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Plateau Technique

Suivi spatio-tempo­rel de struc­tures haute­ment défor­mables

Posté par hdeleau le 28 avril 2015.

Le premier axe s’in­té­resse au déve­lop­pe­ment de solu­tions logi­cielles permet­tant d’étu­dier le deve­nir spatio-tempo­rel de struc­tures haute­ment défor­mables. Déve­loppé en colla­bo­ra­tion étroite entre les groupes des profes­seurs D. Ploton (MéDIAN – UMR CNRS 6142) et L. Lucas (CReSTIC EA3804) dans le domaine de l’ima­ge­rie biolo­gique du vivant, il a notam­ment conduit à la concep­tion d’un logi­ciel appelé 4DReAM dont les prin­ci­pales spéci­fi­ca­tions adressent le trai­te­ment et la visua­li­sa­tion inter­ac­tive 3D de données acquises au cours du temps. Le suivi des objets biolo­giques est opéré au moyen d’un modèle défor­mable surfa­cique hiérar­chique détec­tant les chan­ge­ments de topo­lo­gie et construi­sant dyna­mique­ment un graphe d’état des événe­ments topo­lo­giques rencon­trés. Diffé­rents types d’in­for­ma­tions sont four­nis par le système qu’il est possible soit de visua­li­ser immé­dia­te­ment, soit de trai­ter en temps différé.

Ces infor­ma­tions se répar­tissent en deux caté­go­ries selon qu’il s’agit de données quan­ti­ta­tives comme le maillage d’un objet et son volume, ou d’in­for­ma­tions liées à la filia­tion. En aval du système de suivi, diffé­rents modes de visua­li­sa­tion séman­tique du graphe précé­dem­ment décrit sont propo­sés. Il s’agit ici de méthodes partielles dites à un temps fixé ou de méthodes synthé­tiques permet­tant d’in­té­grer la tota­lité du graphe dans l’image. Ces derniers éléments nous ont en outre permis de propo­ser des déve­lop­pe­ments origi­naux en matière de visua­li­sa­tion volu­mique, de suivi hiérar­chique et de segmen­ta­tion robuste.

Ce logi­ciel fait actuel­le­ment l’objet d’une valo­ri­sa­tion indus­trielle suite à la signa­ture d’un contrat de licence d’ex­ploi­ta­tion en parte­na­riat avec la société Mercury Compu­ter Systems, société leader dans le secteur de l’édi­tion de logi­ciels graphiques 3D et auteur du logi­ciel AMIRA. Cette opéra­tion qui vise à coupler 4DReAM à AMIRA, est une première pour notre groupe de recherche ainsi que pour l’URCA puisqu’elle nous permet, en colla­bo­ra­tion avec Mercury Compu­ter Systems, de deve­nir un acteur écono­mique impor­tant dans le cadre du déve­lop­pe­ment indus­triel d’un logi­ciel déve­loppé en interne à l’uni­ver­sité.

Nous nous atta­chons aujourd’­hui à propo­ser diffé­rentes évolu­tions à ce logi­ciel, notam­ment en matière de visua­li­sa­tion scien­ti­fique en envi­ron­ne­ment de travail colla­bo­ra­tif. Ce projet inti­tulé « Virtual Micro­scope » a pour objec­tif de four­nir de nouvelles solu­tions infor­ma­tiques pour l’in­ter­pré­ta­tion de données spatio-tempo­relles obte­nues par micro­sco­pie photo­nique. La diffi­culté induite par la complexité de ces données dans l’in­ter­pré­ta­tion des struc­tures géomé­triques iden­ti­fiées dyna­mique­ment, nous conduit à propo­ser de nouveaux outils intui­tifs de visua­li­sa­tion et d’in­te­rac­tion asso­ciant envi­ron­ne­ment de travail colla­bo­ra­tif et réalité virtuelle.

L’émer­gence de ces outils dans des condi­tions proches du réel, permet aujourd’­hui de faire de l’ex­pé­ri­men­ta­tion virtuelle en s’af­fran­chis­sant de nombreuses contraintes. Le cadre appli­ca­tif touche à la biolo­gie cellu­laire en s’in­té­res­sant plus spéci­fique­ment à l’ima­ge­rie du vivant. Ce projet se situe à l’in­ter­sec­tion de plusieurs théma­tiques de recherche autour de l’in­for­ma­tique graphique asso­ciant la visua­li­sa­tion inter­ac­tive, l’IHM, le trai­te­ment numé­rique des images et de façon plus anec­do­tique l’in­tel­li­gence arti­fi­cielle. Au plan graphique, nous comp­tons propo­ser de nouvelles méta­phores symbo­li­sant au mieux les données espace-temps sur lesquelles nous travaillons.

L’uti­li­sa­tion de tech­niques émer­gentes de rendu non-photo­réa­liste (NPR) est une piste que nous souhai­tons étudier pour influer spéci­fique­ment sur l’ex­pres­si­vité des images. Dans le cadre parti­cu­lier de données spatio-tempo­relles, la géné­ra­li­sa­tion de l’al­go­rithme LIC (Line Inte­gral Convo­lu­tion), comme l’uti­li­sa­tion des approches par flots optiques sont des solu­tions perti­nentes aux problèmes de la visua­li­sa­tion de ce type de données tenso­rielles. Elles sont aussi un moyen élégant de carac­té­ri­sa­tion et de repré­sen­ta­tion des chan­ge­ments de topo­lo­gie d’un ensemble d’objets évoluant au cours du temps.

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