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Denis Laurendeau

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L'homme qui numérise et voit à 361°

 
Le directeur du Laboratoire de vision et Systèmes numériques (LVSN) de l’Université Laval n’a pour ainsi dire pas de misère avec la vision à 360 degrés! Constater, à titre de professeur titulaire au Département de génie électrique et génie informatique, que ses travaux de recherche traitent de « vision artificielle 2D/3D appliquée à la robotique fixe et mobile », de « télérobotique », voire encore de « vision artificielle appliquée au génie biomédical » ne cause pas trop de surprise. Mais lorsqu’il vous explique son engagement avec des collègues chercheurs du LANTISS (Laboratoire des nouvelles technologies de l'image du son et de la scène) ou du LAMIC (Laboratoire de muséologie et d'ingénierie de la culture) dans une histoire de castelet de marionnette, vous en concluez qu’il est capable de voir partout en même temps ! Et on n’a pas encore dit qu’à titre de membre des réseaux tels le Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et intégration sociale (CIRRIS), le QERRANet - Réseau québécois en réalité artificielle distribuée ou encore Auto 21, il s’implique dans des enjeux de sécurité routière.
 
C’est à se demander s’il n’a pas développé la faculté de voir à... 361 degrés ! Reprenons tout ça, un sujet à la fois.Rappelons tout d’abord que c'est tout un héritage que l'on retrouve derrière les initiatives actuelles de recherche de Denis Laurendeau. En 1967, alors qu'il fut fondé, l'actuel LVSN portait le nom de Laboratoire de bionique. Les mammifères y faisaient partie des outils de recherche pour toutes les études du système vivant. Mais au milieu des années 80, ce laboratoire a été transformé pour se concentrer sur la vision numérique. De sorte qu'il fêtera tout de même son 40e anniversaire l'an prochaine, en 2007. Mais nous y reviendrons...
 

Castelet électronique et dépistage du cancer du foie

 
Ayant lui-même fait son doctorat en vision artificielle, doublé d'un post doctorat en robotique avec l’IREQ, qui est l'institut de recherche d’Hydro-Québec, à Varenne, Denis Laurendeau partage ces intérêts de recherche entre la vision trois dimensions appliquée au domaine du théâtre et à celui du biomédical. Déjà deux mondes quoi !
 
« En biomédical, nos travaux concernent le dépistage du cancer du foie... Nos efforts de recherche ont ici permis de bâtir des simulations de tumeurs en trois dimensions pour permettre à des chirurgiens de s'entraîner, afin de ne pas perdre la main dans le domaine de la cryothérapie (le traitement par le froid) », résume-t-il.
 
C'est sa rencontre avec le docteur Christian Moisan, de l'Hôpital Saint-François d'Assise, à Québec, qui est à l'origine de cette initiative : « L’hôpital venait d'acquérir une machine de résonance magnétique et cette problématique des chirurgiens était d'intérêt. Nous avons alors fait une demande de subvention au CRSNG. La compagnie Générale Électrique (GE) a aussi financé le projet », précise-t-il.
 
Environ une vingtaine de personnes ont travaillé sur cette technologie, pendant quatre ans. Citons, par exemple, un mémoire de maîtrise de Jean-Marc Schwartz sur le « Calcul rapide de forces et de déformations mécaniques non-linéaires et visco-élastiques pour la simulation de chirurgie ». Ou encore le projet « Reconstruction 3D des tumeurs hépatiques à partir des images de résonance magnétique interventionelle ». Des travaux, dirigés par le professeur Laurendeau, portant sur la modélisation géométrique des tumeurs hépatiques consistant à développer des techniques de segmentation et de reconstruction 3D adaptées à l’imagerie RM du foie. Dans ce dernier cas, précisons que la méthode de segmentation semi-automatique des tumeurs hépatiques, ainsi que la technique de reconstruction 3D des modèles géométriques ont été validées et testées avec succès sur une importante base de données provenant de l'Hôpital St-François d'Assise.
 
« Il ne reste que l'intégration des concepts à accomplir (...) Un million de dollars ont été investis jusqu'à maintenant (...) Mais il nous faudrait un autre million pour mener cette technologie à l'état d'un prototype pré commercial », ajoute le chercheur qui ne sait pas s’il pourra un jour poursuivre sur ces acquis.
 
Ce qui n’est pas le cas pour le projet de plate-forme de marche pour la réalité virtuelle. « Tous les mécanismes actuels qui tentent de simuler les mécanismes de la marche humaine utilisent soit le tapis roulant soit des pédales. Mais ni un ni l'autre ne permettent de simuler l'action de tourner, par exemple. C'est le défi qui l’on tente de relever à partir d'un premier mécanisme avec câbles (du jamais vu selon-lui). Une initiative à haut risque technologique ici », tient-il à préciser.
 
Avec son collègue Clément Gosselin, de génie mécanique, qui en a eu l'idée, ils entendent reproduire la marche... en marchant dans le vide! « En réalité, c'est comme si l'usager marchait dans le vide avec des bottes de ski. Un mécanisme de câbles permettra de savoir où il se dirige, comme s’il était au sol. L'idée est de pouvoir mettre en relation ce sujet avec d'autres personnes qui seraient à d'autres endroits. On perçoit des besoins dans les domaines de la réhabilitation physique, de l'entraînement militaire et du divertissement, évidemment. »
 
Financé sur trois ans, ce projet de recherche en est au milieu de son cheminement. « Notre preuve de concept sera un modèle réduit (...) La principale difficulté reste le contrôle du mécanisme », nous avoue le chercheur, en ajoutant que la multinationale CAE et le centre RDDC-Valcartier sont partenaires du projet.
 
