Laboratoire Informatique, Image et Interaction (L3i)

• Statut : Enseignant-Chercheur
• michel.menard univ-lr.fr
• Tél. : 05.46.45.82.96

Mots clés : traitement et analyse d’images, traitement du signal

Points forts de mes activités de recherche :

-> Proposition de sujet de thèse en 2016 :

La problématique de mes travaux concerne la modélisation de l’information, de son ambiguïté, imprécision et incertitude dans trois domaines : l’analyse d’images, la reconnaissance de formes et la fusion d’information.

Mes contributions concernent :

• l’unification et la généralisation des méthodes de coalescence floues basées sur des fonctions objectives ; une contribution importante a consisté à relier les méthodes classiques de classification floue au principe d’information extrême de Frieden. Les notions, classiques en reconnaissance des formes, de rejets en ambigüité ont été généralisées au flou, apportant ainsi plus de puissance aux règles de décision. Nous travaillons actuellement sur l’utilisation des approches Bayésiennes non paramétriques et des processus de Dirichlet hiérarchique muti niveaux pour l’analyse du comportement à partir de trajectoires ;

• le développement d’algorithmes pour le traitement d’images bas niveau reposant sur les concepts d’information, de partitions floues et de fusion ; dans les travaux sur la fusion, le guide des recherches a toujours été de minimiser l’a priori. Des méthodes de fusion de classifieurs ont été proposées dans ce sens, et contribuent à rendre compte de la complexité des informations à traiter et à les gérer. Des liens originaux entre les représentations multi-échelles et la gestion des incertitudes et imprécisions ont été développés à partir de l’équation de Schrödinger non stationnaire. Cela a donné lieu à une nouvelle approche du filtrage linéaire s’appuyant sur une formulation variationnelle bénéficiant de résultats de physique des fluides et quantique.

• le développement d’outils théoriques et algorithmiques pour la modélisation et l’analyse de la texture dynamique à l’aide du modèle de décomposition d’images de Meyer, Chambolle et Aujol, et des approches concurrentes proposées par Starck et Donoho ;

• le développement de chaines d’acquisition et d’analyse d’images (radar UWB, radar, infrarouge, stéréovision courte et longue portée), le suivi 3D de cibles mobiles et l’analyse de leurs comportements (depuis 2010).

Du point de vue des applications, je m’intéresse principalement à l’imagerie cardio-vasculaire, en particulier à l’imagerie échographique (doppler couleur et de contraste), l’angioplastie avec General Electric Medical System et l’IRM marquée, en collaboration notamment avec le CHU de Poitiers et d’Angers, les laboratoires LISA (Angers) et LETIS (Cergy). Dernièrement des approches théoriques sur la décomposition de séquences d’images obtenues en collaboration avec ElHamidi du MIA ont été validées expérimentalement sur de l’échographie de contraste et sur du RADAR UWB utilisé pour de la vision à travers les murs.

Animation

Responsable et co-animateur de l’axe thématique Environnement (depuis septembre 2010)

Equipe : 20 permanents. Co-animateur de l’axe Alain Bouju.

Sujet de thèse proposé en 2016 :

Fiche descriptive de l’axe environnement :

En 2010, afin d’apporter un nouvel élan scientifique au laboratoire et pour accompagner les nouvelles priorités de l’université de La Rochelle sur la thématique Environnement, le conseil de laboratoire a proposé une restructuration en deux axes : un axe "historique" Document et Interaction et un nouvel axe interdisciplinaire Environnement. Je suis responsable de ce dernier qui regroupe au sein du L3i une vingtaine de chercheurs : permanents (13), doctorants (6) et ingénieurs (4).

Thématique de recherche générale de l’axe.

