Master
MATHEMATIQUES / VISION / APPRENTISSAGE 2011/2012
Modeles
Deformables de Courbes et Surfaces Elastiques en Analyse d'Images
Laurent D. Cohen Directeur de Recherche au CNRS
Gabriel
Peyré Chargé de Recherche au CNRS
CEREMADE, UMR
CNRS 7534,
Universite
Paris IX Dauphine
Place
du Marechal de Lattre de Tassigny
75775
Paris cedex 16, France
Tel.
(33-1) 44 05 46 78 Fax (33-1) 44 05 45 99
Cohen,
peyre @ ceremade.dauphine .fr
http://www.ceremade.dauphine.fr/~cohen
Resume
du Cours de Master
Marie-Curie
PhD Fellowship
Propositions
theses et Stages Stage
Imagerie Biologique Stage
Anisotropie
Proposition
Stage Segmentation avec a priori de forme
Proposition
de These CIFRE
Un support de cours est distribue pendant les cours. Les articles indiques ci dessous permettent d'approfondir les notions vues en cours, mais il n'est evidemment pas obligatoire de lire tous ces articles.
Page de description et sources pour les TP: Numerical Tour
Plan du Cours (l'appariement
theme/dates est approximatif et l'ordre peut aussi changer).
10 Janvier 2012 a 14h: Presentation du plan du cours.
10 Janvier 2012 14h-17h: Modeles Deformables
Reconstruction
avec Régularisation. Contours Actifs. Modele de Ballon.
Etc..
Article
de synthese sur les modeles deformables
Article
sur les contours actifs 2D et 3D: Differences Finies/Elements
Finis/Ballon
Article
sur les contours actifs et Region
17 Janvier 2012 14h-17h
: La methode des Level Sets/Ensembles de Niveau
Modeles
Deformables, Segmentation et Reconstruction avec Régularisation
par level sets.
Chemins minimaux et level sets.
24
Janvier 2012 14h-17h:
cours-TP sur Méthodes level sets pour la segmentation
d'images.
Représentation
par level sets. Flot de courbure moyenne. Segmentation par contours
actifs basés contour. Segmentation par contours actifs basés
region.
TP : "Active Contours using Level Sets"
http://www.ceremade.dauphine.fr/~peyre/numerical-tour/tours/variational_segmentation/
31
Janvier 2012 14h-17h
Chemins Minimaux /lignes
geodesiques
Article
de synthese sur les chemins minimaux
Article
de base sur les chemins minimaux
Article
sur les chemins minimaux et l'endoscopie virtuelle
7 Février 2012 14h-17h:
Chemins Minimaux, Fast Marching et
Voronoi
Multiple
contour finding and perceptual grouping using minimal
paths
Multiple
Contour Finding and Perceptual Grouping as a set of Energy
Minimizing Paths Similar
paper in French for RFIA'02
Fast
extraction of tubular and tree 3D surfaces with front propagation
methods.
Fast
Constrained Surface Extraction by Minimal Paths Similar
paper in French for
RFIA04
A new implicit method for surface segmentation by minimal paths in 3D images.
Fast
3D Brain Segmentation Using Dual-front Active Contours With
Optional User-Interaction
Generalized
Voronoi Tesselations for Vector-Valued Image Segmentation
Similar paper in French
14 Février 2012 14h-17h: cours-TP sur Analyse géodésique d'images et de surfaces
Métriques
isotropes et anisotropes. Fast marching sur des triangulations.
Application au maillages d'images et de surfaces. TP "Fast
Marching in 2D"
http://www.ceremade.dauphine.fr/~peyre/numerical-tour/tours/fastmarching_2d/
Geodesic
re-meshing and parameterization using front propagation
Similar paper in French
Landmark-based
Computation for Heuristically Driven Path Planning.
