthèse dimages

• morphing 2D
• morphing 3D
• animation
• VR
• effets spéciaux
• ...

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(No Transcript)
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Reconstruction 3D
Image aérienne originale - une des 6 vues
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Reconstruction 3D
Appariements carte de disparité
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Reconstruction 3D
Carte des régions
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Reconstruction 3D
Carte d'élévation interpolée (moindres carrés)
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Reconstruction 3D
Carte d'élévation interpolée (estimation robuste)
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Reconstruction 3D
Surface reconstruite
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Reconstruction 3D
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Développement de franges en interférométrie
différentielle par radar
Interférogramme après filtrage
Interférogramme ERS avant traitement
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(No Transcript)
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Traitement des œuvres d'art
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Traitement des objets à 3D
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Reconstruction à partir des silhouettes
Texture
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Reconstruction à partir des silhouettes

• Images de synthèse

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(No Transcript)
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Modélisation 3D de la tête par segmentation d'IRM
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Reconnaissance de structures du cerveau d'après
un atlas
Atlas (une coupe)
Image IRM (une coupe)
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Atlas
Reconnaissance dans l'image
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Extraction et représentation du réseau
bronchique et du réseau vasculaire pulmonaire
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(No Transcript)