Image, Vision, Apprentissage (IVA)


Motivation et objectifs généraux du PA

Le programme IVA s'articule autour de deux thèmes centraux:

La vision, le traitement d'image, ainsi que la modélisation et la synthèse de données visuelles 2D et 3D sont au coeur de nombreuses applications du monde actuel. De l'industrie du loisir et de la création (jeu vidéo, effets visuels, réalité virtuelle et augmentée, art numérique), en passant par la santé (imagerie médicale, biologique, simulation chirurgicale, moléculaire), aux applications analysant de larges quantités de données visuelles (bases d'images, de vidéos, caméras de surveillances, satellite, drones, etc), il est désormais impossible d'imaginer la communication et le raisonnement indépendamment des données géométriques et graphiques.

Les notions principales à la fois théoriques et pratiques accessibles par le biais des cours proposées dans ce parcours incluent: les bases de l'analyse et du traitement d'image ainsi que de la vision par ordinateur, l'analyse de données visuelles et génériques à partir de réseaux de neurones convolutifs (deep learning), les méthodes de rendus 3D, l'analyse avancée de formes 3D, l'animation de scènes virtuelles interactives, les méthodes classiques et récentes d'intelligence artificielle. L'ensemble de ces sujets ont pour objectif de vous donner les bases nécessaires pour traiter une large gamme de challenges scientifiques actuels incluant, de manière non exhaustive, le développement d'outils et de prise de décision basée sur la vision, l'interaction temps réel avec des données 3D, la fusion entre données virtuelles et réelles, l'amélioration de la modélisation ou de la simulation de formes et phénomènes 3D.

L'ensemble des cours proposés en IVA sont au choix. En fonction de vos intérêts propres et projet professionnel à plus long terme, vous pouvez choisir de plus ou moins vous focaliser sur les thèmes du graphique et de l'apprentissage, ou encore de panacher vos cours sur des domaines globalement variés et généralistes.
La plupart des cours sont intrinsèquement liés aux thématiques de l'analyse de données, de l'algorithmique efficace, et des mathématiques appliquées (géométrie 3D, optimisation numérique, probabilité). Les modules notés EA possèdent une large part d'application en TD et vous permettent d'acquérir de manière générale de l'expérience en programmation logicielle et calcul efficace. Enfin certains cours sont particulièrement ouverts au développement d'idées créatives et de mise en place de solutions personnelles lors de projets.



Pour toutes questions sur le PA, n'hésitez pas à:

Cours proposés au PA IVA

Listing des cours

Période 1

ID
Titre
Module avec Projet / EA
Responsable
Créneau
INF 573
Image Processing & Computer Vision
X
Mathieu Brédif
Mercredi am
INF 574
Digital representation and analysis of shapes
X
Maks Ovsjanikov
Mardi pm
INF 554
Machine and Deep Learning
X
Michalis Vazirgiannis
Lundi pm
MAP 553
Foundation of Machine Learning
X
Erwan Le Pennec
Lundi am/pm
INF 550
Advanced Algorithmics
Gilles Schaeffer
Mercredi pm
MAP 555
Signal Processing
Olivier Rioul
Vendredi am/pm
INF 556
Topological Data Analysis
Steve Oudot
Vendredi am
INF 552
Data Visualization
Emmanuel Pietriga
Lundi am
INF 555
Constraint-based Modeling and Algorithms for Decision Making Problems
François Fages
Mercredi pm

Période 2

ID
Titre
Module avec Projet / EA
Responsable
Créneau
INF 584
Image Synthesis
X
Tamy Boubekeur
Vendredi am
INF 585
Computer Animation
X
Damien Rohmer
Mardi pm
INF 582
Introduction to Text Mining and NLP
X
Michalis Vazirgiannis
Vendredi am
INF 581
Advanced Topics in ML and Autonomous Agents
X
Jesse Read
Mercredi pm
INF 562
Computational Geometry
Luca Castelli
Lundi am/pm
INF 584A
Real-time AI in Video Games: decisive & collaborative actions
X
Axel Buendia, David Bilemdjian
Mercredi am
INF 580
Large-scale mathematical optimization
X
Leo Liberti
Vendredi pm
MAP 566
Statistics in Action
Marc Lavielle
Vendredi am/pm

Repartition temporelle

Rem. Certains cours ayant beaucoup d'étudiants inscrits dupliquent le créneau de TD à différents horaires.

