Quel est le point commun entre la robotique médicale, où un chirurgien est guidé dans ses actes grâce à des images sur un écran, la reconnaissance des montants manuscrits des chèques bancaires, la télédétection, c'est-à-dire l'analyse de photos satellites, par exemple pour évaluer un phénomène de pollution, et les systèmes de détection d'obstacles des automobiles ?

Toutes ces applications, et bien d'autres, font appel à du traitement d'images, que ce soient les images médicales de nos organes obtenues par radiographie ou scanner, les images d'un chèque, celles de la Terre vue de satellite, ou celles d'une route…

1. Des premières images à leur traitement

Au CERN, dans les années 60, projection et mesure des images prises dans une chambre à bulles (image CERN).

Le besoin de traiter les images est rapidement devenu une évidence, dès les années 1950 en physique des particules - où les scientifiques scrutent les composants ultimes de la matière en bombardant des atomes les uns contre les autres - pour détecter des trajectoires particulièrement complexes. « Dès 1960, il fallait analyser 10 000 à 100 000 images par expérience dans les chambres à bulles pour déterminer les trajectoires de milliers de particules grâce à plusieurs caméras réparties » rappelle Serge Castan.

Dans les années 1960, les chercheurs se sont intéressés à la lecture optique pour reconnaître les caractères dactylographiés d'un texte. En termes d'images, cette application semblait abordable : le nombre de caractères est limité et l'image est contrastée. « Le professeur René de Possel (1905-1974), alors directeur de l'Institut Blaise Pascal à Paris, a mené beaucoup de recherches sur le sujet », précise Serge Castan.

Système de reconnaissance d'écriture manuscrite.

« Il avait mis au point un lecteur optique dès 1965, et fit fonctionner en 1969 la première machine à lire automatiquement les textes imprimés. En 1976, on disposait d'un système complet de reconnaissance de 1000 caractères dactylographiés par seconde. » Pour l'écriture manuscrite , il a fallu attendre une vingtaine d'années de plus pour que de telles techniques soient opérationnelles, par exemple pour lire les adresses postales ou les montants des chèques bancaires.

D'une manière générale, jusqu'à la fin des années 1960, les images, que ce soient des photos de satellites, des images d'ADN au microscope électronique ou des radiographies, étaient de mauvaise qualité, difficiles à exploiter. Les optiques étaient peu performantes, provoquant de nombreuses aberrations géométriques et chromatiques. Traiter des images a d'abord consisté à les restaurer en corrigeant tous ces défauts d'acquisition. En parallèle, se posaient deux problèmes : leur volume - plusieurs milliers de pixels par ligne sur plusieurs milliers de lignes - difficile à stocker, et surtout leur traitement, très lent. Il fallait donc comprimer les images (sans trop de détérioration) pour parvenir à les traiter en temps réel. « Beaucoup de recherches ont été menées dans les années 1960 dans le domaine de la compression d'images, en particulier pour l'image animée, autrement dit la télévision », explique Henri Maître. « Les premiers travaux se situent entre 1957 et 1962, surtout aux Etats-Unis. Ensuite, dès 1965-1970, une large communauté de chercheurs à travaillé à comprimer ces gros volumes de données. » Les codages actuels des images numériques (Jpeg) ou des vidéos (Mpeg) sont les descendants lointains des travaux de cette époque.