Partenariat recherche-entreprise en traitement d’images : bilan entre I2S et Geostat

I2S est une entreprise de Gironde spécialisée dans la fabrication de caméras et scanners optiques de très haute résolution. Elle développe aussi bien des systèmes de contrôle par imagerie destinés à l’industrie que des outils portatifs de vison 2D et 3D pour le secteur biomédical. Une de ses applications phares est sa gamme de scanners Digibook de numérisation du patrimoine. Un secteur très concurrentiel où chaque innovation fait basculer régulièrement la position de leader entre I2S et son principal rival allemand.

En 2017, l’entreprise décide de redynamiser son expertise sur ce sujet et sur d’autres applications, en lançant un grand programme d’innovation. « Nous avions ressenti le besoin de rechercher des idées nouvelles pour repousser les limites de l’état de l’art », précise Christophe Lacroix, directeur innovation chez I2S.

La quête d’un partenaire académique adapté à ses attentes mène I2S à l’équipe-projet Geostat du centre Inria Bordeaux-Sud-Ouest, spécialisée en traitement du signal. « La proximité était un avantage, mais c’est avant tout la pertinence de leurs recherches, des travaux de thèse d’Hicham Badri en particulier, et leur transposition à nos activités, qui nous ont intéressés », insiste Christophe Lacroix. L’expertise des chercheurs de Geostat repose sur des méthodes de physique statistique permettant de décrire un signal au sens large : son, signal cardiaque ou encore image dans le cas présent.

Ensemble, les équipes optent pour la création d’un laboratoire commun (achevé en janvier 2021) qui obtient le label Inria Innovation Lab. Le but : déboucher sur un produit qui sera intégré à la chaîne de traitement d’I2S. « Nous étions fortement motivés par cet objectif concret qui nous permettait d’aller au-delà d’une livraison classique de librairies logicielles. Ce n’était pas un simple transfert technologique », confie Hussein Yahia, responsable de l’équipe Geostat.

Quels sont les piliers d’un Inria Innovation Lab ? Le projet recherche-entreprise est entièrement coconstruit et codirigé, avec un partage des risques et des moyens. Il s’appuie sur une feuille de route commune visant à répondre aux besoins stratégiques d’innovation de l’entreprise, tout en ouvrant de nouvelles perspectives de recherche côté académique.

« Nous avions surtout des enjeux technico-marketing, à savoir l’amélioration de la qualité d’image de nos scanners c'est-à-dire le principal critère sur lequel nos produits sont jugés », explique Christophe Lacroix. L’objectif majeur de la collaboration est donc de créer un algorithme qui optimise la qualité des grandes images produites par I2S. L’entreprise désire ensuite intégrer le résultat sous forme de brique logicielle afin de l’utiliser dans une gamme de plusieurs produits ou activités.

« Les trois années de partenariat nous ont permis d’aborder des problématiques très concrètes, mais aussi de lancer des recherches plus exploratoires et de nous muscler en anticipant des difficultés identifiées, mais pas encore rencontrées », ajoute Christophe Lacroix. En plus de l’amélioration de la qualité d’image des scanners d’I2S, les équipes envisagent d’autres axes de recherche : la super-résolution permettant d’accentuer des niveaux de détail, ou encore la reconstruction d’images 3D. « L’avantage de ce format de collaboration est que nos équipes ont formé un même bloc et n’ont donc pas été dans une dynamique client-fournisseur. Nous avons construit des objets hybrides résultant d’expertises croisées et partagées », remarque Christophe Lacroix. 

Le partenariat est un succès et aboutit à la production d’un logiciel désormais intégré à la chaîne de traitement en numérisation du patrimoine d’I2S. L’algorithme s’appuie sur des méthodes de débayerisation et de parcimonie : « Grâce à ces dernières, nous obtenons une meilleure qualité de filtrage du bruit, et ce, en un temps plus réduit », précise Hussein Yahia. Avant toute retombée économique future de cette collaboration, I2S évalue son bénéfice grâce à l’augmentation d’une note qualitative (sous forme d’étoiles) attribuée à ses images selon un standard international : l’entreprise avait contribué en 2017 à la mise en place d’une norme ISO sur la numérisation documentaire et patrimoniale définie par des critères et des tests normés.

Cette collaboration a également eu des débouchés scientifiques importants en astronomie. « Si nous n’avions pas poussé aussi loin nos études avec I2S, nous n’aurions pas pu obtenir de si bons résultats en astronomie. Le retour est très intéressant sur ce point », ajoute Hussein Yahia. En effet, les résultats ont servi à l’étude de la turbulence sur des données de nuages interstellaires. Une collaboration avec le Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux a ainsi abouti à l’acceptation pour publication d’une étude fondatrice dans la prestigieuse revue Astronomy and Astrophysics début 2021. D’autres études sur ce thème sont également annoncées.

Arrivée à terme, quel avenir pour cette collaboration ? « Nous allons la poursuivre afin d’obtenir les mêmes résultats en filtrage et élimination du bruit, mais cette fois-ci grâce à des méthodes d’apprentissage profond qui permettront d’aller encore plus vite », indique Hussein Yahia. « Nous avons ressenti une culture du résultat prégnante chez Inria. Il y avait vraiment une volonté de leur part de tenir leurs engagements, de trouver des solutions et des parades à des aléas imprévisibles, ce qui est remarquable et fait que nous souhaitons poursuivre l’aventure ensemble », ajoute Christophe Lacroix.

Cette première collaboration a aussi facilité le lancement de nouveaux échanges entre l’entreprise et des experts de disciplines complémentaires à celle de Geostat dans d’autres centres Inria. Affaire à suivre !