Période 1

Lundi Mardi Mercredi Vendredi
08h30-10h30 INF 552 MAP 553 INF 573 INF 556, MAP 555
10h45-12h45 INF 552 MAP 553 INF 573 INF 556
14h00-16h00 INF 554 (MAP 553) INF 574 INF 555, INF 550 MAP 555
16h15-18h15 INF 554 INF 574 INF 555, INF 550

Période 2

Lundi Mardi Mercredi Vendredi
08h30-10h30 INF 562 INF 584A INF 584, INF 582, MAP 566
10h45-12h45 INF 584A INF 584, INF 582, MAP 566
14h00-16h00 INF 562 INF 585 INF 581 INF 583, INF 580, MAP 566
16h15-18h15 INF 585 INF 581 INF 583, INF580

Règles de choix

Règles communes à tous les PA informatique

Règles spécifiques au parcours IVA

Sur l'ensemble de l'année, il faut que vous ayez au moins

Remarques:

Cours supplémentaires

Autres cours non proposés par défaut, mais pouvant également vous intéresser en le justifiant en fonction du profil que vous souhaitez donner à votre parcours.

Description des cours d'images spécifiques IVA

Les 4 cours "images" INF573, INF574, INF584, et INF585 sont coordonnés spécifiquement par le programme Image, Vision, Apprentissage.

INF 573 - Image Analysis & Computer Vision

inf573

Ce cours a pour objectif d'introduire les approches fondamentales de la représentation, l'analyse, et le traitement d'images 2D.
Les thèmes abordés sont les notions d'optiques et de représentation d'espaces couleurs; d'échantillonnage et de filtrage d'images; d'extraction de charactéristiques sur images et vidéos; segmentation d'images; détection d'objets par deep learning; la mise en correspondance d'image ainsi que la vision stéréo et multivues.

Ce cours est conseillé à tout étudiant souhaitant découvrir l'analyse d'image pour tout type d'application, et est fondamental pour poursuivre en master dans le domaine de la vision.
Les parties pratiques se déroulent en C++, et utilisent OpenCV. Un projet est également inclus dans le déroulement du module.


INF 574 - Digital Representation and Analysis of Shapes

inf574

Ce cours se focalise sur les approches de représentations et de calculs sur des formes et surfaces 3D.
Le cours présente les différents modèles standards de représentation de surface: modèles paramétriques utilisés typiquement en CAO (Bézier, NURBS), les maillages et leurs subdivisions, et les ensembles de points (données de scanners laser).
Le cours introduit également les méthodes dites de "Geometry Processing", à savoir le calcul robuste de propriétés globales ou locales (distance, courbures, etc.) sur des représentations discrètes tels que des maillages ou des ensembles de points. Ainsi que la mise en correspondance et recalage entre formes 3D.

Ce cours est conseillé à tout étudiant souhaitant comprendre en détail les différentes manières de représenter une forme 3D, et souhaitant poursuivre dans le domaine des représentation 3D ou de la reconstruction par vision.
Les sessions pratiques se déroulent en C++ et un projet est inclus dans le déroulement.


INF 585 - Computer Animation

inf585

Ce cours a pour objectif de faire découvrir et implémenter les méthodes classiques d'animation de modèles virtuels 3D en temps-réel. Les approches vues dans ce cours s'orientent principalement vers les applications du cinéma d'animation, les effets visuels, et le jeu vidéo.
Les thèmes abordés sont le pipe-line de production dans le contexte professionnel de création au cinéma, les méthodes de déformations géométriques de l'espace, l'animation de personnage articulés, et les simulations temps-réelles d'objets solides et déformables tels que la gestion de collisions, l'animation de vêtements, et la simulation de fluides.

Ce cours est conseillé à tout étudiant souhaitant approfondir sa compréhension des méthodes d'animation et d'interactions avec les mondes 3D virtuels, ainsi que le lien entre la création artistique et la technique.
Les sessions pratiques se déroulent en C++ et un projet est inclus dans le déroulement. Pour profiter pleinement du cours et des TP il est recommandé d'avoir suivis INF443 préalablement.


