CONCEPTION, ANALYSE ET DÉVELOPPEMENT D’UN ALGORITHME GÉNÉTIQUE INTERACTIF DE GÉNÉRATION D’IMAGES GUIDÉ PAR LÉVALUATION HUMAINE LE PROJET PERMUTOPAINTER

UNIVERSITE NATIONALE DU VIETNAM, HANOI
INSTITUT FRANCOPHONE INTERNATIONAL

ĐÀO THỊ DUYÊN

CONCEPTION, ANALYSE ET DÉVELOPPEMENT D’UN
ALGORITHME GÉNÉTIQUE INTERACTIF DE GÉNÉRATION
D’IMAGES GUIDÉ PAR L'ÉVALUATION HUMAINE: LE
PROJET PERMUTOPAINTER
THIẾT KẾ, PHÂN TÍCH VÀ PHÁT TRIỂN MỘT THUẬT TOÁN
DI TRUYỀN TƯƠNG TÁC ĐỂ TẠO SINH ẢNH DỰA THEO
HƯỚNG DẪN CỦA ĐÁNH GIÁ CỦA CON NGƯỜI : DỰ ÁN
PERMUTOPAINTER

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES DU MASTER INFORMATIQUE

HANOI – 2015


UNIVERSITE NATIONALE DU VIETNAM, HANOI
INSTITUT FRANCOPHONE INTERNATIONAL

ĐÀO THỊ DUYÊN

CONCEPTION, ANALYSE ET DÉVELOPPEMENT D’UN
ALGORITHME GÉNÉTIQUE INTERACTIF DE GÉNÉRATION
D’IMAGES GUIDÉ PAR L'ÉVALUATION HUMAINE: LE
PROJET PERMUTOPAINTER
THIẾT KẾ, PHÂN TÍCH VÀ PHÁT TRIỂN MỘT THUẬT TOÁN
DI TRUYỀN TƯƠNG TÁC ĐỂ TẠO SINH ẢNH DỰA THEO
HƯỚNG DẪN CỦA ĐÁNH GIÁ CỦA CON NGƯỜI : DỰ ÁN

PERMUTOPAINTER

Spécialité: Systèmes intelligents et Multimédia
Code: Programme pilote

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES DU MASTER INFORMATIQUE

Sous la direction de:
Directeur de Recherche à l’IRD, M. Jean-Daniel Zucker
Maître de Conférences à l’Université de La Rochelle, Mme Muriel Visani

HANOI – 2015


ATTESTATION SUR L’HONNEUR

J’atteste sur l’honneur que ce mémoire a été réalisé par moi-même et que les
données et les résultats qui y sont présentés sont exacts et n’ont jamais été publiés
ailleurs. La source des informations citées dans ce mémoire a été bien précisée.

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã
được chỉ rõ nguồn gốc.

Fait à Hanoï, le 30 Octobre 2015
Hà nội, Ngày 30 tháng 10 năm 2015

Đào Thị Duyên

i


Table des matières
Table des matières .................................................................................................................ii
Remerciements...................................................................................................................... iv
Liste des figures ...................................................................................................................vii
Liste des tableaux................................................................................................................viii
INTRODUCTION ................................................................................................................. 1
Chapitre 1 – PRÉSENTATION GÉNÉRALE ....................................................................... 4
1.1

Présentation de l’établissement d’accueil ........................................................... 4

1.1.1

Présentation de l’IRD - organisme d’accueil ................................................... 4

1.1.2

Présentation «Vietnam-France ICT Lab» - lieu de travail .............................. 6

1.2

Contexte du sujet ................................................................................................... 6

1.3

Description du sujet .............................................................................................. 8

1.4

Art visuel et Abstraction ..................................................................................... 11

1.4.1

Système de Kandinsky (Gortais, 2003) ............................................................. 11

1.4.2

Constructions .................................................................................................... 14

1.4.3

Couleurs ............................................................................................................ 14

Chapitre 2 – ÉTAT DE L’ART .......................................................................................... 16
2.1

Travaux existants en génération d’images ........................................................ 16

2.2

Représentation d’images .................................................................................... 17

2.2.1

Descripteurs locaux .......................................................................................... 18

