Instrumentation acoustique

Responsable : Alain LOUSSERT
Contact : alain.loussert@isen.fr

• Présentation : Capteurs et conditionnement du signal en acoustique

En recherche, nous travaillons à l'optimisation de la chaîne complète d'acquisition (ou d'émission) du signal acoustique sous-marin. Nous sommes donc toujours en quête du maximum de performances de la chaîne, celui-ci dépendant du point de vue de l'utilisateur final : rendement, maximisation de la puissance, minimisation de l'impédance complexe, etc. Après optimisation de chacun des maillons, un bilan complet est réalisé afin d'optimiser le rendement de la chaîne. Pour cela, nous devons réaliser des conditionnements de signaux, des adaptations d'impédances, ... . Cette approche s'étend du choix de l'amplificateur de puissance jusqu'au capteur d'un côté et jusqu'au meilleur compromis de traitement de l'information de l'autre. Pour cela l'utilisation de logiciels de simulation puissants [ATILA, EQI (logiciels développés à l'ISEN-Lille)], combinée à de nouveaux matériaux et à des possibilités d'expérimentation sont nécessaires. Du côté des traitements, nous essayons de déterminer la partie du traitement, à bases de filtrages, susceptible d'être incorporée, via des circuits numériques dédiés, au capteur lui-même.

Les thèmes développés conduisent à une participation dans un certain nombre de projets du pôle de compétitivité " Mer " ainsi qu'un renforcement de la recherche amont.

L'Equipe Instrumentation Acoustique de l'ISEN Brest est spécialisée dans l'optimisation de la chaîne de traitements depuis les transducteurs jusqu'aux post-traitements. Dans cette thématique, deux sujets font actuellement l'objet de développements au laboratoire.

D'autres travaux de R&D au travers de contrats avec des PME locales, ou de réseaux nationaux (Projet Subtech du RTPG, ASEMAR dans le pôle de compétitivité Mer Bretagne) constituent autant d'applications pour les recherches académiques citées plus haut.

• Thèmes de recherche :

Optimisation de la chaîne de traitement Sonar à ouverture synthétique (SAS)	FICHE INSTRUM 1
Modélisation et optimisation du placement des antennes acoustiques sous-marines	FICHE INSTRUM 2
Capteur d'impédance acoustique : application au contrôle de procédé	FICHE INSTRUM 3

• Coopérations :

- Dans le cadre du pôle de compétitivité Mer Bretagne axe 1 (sécurité) : projet ASEMAR.
- Dans le cadre de l'Europôle Mer dont l'ISEN Brest est membre.
- Des entreprises régionales et internationales (MICREL, Ixsea, Sercel Brest, THALES, COGEMA, SGN, SUZUKI-Japon...).
- Des centres de recherche (EPSHOM, GESMA, IFREMER, IPEV, ORSTOM...).
- Des écoles d'ingénieurs (ECOLE NAVALE, ENSIETA, ENST Br...), l'Univervité de Bretagne Occidentale.

• Impact sur la formation :

Le laboratoire assure une des options de fin d'étude de l'école : l'option "Systèmes embarqués".

Optoélectronique

Responsable : Ayman AL FALOU
Contact : ayman.al-falou@isen.fr

• Présentation : Capteurs et conditionnement du signal en opto-électronique

Nous considérons la chaîne de traitement d'un signal optique depuis la source jusqu'au capteur. Le conditionnement du signal optique peut être réalisé à l'aide d'une commande électrique intégrée à la source ou au capteur ou par un pré traitement optique lorsqu'il s'agit d'images. Ainsi, la réduction des volumes et la protection de l'information à véhiculer nous conduit à comprimer et à crypter l'information directement sous forme optique. Le post-traitement nécessaire à l'interprétation des données issues du capteur, nous fait privilégier la souplesse de l'électronique pour peu que celle-ci soit suffisamment rapide et aisément reconfigurable pour se plier aux impératifs des algorithmes. Ce faisant, nous adoptons une approche hybride optique / électronique. La démarche générale se décline en plusieurs domaines applicatifs.

Reconnaissance des formes (domaine optoélectronique)

La reconnaissance des formes, en particulier à partir d'images est un domaine très actif depuis quelques décennies, mais où des progrès sont encore nécessaires dans les cas complexes que représentent la plupart des applications actuelles (biométrie, transport, robotique).
La corrélation comme technique de reconnaissance des formes a beaucoup évoluée pour devenir d'abord une technique de décision à base de filtrages plus ou moins sophistiqués, puis comme outil d'extraction de caractéristiques dont la fusion permet de remonter à une décision plus fiable car plus robuste. Pour cela, la recherche des filtres se fait via les techniques d'apprentissage.
Dans cette approche, il est important de s'intéresser à toute l'information pertinente contenue dans les images, en particulier l'information de couleur ou l'information de relief puisqu'il s'agit de reconnaître des objets tridimensionnels. Des travaux sur la reconnaissance des objets couleurs et 3D se poursuivent au laboratoire.