Les zones côtières, très convoitées par les sociétés humaines, sont des éco-systèmes complexes particulièrement riches. Pour une meilleure préservation de leurs équilibres, il est nécessaire de disposer d’observations spatiales et longitudinales des activités humaines, afin d’évaluer leurs impacts sur les milieux concernés. L’analyse des interactions entre les usages et l’environnement représente en effet un objectif majeur pour une politique de développement durable. Il s’avère donc nécessaire de proposer et de développer de nouveaux services d’aide à la décision pour les politiques et les organisations en charge de ces activités. Les technologies du numérique (imageries multispectrales, stéréovision longue distance, RADAR, réseaux de capteurs, mini-drones d’observation, cloud computing...), la science des données, permettant d’extraire du contenu utile à partir de masses de données changeantes, hétérogènes, incertaines à l’aide d’algorithmes efficaces, sont des atouts majeurs indispensables pour le traitement de ces problématiques. Elles permettent d’accéder et de prendre en compte des gisements massifs de données sur le réseau mondial, dans des contextes différents ou similaires. L’idée est de croiser ces données hétérogènes avec les observations locales plus structurées et de fournir des outils de visualisation. Les objectifs envisagés sont la prédiction, l’anticipation, une meilleure compréhension, et un soutien aux autres recherches disciplinaires et à l’ouverture transdisciplinaire.
Deux cibles sont privilégiées : (1) la construction d’un observatoire de la navigation en relation avec les aires marines protégées et le port de plaisance de La Rochelle (projets DYPOMAR/ULR et DYNAFLUX/L3i et (2) l’étude des milieux naturels, de la biodiversité et des pratiques agricoles sur les paysages de la zone atelier du Val de Sèvre (projets Environnement, RISQAPI, EPERAS, AGRIMER).

Co-animateur du projet “décomposition spatio-temporelle d’images et texture dynamique” (depuis 2007)

Avec A.El-Hamidi (MIA puis LASIE). Dans le cadre de la fédération régionale MIRES.
Equipe : 1 Professeur, 2 HDR MCF, 2 MCF, 3 doctorants (1 doctorant sur la période : S.Dubois), 3 laboratoires de l’ULR (L3i, MIA, et CLDG/BQR). Participation de Gilles Aubert (Lab. Jean-Alexandre Dieudonné - Sophia).

Un thème nouveau dans l’analyse des textures est leur extension au domaine temporel, que l’on nomme textures dynamiques. Ce projet visait à apporter des résultats sur les volets théorique, algorithmique et appliqué dans le domaine de la décomposition d’images et de séquences d’images. Nous nous sommes focalisés plus particulièrement sur la décomposition spatio-temporelle pour l’étude des textures dynamiques. Nous avons développé des extensions du modèle de Meyer et des algorithmes de Chambolle et d’Aujol. Sur la période concernée, plusieurs contributions ont été apportées [Ri2, Ri4, Ri5, O1, O3, O4, Ci4, Ci8, Ci10, Ci11, Ci12] : (1) contribution à la résolution du problème ouvert sur la minimisation de fonctionnelles régularisantes sous linéaires à l’infini pour la décomposition d’images (MIA-L3i) ; (2) développement d’algorithmes de décomposition adaptées aux séquences couleur pour l’extraction de la texture dynamique (L3i-MIA) ; (3) extension de la variation totale (MIA-L3i) ; (4) extension de l’algorithme de Chambolle pour les images couleur (L3i-MIA), (4) Décomposition d’images sur des bibliothèques de transformées selon l’approche des Morphological Components Analysis de Starck et Donoho (MIA-L3i). Ce travail a également donné lieu à 3 articles dans des conférences nationales dont 1 invité (JF.Aujol) (RFIA 2012, Indexation de Textures Dynamiques à l’aide de Décompositions Multi-échelles, GRETSI 2011/invité, Textures dynamiques : état de l’art, modélisation, applications et CORESA 2010, Analyse de Textures Dynamiques par décompositions spatio-temporelles : application à l’estimation du mouvement global) et d’une présentation à un GDR ISIS 2010. Ce projet de recherche s’inscrit dans deux des trois axes prioritaires de l’ULR : axe numérique, axe espaces littoraux et environnement. Des collaborations nationales et européennes ont été initiées dans ce cadre (G.Aubert - Sophia Antipolis, et V.Caselles) (Gilles AUBERT, Abdallah ELHAMIDI, Clara GHANNAM, and Michel MENARD. On a class of ill-posed minimization problems in image processing. Journal of Mathematical Analysis and Applications. J.Math Anal Appl. (2009). Vol. 352, Issue 1, 1 avril 2009, pp. 380-399).

