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Université François Rabelais Institut Universitaire de Technologie de Tours Dép

Université François Rabelais Institut Universitaire de Technologie de Tours Département Génie Électrique et Informatique Industrielle RAPPORT DE STAGE Laboratoire d’informatique de TOURS – Département RFAI Amélioration des paramètres des contours actifs par une technique issue de la théorie de l’apprentissage. MICHOT Julien Promotion 2002-2004 ROUSSELLE Jean-Jacques NEBEL Fabien Université François Rabelais Institut Universitaire de Technologie de Tours Département Génie Électrique et Informatique Industrielle RAPPORT DE STAGE Laboratoire d’informatique de TOURS – Département RFAI Amélioration des paramètres des contours actifs par une technique issue de la théorie de l’apprentissage. MICHOT Julien Promotion 2002-2004 ROUSSELLE Jean-Jacques NEBEL Fabien Remerciements Je tiens à remercier les Pr. C. Proust et H.Cardot de m’avoir accueilli au Laboratoire d’Informatique de Tours, au département Reconnaissance de formes et analyse d’image. Je remercie aussi M.ROUSSELLE, M. BONE et M. NEBEL qui m’ont suivi tout au long de ce stage. Leurs conseils et indications m’ont permis d’avancer et d’améliorer l’efficacité de l’algorithme présenté dans ce rapport. De plus, je tiens à remercier Fabrice RUBINO, élève de troisième année à l’EPU-DI, pour ses explications précieuses sur la programmation avec la librairie FOX-toolkit et sur le contour actif. Enfin, je remercie Florian AGEN, étudiant à l’IUT GEII de Tours, de m’avoir aidé et soutenu tout au long de ce stage. Sommaire INTRODUCTION 1. PRESENTATION DE L'ENTREPRISE....................................................................7 1.1. PRESENTATION ........................................................................................................7 1.2. COORDONNEES ET LOCALISATION ...........................................................................8 1.3. LES DEPARTEMENTS DE RECHERCHE.......................................................................9 2. PRESENTATION DES DIFFERENTS OUTILS DE DEVELOPPEMENT .......12 2.1. LE VISUAL C++ ET LA MFC ..................................................................................12 2.2. LA LIBRAIRIE FOX ................................................................................................13 2.3. LA LIBRAIRIE IMAGEMAGICK................................................................................15 2.4. VIDEOMACH......................................................................................................16 3. ETUDE DU CONTOUR ACTIF...............................................................................17 3.1. DEFINITION DU SNAKE...........................................................................................17 3.2. L'ALGORITHME GREEDY .......................................................................................18 3.3. PARCOURS DES DIFFERENTS PARAMETRES SUPPLEMENTAIRES REGLABLES ...........26 4. ADAPTATION DES COEFFICIENTS D'ENERGIE............................................26 4.1. PRESENTATION DU PROJET.....................................................................................26 4.2. ANALYSE FONCTIONNELLE....................................................................................26 5. TESTS DE L’ALGORITHME AVEC UN SNAKE NON-AUTONOME.............26 5.1. LE CAURYBROKEN................................................................................................26 5.2. LE CONDYLE .........................................................................................................26 5.3. LE LOSANGE..........................................................................................................26 5.4. L’ÉPAULE..............................................................................................................26 5.5. TEMPS SUPPLEMENTAIRE.......................................................................................26 5.6. SYNTHESE DES RESULTATS....................................................................................26 6. TESTS DE L’ALGORITHME AVEC UN CONTOUR ACTIF AUTONOME...26 6.1. LE LOSANGE ..........................................................................................................26 6.2. LE CONDYLE..........................................................................................................26 