21 Fevrier 2012 : pas de cours.
28 Février 2012 14h-17h: Cours Annulé.
6 Mars 2012 14h-17h:
TP Analyse différentielle de
surfaces
Maillage
de surfaces 3D, Opérateur différentiels sur des
surfaces, EDP, Traitement de surface : lissage, compression
TP
: Fast Marching sur des surfaces triangulées. Notes
de cours sur les maillages 3D: Numerical Mesh Processing
13 Mars 2012 14h-17h: Chemins Minimaux, Fast Marching et Vote Geodesique– suite
20 Mars 2012 14h-17h:
Complements sur les modèles déformables
Reconstruction
avec Discontinuités. Energie de Mumford et Shah
Methode
de Blake et Zisserman Modele Region. Energie Chan Vese.
Modeles Deformables Parametriques,
cad
avec connaissance de forme a priori
Article
de synthese sur les modeles deformables
Multiple
rectangle model for Buildings Segmentation and 3D Scene
Reconstruction Similar
paper in French
Modeles
Actifs de Forme et d'apparence (Cootes-Taylor)
Contrainte
de Forme pour les level sets
VALIDATION du cours
En plus du projet, un petit examen écrit (QCM de 10 minutes) est prevu a l'issue du cours du 20 Mars 2012.
La presence a ce QCM sera necessaire.
Veuillez remplir ce formulaire des maintenant pour me le remettre le jour de l'examen.
La derniere page peut etre anonyme si vous le desirez.
Un projet consistera en une etude approfondie d'un article accompagnee d'une mise en oeuvre numerique. Le travail a produire est le suivant:
- lire le ou les article(s) propose(s).
- implanter l'algorithme et une demonstration (peu importe le langage, C++, MATLAB, SciLab, etc)
- rediger un rapport (max ~10 pages, format final pdf) qui detaille votre comprehension de la methode, votre approche pour l'implanter et vos experimentations. la premiere page donnera les reponses aux 6 questions de ce document.
- preparer une presentation (transparents ppt ou pdf) de 15 minutes. La date des soutenances sera fixée bientôt.
Voici les sujets de projets proposes en 2011-2012:
P1 Chemins minimaux et determination automatiques des extremites par points clés. Pris Simon Houllier
Kaul*, V., Tsai, Y., Yezzi, A. (2010) "Detection of Curves with Unknown Endpoints using Minimal Path Techniques" Proceeding of British Machine Vision Conference (BMVC) 2010, Aberystwyth, UK, Paru a IEEE PAMI, 2012
Cet article est directement base sur une methode presentee en cours.
P2 - Calcul de
distances géodésiques sur des maillages tétrahédriques
et applications
Implanter l'extension à des maillages
volumiques du FM. Tester sur des maillages récupérés
depuis
www.aimatshape.net
Appliquer l'algorithme au remaillages volumetrique par point le
plus éloigné.
P3
Reconnaissance de forme par distance de Gromov-Hausdorff. Pris
Nicolas Chauffert
Lire
et implanter la méthode de
On the Use of Gromov-Hausdorff
Distances for Shape Comparison. F. Memoli.
Symposium on
Point Based Graphics 2007, Prague, September 2007.
http://math.stanford.edu/~memoli/papers/dghlp-PBG-fin.pdf
(section 8) .
Proposer des extensions et applications.
Voir aussi http://math.stanford.edu/~memoli/ShapeComp/sc-simple.html pour d'autres articles sur ce theme.
P4- Shape gradient pour la segmentation statistique de forme
* Lire les articles décrivant la méthode de shape gradient, et bien comprendre la connexion avec la méthode par level set avec lissage de la fonction de Heaviside.
http://www.greyc.ensicaen.fr/EquipeImage/publications/Pub/PostScript/manuscrit482.pdf
http://www.greyc.ensicaen.fr/EquipeImage/publications/Pub/PostScript/manuscrit514.pdf
* Implanter une segmentation par maximisation d'une métrique type Kullback–Leibler.
