Master MATHEMATIQUES / VISION / APPRENTISSAGE 2019/2020

Méthodes Géodésiques et Modèles Déformables de Courbes et Surfaces Elastiques en Analyse d'Images/
Geodesic Methods and Deformable Models for Image Analysis 

Laurent D. Cohen  

Directeur de Recherche au CNRS
CEREMADE, UMR CNRS 7534,
Université Paris Dauphine, PSL
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 @ ceremade.dauphine .fr
http://www.ceremade.dauphine.fr/~cohen

PhD : Open positions. Contact me.

 

 

 

Un support de cours est distribué pendant les cours. Les articles indiqués ci-dessous permettent d'approfondir les notions vues en cours, mais il n'est évidemment pas obligatoire de lire tous ces articles.

Page de description et sources pour les TP: Numerical Tour

Plan du Cours (l'appariement thèmes/dates est approximatif et l'ordre peut aussi changer).

•  
• 16 Janvier 2020 a 14h: Présentation du plan du cours si besoin.
• 16 Janvier 2020 14-17h: Chemins Minimaux /lignes géodésiques
  Article de synthese sur les chemins minimaux
  Article de base sur les chemins minimaux

• 23 Janvier 2020 14h-17h: cours-TP sur Chemins minimaux/lignes géodésiques.
  • TP "Fast Marching in 2D" 

•  
• 30 Janvier 2020 14h-17h: Chemins Minimaux, Différentes Métriques et Espaces pour les Géodésiques, Fast Marching et Voronoi
  • Métriques isotropes et anisotropes. Fast marching sur des triangulations. Application au maillages d'images et de surfaces.
  • Geodesic re-meshing and parameterization using front propagation Similar paper in French Landmark-based Computation for Heuristically Driven Path Planning
  • 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
  • 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
•  
• 6 Février 2020 14h-17h: Chemins Minimaux, Fast Marching et Vote Géodésique – suite
  • Chemins minimaux multiples : methode des Keypoints
  • Chemins minimaux et tubular Anisotropy
  • Chemins minimaux et Vote Geodesique
  • Chemins minimaux et Vote Geodesique suite
  • Article sur les chemins minimaux et l'endoscopie virtuelle
  • Chemins minimaux Livre de synthese
•  
•  
• 13 Février 2020 14h-17h: Contours Actifs.
  • Méthode des éléments finis, Spline Snakes
  • Modèle de Ballon.
  • Article de synthese sur les modeles deformables
  • Article sur les contours actifs 2D et 3D: Differences Finies/Elements Finis/Ballon

• 20 Février 2020 14h-17h: TP Geodesics in Heat. Calcul de la carte de distance par résolution de l’équation de la Chaleur  

• 27 Février 2020 14h-17h: Compléments sur les modèles déformables et Métriques de Finsler
  • Evolution des courbes planes et méthode des ensembles de niveau/ level sets.
  • La méthode des Level Sets/Ensembles de Niveau  
  • Modèles Déformables par level sets, Contours actifs Géodésiques.
  • Segmentation et Reconstruction avec Régularisation par level sets.
  • Modèle Région. Énergie Chan Vese.
  • Premier Article sur les contours actifs et Region
  • Avoiding Local Minima for Deformable Curves in Image Analysis.    PDF
  • Métriques de FINSLER: méthodes géodésiques et pénalisation de la courbure
  • Métriques de FINSLER: méthodes géodésiques avec terme Région
•  
• 5 Mars 2020 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" 

 

• 12 Mars 2020 14h-17h:
  • Contours Actifs Non Locaux
  • Modèles Déformables Parametriques, cad avec connaissance de forme a priori
  • Article de synthese sur les modeles deformables,
  • Modeles Actifs de Forme et d'apparence (Cootes-Taylor)
  • Contrainte de Forme pour les level sets
  • Multiple rectangle model for Buildings Segmentation and 3D Scene Reconstruction,   Similar paper in French
  • Contrainte de Forme avec Apprentissage pour les level sets (Tsai-Yezzi etal)
•  

 

Autres Articles sur ma page web
 

Un livre ancien en ligne d'introduction aux techniques de base de traitement d'image

Un livre en ligne d'introduction aux techniques de base de traitement d'image

VALIDATION du cours

En plus du projet, un petit examen écrit (QCM de 10 minutes) est prévu a l'issue du dernier cours. La présence a ce QCM sera nécessaire.

Veuillez remplir ce formulaire des maintenant pour me le remettre le jour de l'examen. La dernière page peut être anonyme si vous le désirez.

