1

L’Ecole Nationale Supérieure de Sciences Appliquées et de Technologie a été créée en 1986,sous statut d’école d’ingénieurs universitaire (Université de Rennes 1). L’objectif était de former desingénieurs spécialistes des technologies contemporaines. Aujourd’hui les trois spécialités de l’Ecole,l’électronique, l’informatique, l’optique sont les bases des Sciences et Technologies de l’Informationet de la Communication. L’Ecole est elle-même située au cœur d’une région (notamment la technopoleANTICIPA, à Lannion) à forte notoriété dans le secteur des télécommunications. Ces données sontdéterminantes dans la politique qui associe par principe la formation, la recherche et les relationsindustrielles.

Trois laboratoires sont positionnés sur les trois axes de compétence1 de l’Ecole : le Laboratoired’Analyse des Systèmes de Traitement de l’Information (UPRESEA 1252), le LaboratoireLannionnais d’Informatique (UMR-CNRS n°6074), le laboratoire d’Optronique (UMR CNRS 6082).

Les trois laboratoires, performants dès leur création au sens des critères d’évaluation de leurstutelles, ont su anticiper la montée en puissance des STIC en Recherche & Développement et êtreréactifs aux incitations de l’Etat et des collectivités territoriales dans ce domaine. Le rapport d’activité1999-2000 présente sous forme synthétique les travaux de deux années qui marquent un recentrage surtrois axes directeurs de la politique de recherche aujourd’hui adoptée à l’ENSSAT :

Réaliser une recherche technologique amont performante.Considérer la valorisation de la recherche comme une finalité, se doter des moyens et structuresd’accompagnement nécessaires.Assumer une fonction fédératrice et structurante dans le cadre du développement économiquerégional.

Trois projets structurants, le premier bien engagé, les deux autres au stade de l’instruction, vontamplifier l’impact économique de la recherche.

La création d’un pôle de recherche fédérative en télécommunications optiques en Bretagne estune priorité du CPER 2000-2006. Ce projet induit le développement et le regroupement des activitésde recherche en optique autour d’un partenariat ambitieux (GIS « FOTON »)2 et intègre la reprised’une partie des activités du laboratoire « Passifs Intégrés Hybrides » de France-Télécom au sein d’unCentre Commun de technologies Optiques installé dans des locaux de l’ENSSAT.

La restructuration de la recherche en informatique et en architectures numériques pour lessystèmes de télécommunication fait l’objet d’un projet, dans le cadre d’un ancrage sur l’INRIA.Simultanément le laboratoire d’informatique s’implique dans l’activité et le pilotage du CentreNational de Recherche Technologique « Rennes-Lannion-Brest ». Ce centre a vocation à stimulerl’innovation dans les domaines transversaux aux télécommunications, images et multimédia.

Un dispositif d’appui à l’innovation technologique, transversal aux trois laboratoires derecherche et aux trois spécialités de la formation d’ingénieur est prévu. Il s’inspire du modèle deplates-formes technologiques préconisées par le Ministère de l’Education Nationale et intègre lecontexte de la technopole lannionnaise. La fonction incubateur3 s’inscrit dans l’axe de ce dispositif.

1 - Schématiquement, les axes sont les suivants : architectures et méthodologies de conception de systèmesnumériques pour les télécommunications, optimisation des chaînes de traitement d’images (LASTI),formalisation de la gradualité et de l’imprécision dans les bases de données, logique du dialogue personne-machine (LLI), étude des composants et systèmes optiques dans le cadre d’applications aux Télécommunicationshaut débit, propagation atmosphérique optique (laboratoire OPT).

2 - Le Groupement d’Intérêt Scientifique « Fonctions Optiques pour les TélécommunicatiONs » est formé pardes équipes de l’ENSSAT & Université de Rennes 1, de l’Ecole Nationale Supérieure des télécommunications deBretagne, de l’Institut National de Sciences Appliquées de Rennes.

3 – L’ENSSAT constitue un site de l’incubateur régional EMERGYS. En fait la fonction incubateur existe àl’Ecole depuis plusieurs années. Deux entreprises issues du laboratoire d’Optronique (KEOPSYS, IDIL) sontinstallées à Lannion, un projet est actuellement en incubation.

2

INDICATEURS GENERAUX

Ressources humaines

0

5

10

15

20

25

30

Ens ch Enssat Ens ch IUT Thesards Ingé et tech s/scontrat

Production scientifique

020406080

100120140

articles en revue participation àdes livres

colloques brevets

Financement moyen 1999/2000/2001

0

500

1000

1500

2000

2500

dotation état collect.Territoriales

Feder contrats indus.

Kf

3

Impact industriel : localisation

87%

1%

12%technopole AnticipaBretagne (hors Lannion)Autres

Impact industriel : type d'entreprise

60%

40%grandes entreprisesPME/PMI/start-ups

Impact industriel : secteur d'activité

69%

7%

24%

télécommunicationsélectroniqueinformatique

4

Laboratoire Lannionnais d’Informatique

-LLI-

UMR – CNRS n° 6074

Responsable : Patrick BOSC

Date de création : décembre 1988

Le LLI est une composante lannionnaise de l’IRISA

Objectifs et thèmes de recherche

Le Laboratoire Lannionnais d'Informatique (LLI) s'est constitué afin d'offrir un cadrefédérateur et une structure de recherche "locale" aux enseignants-chercheurs en informatique en posteà l'IUT de Lannion et à l'ENSSAT. Les activités de recherche sont menées autour de deux axesconstituant chacun un projet de recherche au sens de l'IRISA. Ces deux projets offrent une fortecomplémentarité et se situent dans le domaine de l'interaction personne-machine souple et intelligentedans le but d'offrir des fonctionnalités ou services élaborés dans un cadre d'interaction conviviale. Leprojet BADINS s'intéresse à la prise en compte de la gradualité et de l'imprécision dans les bases dedonnées. Les deux aspects majeurs qui y sont étudiés concernent l'expression de requêtes danslesquelles figurent des préférences sur les éléments recherchés (et non pas des conditionsd'acceptation) et la tolérance vis-à-vis de données imprécisément connues (les valeurs manquantesn'étant qu'un cas extrême). Le projet CORDIAL est tourné sur divers aspects "dialogue" des systèmesinformatiques. On y étudie la logique d'un dialogue personne-machine avec une attention particulière àl'usage (conjoint ou non) de plusieurs modalités d'interaction disponibles (clavier, souris, écran tactile,reconnaissance et synthèse vocale) et au développement et à l’application de méthodes d’apprentissageautomatique pour le dialogue.

5

Membres

Enseignants-chercheurs

Projet Noms et prénoms des enseignants-chercheurs affectés aux projets

• Badins

BOSC PatrickDUVAL LaurenceLIETARD LudovicPIVERT OlivierROCACHER Daniel

Pr. (Responsable)MC ENSAI (Rennes)MC IUTMC/HDRMC

• Cordial

ANGLADE YolandeBOEFFARD OlivierGUYOMARD MarcKHAROUNE MouloudMERCIER GuyMICLET LaurentNERZIC PierrePETTIER Jean ChristopheSIROUX Jacques

MC IUTMCPrMC IUTPastPrMC IUTMCPr IUT (Responsable)

Doctorants

Nom prénomBLIN LaurentCHODOROWSKI JacquesCONNAN FrançoisCORMONS BorisFRANCOIS HélèneNEFTI SamirPASI GabriellaPAUTRET Vincent

Début : octobre 1997Début : octobre 1997Thèse soutenue en décembre 1999Thèse soutenue en février 1999Début : octobre 1999Début : décembre 1999Thèse soutenue en octobre 1999Début : octobre 1997

6

Contrats, collaborations et invitations

• Contrats

Quatre contrats étaient en cours en 1999-2000 : trois avec FT R&D un avec l'AUPELF-AUF.Un contrat RNRT (nommé SYRUS) a été labellisé en 1999. Il comprend les partenaires suivants :Météo-France, France Télécom, Élan informatique. Une convention avec TES (structure émanant duCRDP et du Conseil Régional) a également été signée pour 1999. Un autre contrat avec FT portant surl'interrogation souple de bases de données multimédia s’est achevé en 1999.

• Collaborations

Des collaborations sont ou ont été engagées avec les organismes suivants : universités de Montpellier2, Saint Étienne, Rennes 2, Nantes, Valence (Espagne), Crema (Italie), Caracas (Vénézuéla), Tunis(Tunisie), Tulane (USA), CLIPS, IRIT, VALORIA, LIMSI, FT R&D, Météo-France, Élaninformatique, Xerox Palo Alto, SRI International. CNR Milan (Italie), Universités de participation àdivers groupes de travail du PRC-GDR I3.

• Invitations

− David Powers de l'Université de Flinders (Australie) pendant 3 mois en 1999.− Habib Ounelli de l'Université de Tunis pendant une semaine en 1999.− Volker Gerhart de l'Université d'Aix la Chapelle pendant trois mois en 2000.− Léonid Tineo de l'Université de Caracas pendant deux mois en 2000.

Publications

• Habilitations à diriger des recherches

O. Pivert. Applications de la théorie des ensembles flous dans le domaine des bases de données.Habilitation à diriger des recherches de l'université de Rennes 1. Novembre 2000.

• Thèses

B. Cormons. Analyse et désambiguïsation : une approche à base de corpus (Data Oriented Parsing)pour les représentations lexicales fonctionnelles.. Thèse de l'université de Rennes 1. Février 1999.

G. Pasi. Application de la théorie des ensembles flous pour la définition de systèmes flexibles derecherche d'information. Thèse de l'université de Rennes 1. Octobre 1999.

F. Connan. Interrogation flexible de bases de données multimédia. Thèse de l'université de Rennes 1.Décembre 1999.

• Chapitre de livres

P. Bosc, L. Liétard, O. Pivert, «Fuzzy theory techniques and applications in database managementsystems», in : Fuzzy theory systems: techniques and applications, volume 2, chapitre 23, p. 631-689,(C. T. Leondes ed.), Academic Press, 1999.P. Bosc, B. Buckles, F. Petry, O. Pivert, «Fuzzy databases», in : Fuzzy sets in approximate reasoning

and information systems, chapitre 7, p. 403-468, (J. C. Bezdek, D. Dubois, H. Prade eds), KluwerAcademic Publishers, 1999.

7

G. Bordogna, P. Bosc, G. Pasi, «Extended Boolean information retrieval in terms of fuzzy inclusion»,in : Knowledge Management in Fuzzy Databases, p. 234-246, (O. Pons, M-A. Vila, J. Kacprzyk eds),Physica Verlag, 2000.P. Bosc, L. Liétard, «Functional dependencies and the design of relational databases involving

imprecise data», in : Information, Uncertainty and Fusion, p. 45-56, (B. Bouchon-Meunier, R. R.Yager, L. A. Zadeh eds), Kluwer Academic Publishers, 2000.P. Bosc, L. Duval, O. Pivert, «Value-based and representation-based querying of possibilistic

databases», in : Recent Issues of Fuzzy Databases, p. 3-27, (G. Bordogna & G. Pasi eds), PhysicaVerlag, 2000.

• Communications à des colloques avec comité de lecture

J. Chodorowski, L. Miclet, «Apprentissage et évaluation de modèles de langage par des techniques decorrection d'erreurs», in : Actes de la 6ème conférence annuelle sur le traitement automatique deslangues naturelles, p.253-262, Cargèse, 1999.C. de La Higuera, L. Miclet, «Grammatical Inference : Learning Syntax From Sentence», in :

International Congress on Machine Learning, Bled (Slovenia), 1999, http://univ-st-etienne.fr/eurise/gi/gi.htmlP. Bosc, C. Legrand, O. Pivert, «About fuzzy query processing - the example of the division», in :

Proceedings of the 8th International IEEE Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE'99), Séoul(Corée du Sud), p. 592-597, Août 1999.P. Bosc, C. Legrand, O. Pivert, «About fuzzy query processing - the example of the division», in :

Proceedings of the 8th International IEEE Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE'99), Séoul(Corée du Sud), p. 592-597, Août 1999.Patrick Bosc, Olivier Pivert, «On the specification of representation-based conditions in a context of

incomplete databases», in : Proceedings of the Database and Expert Systems Conference (DEXA'99),Florence (Italie), Lecture Notes in Computer Science n° 1677 (T. Bench-Capon, G. Soda, A.M. Tjoaeds.), p. 594-603, Septembre 1999D. Rocacher, F. Connan, «Flexible queries in object-oriented databases : on the study of bags», in :

Proceedings of the 8th International IEEE Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE'99), Séoul(Corée du Sud), p. 615-620, Août 1999.G. Mercier, M. Guyomard, J. Siroux, «Synthèse de la parole en breton-Didacticiels pour une langue

minoritaire», in : EuroCall99, p.57-61, Besançon.P. Bosc, L. Duval, O. Pivert, «On two ways of querying disjunctive weighted data», in : Actes des

Journées Bases de Données Avancées (BDA'99), Bordeaux, p. 139-158, Octobre 1999.J.-Y. Antoine, J. Siroux, J. Caelen, J. Villaneau, J. Goulian, M. Ahafhaf, «Obtaining Predictive

Results with an Objective Evaluation of Spoken Dialogue Systems: Experiments with the DCRassessment Paradigm», in: Proceedings of the Second International Confrence on LanguageResources and Evaluation, p. 713-720, Athènes, 2000.L. Blin,M. Edgington, «Prosody Prediction using a Tree-Structure Similarity metric», in:

Proceedings ICSLP 2000, Beijing, 2000.L. Blin, L. Miclet, «Generating Synthetic Speech Prosody with Lazy Learning in tree Structure», in:

Proceedings of the 4th Conference on Computational Language Learning, p. 87-90, Lisbonne, 2000.

