Photonique Signal Imagerie - Master 2 2020-2021

 
Photonique Signal Imagerie - Master 2 2020-2021
Master 2
                Sciences, Technologies, Santé

                     2020-2021
Physique appliquée et ingénierie physique

                Photonique
                  Signal
                 Imagerie

M2 PSI
Apprentissage
Contrat Pro.
Photonique Signal Imagerie - Master 2 2020-2021
SOMMAIRE

Contacts de la formation					02
Calendrier 2020-2021						05
Calendrier Formation continue				06
Présentation de la formation					09
Volumes horaires et évaluations				 13
Contenu des enseignements					17

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Photonique Signal Imagerie - Master 2 2020-2021
CONTACTS DE LA FORMATION

Assesseure à la Pédagogie
Sandrine TRAVIER
Tél. : 02 41 73 50 01
sandrine.travier@univ-angers.fr

Responsable pédagogique et Président du Jury
Etienne BELIN
Tél. : 02 41 73 50 01
etienne.belin@univ-angers.fr

Gestion de la scolarité et des examens
Florence BESNIER
Tél. : 02 41 73 53 57
florence.besnier@univ-angers.fr

Alternance
Charlotte BROSSET
Tél. : 02 41 73 52 17
re.sciences@contact.univ-angers.fr

   Scolarité - Examens
   Bâtiment A, Rez-de-chaussée, Bureau A003B
   Horaires d’ouverture
   Lundi
   9h20 -12h30 l 13h45 – 16h35
   Mardi au jeudi
   9h20– 12h30 l 13h30 – 16h05
   Vendredi
   9h30 – 12h30 l 13h30 – 15h27

                                               PAGE 2 l CONTACTS
CALENDRIERS
Formation continue

Premier semestre
Rentrée et début des cours              lundi 31 août 2020 (Alternants)
                                        lundi 14 septembre 2020 (Tous les
                                        étudiants)
Vacances d’automne                      du samedi 24 octobre 2020
                                        au dimanche 01 novembre 2020
                                        (Sauf alternants)
Fin des cours du 1er semestre           Vendredi 18 décembre 2020
                                        (Sauf alternants)
Vacances de fin d’année                 du samedi 19 décembre 2020 au
                                        dimanche 03 janvier 2021
Jury 3ème semestre l Session 1          Février 2021
Jury 1er semestre l Session 1           Mardi 02 février 2021

Deuxième semestre
Début et fin de stage                   À partir de février 2021 pour 4/6
                                        mois.
Vacances d’hiver
Remise des rapports                     juin 2021 ou septembre 2021 selon
Soutenance de Stage                     juin 2021 ou septembre 2021 selon
Jury 4 ème
             semestre l Session 1       Jury commun avec Univ. Mans
                                        septembre 2021

Planning susceptible de modifications

PAGE 5 l CALENDRIER
Formation en alternance
NB : rentrée Lundi 31 août 2020 pour les alternants uniquement
10h l Salle Da107
Le reste du calendrier est aligné sur le calendrier de la formation continue

                                                          PAGE 6 l CALENDRIER
Présentation
    de la
 formation
OBJECTIFS
 Le Master de Physique appliquée et Ingénierie physique est une formation co-ac-
créditée par les universités d’Angers et du Maine. Il propose une solide formation en
Physique, en forte interaction avec les activités de recherche des laboratoires des
deux sites. Aussi, après une première année pendant laquelle l’étudiant.e acquiert
un large socle de compétences communes en physique fondamentale et appliquée
(75% de tronc commun), le choix d’une spécialisation est offert en deuxième année
à travers les 3 parcours suivants :

― le parcours Photonique, Signal, Imagerie (PSI – site d’Angers) forme des
diplômés aux compétences larges et complémentaires couvrant les sciences de
l’information et la photonique (ensemble de la chaîne informationnelle en
optique, du capteur au traitement du signal et de l’image) ;

― le parcours Physique et Nanomatériaux (PNANO – site du Mans) assure des
compétences théoriques et expérimentales en Physique des matériaux aux échelles
nanométriques et mésoscopiques, leurs propriétés structurales et fonctionnalités
(électroniques, optiques, magnétiques) ;

― le parcours Optique Avancée et Matériaux (OAM – site du Mans) est dédié aux
propriétés optiques avancées des matériaux dont l’ingénierie optique des matériaux,
micro-nanostructures, fonctionnalités optiques et méthodes optiques ultra-rapides,
en lien avec l’environnement local (pôle d’opto-acoustique (IMMM-LAUM) et ingé-
nierie capteurs de l’ENSIM).
Cette formation est intégrée à plusieurs accords ERASMUS+ : avec l’Université de
Würzburg (Allemagne) pour des mobilités étudiants et enseignants (intervention en
géomatique), avec l’Université d’Algarve (Portugal) pour des mobilités étudiants et
enseignants (intervention en acteurs et développement durable), avec l’Université
d’Helsinki (Finlande) pour des mobilités enseignants (intervention en biologie de
la conservation), avec l’Université de Liège/Gembloux Agro-Bio Tech (Belgique) et
avec l’Université de Sherbrooke (Canada) pour des mobilités étudiants.