Un projet consistera en une étude approfondie d'un article accompagnée d'une mise en oeuvre numérique. Le travail a produire est le suivant:

• lire le ou les article(s) propose(s).
• implanter l'algorithme (ou une version simplifiée, ou une partie, selon l'article) et une démonstration (peu importe le langage, C++, MATLAB, SciLab, python, etc)
• rédiger un rapport (max ~10 pages, format final pdf) qui détaille votre compréhension de la méthode, votre approche pour l'implanter et vos expérimentations. la première page donnera les réponses aux 6 questions de ce document.
• préparer une présentation (transparents ppt ou pdf) de 15 minutes. La date des soutenances sera début avril.

P1. Active Geodesics: Region based Active Contour Segmentation with a Global Edge based Constraint (PDF) Vikram Appia (Georgia Tech), Anthony Yezzi (Georgia Institute of Technology)

P2. Automated Reconstruction of Tree Structures using Path Classifiers and Mixed Integer Programming  Engin Turetken, Fethallah Benmansour, Pascal Fua (PDF)

P3. Geodesics in Heat (PDF)

P4. Superpixel segmentation through geodesics (PDF)

P5. Means of Shapes (PDF)

P6. The Polygonal Path image (PDF) On comparera avec le geodesic Voting vu en cours.

P7. Deformable Shape Matching (PDF)

ISBI 2019 TUTORIAL on

GEODESIC METHODS FOR BIOMEDICAL IMAGE SEGMENTATION

Monday April 8th, 2019

 

Laurent D. Cohen   Directeur de Recherche au CNRS
CEREMADE, UMR CNRS 7534,
Université Paris Dauphine, PSL
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 @ ceremade.dauphine .fr
http://www.ceremade.dauphine.fr/~cohen

Postdoc : Open positions. Contact me.

 

link to DESCRIPTION OF the TUTORIAL

 

Tubular and tree structures appear very commonly in biomedical images like vessels, microtubules or neuron cells. Minimal paths have been used for long as an interactive tool to segment these structures as cost minimizing curves. The user usually provides start and end points on the image and gets the minimal path as output. These minimal paths correspond to minimal geodesics according to some adapted metric. They are a way to find a (set of) curve(s) globally minimizing the geodesic active contours energy. Finding a geodesic distance can be solved by the Eikonal equation using the fast and efficient Fast Marching method. Introduced first as a way to find the global minimum of a simplified active contour energy, we have recently extended these methods to cover all kinds of active contour energy terms. Also, various methods have been introduced that improve either the interactive aspects or their efficiency in order to make completely automatic or minimally interactive tools for image segmentation. For example, the metric can take into account both scale and orientation of the path. This leads to solving an anisotropic minimal path in a 2D or 3D+radius space (Figure 1). More recently, a new way to penalize the curvature in the framework of geodesic minimal paths was introduced, leading to more natural results in vessel extraction for example (Figure 2). In particular, much work has been applied to retina images like the automatic detection of vascular tree as well as the geometric analysis of these structures (Figure 3).

In this course we will present different methods based on geodesics from their basics to biomedical applications, in particular for blood vessel segmentation.

link to SLIDES

 

Some Papers to complete the tutorial:
 

• Initial Article on minimal paths
• Overview Article on first minimal paths
• Minimal paths: A book

 

• tubular Anisotropy
• FINSLER metrics : geodesics with curvature penalty
• FINSLER metrics : geodesics with region term

• Keypoints method

• Geodesic Voting

• Geodesic Voting 2

• minimal paths and virtual endoscopy

 

Some related subjects not presented in the tutorial:

• Fast extraction of tubular and tree 3D surfaces with front propagation methods.

• Fast Constrained Surface Extraction by Minimal Paths Similar paper in French
• Multiple contour finding and perceptual grouping using minimal paths
• Multiple Contour Finding and Perceptual Grouping as a set of Energy Minimizing Paths
• Geodesic re-meshing and parameterization using front propagation
• Landmark-based Computation for Heuristically Driven Path Planning.

 

Link to Numerical Tours on geodesic methods

 

Master MATHEMATIQUES / VISION / APPRENTISSAGE 2018/2019

Méthodes Géodésiques et Modèles Déformables de Courbes et Surfaces Elastiques

en Analyse d'Images/
Geodesic Methods and Deformable Models for Image Analysis 

Laurent D. Cohen   Directeur de Recherche au CNRS
CEREMADE, UMR CNRS 7534,
Université Paris Dauphine, PSL
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 @ ceremade.dauphine .fr
http://www.ceremade.dauphine.fr/~cohen

PhD : Open positions. Contact me.

 

 

 Résumé du Cours de Master

Un support de cours est distribué pendant les cours. Les articles indiques ci-dessous permettent d'approfondir les notions vues en cours, mais il n'est évidemment pas obligatoire de lire tous ces articles.

Page de description et sources pour les TP: Numerical Tour

Plan du Cours (l'appariement thème/dates est approximatif et l'ordre peut aussi changer).