2.2.2

Descripteurs globaux ........................................................................................ 23

2.3

Regroupement (Clustering) ................................................................................ 25

2.4.1

K-moyennes (K-means) .................................................................................... 27

2.4.2

K- médoïdes ....................................................................................................... 28

2.4

Évolution .............................................................................................................. 30

2.4.1

Algorithme génétique ....................................................................................... 30

2.4.2

Random Forest ................................................................................................. 31

ii

Chapitre 3 – SYSTÈME PROPOSÉ .................................................................................... 34
3.1

Aperçu global du système ................................................................................... 34

3.2

Modification d’image .......................................................................................... 35

3.3

Suggestion des images ......................................................................................... 36

3.3.1

Génération des images...................................................................................... 37

3.3.2

Extraction de caractéristiques .......................................................................... 38

3.4

Evaluation des images ......................................................................................... 39

3.5

Apprentissage ...................................................................................................... 41

Chapitre 4 – IMPLÉMENTATION ET EXPÉRIMENTATION ........................................ 42
4.1

Outils et Environnement d’implémentation ..................................................... 42

4.2

Construction des données d’entraînement ........................................................ 42

4.3

Résultats obtenus ................................................................................................. 43

4.4

Évaluation de l’utilisateur .................................................................................. 47

4.4.1.

Objectif recherché............................................................................................. 47

4.4.2.

Objectif atteint................................................................................................... 49

4.4.3.

Desiderata ......................................................................................................... 49

Chapitre 5 - CONCLUSIONS ET PERSPECTIVE ............................................................ 50

5.1

Conclusion ............................................................................................................ 50

5.2

Perspective ........................................................................................................... 51

5.2.1.

Amélioration de la représentation des images ................................................. 51

5.2.2.

Amélioration d’ensemble d’images d’entrainement ....................................... 51

5.2.3.

Amélioration d’algorithme de génération d’images........................................ 52

RÉFÉRENCES .................................................................................................................... 54
ANNEXES ........................................................................................................................... 56

iii


Remerciements
Les plus grandes leçons ne sont pas tirées des livres mais des professeurs tels que
vous, tous les professeurs de l’Institut Francophone International (IFI). Je souhaite
exprimer ma sincère gratitude à vous qui ont pris le temps de m'aider au cours dans trois

années et de m'avoir accompagné dans la maîtrise de mes connaissances.
Je tiens à remercier vivement Monsieur Jean-Daniel Zucker, Directeur de
Recherche à l’IRD, Hanoi, Vietnam et Madame Muriel VISANI, Maître de Conférences
à l’Université de La Rochelle, La Rochelle, France, pour leur encadrement sans faille, le
suivi qu’ils ont apporté à mon stage, leurs conseils, leurs corrections de ce mémoire, les
nombreuses discussions que nous avons pu avoir tout au long de la réalisation de ce stage,
et pour le temps qu’ils ont bien voulu me consacrer.
Je souhaite remercier Monsieur TRAN Hoang Tung, Doctorat en sciences
informatiques, Enseignant et assistant de recherche d’Université des Sciences et
Technologies de Hanoï, Vietnam, pour les conseils, l’inspiration et l’idée lorsqu’il y a des
difficultés, les nombreuses discussions à propos de la compréhension des problématiques.
Je tiens à remercier chaleureusement Monsieur Bernard Gortais pour la gentillesse,
la confiance, la correction de ce mémoire et les aides enthousiastes.
Je remercie également toute l'équipe de Vietnam-France ICT Lab pour leur accueil,
leurs aides à plusieurs reprises pendant mon stage.
Je tiens à remercier sincèrement Madame NGUYEN Thi Van Tu, secrétaire de
l’IFI pour les aides à plusieurs reprises.
J’adresse mes sincères remerciements à Madame NGUYEN Thi Thuy, Doctorat en
sciences informatiques, Vietnam National University of Agriculture pour la
compréhension sur l’algorithme Random Forest.
Enfin, j’adresse mes plus sincères remerciements à ma famille, mes amis, qui m’ont
toujours soutenue et encouragée au cours de la réalisation de ce mémoire.
DAO Thi Duyen