COMPÉTENCES VISÉES
Au-delà de compétences transversales linguistiques, informatiques et méthodolo-
giques, qui de fait sont communes à tous les parcours du Master, la formation pro-
posée s’appuie sur un socle de connaissances et de compétences en physique gé-
nérale avec une coloration en optique. Ces compétences communes sont acquises
en tronc commun l’année de M1 sur les deux sites.

Les parcours proposés en M2 permettent ensuite de viser des compétences plus
spécifiques qui permettront aux diplômés de connaitre les milieux académiques et
de l’entreprise, de maîtriser la gestion de projet, la communication et de mettre à
profit leur expertise dans les domaines de recherche liés aux nanotechnologies et
aux matériaux fonctionnels (parcours PNANO), aux méthodes optiques innovantes
appliquées à l’étude de matériaux (parcours OAM), ou dans les domaines de
R&D liés à la photonique, l’optoélectronique, le traitement du signal et des
images (parcours PSI).
PAGE 9 l PRÉSENTATION DE LA FORMATION
INSERTION PROFESSIONNELLE
Le parcours PSI offre des débouchés clairement identifiés aussi bien dans l’indus-
trie que dans les services, la R&D et la recherche académique. Ainsi, ce parcours
peut conduire à une poursuite d’étude en doctorat en même temps qu’il permet
une insertion professionnelle sur des postes d’ingénieurs dans des secteurs allant
des télécoms jusqu’à l’imagerie du végétal en passant par l’imagerie médicale et
la visionique.

Les diplômés du parcours PNANO intègrent des laboratoires de recherche univer-
sitaires ou des grands organismes de recherche (CEA, INRA, ESRF,..) pour des
formations doctorales ou dans des groupes industriels pour des postes à respon-
sabilités en ingénierie des matériaux et procédés.

Le parcours OAM offre des débouchés concernant le milieu R&D industriel où la
culture optique et matériaux est appréciée, mais l’ouverture vers le milieu acadé-
mique est également possible via la formation doctorale.

PUBLIC VISÉ
En M1, les étudiants titulaires de licences mention « Physique » ou « Physique,
Chimie ».À titre exceptionnel et en fonction de la spécialité et la qualité de leurs
dossiers, les étudiants titulaires d’une licence professionnelle peuvent être admis
dans la formation.

En M2, les étudiants ayant validé l’année de M1 mention Physique appli-
quée, Ingénierie physique ou équivalent (après examen de leur dossier).

Les étudiants étrangers pourront être admis après examen des dossiers par une
commission d’équivalence et de validation des acquis.

MODALITÉS PRATIQUES EN ALTERNANCE
La formation de M1 n’est pas ouverte à l’alternance.
Le parcours PSI de M2 est proposé en alternance.

STAGE
Un stage de 4 à 6 mois en milieu professionnel (entreprise ou laboratoire) est obli-
gatoire au quatrième semestre. Les étudiants recherchent eux-mêmes leur stage.
Ils disposent pour cela de leur propre expérience, ainsi que du fichier répertoriant
les entreprises ayant déjà accueilli des stagiaires du M2-PSI. Lorsqu’un étudiant
possède une proposition de stage, il en présente un descriptif à l’enseignant res-
ponsable. Celui-ci vérifie l’adéquation du sujet avec la formation suivie : le stage
doit permettre à l’étudiant de mettre en pratique les connaissances acquises et le
préparer à entrer dans la vie professionnelle. Il doit clairement apporter un complé-
ment de formation ou d’expérience à l’étudiant pour être accepté. Le stage donne
lieu à un rapport écrit ainsi qu’à une soutenance orale. La soutenance a lieu en
septembre ou en juin(1) pour les stages universitaires.

                                          PAGE 10 l PRÉSENTATION DE LA FORMATION
La note affectée au stage tient compte du rapport écrit, de la soutenance orale, et
du travail de l’étudiant selon en particulier le rapport du maître de stage. Une note
de stage au-dessous de 10/20 est éliminatoire.

Une convention de stage est établie entre l’entreprise ou le laboratoire d’accueil et
l’Université d’Angers. La possibilité d’effectuer un stage à l’étranger est complète-
ment ouverte (suivant les mêmes règles qu’un stage effectué en France).
       1
        Une première soutenance en juin fait un premier bilan du stage et décrit les complé-
       ments qui seront à réaliser pour la finalisation du stage. Ces compléments feront l’objet
       de la part de l’étudiant d’un petit rapport de fin de stage de quelques pages, à remettre
       début septembre, et à viser par le rapporteur désigné en juin et par le responsable de
       la formation pour que l’année en cours soit validée. C’est l’organisation que nous pro-
       posons afin de permettre aux étudiants de candidater aux allocations de thèse en juillet
       tout en préservant l’apport pédagogique d’un stage de 6 mois allant jusqu’à fin août.

FONCTIONNEMENT
Compte tenu de la structuration du Master, l’étudiant.e peut s’inscrire indifférem-
ment en M1 dans l’une ou l’autre des deux universités (Angers ou le Mans) et envi-
sager de suivre ensuite, en M2, l’un des trois parcours proposés (PNANO au Mans,
OAM au Mans ou PSI à Angers). En effet, même si le semestre 2 contient des en-
seignements qui préfigurent l’un ou l’autre des parcours de M2, le socle commun
de compétences acquis en M1 est suffisamment important pour permettre toutes
les passerelles possibles entre les deux sites.