I. Magrin-Chagnolleau, G. Gravier, M. Seck, O. Boeffard, R. Blouet, F. Bimbot, «A furtherInvestigation on speech Features For Speaker Characterization», in: Proceedings ICSLP 2000,Beijing, 2000.J.-C. Pettier, M. Guyomard, «Action Modelling in Dialogue Context», in: Third International

Workshop on Human-Computer Conversation, p. 136-141, Bellagio, Italie, 2000.P. Bosc, L. Liétard, O. Pivert, «Evaluation of flexible queries: the quantified statement case», in :

Proceedings of the 8th International Conference on Information Processing and Management ofUncertainty in knowledge-based Systems (IPMU'2000), Madrid, p. 1115-1122, Juillet 2000.

8

P. Bosc, D. Dubois, O. Pivert, H. Prade, «Résumés de données et ensembles flous – Principe d'unenouvelle approche», in : Actes des Rencontres francophones sur la logique floue et ses applications(LFA'2000), La Rochelle, p. 333-340, Octobre 2000.D. Rocacher, F. Connan, «Les multi-ensembles flous, un concept générique pour l'interrogation

flexible de bases de données», in : Actes des 16èmes Journées Bases de Données Avancées(BDA'2000), Blois, p. 83-96, Octobre 2000.

QUELQUES CHIFFRES CLES

• Thèses et habilitations

Habilitations 1Thèses 3

• Informations budgétaires

La dotation annuelle de base du laboratoire est d’environ 150 000 F

Ressources contractuelles

1999 : 4 contrats en cours ≈ 900 kF

2000 : 4 contrats en cours ≈ 500 kF

Divers

• Participation à des comités de programmes

BDA'2000 (Bases de Données Avancées)CAP'2000 (Apprentissage)DEXA'2000 (Database and Expert Systems Applications)DFD'99 (Dortmund Fuzzy Days)EIS'2000 (Engineering Intelligent Systems)EUFIT'99 (European Congress on Fuzzy and Intelligent Techniques)EUSFLAT'99 (European Society for Fuzzy Logic and Technology)FQAS'2000 (Flexible Query-Answering Systems)ICGI'2000 (International Colloquium on Grammatical Inference)INFORSID en 1999 et 2000IPMU'2000 (Information Processing and Management of Uncertainty)ISMIS'2000 (International Symposium on the Management of Intelligent Systems)LFA en 1999 et 2000 (Rencontres francophones sur la Logique Floue et ses Applications)RECITAL en 1999 et 2000TALN'99 (Traitement Automatique des Langues Naturelles)

• Participation à des comités de rédaction

− Revue InCognito− Fuzzy Sets and Systems− International Journal on Fuzziness, Uncertainty and Knowledge-Based Systems− International Journal on Networking and Information Systems

9

• Implication dans les écoles doctorales

Les deux projets BADINS et CORDIAL sont des équipes d'accueil de stagiaires du DEAd'Informatique de l'Université de Rennes 1. Certains membres de ces projets participent à des modulesd'enseignement de ce DEA.

10

THÈME : Cordial

Communication multimodale personne-machine à composantes orales :méthodes et outils

Responsable : Jacques SIROUXProblématique et fondements scientifiques

La conception et la réalisation de systèmes informatiques, tels que des serveurs ou des gestionnairesd'information, destinés à des usagers professionnels ou occasionnels, doivent intégrer le traitement detous les aspects de la communication personne-machine et nécessitent différents modèles (de l'usager,du dialogue, de connaissances,...) à définir ou à adapter à partir de résultats existants. Parmi lesmoyens de communication, la parole se révèle l'un des plus intéressants. Du point de vue del'utilisateur, l'usage de la parole avec celui naturellement associé de la langue naturelle facilitent lamanipulation des informations fournies ou reçues du système. Des points de vue de l'utilisateur et dusystème, la parole s'avère le plus performant des média. Cependant les résultats encore peu fiables destechniques de reconnaissance de la parole, les difficultés de compréhension du langage naturel enparole spontanée et l'intelligibilité difficile des messages oraux produits par une machine constituentdes obstacles qui limitent la mise en place des systèmes oraux. Il apparaît alors intéressant derechercher des méthodes et des moyens pour pallier ces différents obstacles. Nous pensons que lescapacités de dialogue du système, l'ajout de moyens de communication supplémentaires(multimodalité) et l'architecture même du système forment une bonne partie de ces méthodes etmoyens.Nos objectifs et activités se déclinent sur deux dimensions complémentaires : théorique et pratique. Lepoint de vue théorique s'attache à comprendre et modéliser les fondements de l'interaction afin deprendre en compte le maximum de phénomènes interactionnels et de faciliter la mise au point dessystèmes. L'un des premiers objectifs est de faire en sorte qu'à partir de l'acte d'énonciation desutilisateurs on puisse faire émerger la signification contextuelle complète de l'énoncé, c'est-à-direextraire de l'énonciation non seulement les aspects structurels de l'énoncé mais aussi le sens(sémantique) ainsi que l'intention finale de l'utilisateur. Les obstacles à ces ambitions sont nombreux :la structure et le sens des messages sont soumis à des déviations par rapport aux normes généralementadmises pour l'écrit et fréquemment, les intentions véhiculées n'apparaissent pas explicitement dans lesénoncés. Nous traitons ces problèmes en utilisant les concepts intégrateurs d'actes de langage et deplanification pour modéliser quelques-uns des principes essentiels du dialogue. Il reste néanmoinsplusieurs points à développer sur et autour de ces fondements. Il est d'abord nécessaire d'enrichircertains aspects de la modélisation afin de traiter les incidents de dialogue dûs aux comportements etconnaissances des interlocuteurs (utilisateur et système) qui ne sont pas toujours en harmonie, ainsique la gestion du dialogue qui ne dépend pas directement de l'application. Il faut également éclaircirles liens que ces concepts entretiennent avec l'application et les énonciations des utilisateurs. Il s'agitd'une part de déterminer les différents composants des actes de langage de l'énonciation dans lecontexte de la reconnaissance de la parole. Pour cela, nous suivons deux approches. La première estfondée sur les connaissances linguistiques classiques. La seconde vise l'utilisation de techniquesd'apprentissage automatique (inférence grammaticale) pour faire extraire au système des élémentspertinents à partir de corpus de phrases. D'autre part, les mécanismes généraux liés à la planificationne permettent pas de prendre en compte de manière satisfaisante les aspects liés à la coopération. Lebut est donc de proposer une modélisation de l'application qui autorisera une exploitation optimale descaractéristiques de l'application dans le cadre du dialogue.Pour l'aspect robustesse et confort d'utilisation, nous avons montré que l'ajout d'un écran tactile à unsystème de dialogue oral améliore la qualité de l'interaction en augmentant la compétence du système.Il reste à étudier de manière plus fine (des deux points de vue linguistique et informatique) lecomportement des utilisateurs face à un tel système pour aboutir à une modélisation efficace destraitements.La partie aval d'un système de dialogue oral est constituée d'un générateur de texte qui produit la suitede mots de l'énoncé à diffuser. Cet énoncé est ensuite converti en énoncé oral au moyen d'un systèmede synthèse de la parole à partir du texte. Dans ce cadre, on peut distinguer plusieurs pistes de

11

recherche permettant d'une part de produire une parole de synthèse la plus naturelle possible et d'autrepart de diversifier les styles de voix. Un premier axe d'étude consiste à remettre en cause leshypothèses de traitement de la matière acoustique dans un système de synthèse de la parole. La plupartdes systèmes actuels juxtaposent des unités acoustiques correspondant à des unités linguistiques biendéfinies (par exemple, des diphones). Pour créer cette matière sonore, nous proposons de rechercher,au fil de la synthèse, des segments acoustiques pris dans une base de parole continue. Dans cetteoptique, il n'y a plus de notion d'unités définies a priori sur des critères linguistiques, mais unerecherche constante de la meilleure unité à retenir. La recherche des segments se fait au moment de lasynthèse en s'appuyant sur un modèle acoustique conduit par la chaîne phonétique du message àprononcer. Les paramètres de ce modèle sont obtenus par apprentissage automatique. Un second axed'étude cherche à réduire la distance qu'il y a entre le générateur de texte et le signal à la sortie dusystème de synthèse. Nous proposons de traiter par le système de synthèse toutes les informationsconnues du système de dialogue comme par exemple les informations syntaxiques et sémantiques,voire certaines informations pragmatiques. En tenant compte de ces données, il est alors possible degénérer des façons de parler adaptées à certaines situations particulières d'un dialogue (information,répétition, insistance,...). Enfin, un dernier axe consiste à diversifier les voix de synthèse tant sur leplan du timbre que sur le plan de l'énonciation en caractérisant ce problème comme un problème deconversion de voix. À partir d'une ou de plusieurs voix de synthèse de référence et à partir de lasignature vocale d'une voix cible, les caractéristiques segmentales et prosodiques de la voix deréférence sont transformées pour ressembler sur le plan de la perception à celles de la cible. Destravaux ont permis d'évaluer une technique de transformation du timbre par une modélisationprobabiliste des espaces acoustiques de la voix de référence et de la voix cible.La dimension pratique recouvre deux préoccupations principales. Il s'agit d'abord de valoriser lesactivités de recherche plus fondamentales en intégrant les résultats théoriques dans des systèmesopérationnels. Cette intégration pose des problèmes de conception, d'architecture et d'évaluation desystèmes. Il est en effet nécessaire de faire coexister de manière souple et efficace les modulesconstruits sur des bases hétérogènes et d'évaluer les performances techniques et de dialogue del'ensemble ainsi obtenu. Une deuxième préoccupation concerne la promotion des technologies vocales.Nous visons ainsi de nouvelles applications (utilisation pour le breton, logiciels éducatifs) quiillustrent les avantages de l'usage de la voix. Ceci nécessite en amont des activités de recherche et dedéveloppement.

Résultats nouveaux

Pour la partie théorique sur le dialogue, nous avons proposé une modélisation de la notion d'actiondans le dialogue, des modèles pour traiter les expressions référentielles et les recherchesd'informations associées et enfin une méthodologie d'évaluation (méthode DCR) de systèmes dedialogue. En ce qui concerne les méthodes d'apprentissage, des conclusions sur l'application de laméthode DOP aux grammaires fonctionnelles ont été obtenues; les travaux sur les techniquesd'inférence grammaticale dans le cadre de la reconnaissance de la parole ont abouti à des propositionsde paramétrage des algorithmes existants et à l'utilisation de ces derniers pour des données réelles. Lacréation de la prosodie de la voix pour le dialogue par apprentissage automatique a fait l’objet d’untransfert de logiciel avec France Télécom R & D. Les résultats pour la synthèse de la paroleconcernent le modèle de transformation de la voix utilisant une approche statistique, la prédiction descaractéristiques prosodiques d'une phrase fondée sur une recherche par analogie (sur la structure) d'unephrase voisine dans un corpus. Pour l'axe pratique de nos activités, nous avons amélioré le logicielORDICTÉE (progiciel éducatif destiné à l'apprentissage de l'orthographe par des exercices de dictée)notamment en implémentant un nouvel algorithme de suivi de la frappe de l'apprenant qui utilise desinformations phonétiques. Le dictionnaire vocal français-breton (qui est commercialisé) a étéégalement amélioré sur des aspects. Enfin, des résultats ont été obtenus sur la synthèse de phrase enbreton (transcription orthographique-phonétique, mise en œuvre dans ORDICTÉE).

12

THÈME : Badins

Gradualité, imprécision et incertitude dans les bases de données

Responsable : Patrick BOSC

Problématique et fondements scientifiques

Les systèmes de bases de données actuellement disponibles se caractérisent par le fait que, d'une part,ils gèrent (représentent et stockent) des données connues de façon précise et d'autre part ils permettentde retrouver des informations à partir de conditions de sélection booléenne (de type tout-ou-rien). Defaçon analogue, l'expression de propriétés possédées par les données (que celles-ci expriment descontraintes a priori ou soient le résultat d'un processus de fouille) reste également fondée sur la logiquebooléenne. Ces différents volets de recherche en bases de données font l'objet des travaux du projetBADINS dans lequel on tente de s'affranchir des limites mentionnées précédemment. En effet, on peutpenser que l'évolution des besoins des utilisateurs de bases de données et la diversification desapplications mettant en jeu des bases de données, notamment au niveau de la nature des informationsstockées (images, vidéos, sons par exemple) vont conduire à l'émergence de systèmes plus flexiblesque les systèmes actuels.