6.3. SYNTHESE DES RESULTATS....................................................................................26 CONCLUSION ..................................................................................................................26 RESUME ............................................................................................................................26 ABSTRACT........................................................................................................................26 INDEX DES MOTS CLES................................................................................................26 TABLE DES ILLUSTRATIONS .....................................................................................26 BIBLIOGRAPHIE.............................................................................................................26 ANNEXES ..........................................................................................................................26 Rapport de Stage Amélioration des paramètres des contours actifs par une technique issue de la théorie de l’apprentissage Promotion 2002 - 2004 sur 74 Julien MICHOT 6 Introduction Le stage de fin de deuxième année de l’IUT1 s’est déroulé au Laboratoire d'Informatique de Tours, qui se situe au sein du département Informatique de l’École Polytechnique de Tours (EPU-DI2). L’objectif de la mission était simple : étudier le comportement d’un contour actif doté d’une nouvelle technique issue de la théorie de l’apprentissage. En effet, un contour actif est encore de nos jours difficile à utiliser pour la détection de contour. Celui-ci requière l’ajustement de plusieurs paramètres suivant les images à traitées et ne peut donc être facilement exploité par des personnes inexpérimentées. Dès lors, le contour actif autonome, utilisant des paramètres aléatoires, fut inventé pour palier ce problème. Mais ce système, seul, reste totalement imprévisible et instable à chaque tentative. Aussi, plusieurs techniques sont aujourd’hui expérimentées pour améliorer la détection des contours d’une image, et on pourra citer notamment le « Line Search », le « Momentum » ou l’ « Adaptation des coefficients suivant leur influence », le sujet du stage. L’enjeu sera donc de déterminer si la modification des coefficients d’énergie suivant leur influence dans le choix du déplacement d’un contour actif, améliore la détection des contours d’une image. L’étude sera réalisée dans une première phase sur le contour actif à coefficients dits constants, et dans une autre phase, sur un snake3 autonome. Les différents résultats obtenus seront utilisés en vue d’une publication scientifique. Nous allons voir dans un premier temps l’entreprise d’accueil, avec les différents départements de recherche, puis nous présenterons les multiples outils de développement utilisés au cours du stage. Nous étudierons ensuite, le contour actif et l’algorithme Greedy dans une troisième partie, et l’adaptation des coefficients d’énergie dans une quatrième. Enfin, les deux dernières parties seront consacrées à l’étude des tests du programme sur le contour actif à coefficients d’énergie statiques et sur le snake autonome. 1 IUT : Institut Universitaire de Technologie 2 EPU-DI : école polytechnique de l’université de Tours, département Informatique 3 Snake : mot anglais signifiant serpent utilisé à cause du mode de déplacement du contour actif Rapport de Stage Amélioration des paramètres des contours actifs par une technique issue de la théorie de l’apprentissage Promotion 2002 - 2004 sur 74 Julien MICHOT 7 1. Présentation de l'entreprise 1.1. Présentation Historique Créé en 1970, le Laboratoire d’Informatique (L.I.) a évolué parallèlement au développement des enseignements d’Informatique au sein de l’Université François Rabelais de Tours. A compter de l’année universitaire 1991-1992, la gestion du L.I. a été confiée à la nouvelle Ecole d’Ingénieurs en Informatique pour l’Industrie (E3i), aujourd’hui devenu Département Informatique de L’Ecole Polytechnique Universitaire de Tours (EPU DI). Depuis le 1er septembre 2003 le laboratoire est dirigé par le Professeur Christian Proust assisté de trois Professeurs Directeurs-Adjoints : Jean-Charles Billaut, Hubert Cardot et Denis Maurel. Structure Son développement s’inscrit dans la filière « Mathématiques-Informatique-Physique Fondamentale » de l’Ecole Doctorale « Santé, Sciences, Technologie » de l’Université de Tours. Ses activités se développent autour d’enseignants-chercheurs qui encadrent des doctorants, des stagiaires du D.E.A.4 d’Informatique, notamment, des élèves-ingénieurs et des stagiaires d’universités étrangères. Il comprend 74 enseignants-chercheurs et chercheurs à la rentrée 2003-2004, dont plus de 30 doctorants (hors visiteurs divers). Les chercheurs sont répartis en trois catégories : chercheurs permanents, personnels techniques, correspondants-visiteurs-chercheurs temporaires. Grâce à une organisation par projets, un chercheur rattaché à une des équipes du laboratoire participe aux activités des autres équipes, selon les intérêts du LI et ses préoccupations du moment. 4 Diplôme d’étude approfondie Rapport de Stage Amélioration des paramètres des contours actifs par une technique issue de la théorie de l’apprentissage Promotion 2002 - 2004 sur 74 Julien MICHOT 8 Les ressources annuelles du LI proviennent du Ministère de la Recherche, de contrats CIFRE5 ou assimilés, de contrats ponctuels (CNRS6, ANVAR7, RNTL8, actions incitatives du MR, accord programme, collectivités territoriales : Région Centre, Départements de l’Indre, de l’Indre et Loire, …), de contrats de valorisation avec des entreprises, de subventions diverses (Université de Tours, collectivités territoriales …). Le LI est hébergé principalement dans les locaux de l’EPU-DI et de l’IUP de Blois. 1.2.Coordonnées et localisation L’adresse de l’équipe au laboratoire où j’ai réalisé ce stage est la suivante : Laboratoire d’Informatique de Tours, Equipe reconnaissance des formes et analyses d’image 64 avenue Jean Portalis – 37200 TOURS. La localisation est donnée sur la figure suivante : 5 Conventions industrielles de formation par la recherche 6 Centre national de la recherche scientifique 7 Agence nationale de valorisation de la recherche 8 Réseau national de recherche et d’innovation en technologies logicielles Rapport de Stage Amélioration des paramètres des contours actifs par une technique issue de la théorie de l’apprentissage Promotion 2002 - 2004 sur 74 Julien MICHOT 9 Figure 1. Localisation du laboratoire 1.3. Les Départements de recherche Le laboratoire d’informatique de Tours est structuré en cinq équipes : - « Ordonnancement (systèmes informatiques, systèmes de production…) et Conduite des systèmes de production », sous la responsabilité de : Pr. J.-C. Billaut, Pr. P. Martineau - « Reconnaissance des Formes et Analyse d’Images », sous la responsabilité de : Pr. H. Cardot - « Bases de données et Traitement du Langage Naturel », sous la responsabilité de : Pr. D. Maurel. - « Réseaux (charges, sécurité) et TIC9 (web) », sous la responsabilité de : Pr. G. Venturini. 9 Technologies de l’information et de la communication Laboratoire d’informatique de Tours Rapport de Stage Amélioration des paramètres des contours actifs par une technique issue de la théorie de l’apprentissage Promotion 2002 - 2004 sur 74 Julien MICHOT 10 - « Handicap et Nouvelles Technologies», sous la responsabilité de : P. Gaucher, Pr. M. Slimane. Le thème central des recherches effectuées au laboratoire étant : « Algorithmes et heuristiques d’optimisation et de décision ». Voici un petit aperçu des différentes équipes et de leurs axes de recherche. a. Base De Données Et Traitement Du Langage Naturel (BdTln) Responsable : Denis MAUREL Chercheurs permanents : 14 Personnels techniques : 3 Correspondants, visiteurs, chercheurs temporaires: 6 Cette équipe propose trois axes de recherches : découverte de connaissances dans les bases de données, Informatique et linguistique. b. Reconnaissance des Formes et Analyses d’Images (R.F.A.I.) Responsable : Hubert CARDOT Chercheurs permanents : 19 Personnels techniques : 2 Correspondants, visiteurs, chercheurs temporaires: 5 Cette équipe propose trois axes de recherches : reconnaissance des formes analyse d’images traitement du document c. Réseaux/Technologies de l’Information et de la Communication (R.T.I.C.) Responsable : Gilles VENTURINI Chercheurs permanents : 7 Personnels techniques : 2 Correspondants, visiteurs, chercheurs temporaires: 0 Rapport de Stage Amélioration des paramètres des contours actifs par une technique issue de la théorie de l’apprentissage Promotion 2002 - 2004 sur 74 Julien MICHOT 11 Cette équipe de recherche est celle qui a été crée le plus récemment. Sa création uploads/Science et Technologie/ contours-actifs-rapport-de-stage.pdf