Implémentation matérielle de méthodes de segmentation et de détection pour l’analyse temps-réelle d’images d’œuvres d’art pictural

Contexte

tl_files/patrima/projets/images/image.pngL’analyse des versions numérisées d’œuvres d’art picturales de type Codex au moyen d’outils informatiques issus du traitement d’image est un atout essentiel dans l’interprétation des contenus iconographiques associés (répétition de motifs par exemple) et dans le suivi des possibles dégradations dues au temps (effacement des couleurs, griffure, déchirure, etc.). En particulier, les techniques d’extraction de critères de formes et de textures développées en Vision par Ordinateur donnent accès à un ensemble de caractéristiques statistiques pouvant permettre la caractérisation et la détection automatique de structures particulières tels que des textons, des formes géométriques ou bien des altérations au sein des œuvres.

La plupart des méthodes de détection existantes sont avant tout développées pour une utilisation hors-ligne des algorithmes (solution logiciel), une fois la numérisation des données effectuées. Dans certains cas particuliers pourtant, lorsqu’il s’agit d’œuvres uniques nécessitant une exposition minimale à la lumière et au public, il devient alors intéressant d’envisager un embarquement matériel (et non plus logiciel) de ces approches afin d’effectuer parallèlement l’acquisition et le traitement des données ; il apparaît dans ce cas nécessaire d’adapter l’algorithme informatique associé aux approches classiques du traitement d’image, afin de respecter les contraintes liées aux capacités du matériel de numérisation utilisé (caméra multispectrale par exemple) et à l’aspect temps-réel. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l’implémentation sous contraintes matérielles de la transformée de Hough circulaire, permettant de détecter automatiquement les possibles motifs de forme proches d’un cercle au sein d’une image. La recherche de telle forme représente en effet une première étape importante pour la mise en évidence d’éléments particuliers de la scène par exemple ou encore des visages dans les œuvres iconographiques de type Codex.

Ce travail de recherche s’effectue en collaboration avec le Centre de Recherche sur la Conservation des Collections dans le cas de l’analyse graphique du « Codex Borbonicus » conservé à la bibliothèque de l’Assemblée nationale.

 

Objectif

L’objectif principal du projet est de proposer un algorithme utilisable sur matériel de type FPGA (Field Programmable Gate Array), classiquement utilisé en « Système embarqué », et compatible avec les ressources disponibles (mémoires, surface du circuit) d’une génération récente de ce type de cible et enfin de le valider.

 

Résultats

Une approche algorithmique originale permettant une parallélisation massive de la recherche des cercles au sein d’une image a été proposée, validée sur logiciel au moyen d’une banque de données d’images références, portée sur support matériel de type FPGA et de nouveau testée sur des images de synthèse. Il en ressort que l’algorithme développé propose un bon compromis entre ressource utilisée et temps de calcul, permettant d’envisager son portage sur une caméra multispectrale par exemple. En perspective, des tests à plus grande échelle seront réalisés dans le cadre du projet Patrima 2013-2016 « Codex Borbonicus » cofinancé par l’Assemblée nationale et la Fondation des sciences du patrimoine.

 

Organisation

Stage de Master 2.