Le projet BADINS s'articule autour de trois axes de recherche principaux répondant à ce critère deflexibilité :

− possibilité d'exprimer des requêtes graduelles incluant des préférences; ce type d'interrogation estillustré par la question "trouver les restaurants chinois proches des Halles avec menu aux environs de140 F" où "chinois" peut se comprendre comme "de préférence chinois, éventuellement japonais ouvietnamien, à la rigueur indien" et la condition sur le lieu et le prix signifient une valeur idéale dont onpeut quelque peu s'écarter avec une pénalisation sur la satisfaction obtenue; l'interprétation donnée ci-dessus correspond à un choix de l'utilisateur et n'a pas de caractère universel; par ailleurs, au-delà despréférences relatives à chaque critère de la requête on pourrait également accorder des importancesdifférentes à chacun d'eux,

− prise en compte de données connues de façon imparfaite; dans le cadre de photographies aériennes,on peut imaginer que certains éléments sont difficiles à identifier avec certitude, bien qu'on puisseformuler quelques hypothèses vraisemblables; on va alors décrire dans la base de données la valeurprise par de tels éléments non pas comme une valeur usuelle mais comme un ensemble(éventuellement pondéré) de candidats; en présence de telles données, le mécanisme d'interrogation nepeut plus produire des réponses certaines comme dans le cas habituel et doit exploiter la descriptiondes valeurs candidates,

− extraction/validation de propriétés contenant des termes vagues; divers types de propriétés peuventêtre envisagés, parmi lesquels des propositions telles que "la plupart des employés jeunes de faiblequalification ont un salaire très inférieur à 12000 F".

Ces diverses facettes ont un point commun qui confère une forte identité au projet, à savoir l'usage dela théorie des ensembles flous (et des possibilités). La théorie des ensembles flous est une extension decelle des ensembles usuels permettant de représenter des ensembles (ou classes) aux frontières vagues.La fonction caractéristique d'un ensemble flou est une application d'un référentiel dans l'intervalle [0,1] permettant d'exprimer à quel point un élément du référentiel appartient à l'ensemble (concept)concerné. Les différentes opérations de manipulation d'ensembles (et leur pendant logique), commel'union (ou disjonction) ou l'inclusion (ou implication) sont étendues dans ce cadre qui se révèleparticulièrement bien adapté à l'expression de préférences dans des requêtes ou de propositionsreprésentant des propriétés que possède un ensemble de données. Il a été en particulier montré que ce

13

formalisme est plus général que les approches spécifiques proposées dans le domaine de l'interrogationde bases de données qui s'appuient sur des critères complémentaires ou des distances.

Une théorie de l'incertain a été construite à partir du concept d'ensemble flou. Celle-ci diffère du cadreprobabiliste en ce sens qu'elle offre un formalisme plutôt ordinal (dans lequel on n'a pas l'axiomed'additivité) permettant des raisonnements et calculs symboliques. Ce cadre permet de représenter desdonnées mal connues en termes de valeurs candidates ordonnées par préférence. Ainsi, la descriptiond'une quantité par la distribution de possibilité {1/10, 1/15, .7/20, .3/25, 1/30} signifie que les valeurspréférées sont 10, 15 et 30, mais que 20 et 25 sont également possibles, la valeur 20 étant préférée à 25(ici, on aurait pu mettre des étiquettes linguistiques telles que "complètement", "plutôt" ou "quelquepeu" au lieu des valeurs numériques). Du fait de la forte parenté (même sémantique de préférenceassociée à l'échelle [0, 1]) entre ensembles flous et distributions de possibilité, il est possibled'appliquer des conditions flexibles (représentées par des prédicats ou ensembles flous) à des donnéesimparfaitement connues (représentées par des distributions de possibilité).

Les principales études menées par le projet BADINS concernent la définition de langages incluant lanotion de condition flexible (représentée dans le cadre des ensembles flous) et/ou permettant demanipuler des données mal connues (représentées par des ensembles de candidats tels que lesdistributions de possibilté). Le thème le plus étudié, car formant le cœur historique du projet, concernel'interrogation flexible de bases de données relationnelles usuelles (où les données sont connues defaçon précise) et un langage de type SQL (nommé SQLf) sert de cadre intégrateur aux extensionssuccessives ayant conduit à l'introduction de nouvelles conditions floues. De façon analogue,l'interrogation flexible de bases de données "orienté-objet" est menée en se plaçant dans le cadre d'unlangage de type OQL.

Résultats nouveaux

Au cours des deux dernières années, le projet a poursuivi ses travaux relatifs à l'axe "interrogationflexible de bases de données usuelles" en s'investissant plus particulièrement sur l'aspect mise enœuvre de systèmes relationnels offrant ce genre de fonctionnalité. On s'est notamment penché sur laquestion des mécanismes d'évaluation de requêtes flexibles et de leur articulation (interfaces) avec desSGBD relationnels commerciaux. L'estimation des sur-coûts induits par les nouvelles fonctionnalitésintroduites et l'étude des performances de tels systèmes a démarré et devra être poursuivie.

Dans cette même période, le projet a intensifié son exploration de l'axe relatif à l'interrogation de basesde données incluant des données imprécises. Après la mise en évidence de liens avec les travauxmenés antérieurement en présence de valeurs nulles (cas limite de données mal connues), on a abouti àla conclusion qu'on ne peut pas interroger ce type de bases de données par des requêtes identiques àcelles employées usuellement. Partant de ce constat, on a cherché à identifier divers contextesd'interrogation conduisant à des résultats fondés et dignes d'intérêt pour un utilisateur. On peut ainsidistinguer les requêtes portant sur les valeurs prises par une variable conduisant à des résultatsincertains (si la quantité est 10, 15, 20 ou 25, la condition de supériorité à 18 peut être satisfaite ounon) et les requêtes relatives à la représentation des données dont les résultats, eux, ne sont pasentachés d'incertitude (si la quantité est 10, 15, 20 ou 25, la condition "avoir au moins trois valeurscandidates supérieures à 12" est satisfaite alors que le critère "avoir au moins 5 valeurs candidates" nel'est pas).

14

Laboratoire d’Analyse des Systèmes de Traitement de l’Information

-LASTI-

UPRESEA 12 52

Responsable : Kacem CHEHDI

Date de création : 1-10-1986

Le laboratoire LASTI est une unité propre de recherche de l’enseignementsupérieur UPRES EA 1252.

Objectifs et thèmes de recherche

Les activités du laboratoire sont structurées en deux thèmes complémentaires : “ image ” et“ signal-architecture ”. Ces deux thèmes complémentaires permettent de maîtriser toutes les étapesde la conception d’un algorithme jusqu’à sa mise en œuvre.

Le projet image s'intéresse à l'adaptativité des traitements à tous les niveaux de la chaîne pouroptimiser les différents résultats correspondants. Le choix des méthodes aux différents niveaux estguidé par des critères décisionnels tenant compte de l'information locale de l'image à analyser. Cethème s'inscrit dans le domaine des traitements dits "myopes" ou "aveugles".

Les activités de recherche du projet signal-architecture (http://archi.enssat.fr) consistent à proposerdes nouvelles architectures de systèmes intégrés et à développer les méthodologies de conceptionassociées en tenant compte de plusieurs contraintes (temps réel, fiabilité, complexité, consommation).En effet, les composants qui équiperont les futurs systèmes de télécommunications mobiles detroisième génération (UMTS) devront être miniaturisés (système sur une puce) tout en intégrant desarchitectures de type multiprocesseurs hétérogènes avec des coprocesseurs et/ou des accélérateursmatériels dédiés ou reconfigurables. Aussi, les outils d'aide à la conception de ces composants doiventfaire un saut qualitatif et quantitatif important afin de permettre la production d'équipements avec unrythme et des coûts acceptables.

15

Membres

Enseignants- chercheurs

Projet Noms et prénoms des enseignants-chercheurs affectés aux projets

• ImageChehdi KacemCariou ClaudeVandecandelaere Marie-PauleVozel Benoit

Pr. (Responsable)MCFMCFMCF

• Signal-Architecture

Sentieys OlivierCorazza MichelChillet DanielDubois HélèneGuitton MichelPillement Sébastien

MCF/HDR (Responsable)Pr.MCFMCFMCFMCF

Personnel technique

LASTI (permanents)

Ménard Daniel ingénieur (jusqu’en septembre 2000)Durot Xavier ingénieur (depuis octobre 2000)Lesault Jean-Philippe technicienSignal-Architecture (contractuels)

Cosquer Philippe ingénieur (depuis janvier 2000)Quemerais Philippe ingénieur (depuis septembre 2000)

Doctorants

Nom prénomBinet KarineBuisson AlexandreCousin Jean GabrielDavid Raphaël Dedou Okito Joseph Denoual MathieuFettach Mohammed Klaine LucMénard DanielRosenberger ChristopheSaille DavidVoisine Nicolas Yu Raofeng

Début : octobre 2000Début : octobre 1999Thèse soutenue le 14 septembre 1999Début : octobre 2000Thèse soutenue le 20 octobre 2000Début : octobre 1998Début : octobre 1999Début : octobre 2000Début : octobre 2000Thèse soutenue le 7 décembre 1999Début : octobre 1997Début : octobre 1997Début : octobre 1998

16

Contrats, collaborations et invitations

• Contrats

Projet GSTB (Groupement Scientifique de Télédétection en Bretagne). Programme soutenu par :FEDER, Région Bretagne, Conseil Général 22, Ville de Lannion.

OCR pour l’interprétation de documents techniques, FT R&D Belfort.Projet RNRT Milpat (Méthodologie et développement pour les InteLlectuals Properties pour

Applications Télécom). LASTI, LESTER-UBS Lorient, France Telecom R&D. 1999-2001.Projet Télécom du CNRS. Méthode d'aide à la conception globale des terminaux de

télécommunications. LASTI, LESTER-UBS Lorient, I3S Nice. 1999-2002.Pôle de compétence en CAO d’architectures VLSI pour les télécommunications embarquées.

Programme soutenu par le FEDER. LASTI. 1998-2001.Reconfigurabilité et processeurs VLIW dans les architectures parallèles hétérogènes. Ministère de

l'Industrie - programme RECMES. LASTI, UBO, STMicroelectronics Grenoble. 2000-2001.Système de détection et de traitement de paramètres physiologiques, application à la surveillance.

Programme soutenu par le FEDER et la Région Bretagne. LASTI, Laboratoire d'Optronique. 1998-2001.

Projet d’action concertée incitative (MENRT) en télé-médecine et technologies pour la santé. Chutedu sujet âgé, technologies d’intervention. LASTI, Laboratoire d'Optronique, CH Lagny-Marne laVallée. 1999-2002.

• Collaborations

Collaboration dans le cadre du GIS de télédétection en Bretagne qui regroupe des organismesuniversitaires (Université de Rennes 1-ENSSAT, Université de Rennes II, Université de BretagneOccidentale (UBO), ENST de Bretagne, ENSA de Rennes) et de recherche (IRISA, IFREMER centrede Brest, CEVA : Centre d'Etude et de Valorisation des Algues).

Collaborations académiques suivies : LESTER Lorient, I3S Nice, IRISA Rennes, ENST Bretagne,ENST Paris.

Collaborations contractuelles avec des entreprises : France Telecom R&D (Grenoble, Lannion,Rennes, Belfort), STMicrolectronics.

Collaborations avec des entreprises nationales et régionales dans le cadre de préparation du DRT(Alcatel, CNET, MOTOROLA, PSA-Citroën, EBS, EUROPROCESS).

Collaborations internationales : Université de Wroclaw en Pologne, Université Tsinghua de Pékin,Chine, Université Catholique de Louvain, Belgique, Faculté des sciences de Casablanca, Maroc, Ecolenormale de Rabat (ENSET), Maroc.

• Invitations

− Stanislaw Piestrak Université de Wroclaw en Pologne.− Mohammed Fettach : Université de Casablanca, Maroc.− Qingmin Liao, Université Tsinghua, Pékin.− Jamal El’Mhamdi, Ecole normale (ENSET) de Rabat, Maroc.

17

Publications

• Habilitations à diriger des recherches

O. SENTIEYS "Méthodologie de conception de circuits et systèmes enfouis : applications dans ledomaine des télécommunications". Habilitation à diriger des recherches, Université de Rennes I. 28janvier 1999

• Thèses

J.G. COUSIN "Méthodologies de conception de cœurs de processeurs spécifiques (ASIP) mise enœuvre sous contraintes, estimation de la consommation ". Soutenue en 1999.

J. DEDOU OKITO "Synthèse de haut niveau des architectures asynchrones en traitement numériquedu signal ". Soutenue en 2000.