Co-responsable scientifique et animateur du consortium régional FISC (depuis 1993).

Statuts signés par les Présidents des Universités de La Rochelle et de Poitiers.
Laboratoires régionaux : L3I, SIC (jusqu’en 2005), LISA, CHRU Poitiers. Autres partenaires récents : LISA, IRPHE CNRS département de biomécanique, GEMS.

Je suis co-fondateur, avec Damien Coisne du CHRU de Poitiers, du groupement de recherche Consortium FISC (Fluides Images Signaux Cardiovasculaires) composé de quatre laboratoires de recherche régionaux (SIC/Signaux Image Communication jusqu’en 2005), LEA/Physique et mécanique des fluides, L3i, Service de cardiologie) mettant en commun un ensemble de moyens humains et matériels. L’objectif était le développement, en partenariat avec des industriels, de la recherche en imagerie, signal et mécanique des fluides appliquée à la pathologie cardiovasculaire. Une équipe d’une dizaine de personnes a travaillé sur ce domaine applicatif. Membre du comité de pilotage, j’étais notamment responsable de l’action angioplastie dont les différentes problématiques recherche concernent le suivi de structures sur des séquences d’images, la fusion d’informations imprécises et incertaines, la reconnaissance de formes dynamiques, et l’analyse du mouvement/comportement. Cette action a servi de cadre applicatif à des DEA, des MASTER dont les travaux ont été validés dans plusieurs publications et des thèses dont les partenaires financiers étaient le Conseil Régional, le Ministère, le CHRU et General Electric Medical System (GEMS). Ces travaux ont fait l’objet de plusieurs publications communes L3i, LEA, GEMS, CHRU, et une équipe du LISA (Christine Cavaro-Ménard, Aymeric Histace, Xavie Batti, Vincent Roullier). Grâce à ce consortium, nous avons pu bénéficier des systèmes d’expérimentation et d’analyse d’écoulement des fluides du LEA et du CHRU, ainsi que de l’expertise de nos partenaires.
Ces dernières années, nous avons collaboré dans le cadre de la thèse de Sloven Dubois avec l’équipe de biomécanique cardiovasculaire (IRPHE CNRS) de Marseille qui nous ont notamment mis à disposition le simulateur cardiaque européen. Nous avons pu ainsi valider (O3, Ci4 ; Ci10, Ci11) nos approches développées sur la décomposition d’images (Ri2, Ri4, Ri5, O1, Ci12).
Des travaux de recherche sur les images IRM marquées ont été initiés il y a déjà plusieurs années dans le cadre de ce consortium en collaboration avec le LISA et le CHU de l’université d’Angers. Sur la période concernée, ils ont continué à se développer sur des aspects plus théoriques avec le laboratoire ETIS de Cergy-Pontoise (O2 et Ci13).

Collaboration au projet Vision à travers les milieux opaques du L3i.

Responsable du projet A.Gaugue. 3 MCF, 2 doctorants, 2 Prof, 2 ingénieurs.

Je suis chargé de la partie traitement du signal et analyse d’images. Nous avons obtenu deux financements FEDER (UWB et Vision, un financement ANR (DIAMS) et un projet RAPID/DGA (2014). Je participe également à l’encadrement de la thèse de Vincent Merelle à hauteur de 50%, à celle d’Omar Benahmed DAHO à hauteur de 40%. J’ai encadré celle de Xiaowei Zhao à hauteur de 10%.
Le projet ANR DIAMS, Détection et Imagerie Radar à travers les murs et traitement de l’information, porté par l’ONERA. Partenaires : ONERA/Toulouse, LEAT/Sophia, société Tronico/Nantes, L3i) concerne la réalisation d’une chaîne de traitement temps réel pour la détection, la reconnaissance et le suivi de personnes derrière un mur. Mes contributions portent principalement sur les problématiques du traitement de l’information, du signal et de l’image.