PAGE 11 l PRÉSENTATION DE LA FORMATION
VOLUMES HORAIRES
   ÉVALUATION
ÉVALUATION EN M2 PSI - SEMESTRE 3
Le contrôle des connaissances se fait par 2 contrôles continus cc1 et cc2 que
l’enseignant est censé placer au milieu et à la fin de ses cours. Celui du milieu
peut être fait sans prévenir, le dernier cc sera fait à la fin des cours. Chaque
enseignant responsable de la matière récupère la note du TP correspondante
à sa matière et fait la moyenne. Il remet une note finale égale à la moyenne
pondérée suivant le tableau ci-dessus. De façon générale la note finale lors-
qu’il y a un TP se calcule suivant : 0.7cc+0.3TP, cc étant la moyenne des deux
contrôles continus [cc=(cc1+cc2)/2] ou une moyenne pondérée en fonction
du temps de l’épreuve de chaque cc.

Le projet reçoit une note attribuée en considérant le travail réalisé par l’étu-
diant, la qualité du rapport écrit et de la soutenance orale du projet.

La note terminale avant stage est la moyenne pondérée des notes obtenues
aux différents enseignements et au projet. Pour valider l’UE de la Formation
Générale (2 ECTS) la présence des étudiants est obligatoire (P: Présentiel) à
ces modules.

En cas de dispense d’assiduité, l’étudiant absent à un cc bénéficiera d’une
épreuve de remplacement (écrite ou orale laissée à l’appréciation de l’ensei-
gnant en fonction du nombre des étudiants).

Pour valider le master, la note moyenne de 8/20 est exigée au semestre 3. Il
n’y aura pas de 2eme session compte tenu du régime en contrôle continu et
non en examen.

ÉVALUATION EN M2 PSI - SEMESTRE 4
LLa note de stage est déterminée en concertation avec le maître de stage de
l’étudiant, en prenant en compte le travail réalisé, la qualité du rapport écrit
et de la soutenance orale du stage.

PAGE 13 l VOLUMES HORAIRES - ÉVALUATION
SEMESTRE 3

                                      SEMESTRE 3                                                          30 ECTS

                                                                Volumes horaires          Contrôle des Connaissances

                                                Coeff.
                                         ECTS
                                                                                          1re session      2e    Durée
U.E              Matières
                                                         tot.       CM    TD       TP                D.A session exam.
                                                                                         Assidus
                                                                                                      .
 1    PHOTONIQUE                          7      9       112        68    32       12
      Photonique moléculaire                     2                  17    8        /     CC (2)      /         /
      Laser, interaction laser-matière           2                  17    8        /     CC (2)      /         /
      Fibres optiques, composants
                                                 2                  17    8        /     CC (2)      /         /
      passifs et actifs
      Optique non linéaire et
                                                 2                  17    8        /     CC (2)      /         /
      applications
      Travaux pratiques                          1                  /      /       12    TP (1)      /         /
 2    SIGNAL                              7      9       112        68    32       12
      Traitement du signal                       2                  17    8        /     CC (2)      /         /
      Théorie de l’information                   2                  17    8        /     CC (2)      /         /
      Imagerie conputationnelle                  2                  17    8        1     CC (2)      /         /
      Traitement optique du signal,
                                                 2                  17    8        /     CC (2)      /         /
      holographie
      Travaux pratiques                          1                  /      /       12    TP (1)      /         /
 3    IMAGERIE                            5      7       91         51    24       16
      Physique de l’imagerie                     2       25         17    8        /     CC (2)      /         /
      Visionique, acquisition,
                                                 2       25         17    8        /     CC (2)      /         /
      visualisation des images
      Traitement numériques des
                                                 2       25         17    8        /     CC (2)      /         /
      images
      Travaux pratiques                          1       16         /      /       16    TP (1)      /         /
 4    INFORMATIQUE                        3      4       51         26    16       9
                                                                                        CC (1.5)
      Langage C/C++ et logiciel                  2       26         9     8        9                 /         /
                                                                                        TP (0.5)
      Infographie, synthèse d’images,
                                                 2       25         17    8        /     CC (2)      /         /
      réalités virtuelles
 5    TRANSVERSAL                         2      0       34         34     /       /
      Droit des entreprises, propriété
                                                 0       14         14     /       /    Présentiel   /         /
      industrielle
      Fiabilité, gestion de projets,
                                                 0        8         8      /       /    Présentiel   /         /
      sûreté de fonctionnement
      Qualité, conception de produits,
                                                 0       12         12     /       /    Présentiel   1/        /
      innovation
 6                                        6      8        1         /     1        /
      Projet                                     8        /         /      /       /     CC (8)      /         /
      Suivi de projet                             /       /         /     1        /        /        /         /

                                                                    PAGE 14 l VOLUMES HORAIRES - ÉVALUATION
SEMESTRE 4

                                  SEMESTRE 4                                                        30 ECTS

                                                            Volumes horaires         Contrôle des Connaissances

                                            Coeff.
                                     ECTS
                                                                                     1re session      2e    Durée
 U.E                   Matières
                                                     tot.       CM    TD       TP               D.A session exam.
                                                                                    Assidus
                                                                                                 .
  1                                  30     18
          Stage                                                                     CC (oral)   /        /    /
  2
          Alternance                 30     18                                      CC (oral)   /        /    /