C. ROSENBERGER : "Mise en œuvre d’un système adaptatif de segmentation d’images". Soutenueen 1999.

• DRT

Y. LE PEZENNEC, "Antennes adaptatives pour les communications mobiles ", Université de RennesI-ENSSAT, 1999.

S. LE METAYER, "Conception et implémentation d’un démodulateur numérique pour un système detransmission ionosphérique embarqué", Université de Rennes I-ENSSAT, 1999.

F. BOUTEILLE, "Etude et développement de dispositifs de contrôle de l’écho acoustique pourterminaux mains-libres et applications multimédia ", Université de Rennes I-ENSSAT, 1999.

Ph. QUEMERAIS, "Conception et réalisation d’un système de mesure embarqué fonctionnant enréseau par liaison HF ", Université de Rennes I-ENSSAT, 1999.

Ch. PROCESSE, "Conception d’une matrice de commutation ATM: insertion de l’estimation deconsommation dans le flot de conception d’ASIC ", Université de Rennes I-ENSSAT, 1999.

• Chapitre d'ouvrage collectif

S. Adam , C. Cariou, J.-M. Ogier, R. Mullot, J. Gardes, Y. Lecourtier, "Fourier-Mellin basedinvariants for the recognition of multi-oriented and multi-scaled shapes - Application to engineeringdrawings analysis," in Invariants for Pattern Recognition and Classification, Marcos A. RodriguesEdt., Series in Machine Perception and Artificial Intelligence, 42, World Scientific, 2000, ISBN 981-02-4278-6, pp. 125-146.

• Publications dans des revues avec comité de lecture

S. Stryhanyn, B. Vozel, K. Chehdi, "Parametric blur estimation using the generalized cross-validationcriterion and smoothness constraint on the image". Revue Multidimentionnal Systems and SignalProcessing , pp. 395-414, 1999.Ch. Kermad, K. Chehdi," Segmentation d'images: Recherche d'une mise en œuvre automatique par

coopération de méthodes". Revue traitement du signal. 1999.

18

S. Raimbault, G. Sassatelli, G. Cambon, M. Robert, S. Pillement, And L. Torres, “ Embeddedsystems design and verification : Reuse oriented prototyping methodologies”, VLSI : Systems on aChip, volume 162 of International Federation for Information Processing pages 407--414, KluwerAcademic Publishers, December 1999C. Cariou, J.-M. Ogier, S. Adam , R. Mullot, J. Gardes, Y. Lecourtier, “ A multi-scale and multi-

orientation recognition technique applied to document interpretation : application to French telephonenetwork maps, ” Int. J. of Pattern Recognition and Artificial Intelligence 13 (8), 1999, pp. 1201-1218.K. Chehdi , Ch. Rosenberger, C. Kermad, "Segmentation d'images multicomposantes par fusion

génétique". Revue RSR-CP Image et vidéo Hermes. vol. 12, n° 3-4 , pp. 471-481. 2000.J.Ph. Diguet, D. Chillet, O. Sentieys "A Framework for High Level Estimations of Signal Processing

Implementations", Journal of VLSI Systems for Signal, Image and Video Technology, July 2000,volume 25, number 3.O. Sentieys, H. Dubois, J.L. Philippe "Teaching Hardware/Software Codesign using High-Level

CAD Tools" IEEE Transactions on Education, august 2000, volume 43, number 3.S. Adam , J.-M. Ogier , C. Cariou , R. Mullot , J. Gardes , J. Labiche, “ Character recognition,

orientation, and scale estimation thanks to the Fourier-Mellin transform, ” Lecture Notes in ComputerScience 1876, 2000, pp. 0472-ff.S. Adam, J.-M. Ogier, C. Cariou, R. Mullot, J. Labiche, J. Gardes, “ Symbol and character

recognition: application to engineering drawings , ” Inter. J. Document Analysis and Recognition 3(2), 2000, pp. 89-101.

• Communications à des colloques avec comité de lecture

M.Denoual, D.Saillé, J.G.Cousin and O.Sentieys, Fast Pow S. Stryhanyn, B. Vozel, K. Chehdi, "Acomparative study between parametric blur estimation methods". In Proc. IEEE InternationalConference on Accoustics, Speech and Signal Processing. pp. 3233-3236. Phoenix. March 1999.Ch. Rosenberger, K. Chehdi, C. Cariou, J.M Ogier, "Texture analysis of an image by using a rotation

invariant model". In Proc. IEEE International Conference on Accoustics, Speech and SignalProcessing. pp. 3289-3292. Phoenix. March 1999.

D.Chillet, O.Sentieys, M.Corazza. "Memory unit design for real time dsp applications". In IEEEGreat Lakes Symposium on VLSI GLSV'99, Ann Arbor, Michigan, USA, March 1999.J.-M. Ogier, C. Cariou, S. Adam, R. Mullot, J. Gardes, Y. Lecourtier, “ Similitude invariant pattern

recognition on technical documents, ” Proc. ICIP '99, Kobe, Japan, 1999.D. Saille, M. Denoual, D. Chillet, O. Sentieys “Un Outil d’estimation de la Consommation Intégrant

les Caractéristiques Du Signal” Colloque Cao De Systèmes Intégrés, Aix En Provence, 10-12 Mai1999.D. Saille, M. Denoual, D. Chillet, O. Sentieys “Un outil d’estimation de la consommation intégrant

les caractéristiques du signal” Colloque CAO de systèmes intégrés, Aix en provence, 10-12 mai 1999.M. Denoual, O. Sentieys “Nouvelle approche pour la conception de machines à états finis faible

consommation” Journées d’études Faible-Tension Faible-Consommation, Paris, 26-28 mai 1999.M. Denoual, D. Saille, D. Chillet, O. Sentieys “PowerCheck : un outil d’estimation de la

consommation au niveau architectural” Journées d’études Faible-Tension Faible-Consommation,Paris, 26-28 mai 1999.M. Denoual, O. Sentieys “Nouvelle Approche pour la Conception de Machines à Etats Finis Faible

Consommation” Journées d’études Faible-Tension Faible-Consommation, Paris, 26-28 Mai 1999.O. Dedou, D. Chillet, O. Sentieys “Synthèse architecturale des systèmes asynchrones” 5ème

Symposium en Architectures Nouvelles de Machines, Rennes, 8-11 juin 1999.J.G. Cousin, D. Chillet, O. Sentieys “Conception de cœurs d’ASIP : une méthodologie” 5ème

Symposium en Architectures Nouvelles de Machines, Rennes, 8-11 juin 1999.O. J. Dedou, D. Chillet, O. Sentieys. ’’Behavioral synthesis of asynchronous systems: a

methodology ’’. In IEEE International Symposium on circuits and systems ISCAS'99, Orlando, USA,may 30 - june 2 1999.S. Pillement, L. Torres, M. Robert, and G. Cambon, “Fast prototyping: A case study - the jpeg

compression algorithm”, 10th International Conference on Rapid System Prototyping (RSP'99)},pages 87--92, June 1999.

19

M. Denoual, D. Saillé and O. Sentieys. PowerCheck : an Architectural-Level Power Estimation,Workshop on Multi-Architecture Low-Power Design (MALOPD), Moscou, September, 1999.K. Chehdi, B. Vozel, Ch. Kermad, V. Piturescu, "Système aveugle de filtrage d'images numériques".

GRETSI. pp. 957-960. Vannes. Septembre 1999.Vozel, K. Chehdi, M. Ziani, "Restauration myope d'images sévèrement dégradées". GRETSI. pp. 415-

418. Vannes. Septembre 1999.K. Chehdi, Ch. Rosenberger, "Analyse et segmentation de textures à partir d'attributs invariants par

rotation". GRETSI. pp. 623-626. Vannes. Septembre 1999.J. Dedou, D. Chillet, O. Sentieys “Synthèse Architecturale De Circuits Asynchrones”, 17ème

Colloque Gretsi, Vannes, 13-17 Septembre 1999.D. Saille, M. Denoual, O. Sentieys “Estimation de la Consommation au Niveau Architectural pour les

Circuits Dédiés au Traitement du Signal, 17èm Colloque Gretsi, Vannes, 13-17 Septembre 1999.C. Cariou, J.-M. Ogier, S. Adam , R. Mullot, J. Gardes, Y. Lecourtier, “ Reconnaissance de formes en

multi-orientation et multi-échelle sur documents techniques, ” Colloque GRETSI '99, Vannes, France,pp. 283-286, 1999.Ch. Kermad, K. Chehdi, Ch. Rosenberger, "Segmentation d'images multi-bandes par multiseuillage

scalaire. Application aux images CASI". In Proc. IEEE International Symposium on Image/VideoCommunication Over Fixed and Mobil Networks. Rabat, Maroc. Avril 2000.Ch. Rosenberger, K. Chehdi, "Analyse globale et locale d'une image". In Proc. IEEE International

Symposium on Image/Video Communication Over Fixed and Mobil Networks. Rabat, Maroc. Avril2000.K. Chehdi, B. Vozel, Ch. Kermad, M.P. Vandecandelaere, "Filtrage aveugle d'images numériques". In

Proc. IEEE International Symposium on Image/Video Communication Over Fixed and MobilNetworks. Rabat, Maroc. April 2000.K. Chehdi , Ch. Rosenberger, C. Kermad, "Segmentation d'images multicomposantes par fusion

génétique". In Proc. IEEE International Symposium on Image/Video Communication Over Fixed andMobil Networks. Rabat, Maroc. April 2000.J-G. Cousin, O.Sentieys and D.Chillet, Multi-algorithm ASIP Synthesis and Power Estimation for

DSP Applications, In IEEE International Symposium on circuits and systems ISCAS'2000, Geneva,SW, may 28 - 31, 2000.

K. Chehdi, B. Vozel, M. P. Vandecandelaere, "A blind system to identify and filter degradationsaffecting an image". In Proc. IEEE International Conference on Signal Processing. Beijing, China.August 2000.Ch. Rosenberger, K. Chehdi, Ch. Kermad, "Adaptive segmentation system". In Proc. IEEE

International Conference on Signal Processing. Beijing, China. August 2000.K. Chehdi, M. P. Vandecandelaere, B. Vozel, N Berric , "A blind system to identify degradations

affecting an image". In Proc. International Conference on Image and Graphics. Tianjin, China.August 2000.Ch. Rosenberger, K. Chehdi, "A new way to evaluate segmentation results ". In Proc. International

Conference on Image and Graphics. Tianjin, China. August 2000.Ch. Rosenberger, K. Chehdi, "Genetic fusion :Application to multi-components image segmentation".

In Proc. IEEE International Conference on Accoustics, Speech and Signal Processing. Istanbul,Turkey. September 2000Ch. Rosenberger, C. Cariou, K. Chehdi, "Rotation invariant texture analysis: A comparative study. In

Proc. EUropean SIgnal Processing COnference. Tampere, Finland. September 2000.K. Chehdi, B. Vozel, M.P. Vandecandelaere, N. Berric, "Blind identification of degradations using

ascendant hierarchical classification". In Proc. EUropean SIgnal Processing COnference. Tampere,Finland. September 2000.B. Vozel, K. Chehdi, M. P. Vandecandelaere, "A blind restoration system of blurred and noisy

numerical images". In Proc. IEEE International Conference on Image Processing, Vancouver, Canada.Sept. 2000.

Ch. Kermad, K. Chehdi, " Multispectral image segmentation : A scalar approach". In Proc. IEEEInternational Conference on Image Processing. Vancouver, Canada. 2000Ch. Rosenberger, K. Chehdi, "Unsupervised clustering method with optimal estimation of the number

of clusters: Application to image segmentation". In Proc. International Conference on PatternRecognition. Barcelona, Spain. Sept. 2000

20

Ch. Kermad, K. Chehdi, "A scalar sheme for multi-bandes images segmentation through multi-thresholding technique. Application to image CASI". In Proc. International Conference on Image andGraphics. Tianjin, China. Sept. 2000.Ch. Kermad, B. Vozel, K. Chehdi, "Hyperspectral image analysis dimensionaly reduction: a scalar

scheme through multi-thresholding technique". In Proc. SPIE Symposium on remote sensing.Barcalona Spain. September 2000.N. Voisine, K. Chehdi, "Intrinsec evaluation of segmented regions". In Proc. SPIE Symposium on

remote sensing. Barcalona Spain. September 2000.er Estimation at the Architectural Level, Conference on Design of Circuits and Integrated Systems, 21-24 November 2000, pp 88-93, Monptellier.M. Fettach, A. Hamdoun, O. Sentieys. ‘’An Efficient Register Allocation for Data Path Synthesis

Systems’’, Maghrebian Conference on Computer Sciences, Maroc, novembre 2000J.G. Cousin, M. Denoual, D. Saillé, O. Sentieys, Fast ASIP synthesis and power estimation for DSP

applications, In IEEE Symposium on signal processing systems SIPS, Lafayette, LA, pp 591-600,2000.Alexandre Buisson et Nathalie Laurent : “Interpolation temporelle de trames et codage bidirectionnel

pour les séquences vidéo”, Colloque CORESA'2000, Poitiers, 19-20 Octobre 2000

QUELQUES CHIFFRES CLES

• Thèses et habilitations

Habilitations 1Thèses 3DRT 5

• Informations budgétaires

Le budget annuel contractuel du laboratoire est de l'ordre de 2 MF.