iv


Résumé
Le projet PermutoPainter est basé sur la recherche que l’artiste Bernard
Gortais a développée dans ses dernières peintures « Arrangements avec le hasard »

présentées à la Galerie Keller à Paris en novembre 2014 et à la Galerie 14 à Toucy –
France (89130). Dans ce projet, l’œuvre peinte est découpée et décomposée en
petits 24 carrés égaux et puis recomposée indépendamment de l’image initiale.
L’utilisation d’un ou de plusieurs de ces contrastes permet de créer des formes et de
structurer le rectangle par le choix d’un nouvel arrangement des fragments qui le
compose. L’auteur trouve que les propositions sont d’autant plus intéressantes
qu’elles sont paradoxales.
Le problème principal que PermutoPainter tente de résoudre est de
formaliser le processus créatif qui permet de créer des arrangements et de concevoir
un programme qui donnera les "meilleures" permutations ; c’est-à-dire, celles pour
lesquelles l’auteur aura le plus d’intérêt en tenant compte du fait qu’il doit pouvoir
préciser son désir de création au cours du processus évolutif. Il s’agit donc dans
notre stage de concevoir et d’implémenter un algorithme évolutif qui suive les
étapes suivantes : utilisation des techniques d’extraction de caractéristiques
d’images,

représentation des images sous la forme des vecteurs descripteurs,

regroupement de ces vecteurs par l’algorithme K-médoids et utilisation de
l'algorithme de classification des « forêts aléatoires » pour permettre à un artiste
d'explorer et d'identifier efficacement des compositions « intéressantes» résultants
de la combinaison de morceaux d’images et cela de manière interactive.
Mots-clés : Aide à la créativité, Analyse d'image, synthèse d'image,
regroupement automatique, forêts aléatoires.

v


Abstract
The PermutoPainter projet is based on the research of the artist Bernard

Gortais who has developed in his latest paintings “Random Arrangement” presented
at the Keller Gallery in Paris in November 2014 and at the Gallery 14 in Toucy –
France (89130). In this project, the painted work is cut out and broken down into 24
equal small squares and then recomposed independently from the initial image. The
use of one or more of these contrasts can create shapes and structure by choosing a
new arrangement that consists of the fragments. The artist finds that the proposals
are even more interesting when they are paradoxical.
The main problem that PermutoPainter tries to solve is to formalize the
creative process so as to create arrangements and build the system that will give the
best permutations; that is to say, those for which the author has the most interest.
Given that s/he must elicitate what characterizes his/her interest in order to
automate the creative process. In our internship project our objective was to design
and implement an evolutionary algorithm which includes the following steps:
extracting image features, representation of images as descriptors vectors, clustering
of these vectors by the K-médoids algorithm and then using the classification
algorithm “random forest” to help a researcher to effectively explore and identify
the "interesting" compositions resulting from the combination of pieces of images in
an interactive way.
Keywords: Creativity process, Image processing, Machine Learning, Clustering,
K-medoids, Random Forest

vi


Liste des figures
Figure 1- Exemple d’œuvre peinte ........................................................................................ 8
Figure 2- Exemple d’arrangements........................................................................................ 9
Figure 3- Fragments de ligne ............................................................................................... 10
Figure 4- Points de résonance sur une surface ..................................................................... 11
Figure 5- Ligne horizontale de résonance sur une surface .................................................. 12