Traitement optique des images (domaine optoélectronique)

Cette activité présente un rôle clé dans notre recherche, puisqu'elle doit nous permettre d'évaluer la part des traitements à introduire au niveau du capteur lui-même en cherchant la meilleure adéquation entre le capteur et les traitements du signal reçu. Pour des raisons d'efficacité, les travaux algorithmiques sont poursuivis en même temps que ceux concernant les implantations. Dans le soucis de n'avoir à intégrer aux capteurs que les traitements bas niveaux, nous privilégions les techniques de filtrage de l'information. Ces développements concernent déjà les 2 équipes du laboratoire, instrumentation et optoélectronique.
Ce secteur est très actif au niveau du laboratoire comme l'atteste les nombreuses publications réalisées et ceci dans deux directions.
A l'interface entre les mesures (capteurs) et les traitements, la quantité de données à manipuler est en général énorme, en particulier lorsque ces données sont des images. De plus, dans certaines applications, le cryptage vient se rajouter, ce qui tend encore à augmenter le volume d'informations. Dès lors, la nécessité de compresser l'information devient vitale. Notre première action concerne les systèmes réalisant ce cryptage ou cette compression, qui peuvent être avantageusement intégrés au capteur lui-même. Ces différents travaux sont déclinés ci-après.
La deuxième direction correspond au travaux sur les implantations sur composants électroniques performants (aisément reconfigurables, autorisant le temps réel, les faibles consommations pour systèmes embarqués) des algorithmes développés ci-dessus, voire de systèmes hybrides optique / électronique si nécessaire. Ces travaux ont pour but de relâcher les contraintes imposées par les algorithmes sur leur implantation en orientant ces derniers vers les solutions technologiques les plus simples.

Développement d'un démonstrateur de détection des pollutions maritimes (domaine optoélectronique)

Cette activité est une conséquence des études menées précédemment sur les composants optiques (VXEL, fibre optique). Elle concerne la détection et reconnaissance automatique de pollutions marines en utilisant les travaux effectués au laboratoire sur les capteurs de photo et électroluminescence.

• Tèmes de recherche :

La reconnaissance des formes couleur ou 3D par filtrage	FICHE OPTO 1
Implantation optique des méthodes de compression numérique JPEG et JPEG2000	FICHE OPTO 2
Conception d'un processeur hybride optique & Numérique de cryptage d'images ( fixes , vidéo )	FICHE OPTO 3
Cryptage Biométrique des images par analyse en composantes indépendantes : Aspects algorithmiques et implantation	FICHE OPTO 4
Implantation d'un processeur hybride optique & Numérique de compression / cryptage des images par fusion de l'information dans le plan spectral	FICHE OPTO 5
Réalisation d'une interface Homme-Machine pour la reconnaissance du langage des signes par corrélation	FICHE OPTO 6
Traitement haut-niveau d'un système de reconnaissance des formes à base de corrélations	FICHE OPTO 7
Etude d'un système de télé-détection de polluants (hydrocarbures, algues, produits chimiques...) à la surface et sous la surface de la mer par technique LIDAR.	FICHE OPTO 8

• Impact sur la formation :

Le département assure l'animation d'une des options de fin d'étude de l'école : l'option "Télécom et Réseaux".

Informatique

Responsable : Jean-Pierre GERVAL
Contact : jean-pierre.gerval@isen.fr

• Présentation :

La recherche de l'Equipe Informatique se décline en terme de service au profit de la pédagogie de l'école. Les actions engagées s'inscrivent dans le cadre du déploiement du Campus Numérique. L'objectif global du projet de l'Equipe Informatique est la mise en oeuvre d'outils d'enseignement à distance (E-Learning) pour la conception, l'apprentissage et l'évaluation. Plus précisément, il s'agit de fournir, aux enseignants des moyens pour concevoir, aux étudiants un environnement convivial favorisant l'apprentissage, aux enseignants et aux étudiants des moyens pour évaluation et auto-évaluation des connaissances acquises.
La première étape concerne le déploiement d'un laboratoire virtuel en électronique. Les développements s'appuient notamment sur la technologie " multi-agents ". En complément aux agents " techniques ", enseignants et apprenants seront mutuellement perçus comme agents du système : " agents pédagogiques ". En complément à ces agents pédagogiques, un " tuteur virtuel " aura pour mission le contrôle et l'évaluation des apprenants. Les travaux de recherche se focalisent sur la modélisation des agents pédagogiques et du tuteur virtuel ; ils tentent d'identifier les comportements de ces agents en s'appuyant sur une approche systémique.
Deux maquettes logicielles dédiées aux activités pratiques à distance, l'une concernant l'algorithmique (programmation à distance d'un robot virtuel), l'autre concernant l'électronique numérique (programmation à distance en langage assembleur d'un microprocesseur " virtuel " développé sur FPGA) ont été réalisées.

Suite aux réalisations précédentes, le travail porte désormais sur le déploiement du tuteur virtuel d'une part et de la distribution en réseau du monde virtuel d'autre part, afin de permettre aux étudiants de travailler en équipe. Tous ces travaux font l'objet de communications internationales.

• Thèmes de recherche :

Laboratoire Virtuel d'Electronique	FICHE INFO 1
EMULACTION : "Environnement MULtimodal pour Activités Coopératives Transnationales de formatION"	FICHE INFO 2

• Coopérations :

- Des organismes et entreprises (CERV,Technopôle Brest-Iroise, NéoTIP...) ;
- Des écoles et Universités (Université d'Oividius Roumanie...).

• Impact sur la formation :

Le département assure l'animation d'une des options de fin d'étude de l'école : l'option "Génie Logiciel".