Divers

− Co-animation de l’opération segmentation d’imagerie multispectrale (Groupe de Travail “système desegmentation“) du GDR-PRC-ISIS.− Participation aux travaux du GDR-PRC-ISIS : Groupe de Travail “Adéquation-Algorithme-Architecture“.− Participation aux travaux du GDR-PRC-ARP : Groupe de Travail “Architectures spécialisées“.− Participation à la commission de valorisation de la recherche de l’université de Rennes 1.

• Participation à l'organisation de congrès :

Colloque GRETSI’99, Colloque CAO (99), FTFC (99), Symposium AMN (2001).

• Participation à des comités de programmes de congrès :

− ΙΕΕΕ DCIS Conference on Design of Circuits and Integrated System (2000).− ΙΕΕΕ ISQED International Symposium Quality Electronic Design (2000, 2001).− Colloque internationale de Fiabilité et de Maintenabilité (1999).− IEEE ISIVC (International Symposium on Image/Video Communication), Rabat, Maroc, 2000.− IEEE ICIG (International Conference on Image and Graphics), Tianjin, Chine. 2000.

21

• Participation aux de comités de lecture:• Revues :

IEEE Transactions on Signal Processing, IEEE Transactions on Circuits and Systems. Part I,Journal of VLSI Signal Processing, Traitement du Signal, Technique et Sciences Informatiques,Télédétection, Pattern Recognition Letters, International Journal of Pattern Recognition andArtificial Intelligence.

• Congrès :IEEE/ACM Design Automation Conference 2000, IEEE ICSP 2000, IEEE ICIG 2000,International Symposium on Image/Video Communication 2000, International Conference onImage and Graphics 2000, FDC'99, RIFIA (2000)

• Implication dans l'école doctorale MATISSE Informatique, Traitement du Signal etTélécommunications de l'Université de Rennes 1.

Participation aux enseignements du DEA Signal, Télécommunications, Image, Radar (STIR)Prise en charge, de la filière Signal et Architecture du DEA STIR

• Brevets

Objet - titre du brevet ou logiciel Inventeurs Organisme titulaire du brevet

Dispositif et procédé dedétermination d'informationsphysiologiques et utilisationcorrespondante

Olivier Sentieys, Henry L'her,Sandrine Thuillier, ClaudeGagnadre, Michel Valette,Michel Billon

Université de Rennes 1, publié en2000

Procédé de reconnaissance deformes

Joël Gardes – Claude Cariou– Joël Iviglia – Jean-MarcOgier

France Telecom - 2000

22

THÈME : Image

Responsable : K. Chehdi

Problématique et fondements scientifiques

Dans une chaîne de reconnaissance ou d'interprétation d’images, le taux d'identification ou la qualitéd'interprétation dépend étroitement de la finesse de l'analyse et de la segmentation qui sont d'autantplus performantes que l'image traitée est de bonne qualité. C’est pourquoi, il est nécessaire des'intéresser à tous les maillons de la chaîne de traitement, afin de surmonter les obstacles que l'on peutrencontrer, du stade de l'acquisition des images jusqu'à l'interprétation de leur contenu informationnel.

L'objectif général visé est le développement de méthodes adaptatives de prétraitement, d'analyse et desegmentation d'images en vue de concevoir des systèmes efficaces d'interprétation ou dereconnaissance de formes en introduisant le minimum de connaissances a priori. L'adaptativité dans cecontexte concerne deux points importants : le choix approprié des méthodes et le réglage automatiquedes paramètres qui les caractérisent en fonction des données à traiter. Les méthodes à développerdoivent faire appel à des critères décisionnels massifs à tous les niveaux de la chaîne pour pouvoirchoisir de manière optimale le(s) algorithme(s) en fonction du contenu informationnel de l'image. Lesimages à prétraiter ou à analyser peuvent être monochromes, multi-spectrales ou hyperspectrales.Les actions de recherche en cours dans le cadre du prétraitement des images sont :− pour le filtrage : l’identification de l’existence de plusieurs types de bruits dans une image et

l’estimation de la nature statistique du bruit.− pour la restauration (débruitage et déconvolution) : l'identification des dégradations avec ou sans la

présence de bruit et l'estimation de l’image de manière séquentielle ou conjointe.Quant à la segmentation, nous focalisons nos travaux sur le développement de systèmes coopératifshiérarchiques.

Les travaux de recherche concernant le Projet Image portent donc sur deux axes principaux:− filtrage et restauration.− segmentation, analyse et interprétation.

Résultats nouveaux

• Filtrage et restauration

La majorité des algorithmes de débruitage/restauration ou de détection de contours supposent que lanature de la dégradation est connue. Or, dans la plupart des cas celle-ci ne l’est pas, c'est pourquoi elledoit être estimée car elle conditionne la qualité de tout traitement. Par exemple, le résultat d'undétecteur de contours insensible au bruit additif sur une image dégradée par un bruit multiplicatif n'estpas obligatoirement optimal.

Nous avons établi des méthodes automatiques permettant l'identification de la présence d'un seul typede dégradation (fonction floue, bruit additif, bruit multiplicatif ou bruit impulsionnel) ou plusieurssources de dégradation (flou et bruit). Les paramètres caractérisant chaque type de dégradation sontensuite estimés.Après cette étape, le ou les algorithme(s) de filtrage ou de restauration sont choisis en fonction de lanature de la dégradation détectée. Les différentes méthodes développées peuvent être intégrées dans un système de traitement aveugleou myope.

• Segmentation, analyse et interprétation

23

Nous cherchons à optimiser les résultats à la fin de chaque étape de la chaîne, c'est à dire que nousnous intéresserons tout d'abord aux problèmes de la segmentation d'images, puis aux aspects de lamodélisation et enfin à la classification de régions. Les travaux de segmentation déjà menés aulaboratoire constituent une étape importante pour la résolution du problème posé. En effet, un premiersystème de segmentation des images réelles constituées des régions texturées et/ou non texturées a étéconçu. Ce système fait appel à deux concepts : le premier est fondé sur l'intégration de l'informationissue d'une méthode de détection de contours, d'une méthode de croissance de régions et d'uneméthode de multi-seuillage local. Le second concept introduit une boucle de retour dans le systèmeafin de réajuster les paramètres de contrôle de chaque méthode.Une deuxième approche de segmentation a été développée où la segmentation est effectuée enanalysant l'image à plusieurs niveaux hiérarchiques et en intégrant plusieurs méthodescomplémentaires dans les mécanismes de coopération.Les domaines d'application privilégiés sont la télédétection (imagerie aérienne et satellitaire) et lecontrôle qualité.

24

THÈME : Signal & Architecture

Responsable : Olivier Sentieys

Problématique et fondements scientifiques

La complexité croissante des applications en traitement du signal et de l’image (TSI), l'évolutionrapide de l'offre de services en télécommunications et des technologies, ainsi que les nouvellescontraintes liées à la mobilité des systèmes nécessitent des architectures de systèmes numériques deplus en plus complexes. Un exemple assez illustratif de cet problématique est celui destélécommunications mobiles de troisième génération (3G) qui représenteront sans aucun doute un desprincipaux facteurs de la croissance des industries des secteurs de l’équipement entélécommunications. D'ici 2010, la technologie devrait permettre d'atteindre l'intégration d'un milliardde transistors sur une puce de silicium, au lieu de quelques dizaines de millions aujourd'hui. Lessystèmes qui équiperont les futurs terminaux devront être miniaturisés (système sur une puce ou SOC)tout en intégrant des architectures de type multiprocesseur hétérogène (RISC, VLIW, DSP, ASIP) avecdes accélérateurs matériels dédiés, partagés ou reconfigurables. Aussi, les outils d'aide à la conceptionde ces composants doivent faire un saut qualitatif et quantitatif important afin de permettre laproduction d'équipements avec un rythme et des coûts acceptables.

Nos activités de recherche visent à proposer des architectures ainsi que les méthodologies deconception associées afin de permettre une meilleure adéquation entre l’algorithme et l’architecturematérielle supportant l’implémentation. Lors de la conception plusieurs contraintes sont prises enconsidération : exécution en temps réel, coût, consommation, sûreté de fonctionnement.

Dans ce cadre, nous développons plusieurs axes de recherche permettant d'envisager des apportssignificatifs en terme de méthodologies de conception et de performance de l'architecture proposée.

Synthèse d'architectures et de systèmesArchitectures à faible consommationAdéquation et interaction algorithme architecture

Les applications portent sur les domaines des systèmes embarqués, des télécommunications mobiles,du codage audio et vidéo, du traitement du signal multi-capteurs.

Résultats nouveaux

• Synthèse d'Architectures et de Systèmes

Les objectifs poursuivis dans cet axe concernent le développement de méthodologies de synthèse dehaut niveau permettant de transformer une description comportementale d’une application en unedescription de niveau matériel. Dans ce cadre, nous avons proposé des adaptations aux méthodologiesde conception traditionnelles ciblant des circuits dédiés et synchrones. Des travaux concernant laconception à partir de circuits asynchrones nous ont amenés à redéfinir certaines phases de synthèsepermettant ainsi d’atteindre des niveaux de performances et de consommation en adéquation avec lesapplications ciblées.

De plus, nous avons étendu le modèle architectural de base en introduisant de la flexibilité dans lescircuits synthétisés, nous avons défini un modèle d’architecture ASIP basé sur un fonctionnementVLIW ainsi que la méthodologie de conception pour le déploiement d’application sur ce modèle.Associée à ces travaux, nous avons proposé une méthodologie d'estimation et de minimisation de laconsommation pour ce type de processeur. Le but étant de permettre au concepteur de connaître, leplus tôt possible, la consommation d'une application sur un processeur cible et ainsi de l'optimiser pardes transformations algorithmique et structurelle.

25

Nous étudions également l’impact des technologies submicroniques sur le flot de conception. Pourrépondre au besoin d’estimation de performances, nous avons développé un estimateur basé sur larecherche d’un floorplan de haut niveau. Ce floorplan permet alors d’estimer les temps de traversée etd’obtenir une information sur les performances réelles du circuit avant même sa réalisation.

Enfin, dans le cadre du projet RNRT Milpat (ENSSAT, UBS, FT R&D), dont l’objectif consiste àfournir une démarche claire de spécification d’un bloc IP (Intellectual Properties), nous proposons unenvironnement logiciel supportant l’aide à la spécification et au paramétrage de ces composantsvirtuels.

• Architectures faible consommation

L'avènement des télécommunications mobiles de troisième génération s'accompagne de la nécessité dedéfinir de nouvelles architectures aussi efficaces que les algorithmes mis en œuvre dans ces normes.En particulier, le haut niveau de performance de ces architectures va de pair avec la complexité de cesapplications. Dans le même temps, la diversité des standards supportés (GSM, EDGE, UMTS) et destraitements réalisés (images, sons, codage source et canal, modulation) nécessitent un haut niveau deflexibilité et d'adaptabilité tout en conservant un niveau de consommation compatible avec la notionde portabilité de ces systèmes.

Le domaine d’application ciblé impose des contraintes de consommation très sévères et dans cecontexte il est primordial de mettre en place, très tôt dans le processus de conception, des estimationsde ce que seront la surface, la consommation et le timing du circuit que l'on conçoit. Dans ce cadre,nous avons développé une méthodologie et un outil d’estimation de la consommation, PowerCheck.Cet outil permet l’extraction d’information sur la consommation des différentes unités mises en placedans le circuit et ceci à partir d’une description de haut niveau de l’application. Cette estimationpermet alors de vérifier la satisfaction des contraintes et éventuellement d’écarter certaines solutionsalgorithmiques de description de l’application.

Les systèmes sur silicium qui sont aujourd'hui envisagés pour les terminaux multimédia portables fontcohabiter deux types de technologies, d'un côté, les architectures dites matérielles et de l'autre, lesarchitectures logicielles. Afin de proposer une nouvelle alternative au traditionnel compromis entreflexibilité et efficacité du système, les architectures reconfigurables vont associer ces deux typesd'implémentation. Si l'on considère le traitement complet de l'application, on peut alors considérerl'implémentation comme temporelle, avec des reconfigurations au fil de l’exécution autorisant letraitement d'un large spectre d'applications. Dans le cadre d'une collaboration avec STMicrolectronicset l'UBO, nous étudions ce type d'architectures.

Enfin, nous menons des travaux concernant des applications manipulant de gros volumes de données,pour lesquelles le point critique est le stockage (50 à 80 % de la surface et de la consommation pourdes systèmes intégrés sont dues aux mémoires). Pour ces applications, nous avons proposé un modèled’organisation mémoire hiérarchique permettant de mieux répartir les données en fonction de leursutilisations.