Le projet ANR a fait l’objet d’articles dans plusieurs conférences :
– N. MAAREF, P. MILLOT, L. CASTANET, S. PASCAL, A. GAUGUE, M. MENARD, J. KHAMLICHI, J.-Y. DAUVIGNAC & M. SCHORTGEN
DIAMS : Détection et Imagerie radar A travers les MurS et traitement de l’information. 5ème Workshop Interdisciplinaire sur la Sécurité Globale (WISG), Troyes (2012).
– N. MAAREF, P. MILLOT, L. CASTANET, A. GAUGUE, M. MENARD, J. KHAMLICHI, J.-Y. DAUVIGNAC, N. FORTINO & M. SCHORTGEN
DIAMS : Détection et Imagerie radar A travers les MurS et traitement de l’information – Conception du Radar et Traitements associés. 6 ème Workshop Interdisciplinaire sur la Sécurité Globale (WISG), Troyes (2013).
– P. MILLOT, L CASADEBAIG , N. MAAREF, L. CASTANET, A. GAUGUE, M. MENARD, J. KHAMLICHI, G. LOUIS, J.-Y. DAUVIGNAC, N. FORTINO & M. SCHORTGEN
DIAMS : Détection et Imagerie radar A travers les MurS et traitement de l’information – Réalisation du Radar et des traitements associés. 7 ème Workshop Interdisciplinaire sur la Sécurité Globale (WISG), Troyes (2014).
– A. GAUGUE, M. MENARD, J. KHAMLICHI
Localisation et suivi de cibles occultées par un milieu opaque : Application du Radar ULB
Journées scientifique URSI L’homme connecté (mars 2014).
Réalisations (Alain Gaugue/section 63 est le responsable de la conception des architectures prenant en compte les contraintes spécifiques liées à l’aspect ULB et impulsionnel) : prototype d’un radar quasi-monostatique à balayage mécanique (Christophe Liege), radar multistatique (Zhao Xiaowei et Omar enahmed DAHO), intégration d’un radar ULB multistatique (Vincent Merelle). Je suis responsable de la conception des chaines de traitement de l’information sur ces architectures : des prétraitements des signaux au tracking multi-cibles multi-hypothèses (Ri3, Ri6, Ci1, Ci5, Ci6, Ci7, Ci9).

Liste des dernières publications :

Articles dans des revues spécialisées internationales avec comité de lecture (7)

Ri1. Guillaume CHIRON, Petra GOMEZ-KRAMER, Michel MENARD. Detecting and tracking honeybees in 3D at the beehive entrance using stereo vision. EURASIP. Journal on Image and Video Processing 2013 (1), 59, pp. 1-17. Published : November 2013.

Ri2. Sloven DUBOIS, Renaud PETERI and Michel MENARD. Characterization and Recognition of Dynamic Textures based on 2D+T Curvelet. Signal, Image and Video Processing. 12 pages. Published : August 2013.

Ri3. Omar BENAHMED DAHO, Jamal KHAMLICHI, Michel MENARD, Alain GAUGUE. UWB radar : combining backprojection and trilateration for through-the-wall radar imaging. Ultra-Wideband, Short Pulse Electromagnetics 10 (UWB SP 10), pp.433-441. (Acceptée en 2013, en ligne depuis 2013). Published : 2014.

Ri4. Sloven DUBOIS, Renaud PETERI, Michel MENARD. Decomposition of Dynamic Textures using Morphological Component Analysis. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. Vol.22, Issue 2, pp.188-201. Published : February 2012.
Ri5. Abdallah ELHAMIDI, Michel MENARD, Mathieu LUGIEZ, Clara GHANNAM. Weighted and Extended total variation for image restoration and decomposition. Pattern Recognition, Vol.43, Issue 4, pp.1564-1576. Published : April 2010.

Ri6. Christophe LIEBE, Alain GAUGUE, Jamal KHAMLICHI, Michel MENARD, Jean-Marc OGIER. UWB radar : mechanical scanning and signal processing for through-the-wall imaging. Ultrawideband, Short Pulse Electromagnetics 9 (UWB SP 9), pp.385-393. Published : 2010.

Ri7. Veyis GUNES, Michel MENARD, Simon PETIT-RENAUD. Multiple Classifier Systems : Tools and Methods. Handbook of Pattern Recognition and Computer Vision, vol. 4, Editor C.H. Chen, Published by World Scientific Publishing. Part 1, pp.23-46. Published : January 2010.