Figure 6- Ligne verticale de résonance sur une surface ....................................................... 12
Figure 7- Ligne diagonale de résonance sur une surface .................................................... 12
Figure 8- Ligne libre de résonance sur une surface ............................................................ 13
Figure 9- La gravure de « la Mort, le Diable et le Chevalier » ............................................ 13
Figure 10- Système EcoEvo (Feng & Ting, 2014) ............................................................. 17
Figure 11- Descripteur SIFT ............................................................................................... 19
Figure 12- Intersection avec une ligne droite. .................................................................... 22
Figure 13- Caractéristique d’extrême. (a) en haut, (b) en bas, (c)à gauche, (d) à droite .... 22
Figure 14- Histogramme cumulatif...................................................................................... 24
Figure 15- Exemple des caractéristiques profils ................................................................. 25
Figure 16- Un graphique de huit objets dans (Kaufman & Rousseeuw, 2009) ................... 26
Figure 17- Une taxonomie des approches de regroupement (Jain, Murty, & Flynn, 1999)
............................................................................................................................................. 26
Figure 18- illustration de K-moyenne dans (Gopi Gandhi, 2014) ....................................... 27
Figure 19- Illustration de k-médoids. D'après (Gopi Gandhi, 2014) ................................... 29
Figure 20- Algorithme génétique ......................................................................................... 31
Figure 21- Algorithme des Random Forest ......................................................................... 32
Figure 22- Illustration de l’étape de test Random Forest .................................................... 33
Figure 23- Processus global du programme ....................................................................... 34
Figure 24- Modification d’image ......................................................................................... 35
Figure 25- Suggestion des images intéressantes .................................................................. 37
Figure 26- Génération des images par la distance ............................................................... 38
Figure 27- Évaluation des images suggérées. ...................................................................... 40
Figure 28- Interface pour la modification d’images ............................................................ 43
Figure 29- Interface pour évaluer l’intérêt des images suggérées ....................................... 44
Figure 30- Interface pour donner une valeur qualitative à chaque image et générer des
images intéressantes ............................................................................................................. 45

vii

Figure 31- Résultat de classification des données de test. ................................................... 46
Figure 32- Bernard Gortais - exposition Galerie Keller, Paris, nov 2014 .......................... 47
Figure 33- Bernard Gortais – exemples de compositions dynamiques ............................... 48
Figure 34- Bernard Gortais – exemples de composition calme dynamique ........................ 48
Figure 35- Bernard Gortais – exemples de compositions calmes ........................................ 48
Figure 36- Bernard Gortais – exemples de compositions tragiques .................................... 49
Figure 37- Bernard Gortais, fragments de bouquets de fleurs ............................................. 49

Liste des tableaux
Tableau 1. Types de contraste (Gortais, 2003) .................................................................... 15
Tableau 2. Classes des données d’entrainement .................................................................. 45
Tableau 3. Résultat de classification des données de test .................................................... 46

viii


1

INTRODUCTION
On peut se demander pourquoi un peintre se servirait d'un ordinateur pour
créer des images alors qu'il a déjà fort à faire avec les moyens que lui offre
l'atelier. De tout temps, des hommes ont utilisé ce qui les entourait pour créer des
passages entre la société organisée et l'immensité du monde. C'est une définition
de l'activité artistique au sens large. Les ordinateurs et l’intelligence artificielle
sont devenus un élément fondamental de l'environnement humain et si leur
approche par les peintres ne constitue pas un passage obligé, certains artistes sont
tentés par l'aventure. On est loin de la peinture dira-t-on; pourtant, pas plus qu'il
n'est justifié d'opposer les mathématiques à la poésie, on ne peut a priori opposer
l'ordinateur comme outil de création d'images aux médiums plus traditionnels. Le

mot "technique" en français signifie qui appartient en propre à un art,
étymologiquement la technique n'a pas de signification détachée de l'art et c'est ce
dernier qui lui donne son sens. Pour un artiste la technique est au service de l'art
et les techniciens et les artistes devraient en principe travailler ensemble et
dialoguer à condition toutefois de pouvoir parler le même langage.
Une bonne façon de comprendre un problème c'est de le comprendre assez
bien pour pouvoir l'enseigner et qu'est-ce que programmer sinon enseigner à un
ordinateur?
Cela renvoie l’artiste à l’analyse de sa pratique artistique et à sa formulation
puisque le geste disparaît, la main étant remplacée par la machine. Le travail de
programmation d'images sur ordinateur donne une place dominante au concept.
Quel est son vocabulaire de signes? Quelle est sa syntaxe? Vers quelles formes et
quel type d'espace tend-il?
Le pionnier de cette démarche est un ancien artiste et professeur à
l'Université de Californie à San Diego du nom d’Harold Cohen. Il a commencé à
travailler sur un programme de création artistique utilisant l’intelligence artificielle
appelé AARON en 1973 (Boden, 1998), avec un chercheur invité en intelligence
artificielle au laboratoire de l'Université de Stanford. Ses peintures se retrouvent
dans les plus grandes musées mondiales d’art et dans les mains de collectionneurs