• Adéquation et interaction algorithme architecture

Dans cet axe, nous nous intéressons aux interactions entre l’algorithme et l’architecture d’une façongénérale.Dans une première étude, nous étudions l’impact du format de codage des données sur l’efficacité desalgorithmes de traitement numérique du signal dans les systèmes embarqués. Dans ces travaux derecherche, nous avons montré la nécessité de tenir compte de l’architecture pour optimiser le codagedes données. Nous avons alors proposé une nouvelle méthodologie d’implantation d’algorithmesspécifiés en virgule flottante au sein de DSP en virgule fixe sous contrainte de rapport signal à bruit dequantification.

26

Dans le cadre d'une collaboration avec France Telecom R&D, nous étudions l'adaptation d’un nouvelalgorithme de compression d’images (codeur hiérarchique granulaire de vidéo) à une architecturemulti-pentium, ainsi qu'à une architecture pour terminal mobile.

• Transfert de technologie

Nous travaillons à la valorisation de plusieurs brevets autour d'un système à très faible consommation,portable pour le suivi des paramètres physiologiques (pouls ou fréquence cardiaque, variation de lapression artérielle, fréquence et amplitude respiratoires, actimétrie) les plus pertinents décrivant l'étatprésent de la personne qui le porte (déficience cardiaque, arrêt respiratoire, sommeil, stress, etc.).Après cette reconnaissance d'état, une alarme peut être véhiculée par un réseau (public ou privé) versdes terminaux personnels ou collectifs. Ce projet est subventionné par la région Bretagne et l’Europe(FEDER). Une action concertée incitative en télé-médecine et technologies pour la santé a égalementété retenue par le MENRT sur le thème "chute du sujet âgé, technologies d’intervention". Enfin, ceprojet a été intégré dans l'incubateur de l’Université de Rennes 1 depuis 1999. Une société de typestart-up est en cours de création sur la technopôle Anticipa (Lannion).

27

LABORATOIRE D'OPTRONIQUE

UMR CNRS 6082

Responsable : Jean-Claude SIMON

Date de création : 1986

Le laboratoire a été associé au CNRS comme UPRES-A (N°6082) de 1996 à 1999, et commeUMR (N°6082) depuis 2000. Il était rattaché au département Sciences Physiques et Mathématiques(SPM) et se trouve en cours de rattachement au nouveau département Sciences et Technologies del'Information et de la Communication (STIC).

Le laboratoire est intégré dans le GIS « Fonctions Optiques pour les TélécommunicatiONs »(FOTON) récemment créé, regroupant 3 autres laboratoires (le Laboratoire d’Optique de l’ENST deBretagne, le LPS de l’INSA de Rennes, une équipe du laboratoire PALMS de l’Université deRennes1)

Le Laboratoire d’Optique de l’ENSTB et le Laboratoire d’Optronique viennent de constituer un centretechnique en optique (Centre Commun Lannionais d'Optique) regroupant des moyens humains etmatériels issus de France Télécom R&D (ex-CNET), ayant pour vocation de développer desrecherches appliquées en collaboration avec les industries des télécommunications optiques del’Ouest.

Objectifs et thèmes de recherche

Le laboratoire est principalement orienté vers la recherche dans le domaine de la physique descomposants et dispositifs optiques et optoélectroniques, dans le cadre d’applications aux systèmes detélécommunication optique à très hauts débits. Les principaux thèmes concernent la physique deslasers, les composants et fonctions de traitement tout optique du signal destinés auxtélécommunications, la propagation atmosphérique optique, et les technologies d’optique intégrée sursubstrat de silicium. Ces thèmes font pour la plupart l'objet de collaborations industrielles suivies, cequi présente un intérêt évident pour une école d'ingénieurs.

28

MEMBRES par équipe (activité principale)

Enseignants- chercheurs, Doctorants

• Physique des lasers

BESNARD PascalSTEPHAN GuyFERON PatriceGABET Laurent Renaud,LISSILLOUR FrançoiseVIARIS BrunoMIHAESCU AdrianCAI ZippingBORDAIS SylvainBLIN Stéphane

MCF/HDR (Responsable)Pr.MCFATER IUTATER IUTATERChercheurChercheur invitéDoctorant CIFFRE KEOPSYSDoctorant

• Fonctions optiques pour lestélécommunications

SIMON Jean-ClaudeCHARES Marie-LaureGINOVART FrédéricGOUJON Jean-MarcBRAMERIE LaurentRONCIN VincentBOULA-PICARD ReynaldLECREN Elodie

Pr. (Responsable)MCF IUTMCFMCFDoctorant France TelecomDoctorant CIFRE HighwaveDoctorant CIFRE ThomsonDoctorante

• Matériaux poreux pourl'optique intégrée

JOUBERT PierreHAJI LazharGUENDOUZ MohamedCHARRIER Joël

Pr. IUTMCF/ HDR IUTMCF/ HDR IUTMCF IUT

• Propagation atmosphérique(LIDAR et télédétection)

LADO-BORDOWSKY OlgaTHOMAS Dorothée

Pr.Doctorante

• Modélisation et caractérisationde composants d'optique intégrée ROLLAND Alain

GAUDEN DamienPr. IUTDoctorant CIFRE Highwave

• Capteurs de paramètresphysiologiques pour télémédecine BILLON Michel

L'HER HenriIngénieur Recherche CNRSTechnicien, Education Nationale(25 %)

• Centre Commun d'OptiqueLannionnais (Création en février2001)

BOSC DominiqueGROSSO PhilippeMOTTET SergeTHUAL MoniqueGUILLOU MichelROCHARD PhilippeMADEC RobertGADONNA MichelALLAIN Jean-Yves

IGR-HDR (Responsable) (Rennes I)Docteur (GET)(responsable adjoint)Pr.MCF/HDR IUTIngénieurs d'ÉtudesIngénieurs d'ÉtudesTechnicienIngénieurs, GETIngénieurs, GET

• Support techniquePEDRONO NicoleLE FLÉCHER SergeMOIZARD Michèle

Technicienne, CNRSIngénieur de Recherche (25 %)Secrétaire (25 %)

29

Contrats, collaborations et invitations

• Contrats

France Télécom,Alcatel,ACI "Nanostructures", îlots quantiques,.Highwave Optical Technologies,ThalèsPRII rassemblant 6 équipes de Bretagne et Pays de Loire,DGA, Météo France,FEDER,MENRT, Contrat de collaboration entre le Centre Hospitalier de Lagny, le Laboratoire d’Optronique

(U de Rennes1), le LASTI (U. de Rennes1), le LG2M, (UBS), le LA (UBS)

• Collaborations

Industrielles : MicroOptical Devices, Albuquerque USA ; Keopsys (ex Optocom) ; IDIL, AlcatelAlsthom Recherche Optronics ; France Télécom ; F.E.E. (Idar-Oberstein Allemagne) ; Paul ScherrerInstitut Zürich Suisse ; CELAR – optronique et propagation ; DLR (Deusches Zentrum für Luft undRaumfahrt) Wessling – Allemagne ; IFREMER – centre de Brest – groupe lidar marin ; AFGLHanscom Field MA – Etats-Unis.

Académiques : Laboratoire Kastler Brossel de l'E.N.S. Paris ; Service d’Aéronomie (IPSL – ParisVI) ; CREC - Ecoles de St-Cyr Coëtquidan ; LMD groupe lidar Ecole Polytechnique ; Institut dePhysique Nucléaire de Moscou, Russie ; COPL, Univ. Laval Québec ; Laboratoire Matériaux etPhotoniques de l’Université de Rennes I ; Département de Physique, Université de Xiamen, Chine ;Optoele. Res. Centre, University of Southampton, Grande Bretagne ; Groupe Optique des terres raresCNRS UPR 211.

• Invitations

− Zihping Kai (Université de Xiamen,octobre 2000 - octobre 2001),− Evguenii Lariontsev (Université de Moscou, 2 mois en 1999),− Adrian Mihaescu (Université de Timisoara, 10 mois sur 1999-2000),− Nikolay Zeludev (Université de Southampton, 15 jours en 1999),− Alexander Naumenko (Université de Minsk, juillet-novembre 2000)− Dmitri Boiko (1999-juin 2000),

Publications

• Habilitations à diriger des recherches

Monique THUAL : "Synthèse des travaux concernant l'étude de micro-optiques pour systèmes detélécommunications par fibres optiques", soutenue le 15 décembre 2000.

• Thèses

Marc BONDIOU, "Etude des propriétés spectrales d'un laser à semi-conducteur soumis à injectionoptique", soutenue le 8 janvier 1999.Françoise LISSILLOUR, "l'effet laser des microsphères de verre fluoré dopées Néodyme et Erbium :

étude expérimentale de différents couplages et de largeurs de raies", soutenue le 14 janvier 2000.

30

Renaud GABET "Etude expérimentale et théorique de l'injection optique dans un laser à semi-conducteurs : application à la détection de faibles signaux cohérents à 1.55 µm", soutenue le 24novembre 2000.Céline MABY, "Détermination des distributions de taille des gouttelettes d'eau dans les nuages à

partir de mesures LIDAR", soutenue le 16 décembre 1999.Goulven MONNIER, "Etude des propriétés optiques et microphysiques des nuages élevés par

télédétection LIDAR et satellitaire", soutenue le 29 mars 2000.Adelina OUISSE, "Simulation de bout en bout d'un LIDAR Doppler à 10 µm et 2 µm. Etude des

systèmes multi-récepteurs", soutenue le 27 décembre 2000.J. CHARRIER, "Contribution à l'étude de guides optiques enterrés en silicium poreux.", soutenue le

14 janvier 2000.Philippe CHANCLOU , "Etude théorique et expérimentale d'optiques de couplage destinées à la

réalisation de modules optoélectroniques multivoies d'émission et de réception", soutenue le 8septembre 1999.

• Sélection d'articles dans des revues à comité de lecture

F. Lissillour, P. Féron, N. Dubreuil, P. Dupriez, M. Poulain, G.M. Stéphan, Elec. Lett. 36-16, p1382,2000. R. Gabet, G. M. Stéphan, M. Bondiou and P. Besnard, D. Kilper "Ultrahigh sensitivity detector for

coherent light : the laser". Optics communication 185, pp.109-114 2000.M. Bondiou, R. Gabet, G. M. Stéphan and P. Besnard, "Linewidth of an optically injected

semiconductor laser", Journal of Optics B vol.2, pp. 41-46, 2000.F. Ginovart, F. Robert and P. Besnard, «Surface emitting lasers coupled to external cavities with a

phase plate : dependence on the orientation of the plate axes.» Journal of Optics B: Quantum andSemiclassical Optics 1 pp. 646-650, 1999.P. Besnard, M-L. Charès and G. Stéphan, F. Robert, "Switching between polarized modes of a

vertical-cavity surface emitting laser by isotropic feedback" JOSA B vol. 16 (7), pp. 1059-1063 July1999.E.G. Lariontsev, I. Zolotoverkh, P. Besnard and G. Stéphan "Injection locking properties of a

microchip laser." The European Physical Journal D 5, pp. 107-117, 1999.M. Guendouz, P. Joubert and M. Sarret : “Effect of crystallographic direction on porous silicon

formation in patterned substrates.". Materials Sciences and Engineering B, vol 69-70, pp 43-47, 1999.J. Charrier, E. Le Gorju, L. Haji and M. Guendouz, "Low loss optical wavesguides fabricated from

oxidized porous silicon". J. of Porous Materials 7, pp. 243-246, 2000.T. P. Nguyen, M. Lekehal, P. Le Rendu, P. Joubert and P. Destruel, “Poly (P Phenylen Vinylen) /

porous silicon light emitting diodes". Synthetic Metals 111-112, pp. 199-202, 2000.J. Charrier, C. Lupi, L. Haji, and C. Boirobert, "Optical study of porous silicon buried waveguides

fabricated from p-type silicon." Mat. Sc. in Semicond. Processing, 3, pp 357-351, 2000J. Charrier, M. Guendouz, L. Haji, and P. Joubert, "Porosity gradient resulting from localised

formation of porous Si: the effect on waveguiding.", Phys. Stat. Sol. (a) 182 pp 431-436, 2000.C. Gagnadre (UBS), M. Billon(Laboratory of Optronics, Lannion), S. Thuillier (UBS) « Fiber Optic

Sensor for Physiological Parameters » : Electronic Letters, Vol 34, N°21, pp1991-94,1998.Dr P Lutzler, Dr O. Faraldi, M. Billon, P. Cosquer, V. Rethore, G Heurteux, O. Sentieys, et G Cornet

« Chute du sujet âgé: Prototype de Bracelet Détecteur » Revue Spéciale 3ième Colloque Européen de laPrévention des Risques, pp32-34, n° 2 octobre 2000.

• Sélection de conférences invitées

P. Besnard, Québec, "Mode-locked semi-conductor lasers with extended cavity". ICAPT 2000(International Conference on Applications of Photonic Technology).J.C. Simon "All Optical Regeneration and signal processing using semiconductor optical amplifier

based devices ". Conférence invitée à OAA 99/ Topical Meeting on Optical Amplifiers and theirApplications, Nara, Japon, 9-11 juin 1999

31

J.C. Simon, "All Optical Regeneration Techniques" Conférence invitée à ECOC 99/25th EuropeanConference on Optical Communication, Nice, France, 26-30 Septembre 1999, pp II.256-258.A. Dupas, L. Billès, J.C. Simon, P. Lamouler, M. Henry, A. Le Corre, A. Luron, J. Kervarec, C.

