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Sommaire des activitésAccélération du calcul de dépôt de dose en radiothérapie sur GPU  
Le traitement de radiothérapie est l'un des traitements possibles pour tenter l'élimination les tissus cancéreux. La méthodologie consiste à diriger de la radiation ionisante, le plus souvent émise par un accélérateur linéaire vers les tissus cancéreux tout en évitant le plus possible les tissus et organes sains. Le calcul de la dose reçue est au coeur de la planification du traitement et vise à trouver la meilleure configuration de faisceaux ionisants pour répondre à la prescription, en terme de dose aux tissus, élaborée par le radio-oncologue. Ce calcul fait intervenir les principes physiques du transport de l'énergie dans la matière ainsi que les informations sur la composition du milieu préalablement obtenues par imagerie médicale. À l'étape du calcul de la dose, plusieurs algorithmes peuvent être utilisés, des plus rapides, faisant plusieurs approximations quant à la nature du milieu et aux interactions particules-matière, aux plus exactes qui font le compromis d'un long temps de calcul pour une fidélité aux principes physiques et au milieu augmentée. Dans la famille des techniques rapides, nous retrouvons les méthodes couramment utilisées du faisceau pinceau et de la convolution superposition. Pour les méthodes les plus exactes, mentionnons les solutions stochastiques (simulation Monte Carlo) et déterministes des équations de Boltzmann couplées. Des différences de plus de 10% peuvent être observées lors de la comparaison entre algorithmes exacts et rapides. La version actuelle du logiciel résultant tend à montrer une précision équivalente aux versions existantes tout en étant de 250x à 1200x plus rapide. Publications récentes:
Simulateur de chirurgie de la scoliose en réalité virtuelle  
Étant donné que les résultats d'une chirurgie du rachis scoliotique varient grandement selon la configuration spatiale de la colonne vertébrale, la rigidité du patient et les décisions prisent par le chirurgien (implants, forces appliquées et technique utilisée), nous tentons de développer un outil interactif qui permettra de tester facilement différentes manoeuvres chirurgicales de façon pré-opératoire pour identifier le traitement à adopter pour un patient donné. De surcroît, ce simulateur permettra aux médecins résidents de se pratiquer avant de faire face à une chirurgie réelle, où ils seront appelés à travailler proche de la moelle épinière. La réalité virtuelle, en comparaison aux ordinateurs traditionnels, permet d'obtenir un environnement plus réaliste du point de vue du chirurgien pour planifier une opération. Même si le coût de l'équipement est de loin bien supérieur à celui d'un ordinateur traditionnel, l'utilisateur n'est plus obligé de s'asseoir en face d'un écran et de recourir à une souris et différents menus pour accomplir les tâches désirées. Au contraire, le chirurgien est complètement immergé au centre d'une salle d'opération virtuelle, au sein de laquelle il peut se servir d'outils chirurgicaux familiers, les manipulant de ses propres mains, ressentant la force qu'il applique sur la colonne vertébrale du patient pour la redresser. Le réalisme n'émane pas seulement des graphiques 3D mais aussi des interactions et du retour d'informations qu'il est possible d'obtenir en réalité virtuelle, créant de ce fait une expérience quasi-réelle, ne requérant presque aucune formation particulière pour utiliser le logiciel.
