ECE_4ES10 (Mineure IA & Cyber-physique)

Capteurs d'images de nouvelle génération

Programmation détaillée 2024-25

Professeurs : Pauline Trouvé, Caroline Kulcsár, Kevin Helvig

Objectifs :

L'objectif de ce cours est de comprendre les enjeux des caméras de nouvelle génération, pour lesquelles l'électronique et le logiciel occupent un poids de plus en plus important par rapport à l'optique, permettant d'améliorer les performances en termes de résolution, encombrement, bruit, sensibilité, stabilité, etc.

Après une description des principaux éléments constitutifs et de la modélisation des caméras conventionnelles, incluant l’optique, le capteur et des exemples de traitement notamment de restauration d’images, nous présentons des exemples de caméras hybrides pour lesquelles l’optique et les traitements sont conçus conjointement pour obtenir des performances accrues (profondeur de champ étendue, robustesse au flou de bougé, compacité, capacité 3D). Cette co-conception de caméras innovantes implique notamment des composants optiques et capteurs non conventionnels (pupille codée, masque de phase, lentilles chromatiques etc.).

Certains systèmes d'imagerie peuvent aussi être modifiés grâce à des algorithmes temps-réel pour maintenir la qualité d’image. Nous présentons le cas de l’optique adaptative avec des applications en astronomie, ophtalmologie, microscopie ou encore en imagerie satellitaire ou communications en espace libre.

Quelques méthodes d’instrumentation innovantes sont également développées. Le cours aborde les différentes techniques d’imageries infrarouges actives, qui appliquent une source de rayonnement ou de chaleur durant l’observation. Celles-ci ont diverses applications selon les longueurs d’onde mesurées par le capteur, allant de l’estimation de profondeur par Time of Flight jusqu’à la détection de défauts dans les matériaux. Les caméras événementielles, qui sont inspirées de la vision biologique, sont étudiées, ainsi que les traitements associés reposant sur des méthodes d’apprentissage profond classiques ou bien sur des réseaux de neurones bio-inspirés à impulsions.

Mode d'évaluation :

Contrôle en temps limité

CRÉNEAU	DESCRIPTIF DE LA SÉANCE	INTERVENANT(E)	RESSOURCES
Vendredi 4/4 9:00--12:15	Capteurs d'images numériques : modèles, limitations et co-conception appliquée à l’amélioration de la qualité image	Pauline Trouvé
Vendredi 11/4 9:00--12:15	Commande d’optique adaptative et qualité d’image : 1. Principe de l’optique adaptative 2. Commande des systèmes d'optique adaptative 3. Améliorer la résolution de l’image 4. Résultats sur le ciel et conclusion	Caroline Kulcsár
Vendredi 18/4 9:00--12:15	TP d'application (9h-10h30) - Commande des modes tip-tilt en optique adaptative Séance en salle info Cours (10h45-12h15) : Caméras événementielles - Principes et traitements	Caroline Kulcsár (9h-10h30) Kevin Halveg (10h45-12h15)
Vendredi 2/5 9:00--12:15	TP d’application (9h-10h30) - traitements de données événementielles par apprentissage Séance en salle info Cours (10h45-12h15) - Imagerie infrarouge active et ses applications	Kevin Halveg
Vendredi 9/5 9:00--12:15	Co-conception appliquée à la 3d	Pauline Trouvé
Vendredi 16/5 9:00--12:15	TP d’application (9h-10h30) - Co-conception Séance en salle info TP Démonstration (10h45-12h15) : Optique adaptative sur banc expérimental Séance à l'IOGS	Pauline Trouvé (9h-10h30) Caroline Kulcsár (10h45-12h15)
Mardi 20/5 14:45--18:00	Co-conception (14h45-16h15) : Traitement par un réseau de neurones Contrôle des connaissances (16h30-18h00) : Interrogation écrite	Pauline Trouvé