Vuchener, and C. Guillemot "Cascadability assessment of the 4X4 full-equipped wavelength routingswitch of ACTS/KEOPS European project". Conférence invitée à ECOC 99/25th EuropeanConference on Optical Communication, Nice, France, 26-30 Septembre 1999, pp. I.12-13.J.C. Simon, L. Billès, L. Bramerie, "All optical signal regeneration". Conférence invitée à LEOS

Summer Topical Meetings on Broadband Optical Networks, Aventura, Floride, 24-28 juillet 2000.

• Sélection de communications à des colloques avec comité de lecture

S. Fève, P. Féron, G.M. Stéphan "Linewidth of a laser diode end-pumped cw Nd:YAG semi-monolithic microchip laser" Proc. of SPIE Vol.3613, 23. 1999P. Féron, F. Lissillour, G.M. Stéphan, Proceedings of International symposium on Electronics and

Telecommunications Etc2000 (Timisoara), Vol. II, 201, 2000.F. Ginovart, J.C. Simon, E. Lecren, I. Valiente : " Réponse temporelle du gain des amplificateurs

optiques à semi-conducteurs". Communication aux Journées Nationales d'Optique Guidée, Toulouse,France, 22-24 novembre 2000.J.C. Simon, F. Ginovart, I. Valiente, "Gain recovery dynamics in SOA applications for all-optical

regeneration". Conférence invitée, Workshop COST 267, ENST, Paris, 19-20 octobre 2000.M. Guendouz, P. Joubert, M. Khadraoui, M. Kandouci, “Effect of crystallographic direction on

porous silicon formation in patterned substrates". E-MRS 99 Spring-Meeting : Strasbourg 1-4 juin1999.J. Charrier, C. Lupi, L. Haji, E. Tanguy and C. Boisrobert : "Processing and measurment of Graded

and step index buried optical waveguides fabricated from P-type porous silicon.": E.O.S. Nantes,Septembre 1999.

QUELQUES CHIFFRES CLES

• Thèses et habilitations

8 thèses soutenues1 habilitation à diriger les recherches.

• Informations budgétaires

Budget institutionnelCNRS : 60 KFUniversité Rennes1: 144 KFBonus Qualité Recherche (UR1 1999) : 76 KF

Financement MRTProgramme ECODEV : 120 KFACI "Nanostructures" : 120 KF (partiel)Postdoc Z.P. CAI : 220 KF

Financement Conseil RégionnalPRIR : 115 KFPRIR Indeed : 330 KF (notification décembre 2000)

32

Financement FEDER 600 KF (liquidation 2001)

Contrats industrielsContrats industriels acquis : 330 KFContrat Alcatel : 140 KFContrats DGA : 470 KFContrats Météo-France 270 KF

Divers

• Participation à des comités de programmes

J.C. Simon (Expert RNRT commission 1)SPIE Remote Sensing Symposium (O. Lado-Bordowsky).PELS 2000 (G. Stéphan),

• Implication dans les écoles doctorales

Sciences de la Matière (Rennes 1),DEA Sciences et Technologies des Télécommunications (Brest, cohabilité) : (G. Stephan, P. Besnard),DEA STIR (J.C. Simon).

33

THÈME : Physique des lasers

Responsable : Pascal BESNARD

Problématique et fondements scientifiques

Le programme de recherche s'inscrit dans le cadre de la physique des lasers pour applications auxtélécommunications optiques (étude de lasers impulsionnels, de lasers DFB à fibre ou à semi-conducteurs,…) même si des thèmes plus fondamentaux sont abordés (propriétés spectrales, détectionde très faibles signaux (femtoWatt) à température ambiante et en continue, étude de lasersmicrosphériques,…).

Plusieurs thèmes sont plus particulièrement abordés :

les systèmes héréditaires ou retardés, les lasers impulsionnels, l'injection optique et la génération deporteuses micro-ondes, l'étude des propriétés statiques (spectrales) de lasers, la réalisation de sourcesémettant dans le vert ou le bleu, l'étude d'effets de polarisation, la détection de très faibles signaux, ledéveloppement d'une fonction de transfert appliquée aux lasers.

Les lasers utilisés sont principalement :

des lasers DFB (Distributed Feedback : le miroir est réparti suivant la direction de propagation duchamp laser grâce à un réseau de Bragg), des microstructures : des lasers à émission par la surface(VCSEL), des lasers microsphériques, des lasers à fibres, des micropuces cristallines (lasersNd:YAG).

Résultats nouveaux

A. Etude de l'injection optiqueEn 1997, nous avons lancé des études sur l'injection optique (cela consiste en un couplageunidirectionnel entre deux lasers, l'un dit maître, l'autre dit esclave). Dans le cas scalaire (laser DFB),ce travail a révélé de nouveaux phénomènes tels que la possibilité d'accrochage partiel de phase ou ladétection à l'aide d'un laser (en continu et à température ambiante) de très faibles signaux (femtoWatt).Le laser peut alors servir d'amplificateur de sources cohérentes de faible puissance et peut servir àdétecter un flux continu de photons de l'ordre du femtoWatt à température ambiante soit en moyenne à0.2 photons par temps de corrélation. Ces propriétés ont été expliquées et mises en évidence par lafonction de transfert d'une cavité Fabry-Perot (Airy dans le cas passif) généralisée au laser.B. Etude de lasers à émission par la surfaceCette étude a débuté en 1993. Ces études sont importantes pour les fabricants (au sens large) car lespropriétés de polarisation de la lumière de ces composants sont mal maîtrisées. La dynamique d'unVCSEL isolé ou soumis à contre-réaction optique a aussi été étudiée. L'injection optique a permis deréaliser des mémoires optiques rapides (GHz). Les résultats obtenus tels la levée de dégénérescencedes fréquences de relaxations, la dépendance de la polarisation d'un mode en fonction de la pompe,l'évolution anormale de la largeur de raie autour du seuil ne peuvent être expliqués par les modèlesusuels incluant les relaxations de spin des porteurs. Nous avons émis l'hypothèse que le couplage nonlinéaire des deux champs polarisés par l'anisotropie du gain linéaire est à l'origine de comportementsobservés (levée de dégénérescence des fréquences de relaxations,…).C. Laser à fibre dopée erbium fonctionnant sur deux longueurs d'ondeCette étude a débuté en 1995. Des travaux menés au laboratoire sur les lasers à fibres ont été améliorésen collaboration avec P. Le Boudec (IDIL, PME d'optronique spécialisée dans les systèmesoptroniques, Lannion) et F. Sanchez (Univ. Angers), ces deux personnes ayant initié cette étude àl'ENSSAT. Ce système autonome peut présenter un chaos dont la dimension d de l'attracteur estsuffisamment grande (4 < d < 6) pour présenter des difficultés à analyser. Nous avons ainsi totalement

34

automatisé une expérience et obtenu des diagrammes expérimentaux de bifurcation, résumant ladynamique temporelle en fonction du courant de pompe.D. Etude d'un laser à fibre de puissance à 1.083 µmDans le cadre d'une bourse CIFFRE (avec Keopsys ex-Optocom, PME d'optronique dirigée par MarcLe Flohic, spécialisée dans les amplificateurs à fibre, Lannion), nous avons réalisé un laser à fibreémettant à 1,083 µm. Ce travail sert les besoins de l'imagerie médicale utilisant l'hélium 3 (MichèleLeduc, Ecole Normale Supérieure). Cette collaboration nous amène à étudier un composantfondamental de l'optique moderne, l'amplificateur de puissance à fibre dopée et les lasers à fibre. Nousavons réalisé de nouvelles géométries de cavité permettant d'obtenir une meilleure stabilité de ceslasers.E. Lasers placés en cavité externe formée par un réseau de Bragg inscrit dans une fibreDans le cadre d'une collaboration avec l'université Laval de Québec (Michel Têtu, Sophie LaRochelle, Michel Piché), programme d'échange dont les responsables sont Michel Têtu et GuyStéphan, nous modélisons les lasers à semi-conducteurs contre-réactionnés fonctionnant en modesbloqués afin de générer des sources pour les télécommunications optiques. Dans une autre étude pourAlcatel, nous avons modélisé des diodes pompes 1480 nm contre-réactionnées par un réseau de Braggpour améliorer leurs performances. Nous avons introduit une nouvelle formulation utilisant desfonctions de Green associées aux multiples allers et retours dans la cavité externe. En parallèle, nouspoursuivons la modélisation de ces cavités couplées par une fonction de transfert.F. MicrochipsL’étude théorique et expérimentale des lasers solides pompés par diode a démarré au Laboratoired’Optronique en 1994. L’objectif était de développer des lasers solides, dopés terres rares (néodymeou erbium) compacts, monomodes longitudinal et transverse, quasi isotropes, pompéslongitudinalement par diode, émettant à 1.06 ou 1.55 µm et à polarisation commandable. Nous avonsvérifié la validité du modèle de l'amplificateur Fabry-Pérot dans le cas du laser seul qui prédit à la foisl'évolution de l'intensité totale et de la largeur de raie sans aucune discontinuité quand le gainaugmente depuis le dessous au-dessus du seuil. La mesure expérimentale de la section efficaced’émission de la transition 4I13/2-4I15/2 et la détermination de la section d’absorption suivant lathéorie de McCumber ont permis le calcul des spectres de gain pour des verres phosphate Er:Yb Kigreà différents taux de pompage. Outre le très bon accord avec les mesures expérimentales, le décalage enlongueur d’onde observé (red-shift) de l’émission lorsque la puissance de pompe augmente estexpliqué.G. MCALes MCA représentent une extension du concept de microchip monolithique en plaçant en contactplusieurs lames à faces parallèles de différents matériaux actifs (amplificateur et doubleur intra cavité)et en appliquant un traitement diélectrique sur les faces externes de l’empilement obtenu. Les MCAétudiés sont composés du couple de matériaux Nd:YAG/KNbO3, ce qui permet d’obtenir uneémission à 1064-nm et la génération de seconde harmonique à 532-nm ou une émission à 946-nm et lagénération de seconde harmonique à 473-nm (50 mW).H. Laser Micro - sphérique en verre fluoré dopé terre rareDe nombreuses publications indiquent un intérêt croissant pour les modes de galerie de haut facteur dequalité dans les résonateurs microsphériques diélectriques. Outre la fabrication et la réalisation de telslasers, nos études ont porté sur la transition 4I13/2-4I15/2 à 1.55 µm dans des sphères Er:ZBLAN quioffrent des applications potentielles dans les domaines des télécommunications et de la photonique.Dans les premières expériences, l’onde évanescente de pompe était couplée à la microsphère via unprisme. Ce montage très sélectif permet une excitation très « propre » des modes de galerie permettantd'exciter les modes les plus confinés avec des seuils laser de 600 µW. Ce dispositif a permis en outrel’étude de l’influence de l’intervalle entre le prisme et la sphère ainsi que les premières mesures delargeur de raie laser émise (270 KHz). L’effet laser a aussi été obtenu en utilisant des fibres optiquesamincies (tapers) ou effilées (demi taper = sonde en champ proche) : méthodes simples à grandpotentiel d’intégration. Ces dispositifs présentent une haute efficacité d'excitation par « fibre » (parrapport à celle par prisme) mais sont moins sélectifs (~ cinq familles de modes excités ; lasers multi-raies autour de 1540-1600 nm avec un trou autour de 1580 nm). Enfin nous avons réalisé unaccrochage en fréquence d’un laser DFB sur un mode de laser micro sphérique.

35

THÈME : Fonctions optiques pour les systèmesde télécommunications optiques

Responsable : Jean-Claude SIMON

Problématique et fondements scientifiques

Les systèmes de communication optique sont aujourd’hui en pleine phase de déploiement en ce quiconcerne le transport optique (i.e. les liaisons interurbaines ou intercontinentales point-à-point). Dansles laboratoires de recherche, l’état de l’art montre la faisabilité de systèmes capables de transmettredes débits de l’ordre du térabit par seconde sur un millier de km. Cependant, les performances ne sontobtenues que dans des conditions de réglage particulières, par exemple pour une longueur de liaisonfixée. Ce manque de souplesse pourrait être critique dans le cas d’un futur réseau photonique, où l’onpourrait être conduit à reconfigurer rapidement le trafic véhiculé au niveau des nœuds decommutation. On envisage donc à plus ou moins long terme des fonctions de traitement du signal dansces nœuds, comme la conversion de longueur d’onde (ou commutation spectrale de canauxmultiplexés en longueur d’onde), l'insertion-extraction de canaux, et la régénération optique. Cettedernière fonction pourrait s’avérer très utile pour maintenir une qualité de service voulue et optimiserl’utilisation des réseaux installés, notamment du fait de la rapide montée en débit sur les réseaux detransport terrestre ou sous-marin, provoquée notamment par les services de transmission de donnéescomme Internet.