P5- "On bending invariant signatures for surfaces", ELAD Asi, KIMMEL Ron, Pris Bruno Conejo
IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence, 2003, vol. 25, no10, pp. 1285-1295
Bien comprendre les différents algorithmes de MDS, en particulier Classical Scaling (méthode spectrale)
et SMACOF (méthode de descente de gradient). Bien comprendre l'algorithme ICP pour matcher les invariants.On pourra utiliser la base de donnée de surfaces
http://tosca.cs.technion.ac.il/data.html
* Utiliser les numerical tours :
http://www.ceremade.dauphine.fr/~peyre/numerical-tour/tours/shapes_1_bendinginv_2d/
http://www.ceremade.dauphine.fr/~peyre/numerical-tour/tours/shapes_2_bendinginv_3d/
http://www.ceremade.dauphine.fr/~peyre/numerical-tour/tours/shapes_3_bendinginv_landmarks/
P6- Modification laplacienne de surfaces Pris Shun Zhang
* Lire et implémenter au moins une méthode linéaire (laplacienne) et non lineaire (e.g. sur deux échelles) de
http://igl.ethz.ch/projects/deformation-survey/deformation_survey.pdf
(regarder la figure 4 pour les résultats souhaités)
* Utiliser le numerical tours :
http://www.ceremade.dauphine.fr/~peyre/numerical-tour/tours/meshdeform_5_deformation/
P7 - Comparaison de différentes coordinées barycentriques pour le morphing Pris Martin Rais
* Implémenter et comparer les trois méthodes:
- Mean value coordinates
- Harmonic Coordinates
- Green Coordinates
* Utiliser le numerical tours :
http://www.ceremade.dauphine.fr/~peyre/numerical-tour/tours/meshdeform_4_barycentric/
* Nombreuses extensions possibles.
* Tester sur les bibliothèques de formes 2D et des surfaces, soumises à des bendings:
http://www.ist.temple.edu/~hbling/code/inner-dist-articu-distrbution.zip
http://tosca.cs.technion.ac.il/book/resources_data.html
P8 - Energies convexes pour la segmentation Pris Charles-Pierre Astolfi
* Faire le numerical tour :
http://www.ceremade.dauphine.fr/~peyre/numerical-tour/tours/variational_7_convex_segmentation/
et voir aussi:
http://www.ceremade.dauphine.fr/~peyre/numerical-tour/tours/inverse_6_primal_dual/
* Implémenter une relaxation convexe (minimiser terme linéaire + TV) pour les problèmes de segmentation binaire. Voir :
http://gpu4vision.icg.tugraz.at/papers/2012/pock_ccp2.pdf#pub60
http://gpu4vision.icg.tugraz.at/papers/2009/pock_convex.pdf#pub34
* Implémenter une extension multi-phase.
P9 - Active contours with selective local or global segmentation
Pris par : Sonia Tabti
* Lire et implémenter le papier :
"Active contours with selective local or global segmentation: A new formulation and level set method"
P10 - Anisotropic Fast-Marching on cartesian grids using Lattice Basis Reduction Pris Romain Barc
* Lire et implémenter le papier :
http://arxiv.org/abs/1201.1546
P11 - Geodesic voting
* Lire et implémenter une variante du papier :
http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00662307
P12 : Google surfaces
Comparer deux méthodes de recherche dans une base de donnée de surfaces.
* Articles à lire :
- "Shape Distributions", ROBERT OSADA, THOMAS FUNKHOUSER, BERNARD CHAZELLE, and DAVID DOBKIN
www.cs.princeton.edu/~funk/tog02.pdf
- "Laplace–Beltrami spectra as ‘Shape-DNA’ of surfaces and solids", Martin Reuter, Franz-Erich Wolter *, Niklas Peinecke
http://reuter.mit.edu/blue/papers/reuter-shapeDNA06/2009_most_cited_cad.pdf
* Codes et autres indications :
- On pourra utiliser des fonctions de la toolbox_graph qui sont utilisés dans les Numerical Tours.
- Demander pour des bases de données de surfaces 3D.P13- Active Geometric Wavelets in Proceedings Approximation Theory, 2012. Pris Martin Royer
P14-Fully Isotropic Fast Marching (Appia et Yezzi) Second-order models for Computing Distance Transforms (S. and A. Yezzi)
P15-A Fast Level-set Approach to Surface Modeling from Unorganized Sample Points (M. Marcon, L. Picarreta, A. Sarti and S. Tubaro)
P16 Minimal Paths et Contrainte de Forme Pris Raphael Poulenard
Yan Kassim,
P17 segmentation of elongated structures
P18 Morphological Snakes Pris Pauline Tan