L'utilisation de plusieurs exemplaires de cette plate-forme de marche (locomotion interface) permettra de créer des scénarios réalistes d'opérations de groupe impliquant plusieurs personnes oeuvrant dans des environnements virtuels, mais comme s'ils se déplaçaient dans un environnement réel. La plate-forme sera dotée d'une interface réseau lui permettant de transmettre les paramètres de marche de l'utilisateur sur un réseau local (réseau Ethernet).
 

Mettre au point l'automobile du futur


Sur un tout autre sujet, le Laboratoire de vision et Systèmes numériques qu’il dirige depuis 2002 fait également partie du Réseau des centres d'excellence Auto 21. Ce centre des réseaux d'excellence canadiens ayant sa tête de pont à Windsor, en Ontario, vise à mettre au point l'auto du futur, l’automobile du XXIe siècle ! Membre du réseau, l’Université Laval a pu exploiter un simulateur de conduite automobile installé au PEPS (Pavillon de l'éducation physique et des sports) dans le laboratoire du Groupe de recherche en analyse du mouvement humain et ergonomie (GRAME) du professeur Normand Teasdale.
 
« Pour notre part, nous procédons à une étude du comportement encéphalo-oculaire des conducteurs. On cherche à découvrir pourquoi, en vieillissant, les automobilistes ont tendance à ne plus exécuter tous les réflexes de sécurité lorsque, par exemple, on procède à un changement de voie (c’est-à-dire de regarder dans le rétroviseur, dans le miroir de coté, dans l’angle mort, puis ensuite de décider ou non de changer de voie)... La première phase de deux ans de ce projet se terminera en mars 2007. Actuellement, des tests cliniques avec une vingtaine de sujets permettent au projet de recherche de cheminer », nous explique-t-il, en se disant assuré qu’un deuxième volet de deux ans suivra pour mener à terme leurs travaux.
 
« Nous voudrions aussi étudier les phénomènes de l'erreur de choix de pédale par les conducteurs, éventuellement, mais nous n'en sommes pas là pour l'instant », d'ajouter un Denis Laurendeau jamais à court de projets.
 
Mais venons-en enfin au théâtre! Qu’est-ce que la vision numérique peut-elle bien amener au monde du théâtre, et en particulier à celui des marionnettistes ?
 
« Notre objectif est ici de faire des mises en scène coopératives à distance. Nous sommes donc à mettre au point un castelet électronique. Sur un mètre carré, ce théâtre de marionnettes, re configurable, en temps réel - chapeauté d’une caméra et donc par le fait même équipé de son clone en virtuel - permettra aux scénaristes du théâtre de disposer d'un équipement inexistant actuellement. Avec un tel castelet (une réplique miniature de scène pour marionnettiste utilisée pour préparer les pièces), des scénaristes à l'autre bout de la planète pourront être mis à partie dans les travaux faits ici même, à Québec! »
 
Et pourquoi, alors, ne pas utiliser uniquement le clone virtuel du castelet ? Pourquoi ne pas passer totalement au numérique ? « Dans le monde des marionnettistes on travaille comme ça, et on doit respecter cela », répond respectueusement Denis Laurendeau. « On veux simplement leur permettre de mieux faire leur travail ».
 
Une éthique de travail qu’apprécient sûrement les autres partenaires du LANTISS. Mais l’ingénieur ne s’arrête pas là ! Toujours dans ce que l’on peut appeler la e-culture, mais qui met ici en cause le Laboratoire de muséologie et d'ingénierie de la culture (LAMIC), il diversifie ses actions. « Avec le LAMIC, nous cherchons à faire de la télé-visite, en numérisant des pièces rares ou inaccessibles, dans des musés par exemple, pour les rendre accessibles malgré tout. Il y a ici un aspect de réalité virtuelle et de logiciel. »
 

40e anniversaire du Laboratoire de vision et systèmes numériques de l'Université Laval

  
Et pour ce 40e en 2007, que se passera-t-il donc au Laboratoire de vision et Systèmes numériques ? « Nous organiserons probablement un colloque anniversaire à l'automne 2007. » Mais on comprend bien que le chercheur-directeur-professeur... n'a pas mis encore beaucoup de temps sur la question !
 
À oui, n’oublions pas de dire que son centre de recherche, depuis avril 2006, fait également partie d'un regroupement stratégique sur les « environnements intelligents », le REPARTI (voir l’encadré ci-haut), financé par le Fonds québécois de la recherche sur la nature et les technologies (FQRNT), qui leur accorde quelque 300 000$ par année jusqu'en 2012.
 
Avec tout ça, nous avons tout de même osé lui demander ce qu’il aimerait entreprendre de plus s’il avait toute liberté en matière de financement de nouvelles recherches ? « C'est sur le domaine des technologies immersives que j’aimerais bien me pencher. Il y a maintenant des besoins, par exemple en médecine, en psychologie. Et maintenant la technologie peut y répondre, entre autres par sa puissance de calcul et par sa capacité de projection. »
 
Bref, Denis Laurendeau est une sorte de machine qui voudrait tout voir ! Il nous reste donc à lui souhaiter qu’après avoir trouvé la manière de voir à 361 degrés, il trouvera vite la façon de vivre la journée de 25 heures !