Ouvrages individuels et collectifs (4)

O1. Sloven DUBOIS, Renaud PETERI, Michel MENARD. Morphological Component Analysis for decomposing Dynamic Textures. Book chapter of Mathematical Image Processing. Springer Proceedings in Mathematics. Vol.5, pp.314-321. 1st Edition, May 2011.

O2. Aymeric HISTACE, Michel MENARD. Gradient intensity selectivity for scalar image restoration using PDE. S. Yokota and D. Chugo. Introduction to modern robotics II, iConcept Press, Chap. 9, 12 pages, 978-1463789442, Sep. 2011.

O3. Carine GUIVIER-CURIEN, Clément GUERIN, David TANNE, Mathieu LUGIEZ, Morgan EVIN, Michel MENARD, Régis RIEU, Damien COISNE. Validation of EchoPIV method through PIV comparisons in the assessment of ventricular flows. Journal : Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. Vol. 14. Supplement 1. Published online 24 August 2011.

O4. Mickael COUSTATY, Sloven DUBOIS, Jean-Marc OGIER, Michel MENARD. Segmenting and Indexing Old Documents Using a Letter Extraction. Lectures Notes in Computer Science 6020, Springer, pages 142-149, 2010.

Conférences internationales à comité de lecture et actes publiées (13)

Ci1. Vincent MERELLE, Omar Benahmed DAHO, Alain GAUGUE, Jamal KHAMLICHI, Michel MENARD. Improving non-coherent multistatic UWB Impulse Radar System for throught-the-wall applications. Progess In Electromagnetics Research Symposium, PIERS 2013, Stockholm, Sweden. 12-15 August 2013.

Ci2. Guillaume CHIRON, Petra GOMEZ-KRAMER, Michel MENARD, Fabrice REQUIER. 3D Tracking of Honeybees Enhanced by Environmental Context. International Conference on Image Analysis and Processing by IEEE Technical Committee PAMI, and by IEEE Computational Intelligence Society, ICIAP 2013, Naples, Italy. 9-13 September 2013.

Ci3. Guillaume CHIRON, Petra GOMEZ-KRAMER, Michel MENARD. Outdoor 3D Acquisition System for small and fast targets. Application to honeybee monitoring at the beehive entrance. Workshop Proceedings of GEODIFF 2013, Barcelone, Spain (conférence organisée et financée par le projet PES GEODIFF entre le ETIS et le L3i). In conjunction with VISIGRAPP 2013, 8th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications. 21-24 February 2013.

Ci4. Clément GUERIN, Petra GOMEZ, Michel MENARD, Damien COISNE. Vortex tracking inside high density vector fields. International Conference on Image Analysis and Recognition. ICIAR 2012. pp. 192-199, Aveiro, Portugal. 25-27 June 2012.

Ci5. Omar Benahmed DAHO Jamal KHAMLICHI, Alain GAUGUE, Michel MENARD. Toward the Combination of Backprojection and Trilateration Algorithms for Through-Wall Imaging. European Electromagnetics. EUROEM 2012, Toulouse, France. 2-6 July 2012.

Ci6. Omar Benahmed DAHO Jamal KHAMLICHI, Michel MENARD, Alain GAUGUE. Description of the Complete Processing Pipeline of a Multistatic Through-Wall Pulse Radar. European Radar Conference. EURAD 2012. IEEE conference publication radar conference, pp. 222-225, Amsterdam, The Netherlands. 31 Oct-02 Nov 2012.

Ci7. Omar Benahmed DAHO, Jamal KHAMLICHI, Olivier CHAPPE, Bruno LESCALIER, Alain GAUGUE, Michel MENARD. Using CFAR algorithm to further improve a combined through-wall Imaging method. 20th European Signal Processing Conference. EUSIPCO 2012, Bucarest, Romania. 27-31 August 2012.

Ci8. Mickael COUSTATY, Sloven DUBOIS, Michel MENARD, and Jean-Marc OGIER. Ancient Documents Denoising and Decomposition for Indexing. Tenth IAPR International Workshop On Graphics Recognition. GREC 2013 Bethlehem, PA, USA. 20-21 August 2013.