2

privés qui ont payé des centaines ou encore des milliers de dollars pour l’art
d’AARON. Sur la base du travail de Cohen, d’autre ont essayé de construire leurs
propres peintures (Boden, 2009).
Le peintre Bernard Gortais explore depuis 30 ans le concept de hasard dans
l’art numérique (Le Jardin des Hasards). Dans PermutoPainter il utilise la génération
d’images à l’aide d’un algorithme génétique évolutif. Cela permet d’enseigner
progressivement au programme quelle qualité d’espace (tragique, calme,

dynamique calme et dynamique, etc.) il souhaite créer dans l’espace.
A l’origine c’est l’artiste qui définira la syntaxe plastique qui permet
l’analyse des images, en cours d’évolution c’est lui aussi qui choisira les images
« intéressantes » et qui les qualifiera pour que le programme lui en propose des
variations et finalement c’est lui aussi qui décidera si telle image est de son point
de vue une création. Autrement dit c’est l’artiste qui choisit et le programme
informatique est un outil de création.
Le mémoire est structuré en cinq grandes parties :
Chapitre 1 - Présentation générale. Ce chapitre présente brièvement
l’environnement du stage, le contexte du sujet et la description générale de
l’objectif du sujet, le domaine de recherche et le cadre du sujet. En plus, il présente
aussi le concept de l’art et des structures abstraites dans la peinture qui contribuent
à l’intérêt des images.
Chapitre 2 - État de l’art. Dans ce chapitre, nous faisons la recherche sur les
travaux existants dans le domaine de génération d’image pour savoir ce que les
autres ont fait. Après, nous allons étudier différentes techniques qui peuvent être
utilisées dans le domaine de recherche. À partir de cette étude, nous pourrons
proposer des techniques en adéquation avec le projet.
Chapitre 3 – Système proposé. Ce chapitre présente de façon générale le
système que nous allons construire pour que le lecteur puisse comprendre le
processus du programme, les techniques proposées pour la génération des images,


3

l’extraction des caractéristiques, l’algorithme de regroupement des données et
l’apprentissage.
Chapitre 4 – Implémentation et Expérimentation. Ce chapitre présente les
outils et l’environnement de développement de l’application, les résultats obtenus
et l’analyse de ces résultats.

Chapitre 5 – Conclusions et Perspectives. Il s’agira de faire la conclusion et
de présenter les perspectives du projet.


4

Chapitre 1 – PRÉSENTATION GÉNÉRALE
1.1 Présentation de l’établissement d’accueil
1.1.1

Présentation de l’IRD - organisme d’accueil

L’Institut de recherche pour le développement (IRD), est un organisme de
recherche original et unique dans le paysage européen de la recherche pour le
développement. Établissement public français à caractère scientifique et
technologique, il est placé sous la double tutelle du ministère de l’Éducation
nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche et du ministère des
Affaires étrangères et du Développement international. Il s’attache à répondre aux
grands défis du développement en menant des activités de recherche, de formation
et d’innovation aux Suds, pour les Suds et avec les Suds, dans un souci constant de
partage des connaissances et de mutualisation des moyens et des compétences.
Depuis son siège, à Marseille, et ses deux centres métropolitains de Bondy et
de Montpellier, il déploie ses actions dans près de 90 pays, en Afrique, sur le
pourtour méditerranéen, en Amérique latine, en Asie et dans l’Outre-mer tropical
français. Fondés sur l’interdisciplinarité, les projets menés en partenariat traitent
de questions cruciales pour les Suds : maladies tropicales et de civilisation,
sécurité alimentaire, changements climatiques, ressources en eau, biodiversité,
développement des sociétés, vulnérabilités et inégalités sociales, migrations, etc.
Les implantations de l’IRD dans le monde :
 France métropolitaine et Europe : Siège, Centre IRD France-Nord,