Système pour la traduction du texte en animationCe projet veut créer un nouveau langage de représentation basé sur des séquences d'animations et permettant le passage d'un mode de représentation textuel à un mode graphique. Nous allons élaborer une nouvelle technologie de représentation et de communication des connaissances basée sur les animations. Plus spécifiquement, le projet vise le développement d'une grammaire faisant le lien entre des contenus textuels et des animations et permettant de ce fait le passage d'une représentation linguistique à une représentation graphique. Par grammaire, nous entendons ici un ensemble de représentations primitives d'objets, d'actions et d'autres catégories, auquel s'ajoute un ensemble de règles permettant de composer ces objets primitifs afin d'obtenir une représentation animée. Une telle grammaire, associée aux textes et aux animations, devrait permettre de lever l'ambiguïté inhérente aux langues naturelles et d'exploiter pleinement les capacités multimédias actuelles pour passer d'un mode de représentation abstrait à un mode de représentation graphique et concret. Soulignons qu'il ne s'agit pas de la construction d'une large banque d'animations associées à différentes situations, mais bien d'un mécanisme générique qui permette de construire une animation correspondant au contenu sémantique d'un texte, en combinant un ensemble d'objets graphiques.Reproduction virtuelle du parcours d'un patient en radiothérapie 
Dans le cadre d'une collaboration, débutée en 2008, avec le département de Radio-oncologie du Centre hospitalier universitaire de Montréal (CHUM/Notre-Dame), nous avons construit une reproduction virtuelle du parcours d'un patient en radiothérapie. Cet environnement peut être utilisé par les psychologues afin de parcourir virtuellement les diverses étapes du traitement avec leur patient et diminuer leur stress avant de recevoir les traitements de radiothérapie. Rendu réaliste du feuLa modélisation et la visualisation par ordinateur sont devenues des outils importants pour comprendre l'évolution et le comportement des incendies et permettent de simplifier grandement l'approche des tests sur le terrain. Dans le cas où la simulation est une reproduction d'un incendie passé, on peut vouloir une approximation des différents paramètres pour fin de validation. D'autre part, on peut effectuer le test d'incendie sur le terrain et par la suite réaliser informatiquement des scénarios alternatifs qui n'ont pas pu être effectués sur le terrain. Dans le monde de la simulation informatique, une maison peut effectivement brûler un nombre infini de fois! Effets de l'illumination indirecte en temps réel 
Plusieurs travaux ont été faits afin de faire le pont entre les techniques d'illumination globale et le rendu temps réel. Par exemple, le transfert de radiance précalculé consiste à découpler l'illumination de la réaction des surfaces à la lumière, pour ensuite encoder ces deux termes en harmoniques sphériques, permettant ainsi certaines opérations sans avoir à faire un recalcul de l'éclairage. Un autre exemple, le tampon d'illumination, vise à calculer l'illumination locale d'une scène en utilisant un rendu temps réel classique, puis à utiliser une fonction de rendu de haute qualité pour calculer les effets de l'illumination globale, qui seront superposés à l'illumination locale. Ensuite, si la scène est modifiée, les parties affectées de la scène pourront être recalculées en arrière-plan, sans ralentir l'interaction temps réel, et les résultats de ce recalcul seront affichés à mesure qu'ils sont disponibles. Dans ces travaux, nous utilisons ces deux techniques de façon complémentaire. INF6802 - Réalité virtuelle: principes et applications   
Le cours INF6802 - Réalité virtuelle: principes et applications familiarise les étudiants aux techniques de la réalité virtuelle. Les travaux de ces étudiants aux études supérieures illustrent la variété des sujets traités dans ce cours. Exposition grand public à Expo-Québec  
En 2003, je dirigeais une équipe interdisciplinaire du CERCA et de l'École polytechnique afin de mettre en place une voûte d'immersion dans le cadre de la foire Expo-Québec 2003. Cette exposition grand public à Québec à permis de présenter une expérience d'immersion en réalité virtuelle dans le monde parallèle des fantômes. L'environnement fut monté, très rapidement et à un coût réduit, en utilisant un réseau d'ordinateurs personnels. Nous avons développé l'animation immersive présentée à cette occasion à plus de 4000 personnes durant 12 jours. Une telle présentation au grand public était une première. En 2004, suite au grand intérêt suscité l'année précédente, nous avons répété l'expérience avec mon équipe et un nouveau scénario d'animation pour obtenir encore autant de succès. Aujourd'hui, l'installation de réalité virtuelle d'immersion à l'École polytechnique continue toujours de susciter un intérêt constant autant dans les industries que chez les étudiants-chercheurs de l'École. |