      9
PAGE 15 l VOLUMES HORAIRES - ÉVALUATION
CONTENU
      DES
ENSEIGNEMENTS
SEMESTRE 3
     UE OBLIGATOIRES

Ue   PHOTONIQUE
 1
     1 - Photonique moléculaire
         Molecular photonic

     Responsable Denis Gindre

     Objectifs
     Cet enseignement a pour principal objectif de faire découvrir les techniques de micros-
     copies non conventionnelles et leur usage pour étudier et caractériser les systèmes
     moléculaires (matériaux organiques, inorganiques, biologiques, …). Les étudiants sont
     sensibilisés aux notions de résolution et d‘imageries linéaires ou non linéaires 2D ou
     3D.

     Contenu
     Microscopies non conventionnelles ; Microscopie à force atomique ; effet tunnel optique
     ; microscopie tunnel ; Applications de l’absorption multiphotonique ; Microscopies de
     fluorescence et non linéaires ; Imagerie par génération de second harmonique ; Corona
     Poling ; introduction à la biophotonique

     Connaissances, et compétences visées
     ― Connaitre les principales techniques de microscopies non conventionnelles.
     ― Comprendre le principe de l’AFM et ses différents modes de fonctionnement
     ― Connaitre l’effet tunnel optique et son application à la microscopie
     ― Connaitre les techniques de microcopies récentes et leurs performances en termes
     de résolution

     2 – Laser, interaction laser-matière
         Laser, laser-material interaction

     Responsable Mohamed Sahli

     Objectifs
     Cet enseignement vise à acquérir et à maitriser les bases nécessaires pour bien choisir
     le laser correspondant à une application donnée mais également de pouvoir traiter le
     faisceau laser et adapter le laser à une situation donnée. De plus, à l’issue de cet en-
     seignement, les étudiants seront en mesure de distinguer les différents phénomènes
     engendrés dans les matériaux par une irradiation laser.

     Contenu
     Faisceaux gaussiens : mode fondamental, modes d’Hermite-Gauss, modes de La-
     guerre-Gauss; Propagation d’un faisceau gaussien : loi ABCD pour les faisceaux gaus-
     siens, focalisation d’un faisceau par une lentille ; Introduction matière-rayonnement ;
     Equations de Maxwell-Bloch : régime stationnaire du laser, lien avec les équations de
     bilan ; Forme de raie : élargissement homogène, élargissement inhomogène ; lasers
     multimodes longitudinaux ; Lasers impulsionnels : régime déclenché, régime à syn-
     chronisation de modes.

     PAGE 17 l CONTENU DES ENSEIGNEMENTS
Connaissances, et compétences visées
― Distinguer les différents phénomènes engendrés dans les matériaux par une irradia-
tion laser (absorption, émission spontanée, émission stimulée).
― Connaître les modes de la cavité résonnante.
― Savoir la condition de stabilité de la cavité laser.
― Savoir les mécanismes d’élargissement de raie.
3 - Fibres optiques, composants actifs et passifs
    Optic fiber, active & passive components

Responsable François Sanchez

Objectifs
Cet enseignement a pour objectif principal de présenter un panorama sur les compo-
sants fibrés passifs (du plus simple, comme le coupleur, au plus élaboré, comme le
réseau de Bragg) et quelques composants actifs basés sur les fibres dopées aux terres
rares.

Contenu
Introduction aux fibres optiques. Analyse modale. Pertes aux raccordements. Com-
posants passifs: coupleurs, isolateurs, multiplexeurs, réseaux de Bragg. Composants
actifs: les fibres dopées, les amplificateurs à fibre dopée erbium, les sources super-
fluorescentes.
Prérequis : Optique ondulatoire. Propagation d’une onde électromagnétique dans un
milieu isotrope. Les mécanismes de base en interaction matière - rayonnement. Al-
gèbre linéaire. Calcul différentiel et intégral.

Connaissances, et compétences visées
A l’issue du cours, l’étudiant doit être capable de concevoir et réaliser un dispositif
fibré basé sur des composants passifs et / ou des composants actifs.

4 - Optique non linéaire et applications
    Non-linear optic & applications

Responsable François Sanchez

Objectifs
Cet enseignement a pour objectif de donner de solides bases en optique non linéaire.
Ce cours est relativement mathématisé et donne à l’étudiant l’essentiel des outils
conceptuels et théoriques pour lui permettre de comprendre un grand nombre de dis-
positifs pratiques utilisant des effets non linéaires.

Contenu
Introduction à l’optique non linéaire. Equation de propagation en régime stationnaire et
en régime d’impulsions courtes. Génération de la seconde harmonique et problème de
l’accord de phase. Quasi-accord de phase et mise en œuvre. Autocorrélateurs optiques.
Amplificateur et oscillateur paramétriques. Diffusion Raman et Brillouin. Conjugaison
de phase. Bistabilité optique. Propagation d’impulsions courtes dans un milieu dispersif
et non linéaire. Solitons.
Prérequis : Polarisation de la lumière. Propagation d’une onde électromagnétique dans
des milieux isotropes et anisotropes. Algèbre matriciel. Calcul différentiel et intégral.
Notions sur les tenseurs.