Centre IRD France-Sud, IRD – CLORA,
 Afrique australe de l’Est et Océan Indien : Afrique du Sud, Kenya,
La Réunion, Madagascar,
 Afrique de l’Ouest et Centrale : Bénin, Burkina Faso, Cameroun,
Côte d’Ivoire, Mali, Niger, Sénégal,
 Méditerranée : Égypte, Maroc, Tunisie
 Amérique latine et caraïbes : Bolivie, Brésil, Chili, Équateur,
Guyane, Martinique, Mexique, Pérou
 Asie : Indonésie, Laos, Thaïlande, Vietnam


5

 Pacifique : Nouvelle-Calédonie, Polynésie française,
Les chiffres clés en 2014 de l’IRD (selon son rapport d'activité annuel) :
 237 M€ de budget
 34,4 M€ de recettes sur conventions et produits valorisés
 2 221 agents dont 835 chercheurs, 935 ingénieurs et techniciens et
451 personnels locaux.
 Près de 39% des agents présents hors métropole
 56 unités de recherche et 7 observatoires
 3 682 publications scientifiques (chiffres de l’année 2013)
 46% des publications IRD cosignées avec un partenaire du Sud
 185 bourses attribuées à des scientifiques du Sud dont 147 pour des
thèses
 42 Jeunes équipes du Sud soutenues
 116 brevets détenus
L’IRD intervient au Vietnam depuis le début des années 1990. Les actions de
recherche sont menées par des chercheurs IRD en affectation auprès d'instituts de
recherche vietnamiens ou par des chercheurs en mission. Nées de la concertation

entre chercheurs IRD et partenaires, elles sont menées en coopération par les
chercheurs des deux pays et visent à développer et acquérir des connaissances
originales publiables dans les meilleures revues scientifiques internationales et
utilisables pour le développement du Vietnam. Les actions de recherche sont
regroupées sous trois priorités du contrat d’objectif de l’IRD :
 Changements climatiques et aléas naturels : vers une gestion durable des
territoires
 Politiques publiques de lutte contre la pauvreté et pour le
développement
 Maladies infectieuses émergentes ou ré-émergentes
Au Vietnam, l’IRD et l’Ambassade de France se sont associés pour fiancer
deux programmes de recherche portés par l’IRD et destinés à soutenir les


6

départements des sciences et technologies de l’information et de la communication
et d’océanographie de l’Université des Sciences et Technologies de Hanoï
(USTH). Les chercheurs de l’IRD contribuent très activement à la formation
académique au Vietnam. Deux chercheurs codirigent les Masters BiotechnologiePharmacologie, et Eau Environnement Océanographie de l’USTH, et un chercheur
dirige une des 3 options du Master sciences et technologies de l’information et de
la communication de l’USTH. De nombreux autres participent aux enseignements
de ces 3 Masters.
1.1.2

Présentation «Vietnam-France ICT Lab» - lieu de travail

Vietnam-France ICT Lab est un laboratoire international de recherche sur les
technologies de l’informatique et de la communication, qui est conjointement géré
par l’USTH, vietnamien et des partenaires français. Il implique des chercheurs

provenant d’USTH, d’IOIT (Institut de technologie de l'information, Hanoï), de
l'IRD (Institut de recherche pour le développement) et de l'Université de La
Rochelle, en France.
Vietnam-France ICT Lab a été créé le 1er Décembre 2014. Sa création a été
soutenue (directement ou indirectement) par l’USTH, l'Ambassade de France au
Vietnam, universités et 13 instituts d’enseignement supérieur Français
(Consortium USTH), et de la BAD (Banque Asiatique de Développement).
Il se trouve au 5ème étage, du bâtiment d’Éducation et Services de l’USTH
(18 Hoang Quoc Viet, Cau Giay, Hanoi, Vietnam).

1.2 Contexte du sujet
La créativité est souvent considérée comme l'une des caractéristiques les plus
impressionnantes de l'esprit humain, ce qui peut expliquer l'intérêt actuel de la
communauté d'Intelligence Artificielle (IA) dans l'étude de la créativité assistée
par ordinateur. Cependant, il existe plusieurs autres facteurs qui contribuent à cet
intérêt : des systèmes créatifs artificiels peuvent être utiles dans la toute une série
de domaines de l’art,

de l’architecture et de l’ingénierie où des techniques

conventionnelles de résolution de problèmes ont échoué ; son étude peut apporter
un aperçu à la compréhension globale de la créativité humaine. L'étude de la


7

créativité artificielle peut être considérée comme la prochaine étape logique dans
la recherche en IA, c’est-à-dire si on a déjà construit des systèmes qui peuvent
exécuter des tâches exigeant de l’intelligence, est-ce qu’on peut construire aussi
des systèmes qui peuvent effectuer des tâches exigeant de la créativité?