INF 584 - Image Synthesis

inf584

L'objectif de ce cours est de présenter en détails les méthodes de rendus d'images photoréaliste, et expressif.
Les thèmes abordés concernent l'équation fondamental de transport de la lumière et sa mise en oeuvre par lancé de rayons, les d'effets d'illuminations (ombrage, illumination globales), et les structures accélératrices de calcul d'intersection. Dans un second temps, les méthodes temps-réelles seront également présentés: shaders avancés (ombrage, mutli-texturing, bump mapping, etc.); modélisation de BRDF; rendus expressifs.

Ce cours est conseillé à tout étudiant souhaitant approfondir sa compréhension technique de la création d'images à partir de scène 3D, ainsi que les méthodes utilisés dans les rendus graphiques des jeux vidéos.
Les sessions pratiques se déroulent en C++ et un projet est inclus dans le déroulement.


INF 584A - Real-time AI in Video Games: decisive & collaborative actions

inf584A

Ce cours orienté application a pour objectif de vous présenter les méthodes d'intelligence artificielles temps-réelles présentes dans les jeux vidéos actuels avec un focus particulier sur la prise de décision et les actions collaboratives des agents.
Les thèmes abordés sont les arbres de décisions et de comportement, machines a états finis hierarchiques; prises des décisions basées règles et logique flous; IA distribuée; méthodes utilisés pour les PNJ. Le module sera largement orienté vers l'application réalisé en TD par l'utilisation d'API de jeux tels que celle de StarCraft. Un concours d'IA collaborative sera mis en oeuvre en fin de TD.

Ce cours est conseillé aux étudiants intéressés par une poursuite dans le domaine du jeu vidéo (capacité limitée à 24 étudiants).
Les sessions pratiques se déroulent principalement en C++, ou d'autres languages de scripts, et par l'utilisation de l'API StarCraft.


Partenaires et positionnement du programme

Equipes enseignantes et collaborateurs

Les enseignements en image et graphiques sont en lien avec les équipes de recherches et entreprises suivantes:

geovic Les coordinateurs du programme IVA, et enseignants d'INF574 et INF585, sont chercheurs dans l'équipe Geometric and Visual Computing du LIX. Il s'agit d'une équipe de recherche en Informatique Graphique qui traite de problématiques d'analyse, de modélisation et d'animation de formes et phénomènes 3D.


adobe Le cours INF584 est enseigné par le directeur de la recherche 3D & Immersive chez Adobe, et professeur à Telecom Paris.


dascim Les cours d'apprentissages et d'optimisation du département informatique INF554, INF580, INF581, INF582 sont gérés par des membres de l'équipe DaSCiM (Data Science and Mining) du LIX. Il s'agit d'une équipe spécialisée en classification, analyse de texte, management et indexation de données, et prise de décisions par optimisation mathématique.


cmap Les cours d'apprentissages MAP569, MAP666 du département de mathématiques appliquées sont gérés par des chercheurs du CMAP, membres de l'équipe SIMPAS (Statistique, Apprentissage, Simulation, Image).



Plus généralement, l'école possède des liens avec les structures suivantes qui peuvent vous êtes utiles pour vos projets et aspirations liés aux thèmes d'IVA.

f4b Le X-F4B, FabLab de l'école polytechnique, est à votre disposition pour vous aider dans vos projets nécessitant du prototypage. Le FabLab dispose de nombreux types d'imprimantes 3D, mais également de quoi fraiser, découper, graver, coudre, etc. Différents logiciels de conception, et simulation, ainsi que du matériel de VR/AR est à disposition. Les responsables du FabLab pourront se synchroniser avec vous afin de vous apporter la formation nécessaire sur les machines et logiciels.

Ubisoft Une chaire d'enseignement et de recherche (ScienceXGames) est établie entre Ubisoft et Polytechnique sur le thème des "Sciences dans les Jeux Vidéo". Cette chaire permet d'avoir à l'école un Game Lab de manière permanente, dont les membres peuvent vous aider sur des projets ayant attrait aux jeu vidéo: Développeur jeux vidéo, Game Design, Artiste, Gestion de projet. Ubisoft, ainsi que le Game Lab, propose également régulièrement des sujets de projets P3A dans le contexte du jeu vidéo.
Le cours INF584A est réalisé en coordination avec le Game Lab, et par le biais d'intervenants de l'ENJMIN et d'Isart Digital, et des entreprises SpirOPS et Pixel Wizards.