                                            PAGE 18 l CONTENU DES ENSEIGNEMENTS
Connaissances, et compétences visées
     A l’issue du cours l’étudiant doit être capable de comprendre et de concevoir un dis-
     positif basé sur des effets non linéaires.

     SIGNAL
Ue
 2
     1 - Traitement du signal
         Signal processing

     Responsable François Chapeau-Blondeau

     Objectifs
     Cet enseignement vise à une consolidation des bases du traitement du signal et ap-
     profondissements.
     Mots-clés : Analyse fréquentielle ; Signaux aléatoires ; Détection ; Estimation ; Ana-
     lyse temps-fréquence ; Analyse temps-échelle ; Ondelettes.

     Contenu
     1. Signaux déterministes à temps continu : Représentations temporelle, fréquentielle
     ; Fonctions de corrélation, densités spectrales ; Transformation par les systèmes li-
     néaires.
     2. Signaux aléatoires : Caractérisations statistiques du 1er ordre et du 2ème ordre.
     3. Signaux à temps discret : Théorème d’échantillonnage de Shannon ; Transformée de
     Fourier discrète ; Filtres numériques linéaires.
     4. Détection des signaux dans le bruit : Détection optimale, critère bayésien, critère
     de Neyman-Pearson, Cas gaussien, Filtrage adapté, détection synchrone, Théorie sta-
     tistique de la décision.
     5. Estimation : Estimateurs, biais, erreur quadratique, variance. Information de Fisher,
     inégalité de Cramér-Rao. Estimateur du maximum de vraisemblance. Estimation bayé-
     sienne
     6. Analyse temps-fréquence : Transformée de Fourier à fenêtre, spectrogramme. Den-
     sités d’énergie temps-fréquence.
     7. Analyse temps-échelle, Ondelettes - Transformée en ondelettes - Analyse multiré-
     solution, reconstruction.

     Deux TP permettent de mettre en œuvre des traitements de base principalement sur la
     détection et l’estimation des signaux dans le bruit.

     Connaissances, et compétences visées
     Consolidation et prise de recul sur les bases dans un cadre élargi. Prolongements par
     l’acquisition de notions plus avancées du traitement du signal.

     2 – Théorie de l’information
         Information theory

     Responsable François Chapeau-Blondeau

     Objectifs
     Cet enseignement vise à proposer une introduction à la théorie statistique de l’infor-
     mation et ses applications.
     Mots-clés : Information ; Entropie ; Codage de source ; Codage de canal ; Télécom-
     munication.

     PAGE 19 l CONTENU DES ENSEIGNEMENTS
Contenu
1. Concepts de base : Entropie, entropie conjointe, entropie conditionnelle. Informa-
tion mutuelle.
2. Sources d’information : Entropie, débits d’entropie. Sources indépendantes,
sources dépendantes, sources markoviennes.
3. Codage de source : Problématique, compression. Théorème du codage de source
(1er théorème de Shannon). Méthodes pratiques : Huffman, arithmétique, Lem-
pel-Ziv.
4. Codage de canal : Problématique, information mutuelle, capacité. Théorème du
codage de canal (2ème théorème de Shannon). Méthodes pratiques : Codes en blocs,
linéaires, codes convolutifs, turbo codes.
5. Cryptographie : Problématique, cryptage à clé publique. Point de vue information-
nel.
6. Principe de longueur de description minimale : Inférence statistique. Applications à
la modélisation paramétrique de données.

Un TP permet de mettre en œuvre des problématiques et traitements de base, princi-
palement en codage de source et communication sur canal bruité.

Connaissances, et compétences visées
Prendre connaissance d’un cadre formalisé et quantitatif pour la description de l’infor-
mation. Connaître des problématiques et applications clés en sciences et technologies
de l’information qui peuvent ainsi être traitées.

3 - Imagerie computationnelle
    Computational imaging

Responsable David Rousseau

Objectifs
Prendre en compte les évolutions de l’imagerie qui est de plus en plus couplée au trai-
tement de façon conjointe de telle façon que la formation de l’image inclut également
le traitement et la correction des défauts.

Contenu
Le module abordera les systèmes d’imagerie computationnelle les plus courants Tomo-
graphie, Spectro-imagerie, Imagerie plénoptique. Les principes de ces imageries ainsi
que leur mise en oeuvre à la fois matérielle et logicielle seront proposés.

4 - Traitement optique du signal, holographie
    Signal optical processing, holography

Responsable Georges Boudebs

Objectifs
Cet enseignement vise, à travers l’analyse de Fourier, à généraliser le traitement du si-
gnal au système imageur où l’information est codée sous forme spatiale. Les outils des
systèmes linéaires et l’analyse fréquentielle seront utilisés dans la compréhension des
systèmes optiques destinés à la formation des images. Des applications aux problèmes
de synthèse de filtres avec des propriétés spécifiques seront étudiées.