Au cours des deux dernières années, les algorithmes évolutionnaires (AEs)
(dont les plus connus sont les algorithmes génétiques (Mitchell, 1998)) ont été
utilisés comme un moyen de mise en œuvre de la créativité de calcul, ce qui
entraîne le développement de plusieurs applications dans des domaines tels que la
musique et la génération d'images, de l'architecture et du design (Boden, 2009),
(Boden, 1998). Dans le domaine de la génération d'images, l’algorithme génétique
est l'approche la plus utilisée pour faire évoluer des images, certains exemples
étant (Feng & Ting, 2014),(Sims, 1991), (Lewis, 2008).
La principale difficulté de l’utilisation de l’algorithme génétique pour la
génération d'images est le développement d'une fonction à optimiser appropriée.
Alors, la plupart des systèmes doivent se baser sur l'évolution interactive par
exemple, l’utilisateur évalue chaque élément par ses propres connaissances, son
jugement intuitif.
L'utilisation de l'évolution interactive pour la génération d’image est connue.
Les racines de ces applications peuvent être trouvées dans le livre du zoologiste
Richard Dawkins « The Blind Watchmaker» (Dawkins, 2006), dans lequel l'auteur
suggère l'utilisation d'un algorithme génétique pour faire évoluer les images de
créatures qu’il s’appelle « biomorphes ». Ce travail a été la source d'inspiration
des systèmes développés par K. Sims (Sims, 1991) et W. Latham (Todd &
Latham, 1994), qui peuvent être considérés comme les premières applications
d'évolution interactive dans le domaine des arts visuels, et qui sont généralement
considérés comme les œuvres les plus influentes dans ce domaine. Le succès de
ces approches a entraîné l'émergence d’un nouveau domaine d'art, «Art évolutif»
(Boden, 2009).


8

1.3 Description du sujet
Le projet PermutoPainter est basé sur la recherche que l’artiste Bernard

Gortais a développée dans ses dernières peintures « Arrangements avec le hasard »
présentées à la Galerie Keller à Paris en novembre 2014 et à la Galerie 14 à Toucy
– France (89130).
"À l’origine, une ligne simple traverse l’espace ou bien un éclatement comme
un bouquet de fleurs. L’un et l’autre sont rompus quand l’espace est divisé en
fragments, l’origine est perdue. Des millions d’agencements sont alors possibles,
il faut s’arranger avec les morceaux épars pour créer une composition qui dans
tous les cas gardera la trace de l’unité originelle, sans toutefois la révéler. Mais
la perception des solutions qui n’ont pas été choisies induit une fragilité dans la
nouvelle composition. Arrangements avec le hasard et choix, c’est la vie."
- Bernard Gortais L’œuvre peinte, une ligne traversant l’espace, par exemple, est découpée et
décomposée en 24 carrés égaux puis recomposée indépendamment de l’image
initiale comme dans l’exemple ci-dessous:

Figure 1- Exemple d’œuvre peinte
Dans le catalogue en 20141, les arrangements retenus sont basés sur :
 Des alignements : horizontaux, diagonaux et verticaux (Figure 1.a).

1

/>

9

 Des rythmes : Réguliers/irréguliers. Par exemple, le rythme régulé dans
l’horizontale (Figure 1.a), et (Figure 1.d) rythmes irréguliers.
 Des contrastes :
 Contrastes d’alignements. Par exemple, Figure 1.a contraste entre la
verticale et la diagonale montante.
 Contrastes de rythmes.

 Contrastes de continuité (lignes discontinues) : Figure 1.b, Figure
1.c.
 Contrastes de poids : les fragments se trouvent plus ou moins
rassemblés en haut (Figure 1.a), en bas, à gauche (Figure 1.d) ou à
droite du rectangle.

a.

b.

c.

d.

