Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Titre : Traitement et fusion de données acquises par différentes techniques (XRF, HSI, HMI, FUV) afin d'identifier les pigments d'une oeuvre d'art et de caractériser ses matériaux.

Sous-titre : Apprentissage multimodal avec prise en compte de l’incertitude pour la cartographie des pigments : fusion conjointe de données XRF et hyperspectrales

Résumé :
Cette thèse porte sur l’identification des matériaux et des pigments dans le domaine de la conservation du patrimoine (peintures, photographies, sculptures, etc.). L’objectif est de développer une méthode d’apprentissage sobre en données et capable de quantifier l’incertitude, en combinant plusieurs sources d’information hétérogènes, notamment la fluorescence X (XRF) et l’imagerie optique spectrale (hyperspectrale ou multispectrale).

Le cœur du projet est le démélange multimodal (multimodal unmixing), c’est-à-dire l’estimation, en chaque point de l’œuvre, des proportions des différents pigments, malgré peu d’annotations et des écarts importants entre capteurs et entre œuvres. L’identification des pigments découlera ensuite de ces estimations. Le travail tiendra explicitement compte des lois physiques de mélange propres à chaque modalité : mélange quasi linéaire pour la XRF, et modèles de type Kubelka–Munk pour l’imagerie optique.

Les principaux axes de recherche sont :

Acquisition et prétraitement des données multimodales, avec réalisation de maquettes peintes, constitution de jeux de données et alignement entre modalités ;
Apprentissage de représentations robustes, guidé par la physique, avec auto-supervision, augmentation de données et adaptation aux changements de domaine ;
Fusion multimodale et quantification de l’incertitude, pour produire des cartes de pigments interprétables, pondérer dynamiquement les modalités et fournir des niveaux de confiance utiles aux experts.

Résultats attendus :
un jeu de données multimodal de référence, des algorithmes de fusion adaptés au patrimoine culturel, et une chaîne complète de cartographie des pigments produisant des cartes d’abondance interprétables et exploitables par les conservateurs.
Contexte :
UNVEIL est un réseau doctoral européen Marie Skłodowska-Curie réunissant 21 partenaires académiques, culturels et industriels autour du développement de méthodes avancées d’évaluation non destructive et d’outils numériques fondés sur les données pour l’étude des peintures et des œuvres 3D. L’objectif est de mieux comprendre la fabrication et le vieillissement des objets, afin de soutenir leur conservation, restauration et authentification, tout en formant 12 doctorants à l’interface entre ingénierie et sciences humaines.

Le projet combine plusieurs modalités d’imagerie (térahertz, ultrasons, thermographie infrarouge, imagerie hyperspectrale/multispectrale et rayons X) avec des approches de fusion multimodale, de visualisation interactive et de jumeaux numériques. Les résultats sont valid
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Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
Aucuns risques