                                            PAGE 20 l CONTENU DES ENSEIGNEMENTS
Contenu
     Après un bref rappel sur le formalisme de Fourier à deux dimensions, nous aborderons
     la théorie de la diffraction et les limitations qu’elle impose. Nous effectuerons ensuite
     des approximations qui permettront de ramener les calculs à des opérations mathé-
     matiques simples. Le calcul explicite sera mené en détail pour démontrer l’une des
     propriétés les plus remarquables et les plus utiles d’une lentille convergente à savoir
     son aptitude à réaliser une TF bidimensionnelle. Ensuite, l’étude générale des systèmes
     formant des images sera abordée en introduisant la notion de fonction de transfert op-
     tique dans le cas de l’éclairage spatialement cohérent et incohérent. Nous passons en
     revue les systèmes utilisés pour moduler spatialement les ondes optiques ainsi qu’un
     exemple illustrant les techniques capables de modifier la transmission lumineuse en
     temps réel, par une commande optique ou électronique. Ensuite et dans la deuxième
     partie de ce cours, nous abordons le domaine général du traitement de l’informa-
     tion et plus particulièrement celui réalisé par un moyen optique. Diverses applications
     sont proposées: filtrage de Zernicke, convolution par voie optique, reconnaissance de
     formes, multiplication matrice-vecteur… De telles applications reposent sur l’aptitude
     des systèmes optiques à faire subir des transformations linéaires générales aux don-
     nées d’entrée. En conclusion, Il s’agit ici de décrire et de comprendre les processeurs
     optiques utilisés pour le traitement d’images qui ont atteint une certaine maturité et un
     point culminant en termes d’activité de recherche, même s’ils n’ont pas connu l’essor
     industriel espéré, parce que la compétition avec les processeurs numériques étant très
     rude.

     Connaissances, et compétences visées
     Calcul littéral de figures de diffraction de Fraunhofer à deux dimensions (ouvertures
     rectangulaire et circulaire, réseau sinusoïdal en amplitude…). Propriétés des lentilles
     relatives à la transformation de Fourier. Formation des images en éclairage monochro-
     matique. Analyse fréquentielle des systèmes optiques formant des images dans le cas
     de l’éclairage cohérent et incohérent. Fonctions de transfert de modulation. Propriétés
     du film photographique et du SLM SLM (Spatial Light Modulators). Filtrage spatial et
     traitement optique de l’information. Le microscope à contraste de phase. La convolu-
     tion en optique incohérente. Synthèse d’un filtre passe bande (en incohérent). Archi-
     tectures utilisées en éclairage cohérent. Le filtre de Vander Lugt. The Joint transform
     correlator. Applications à la reconnaissance des formes. Exemple de calcul par voie op-
     tique (multiplication matrice-vecteur). Exemple de déconvolution (amélioration d’une
     photo floue). Formation des images par holographie. Applications de l’holographie.

Ue   IMAGERIE
 3
     1 - Physique de l’imagerie
         Physics beyond imagery

     Responsables Georges Boudebs l Pascal Picart

     Objectifs
     L’objectif est de connaître les principes qui sous-tendent les différents systèmes ima-
     geurs à base d’optique cohérente. Dans chaque domaine, l’étudiant doit être capable
     d’établir le lien entre une figure d’interférences, en niveau de gris, la grandeur physique
     à la base de cette figure. On insiste notamment sur les artefacts d’origines physiques
     dans les systèmes d’optique cohérente, tel que par exemple le bruit de décorrélation
     de speckle.

     PAGE 21 l CONTENU DES ENSEIGNEMENTS
Contenu
On étudiera la relation entre phase des interférences et grandeur physique d’intérêt.
En particulier, il sera abordé les différentes étapes de traitement des images interfé-
rométriques et les problèmes liés au déroulement de phase et le traitement du bruit
dans la mesure.
La mesure interférométrique introduira le concept de démodulation de phase. On étu-
diera les méthodes de d’extraction de phase dans un signal d’interférences par des
techniques dites « temporelles » (décalage de phase temporel, détection hétérodyne)
et par celles dites « spatiale » (transformée de Fourier, détection synchrone spatiale).
Les erreurs de mesure sous-jacentes aux différentes méthodes seront abordées.
Une partie expérimentale abordera le traitement numériques d’interférogrammes et
l’implantation d’une partie des techniques abordées dans le cours. Le traitement nu-
mérique sera mené avec le logiciel MATLAB.
Notion de cohérence spatiale. Théorie de la formation de l’image d’un objet plan à tra-
vers un microscope. Simulation numérique. Cas de l’éclairage cohérent, incohérent et
de l’éclairage partiellement cohérent. Imagerie et caractérisations de matériaux dans
un système imageur type 4f ou interférentiel type Mach-Zehnder.

Trois séances de TP sont réalisées autour de système d’imagerie de pointe tels que
l’IRM, la microscopie électronique et AFM/STM.

Connaissances, et compétences visées
Degré de cohérence. Simulation numérique de la fonction de transfert dans un
microscope sous éclairage de Kohler (cas des transformations linéaire et bilinéaire).
Images microscopiques d’objets rectangulaires.

2 - Visionique, acquisition et visualisation des images
    Computer vision

Responsable Vincent Boucher

Objectifs
Concevoir un cahier des charges pour une application vision et intégrer cette applica-
tion en choisissant les composants et les outils de traitement adéquats. Savoir définir et
dimensionner un système de vision en fonction d’un besoin exprimé par un industriel.