•  
• 17 Janvier 2019 a 14h: Présentation du plan du cours si besoin.
• 17 Janvier 2019 14-17h: Chemins Minimaux /lignes géodésiques
  Article de synthese sur les chemins minimaux
  Article de base sur les chemins minimaux
  Article sur les chemins minimaux et l'endoscopie virtuelle
•  
• 24 Janvier 2019 14h-17h: Chemins Minimaux, Différentes Métriques et Espaces pour les Géodésiques, Fast Marching et Voronoi
  • 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
  • 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
•  
• 31 Janvier 2019 14h-17h: Chemins Minimaux, Fast Marching et Vote Géodésique – suite
  • Chemins minimaux multiples : methode des Keypoints
  • Chemins minimaux et tubular Anisotropy
  • Chemins minimaux et Vote Geodesique
  • Chemins minimaux et Vote Geodesique suite
  • Chemins minimaux Livre de synthese
•  
• 7 Février 2019 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" 
  • Geodesic re-meshing and parameterization using front propagation Similar paper in French Landmark-based Computation for Heuristically Driven Path Planning.
•  
• 14 fevrier 2019 14h-17h: Contours Actifs.
  • Méthode des éléments finis, Spline Snakes
  • Modèle de Ballon.
  • Article de synthese sur les modeles deformables
  • Article sur les contours actifs 2D et 3D: Differences Finies/Elements Finis/Ballon

 

• 21 Février 2019 14h-17h: Compléments sur les modèles déformables et Métriques de Finsler
  • Evolution des courbes planes et méthode des ensembles de niveau/ level sets.
  • La méthode des Level Sets/Ensembles de Niveau  
  • Modèles Déformables par level sets, Contours actifs Géodésiques.
  • Segmentation et Reconstruction avec Régularisation par level sets.
  • Modèle Région. Énergie Chan Vese.
  • Premier Article sur les contours actifs et Region
  • Avoiding Local Minima for Deformable Curves in Image Analysis.    PDF
  • Métriques de FINSLER: méthodes géodésiques et pénalisation de la courbure
  • Métriques de FINSLER: méthodes géodésiques avec terme Région
•  
• 28 Février 2019 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" 

 

• 7 Mars 2019 14h-17h:
  • Contours Actifs Non Locaux
  • Modèles Déformables Parametriques, cad avec connaissance de forme a priori
  • Article de synthese sur les modeles deformables,
  • Modeles Actifs de Forme et d'apparence (Cootes-Taylor)
  • Contrainte de Forme pour les level sets
  • Multiple rectangle model for Buildings Segmentation and 3D Scene Reconstruction,   Similar paper in French
  • Contrainte de Forme avec Apprentissage pour les level sets (Tsai-Yezzi etal)
•  
• 14 Mars 2019 14h-17h: TP Geodesics in Heat. Calcul de la carte de distance par résolution de l’équation de la Chaleur  

 

Autres Articles sur ma page web
 

Un livre ancien en ligne d'introduction aux techniques de base de traitement d'image

Un livre en ligne d'introduction aux techniques de base de traitement d'image

VALIDATION du cours

En plus du projet, un petit examen écrit (QCM de 10 minutes) est prévu a l'issue du dernier cours. La présence a ce QCM sera nécessaire.

Veuillez remplir ce formulaire des maintenant pour me le remettre le jour de l'examen. La dernière page peut être anonyme si vous le désirez.

Un projet consistera en une étude approfondie d'un article accompagnée d'une mise en oeuvre numérique. Le travail a produire est le suivant:

• lire le ou les article(s) propose(s).
• implanter l'algorithme (ou une version simplifiée, ou une partie, selon l'article) et une démonstration (peu importe le langage, C++, MATLAB, SciLab, etc)
• rédiger un rapport (max ~10 pages, format final pdf) qui détaille votre compréhension de la méthode, votre approche pour l'implanter et vos expérimentations. la première page donnera les réponses aux 6 questions de ce document.
• préparer une présentation (transparents ppt ou pdf) de 15 minutes. La date des soutenances sera début avril.

P1. Active Geodesics: Region based Active Contour Segmentation with a Global Edge based Constraint (PDF) Vikram Appia (Georgia Tech), Anthony Yezzi (Georgia Institute of Technology)

P2. Automated Reconstruction of Tree Structures using Path Classifiers and Mixed Integer Programming  Engin Turetken, Fethallah Benmansour, Pascal Fua (PDF)

P3. Geodesics in Heat (PDF)

P4. Superpixel segmentation through geodesics (PDF)

P5. Means of Shapes (PDF)

P6. The Polygonal Path image (PDF) On comparera avec le geodesic Voting vu en cours.

P7. Deformable Shape Matching (PDF)