Ci9. Xiaowei ZHAO, Alain GAUGUE, Christophe LIEBE, Jamal KHAMLICHI, Michel MENARD. Through the Wall Detection and Localization of a Moving Target with a Bistatic UWB Radar System. European Radar Conference. EURAD 2010. IEEE conference publication radar, pp.204-207, Paris, France. 30 Sept.-1 Oct 2010.

Ci10. Damien COISNE, Clément GUERIN, Mathieu LUGIEZ, Michel MENARD, Carine GUIVIER, David TANE, Luc CHRISTIAENS. Validation Against Laser Particular Velocity Imaging of a New Algorithm of Echo Contrast Tracking Based on Optical Flow Algorithm for Echo Piv Method. Session Title : Echocardiography : Emerging Technologies and New Applications. American Heart Association. AHA, Chicago. November 2010.

Ci11. Damien COISNE, Clément GUERIN, Michel MENARD, Mathieu LUGIEZ, Luc CHRISTIAENS, Carine GUIVIER, David TANE. Improvement of dynamic range velocity detection using a new modified optical flow algorithm. Comparison with Pulsed Doppler in laminar flow in experimental condition. European Society of Cardiology. EuroEcho 2010, Copenhagen, Denmark. December 2010.

Ci12. Sloven DUBOIS, Renaud PETERI, Michel MENARD. Decomposition of dynamic textures using Morphological Component Analysis : a new adaptative strategy. IEEE international Conference on Pattern Recognition, ICPR 2010. Istanbul, Turkey. 23-26 August 2010.

Ci13. Aymeric HISTACE, Michel MENARD. MR Image enhancement : a PDE based approach integrating a double well potential function for thin structure preservation. International Conferences on Computer Vision Theory and Applications. VISAPP 2010, pp. 501-508. VISAPP is part of VISIGRAPP - The International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications. Angers, France. 17-21 May 2010.

11 articles acceptés dans des congrès nationaux dont RFIA 2012, GRETSI 2013 et 2011, CORESA 2010, WISG (2012, 2013,214).

Liste complète des publications :

Points forts de mes activités relevant des missions autres que la recherche

J’ai intégré l’université de La Rochelle en 1993. J’ai fait partie de l’équipe d’enseignants-chercheurs qui a participé à la création et à la montée en puissance des unités d’enseignement et de recherche qui se sont développées dans le cadre de la création de l’université. Mes activités d’enseignement ont été très variées et ont donc constitué une charge importante dans la mesure où j’ai monté/participé à la prise en charge, entre 1993 et aujourd’hui, de 26 unités d’enseignements (licence, Master et formation continue) présentées dans le tableau ci-dessous.
Depuis 2008, compte-tenu des orientations prises par le Master Informatique ICONE, et pour répondre aux nouveaux besoins de la formation, j’ai orienté une partie importante de mes enseignements (¬80%) vers de nouvelles thématiques : systèmes et réseaux, sécurité informatique, cryptographie, gestion des médias, programmation d’applications mobiles, ce qui a nécessité un investissement personnel conséquent. J’enseigne actuellement dans 6 départements : ULR : mathématique, informatique ; IUT : télécom & réseau, informatique ; Master jeux vidéos (Angoulème).

Depuis 2010, je travaille au développement d’un projet pédagogique sur la programmation d’applications mobiles. Ce projet, financé par la CDA et le département informatique, a été mis en place en septembre 2010, et concerne la formation initiale avec comme perspective le développement de projets multimédia en coopération avec les acteurs locaux. Plusieurs départements et une école d’ingénieur (ENJMIN) sont concernés. Dans ce cadre, j’ai proposé et déposé en septembre 2010 un dossier FEDER intitulé « La Rochelle, ville d’événement, à l’heure du mobile 2.0 » associant l’établissement, la CDA et quatre entreprises (coût total du projet : 885 k€).

Enseignement - Domaines

* Electronique et Informatique industrielle
* Automatique
* Signal
* Image
* Sécurité des réseaux et cryptographie
* Bureautique - Protection des droits d’auteurs
* Stockage, préservation des contenus
* Programmation jeux vidéos
* Programmation sous smartphones
* Diffusion des médias numériques, streaming