C-19 Le C-19 est un cluster du jeu vidéo de la région Essonne avec lequel l'Ecole Polytechnique est associée. Ce cluster regroupe un ensemble de startups (pépinière d'entreprises) liées au secteur de la RV/AR, HPC, IA, jeu vidéo et jeu sérieux. Il dispose pour cela de locaux et de matériel de réalité virtuelle (CAVE, casques, etc.), ainsi que de serveurs de calculs pour du HPC et de l'apprentissage. Les ressources de ce cluster se situent à Evry, dans les locaux de l'ENSIIE, et peuvent vous aider de manière générale dans vos projets: projets, encadrement, matériel, etc.

Positionnement par rapport aux autres PA

Le programme IVA a de nombreux cours en commun avec les deux programmes:

Relation avec le Master AI-ViC

Le MSc&T AI-ViC (Master of Science and Technology in Artificial Intelligence and advanced Visual Computing) est un master international sur 2 ans dont le diplome est délivré par l'école Polytechnique. Ce master est ouvert à vous ainsi qu'aux étudiants internationaux sélectionnés sur dossiers.

Les cours de la première année du Master s'appuient en totalité sur un sous-ensemble de cours proposés en P3A IVA. Dans ces cours, vous êtes en commun, sans distinction de programme ni d'évaluation. Le profil des étudiants inscrits en IVA et ceux de la 1ère année du master seront donc similaires, et mixtes entre image, graphique, et apprentissage.
Si vous êtes intéressés par les thèmes du master, vous avez le choix entre faire IVA en 3A, puis faire postuler en deuxième année du master pour votre 4A, ou vous inscrire dans le master dès la 3A (Voir FAQ sur les différences entre ces deux choix).

D'une manière générale, vous bénéficiez de l'intérêt des entreprises et instituts partenaires du Master (Google, IDEMIA, Enedis, Inria) dans les thèmes communs couverts par IVA.

google
idemia
enedis
inria
anatoscope
idemia
enedis

Poursuite en 4A

Vous pouvez poursuivre les thèmes de ce PA dans différentes options de 4A classiques telles que les

=> Voir les statistiques détaillées des choix d'étudiants IVA des années passées.

Masters IP Paris

ip_paris Notez la possibilité de réaliser votre Master/4A ou PhD track d'informatique dans les nouvelles offres d'IP Paris qui offrent de larges choix de cours dans les différentes écoles (Polytechnique, Telecom, Telecom Sud Paris, ENSTA, ENSAE):

4A et césures avec des écoles appliquées

La possibilité récente de faire une césure ou une 4A dans une école orienté jeu vidéo ou cinéma d'animation vous sont également proposés:
logo logo logo

Domaines d'applications professionnels

Les applications et principes des cours du programme IVA, typiquement en image, graphique et apprentissage, peuvent vous permettre une introduction à différents domaines d'applications que vous pouvez envisager de poursuivre dans votre projet professionnel.

Voici un listing qui vous permet de vous donner des idées. Ce listing n'est évidemment pas exclusif au programme IVA, et n'est pas exhaustif non plus.

  • Les applications de loisirs au sens large tels que
    • Le jeu vidéo
    • Le cinéma d'animation
    • Les effets visuels (VFX)
    • La réalité virtuelle et augmentée
    • Les applications multimédias
  • L'immersion et l'interaction entre monde virtuel et réel
    • Les arts créatifs numériques art/science
    • La réalité virtuelle et augmentée
    • Les scanners 3D optiques, lasers, la motion capture
    • Les serious games, et simulateurs
  • La création, design, et fabrication
    • Outils de design numérique
    • Fabrication 3D: additive, découpe laser
    • La CAO
  • Les sciences naturelles
    • L'imagerie médicale, biologique, satellitaire, astronomique, radar, etc.
    • Les modélisation pour la santé.
    • La visualisation et la simulation en sciences physiques.
  • La prise de décision avec des données visuelles
    • La robotique, les véhicules autonomes, les drones, etc.
    • Les applications des GAFA: bases de données d'images, de vidéos, de trajectoires, etc.
    • La reconnaissance d'objets, faciale, le tracking
    • La défense
applications

FAQ IVA

Lien vers le "Forum de Questions IVA": Questions/Réponses à des interrogations classiques sur le programme et/ou votre poursuite.