Contenu
1- Systèmes de vision industrielle : utilité, acteurs, marchés, technique
2- Eclairage : sources lumineuses, techniques d’éclairage
3- Vision humaine : physiologie, photorécepteurs, sensibilité spectrale, acuité visuelle.
4- Systèmes optiques : conjugaison optique, ouverture, profondeur de champ, prise
de vue macro.
5- Caméras : capteur CMOS/CDD, fonctionnement, paramètres d’acquisition.
6- Notions de traitement temps réel.

Connaissances, et compétences visées
― Capacité d’analyse d’un problème posé dans le langage industriel
― Savoir transposer la problématique dans le langage scientifique
― Calculs optiques (simples)
― Connaissances générales sur les produits existants : optique, caméras

                                            PAGE 22 l CONTENU DES ENSEIGNEMENTS
3 - Traitement numérique des images
    Numerical image processing

Responsable Etienne Belin

Objectifs
Cet enseignement vise à consolider les bases de connaissances en traitement du si-
gnal, en les considérant dans le cas des images, par des acquisitions de notions plus
avancées du traitement numérique des images.
Mots-clés : image numérique, filtrage, segmentation, reconnaissance de formes, com-
pression.

Contenu
1 - Images numériques – Généralités - Constitution, formats, structure d’une chaîne
de traitement d’images.
2 - Caractérisation des images numériques - Intensités, histogramme, profils, Transfor-
mation de Fourier, transformation en cosinus.
3 - Prétraitement des images - Table de conversion des intensités, transformation
d’histogramme, égalisation - Filtrage linéaire, convolution - Filtrage non linéaire, filtre
médian - Opérateurs morphologiques, dilatation, érosion, squelettisation.
4 - Segmentation des images - Segmentation par les contours, gradient, laplacien -
Contours actifs. Transformée de Hough - Segmentation en régions homogènes, carac-
térisation des textures.
5 - Les images couleurs - Synthèses additives et soustractives - Principaux espaces
couleurs.
6 - Analyse d’images - Reconnaissance de formes - Attributs morphométriques - Ana-
lyse en composantes principales - Reconnaissance dans l’espace des attributs - Tech-
niques neuromimétiques.
7 - Compression des images - Mesures : entropie, redondance, taux de compression,
écart quadratique, PSNR - Compression sans pertes, avec pertes - Codage différentiel,
codage prédictif - Quantification vectorielle - Codage par transformation : DCT, onde-
lettes.

Un TP permet de mettre en œuvre des traitements de base principalement sur le fil-
trage, la segmentation et la reconnaissance de formes.

Connaissances, et compétences visées
― Capacité au raisonnement scientifique suivi.
― Capacité à mobiliser des notions mathématiques pour les appliquer sur des situa-
tions concrètes concernant le traitement d’images.
― Capacité à mettre en œuvre de façon numérique des méthodologies d’étude et de
résolution

PAGE 23 l CONTENU DES ENSEIGNEMENTS
INFORMATIQUE
Ue
 4
     1 - Langage C/C++ et logiciel
         C/C++ programming and software

     Responsable Victor Teboul

     Objectifs
     Le but de cet enseignement est de permettre aux étudiants d’atteindre un niveau
     avancé dans la programmation en langage C, et de faire le lien avec la programmation
     orientée objet en C++.

     Contenu
     Ce cours fait suite à un cours comprenant l’initiation au langage C en M1 et les étu-
     diants provenant d’autres Master devront donc s’assurer par eux-mêmes de ces prére-
     quis, la durée de ce cours étant trop limitée pour débuter sans savoir de base.
     Tout au long du cours les étudiants créeront de petits objets numériques qui seront
     rangés dans une bibliothèque de programmes. Des applications concrètes de la pro-
     grammation en C seront recherchées le plus possible à l’intérieur du périmètre des
     autres cours du Master.

     Connaissances, et compétences visées
     Permettre aux étudiants d’atteindre un niveau avancé dans la programmation en lan-
     gage C, et de faire le lien avec la programmation orientée objet en C++.
     Pouvoir appliquer ses connaissances de manière professionnelle aux problèmes
     concrets pouvant être rencontrés.
     Cependant les compétences à atteindre seront en partie modulées en fonction du ni-
     veau de départ des étudiants, notamment pour ceux provenant de Masters 1 exté-
     rieurs.

     2 - Infographie, synthèse d’images, réalités virtuelles
         Infography & virtual reality

     Responsable Paul Richard

     Objectifs
     Cet enseignement a pour objectif principal de faire acquérir aux étudiants des connais-
     sances globales sur les techniques de modélisation 3D, d’animation, de rendu gra-
     phique et d’interaction temps réel avec les environnements virtuels. Les étudiants sont
     sensibilisés aux méthodes de conception d’environnements virtuels, d’intégration d’in-
     terfaces multimodales (visuelle, auditive, haptique et olfactive) et à l’évaluation de la
     performance humaine.