L'objectif général de ce thème entièrement nouveau au laboratoire, créé grâce au recrutement depuisdeux ans de 3 enseignants-chercheurs, est essentiellement de proposer et valider de nouvellestechniques permettant de lever des verrous technologiques et scientifiques au développement dessystèmes de communication. L'atteinte de cet objectif passe par une compréhension approfondie desmécanismes physiques (essentiellement non-linéarités optiques) sous-jacents aux composants etdispositifs mis en jeu. Ces composants sont basés sur des semiconducteurs actifs massifs ou de faibledimensionnalité (multipuits ou îlots quantiques).

Des collaborations en cours, très étroites, avec le LPS de l'INSA de Rennes et le laboratoire d'Optiquede l'ENSTB, ainsi qu'avec des industriels des télécommunications optiques, devraient permettre desavancées significatives dans les prochaines années.

Résultats nouveaux dans la période 1999-2000

1) Modélisation de la dynamique de gain d'un amplificateur optique à semiconducteurs

Les amplificateurs optiques à semiconducteurs constituent le cœur de nombreux dispositifs detraitement actif tout optique des signaux. Nous avons proposé un modèle et une interprétation nouvellede la dynamique de récupération du gain après saturation de celui-ci par une impulsion courte. Cemodèle rend compte d'un surgain observé expérimentalement, ce qui n'avait pas été fait jusqu'àprésent. Ces travaux ont fait l'objet d'une conférence invitée à un Workshop du COST 267, d'unecommunication et de deux articles en cours de rédaction.

2) Systèmes de transmission et dispositifs de traitement du signal optique à hauts débits

a) Depuis septembre 1999, une nouvelle plate-forme (boucle à recirculation) decaractérisation de dispositifs et systèmes de télécommunication optique a été installée aulaboratoire, à partir d'éléments transférés de France Télécom R&D. Le débit actuellement

36

disponible est de 10 Gbit/s, et a permis la réalisation d'une étude de caractérisation (sansrecirculation pour l'instant) d'un démonstrateur de brasseur optique réalisé par lelaboratoire d'Optique de l'ENSTB dans le cadre d'un projet RNRT (CRISTO). Ce travail adonné lieu à une communication à ECOC 2000. Par ailleurs plusieurs communicationsinvitées ont été données en 1999 et 2000 sur le thème de la régénération optique.

b) Une étude du temps de récupération de l'absorption saturée de structures à multipuitsquantiques dopés Fe, réalisées par l'INSA dans le cadre d'une collaboration commune avecFTR&D, a été amorcée par un stage de DEA et se poursuit en 2001 par une thèse financéepar la Région Bretagne. Avec l'accord de FTR&D, l'étude pourrait être en partie intégréedans le cadre d'un projet RNRT en cours de montage ("ASTRE 2").

c) L'étude de la régénération tout-optique des signaux, initiée à FTR&D avant 1998, sepoursuit au laboratoire : elle a fait l'objet de plusieurs conférences invitées en 1999 et 2000dans plusieurs congrès internationaux. Un brevet sur un nouveau type de régénérateurtout-optique pour les signaux multiplexés en longueur d'onde a été déposé en 2000,financé par deux industriels fortement intéressés.

3) Etude de composants actifs à base d'îlots quantiques

Cette étude a démarré en 2000, par l'intermédiaire de stages. Elle consiste à étudier le gain, parpompage optique, de plans d'îlots quantiques en InAs sur substrat InP orienté 311, réalisés par l'INSAde Rennes. Nous venons d'obtenir une émission LASER autour de 1500 nm, par pompage optique.Seule une équipe japonaise de NTT a obtenu pour l'instant (janvier 2001) des résultats similaires (maispar pompage électrique). Ce résultat très prometteur est l'illustration typique d'une collaboration bienstructurée entre les deux laboratoires impliqués. L'étude va se poursuivre dans le cadre du projet"IQDOT" financé par le MRT (ACI "Nanostructures").

Par ailleurs l'équipe collabore à d'autres thèmes du laboratoire (notamment physique des Lasers àsemiconducteurs).

37

THÈME : Matériaux poreux et dispositifs pour l'optique intégrée

Responsable : Pierre JOUBERT

Problématique et fondements scientifiques

L’équipe "Matériaux poreux et dispositifs pour l'optique intégrée" rassemble quatre enseignants-chercheurs des départements Génie Électrique et Mesures Physiques de l’IUT de Lannion, ainsi quedes doctorants et stagiaires qui travaillent sur les "Matériaux poreux pour l'optique et ses applications".Cette équipe primitivement rattachée au Groupe de Microélectronique et Visualisation (UPRES-A6076 du CNRS) de Rennes, a depuis octobre 1999 intégré le Laboratoire d'Optronique de l'ENSSAT(UMR 6082 du CNRS).

Les travaux de l’équipe portent principalement sur l’étude et la mise au point de matériaux ettechnologies pour l’optique intégrée.

Résultats nouveaux

Depuis 1998 les études ont principalement porté sur l’utilisation du silicium poreux, sous toutes sesformes, pour la réalisation de fonctions optiques. Parmi celles-ci on peut citer :

1. La réalisation et la caractérisation de silicium poreux, de silice poreuse et de matériauxcomposites siliciumporeux/polymères.

2. L’étude des propriétés optiques du silicium poreux oxydé ou non-oxydé. En effet l’indice optique,l’absorption, varient avec la porosité, le taux d’oxydation, la structure initiale du silicium poreux.

3. Le micro-usinage de plates-formes de silicium pour l’intégration optique hybride. Le procédé misau point utilise le silicium poreux formé par attaque électrochimique comme couche sacrificielle.Il peut être utilisé pour le positionnement de fibres optiques au micron près.

4. L’utilisation de ces matériaux pour la réalisation de guides optiques enterrés et d’autres fonctionsoptiques.

5. La réalisation de composants optiques et optoélectroniques à base de matériaux composites Si-poreux/polymères.

Pour mener à bien ces études l’équipe dispose d’un certain nombre de moyens technologiques pourfabriquer les matériaux et réaliser les dispositifs. D’autre part, elle dispose de moyens decaractérisations structurales, optiques et électriques.

38

THÈME : Propagation Atmosphérique

Responsable : Olga LADO-BORDOWSKY

Problématique et fondements scientifiques

Le programme de recherche s’inscrit dans le cadre de l’étude de l’atmosphère terrestre par sondagelaser ; les études concernent la connaissance de l’atmosphère en tant que milieu diffusant et absorbantafin d’aborder l’influence d’une part des nuages à basse altitude en corrélation avec lestélécommunications en espace libre et d’autre part la connaissance des nuages élevés de type cirrusdans le cadre de la calibration des données satellitaires.

Détermination des distributions de taille des gouttelettes d’eau dans les nuages à basse altitude

Détermination basée sur la technique lidar ; l’analyse est effectuée au moyen de deux télescopes l’undédié à la collection du signal rétrodiffusé, l’autre situé à 8 m du précédent est dédié à la collecte dusignal de multiple diffusion. Les deux signaux étant acquis simultanément.

Le premier signal lidar permet par la méthode de Klett de déterminer le profil du coefficientd’extinction volumique dans le nuage. Le second signal, associé au profil du coefficient d’extinctionvolumique et à l’hypothèse de double diffusion, permet grâce à une méthode d’inversion dedéterminer le fonction log-normale qui représente la distribution de taille des gouttelettes d’eau dunuage sondé.Les résultats issus des mesures lidar sont la validation de la théorie développée.

Etude des propriétés optiques et microphysiques des nuages élevés par télédétection lidar etsatellitaire

Les nuages élevés interviennent comme acteurs dans les phénomènes météorologiques et climatiquespar leur impact radiatif sur l’atmosphère et comme éléments perturbateurs dans la télédétectionsatellitaire de la surface terrestre. L’étude s’appuie sur la télédétection des nuages de type cirrus parlidar depuis le sol et par satellite depuis l’espace (cette étude est possible à Lannion car nous avons lepassage de satellites au-dessus du site).

L’étude s’articule en deux thèmes dont le premier est consacré à la contribution des diffusionsmultiples aux signaux lidar ; un modèle entièrement analytique a été développé. Le système lidar et lemodèle théorique développé ont permis une méthode d’évaluation du rayon effectif moyen descristaux de glace dans les cirrus. Le second thème est l’étude expérimentale de la dépendance entre laréflectance des nuages élevés dans le visible et leur émissivité dans l’infrarouge moyen, à l’aide dedonnées du radiomètre AVHRR et de mesures lidar. Une méthode à deux canaux spectraux, dans levisible et l’infrarouge proche, a permis l’extraction de la réflectance propre des nuages très finsoptiquement ; un troisième canal, dans l’infrarouge thermique, est exploité conjointement avec lesdonnées lidar concomitantes pour l’évaluation de l’émissivité des nuages.

Un domaine émissivité/réflectance est ainsi délimité à partir de plusieurs occurrences de nuagesélevés, observés simultanément par lidar et satellite. Ce domaine est interprété en terme demicrophysique nuageuse, et permet de proposer et d’évaluer une méthode de détection de cirrus trèsfins à partir de l’imagerie satellitaire.

Résultats nouveaux

La construction du lidar a été réalisée grâce à des fonds FEDER obtenus à partir de 1994.Tous les résultats dont la problématique a été présentée plus haut sont des résultats nouveaux car lesystème lidar est maintenant opérationnel.

39

THÈME : Fonctions optiques passives intégrées pour télécommunications

Responsable : Alain ROLLAND

Problématique et fondements scientifiques

L'évolution des réseaux de télécommunications, liée à la fourniture de services hauts débits à unnombre croissant d'abonnés, pose le problème de l'introduction de l'optique au niveau du réseau dedistribution. Dans ce contexte, d'importants efforts de recherche sont indispensables pour définir,concevoir et fabriquer les composants nécessaires à la réalisation des fonctions optiques passivesspécifiques.

Notre travail porte sur la conception, la modélisation et la caractérisation de nouvelles solutionsenvisagées en optique guidée planaire pour l'introduction du multiplexage dense en longueur d'ondedans le réseau d'accès. Pour une grande partie, ce travail s’effectue en étroite collaboration avec lasociété Highwave Optical Technology (HWT) (contrat CIFFRE en cours) qui développe une filière deproduction de composants optiques intégrés passifs. Les différentes phases de cette étude sont lessuivantes :

Outils de simulations

Mise en place des outils de simulation nécessaires à la conception des fonctions optiques planairesvisées ainsi qu’au dessin des masques.

Optimisation des matériaux

Optimisation des matériaux dans la technologie PECVD (développée par HWT) : étude del’homogénéité des dépôts (homogénéité d’indice) sur les substrats, étude de la biréfringence induitepar les traitements thermiques. Annulation de la biréfringence (due à la couche de recouvrement desguides) par codopage (Bore, Phosphore) de la silice. Incidence des ces inhomogénéités sur lesperformances des composants.

Optimisation du design des composants

Un des composants clés pour la mise en œuvre du multiplexage en longueur d’onde, sur lequel reposeune bonne partie de l’étude est le PHASAR (PHASed ARray) : l’étude porte en particulier sur lessolutions permettant d’obtenir une réponse spectrale par canal la plus plate possible (Flat Top) : miseen œuvre de section de guides multimodes ou d’adaptateur de modes (taper), ainsi que sur lasensibilité des performances à la température.

Circuits intégrés optiques

Enfin, une dernière phase consiste en l’étude de la possibilité d’intégration de plusieurs fonctionsoptiques distinctes sur un même substrat afin de réaliser des circuits optiques intégrés compatiblesavec le développement des nouvelles architectures de réseaux de distribution.

Résultats nouveaux

− Conception d’une structure de PHASAR à 8 canaux 400 GHz avec réduction de la biréfringencerésiduelle.− Conception et optimisation d’adaptateurs de mode adiabatiques

40

THÈME : Capteurs de paramètres physiologiques pour la télémédecine

Responsable : Michel BILLON

Problématique et fondements scientifiques

La télémédecine est une réponse à une demande de suivi médical à distance ou au maintien à domicile.Elle nécessite la conception ou l’adaptation de systèmes qui permettent de designer des fonctionnalitésnomades et conviviales. Avec ces objectifs, pour évaluer la différentielle de pression artérielle au niveaudu poignet, on cherche à optimiser des capteurs à fibre optique à fuites. Ceci suppose également uneminiaturisation et une autonomie qui permettent une architecture sous forme de boîtier-montre.

Résultats nouveaux

Le développement de ce nouveau capteur de pression est en cours.

L’étude de la montre prédictive de chutes est engagée. Il s’agit ici de suivre en continu l’évolution decertains paramètres physiologiques et de pouvoir alerter avant l’événement, (thème : chute du sujet âgé,technologies d’intervention et d’alerte). La compliance et la faisabilité du système sont démontrées.

La conception de la montre « secondaire » est réalisée. Sa validation médicale sera entreprise mais lespremiers essais laissent espérer une détection « mécanique » de 95% et environ 5% de fausses alarmes.