     Contenu
     Techniques de modélisation 3D, Techniques d’animation et de rendu, Conception d’en-
     vironnements virtuels, Techniques d’interaction 3D, Interfaces et interfaçage multimo-
     dal. Evaluation de la performance humaine. L’enseignement sera assuré sous forme
     de travaux pratiques qui seront effectués dans le hall de technologie de l’ISTIA (qui
     dispose d’un ensemble d’interfaces de réalité virtuelle telles que des capteurs de mou-
     vement électromagnétiques, des gants de données, des interfaces à retour d’effort.
     Des interfaces olfactives et une plate-forme immersive de réalité virtuelle équipée avec
     un système de capture de mouvement par caméra infrarouge et d’un système à retour
     d’effort non intrusif grande échelle.
                                                PAGE 24 l CONTENU DES ENSEIGNEMENTS
Connaissances, et compétences visées
     ― Développement d’applications logicielles,
     ― infographie temps réel,
     ― réalité virtuelle

Ue   TRANSVERSAL
 5
     1 - Droit des entreprises, propriété industrielle
         Industrial propreties

     Responsable Pascal Lehuede

     Objectifs
     Cet enseignement vise à présenter une vision d’ensemble du droit de la propriété in-
     dustrielle, afin de sensibiliser les étudiants aux aspects juridiques de leur future activité
     professionnelle à travers les brevets (obtention du brevet : inventions brevetables,
     conditions de brevetabilité, formalités, droits et obligations conférés par le brevet) et
     les signes distinctifs (les marques).

     2 - Fiabilité, gestion de projets, sûreté de fonctionnement
         Fiability, project management and operating

     Responsable Anthony Delamarre

     Objectifs
     Ces enseignements visent à transmettre des compétences extra-scientifiques, très
     utiles dans le milieu professionnel et industriel, avec une orientation particulière sur
     les aspects gestion organisationnelle et méthodes de fiabilité prévisionnelle. Il s’agit de
     sensibiliser les étudiants, positionnés sur un secteur technologique très évolutif et riche
     de larges potentialités de développement, aux démarches d’innovation, valorisation,
     création d’entreprise.

     3 - Qualité, conception de produits, innovation
         Quality, product and innovation

     Responsables Catherine Blondel l Abdessamad Kobi l Pascal Lehuede l Henri Samier l
     Jacqueline Menet

     Objectifs
     Ces enseignements visent à transmettre des compétences extra-scientifiques, très
     utiles dans le milieu professionnel et industriel, avec une orientation particulière sur
     les aspects innovation, qualité et création d’entreprise ou de valeur. Il s’agit de sen-
     sibiliser les étudiants, positionnés sur un secteur technologique très évolutif et riche
     de larges potentialités de développement, aux démarches d’innovation, valorisation,
     création d’entreprise.

     PAGE 25 l CONTENU DES ENSEIGNEMENTS
Parking
                                                                                                                                               Personnels

                                                                                                    Parking
                                                                                                   Personnels

                   Entrée
                                            Entrée et sortie
                   et sortie
                                            piétons
                   Véhicules

 4 Boulevard
 de Lavoisier
                                                                                                                                               BÂT.

                              Entrée
                                                                                                                                               L
                                                          BÂT.
                              et sortie
                              Piétons
                                                         F                             BÂT.                BÂT.

                                               BÂT.
                                                                                       G                    i
                                              E
                                                                                       BÂT.

                                                                                       H
                                                                 BÂT.

                                                               C’                                                                      K
                                                                                                                                                            LA
                                                                                                                                BÂT.                        SERRE

                                                                                                           BÂT.
                                                                        BÂT.
                                                                                                          J
                                                                        C
     Entrée et                     BÂT.
     sortie
     Piétons                       B
                         B’                                                                   DA
                                                                                                                                GAZ
                  BÂT.                                                                 BÂT.                              BÂT.

                                                                                                                         P3
                                                          BÂT.

                                                          A
      Entrée
      et sortie
      Véhicules                                                                 BÂT.

                                                                                                                                           o
                                                                                D                                 BÂT.
                                                                                                                         M

                                                                                                                                                      N
 2 Boulevard                  ACCUEIL                                            DB
                                                                               BÂT.

                                                                                                         BÂT.

                                                                                                        NO

                                                                                                                                           s
 de Lavoisier

                                                                                                                                                 E
                                Parking
                               Personnels

                                                                                                                                                                    Impression Service Reprographie UA
A    Administration ı Scolarité ı Enseignement (Amphi A à E)
B    Biologie végétale ı Physiologie végétale ı Travaux pratiques biologie
B’   Travaux pratiques biologie
C    Travaux pratiques chimie
C’   Département de Géologie ı Recherche environnement (LETG -LEESA) ı Recherche géologie (LPGN-BIAF)
D    Travaux pratiques physique
Da   Enseignement ı Travaux pratiques physique
Db   Département de Physique ı Recherche physique (LPHIA)
E    Travaux pratiques biologie
F    Département de Biologie ı Recherche neurophysiologie (SIFCIR) ı Travaux pratiques biologie, géologie
GH   Département Informatique ı Recherche Informatique (LERIA) ı Travaux pratiques géologie
I    Département Mathématiques ı Recherche Mathématiques (LAREMA)
J    Chimie enseignement ı Travaux pratiques
K    Département de Chimie ı Recherche Chimie (MOLTECH Anjou)
L    Espace multimédia ı Enseignement (Amphi L001 à L006) ı Salle d’examen rez-de-jardin

                                            2, Boulevard Lavoisier
                                            49045 ANGERS CEDEX 01
                                            T.0241735353
                                            www.univ-angers.fr
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