Figure 2- Exemple d’arrangements.
L’utilisation d’un ou de plusieurs de ces contrastes permet de créer des
formes et de structurer le rectangle par le choix d’un nouvel arrangement des
fragments qui le compose. L’auteur trouve que les propositions sont d’autant plus
intéressantes qu’elles sont paradoxales (par exemple à la fois calme et
dynamiques, équilibrées dans le rythme mais pas dans l’ensemble de l’espace,
continue et discontinue, etc.).
Le problème principal que PermutoPainter tente de résoudre est de formaliser
le processus créatif qui permet de créer des arrangements et de construire le


10

système qui donnera les meilleures permutations ; c’est-à-dire, celles pour
lesquelles l’auteur aura le plus d’intérêt en tenant compte qu’il doit pouvoir
préciser son désir de création au cours du processus évolutif. Il s’agit donc dans

notre stage de concevoir et d’implémenter un algorithme évolutif qui aidera un
chercheur à explorer et à identifier efficacement des compositions « intéressantes»
résultants de la combinaison de morceaux d’images et cela de manière interactive,
dans l'esprit de (Feng & Ting, 2014).
Le stage est divisé en trois étapes :
-

Recherche d’approches utilisant l’intelligence artificielle pour soutenir
la créativité.

-

Extraction

de

caractéristiques

des

peintures

et

regroupement

automatique des peintures par similarité de ces caractéristiques.
-

La troisième étape consiste à utiliser un algorithme génétique pour la

suggestion interactive à l’utilisateur (le peintre). L’utilisateur indique les
images les plus intéressantes et les étiquète. Ensuite, le système utilisera
ces informations pour apprendre une fonction « fitness » et suggérer des
images qui sont les plus proches des images que l’utilisateur veut avoir.

Ce stage constitue une étude préliminaire : par simplicité, on considère
seulement des peintures initiales contenant un fragment de ligne. C’est-à-dire, il y
a seulement une ou des lignes traversant un arrangement. La ligne est uniforme
d’épaisseur constante, les fonds sont monochromes unis comme dans la Figure 3.

Figure 3- Fragments de ligne


11

1.4 Art visuel et Abstraction
L’art visuel est l’art que nous voyons comme les peintures, les dessins, les
conceptions visuelles, la photographie et l'art informatique. Les œuvres visuelles
sont perçues par une démarche sensible, on expérimente une relation avec une
œuvre. On sent ; l'émotion, l'intuition, précèdent le langage. C’est un moyen de
découvrir le

monde et de se découvrir soi-même. Les formes d'expression

artistique changent selon les époques et les cultures, mais la fonction de l'art reste
la même.
Kandinsky est considéré comme l’un des artistes les plus importants du
XXe siècle ; Il est un des pionniers de l’abstraction picturale et celui qui, le
premier, a analysé et formalisé les éléments constitutif d’une image. Ce sont les
notions de plan, de ligne, de point, de tension spatiale, de contraste de mouvement

et de contraste de couleur. Cette démarche analytique permet d’attribuer des noms
à des éléments visuels, d’en définir une syntaxe et de formuler pour un système
informatique les éléments du programme PermutoPainter.
1.4.1

Système de Kandinsky (Gortais, 2003)

- Espace : est dynamique, les formes sont générées par les forces. Pour
Kandinsky, tous les phénomènes du monde interne ou externe peuvent être
exprimés dans des lignées. Pour lui, une forme se compose de trois éléments
fondamentaux: point, ligne, surface.
- Point : un point est la forme de base la plus petite, la particule élémentaire
de la peinture. Comme un symbole de silence, il est introverti, concentrique et
statique.

Figure 4- Points de résonance sur une surface
- Lignes : la ligne est créée par un générateur de points. Quand ce générateur
se meut dans la même direction, il va créer une ligne droite, sinon, il peut


12

constituer un triangle, une courbe ou un cercle. Avec des lignes de directions
différentes, seront évoqués les différents sentiments.
 Une ligne horizontale est la direction du temps chronologique, se
déplaçant de gauche à droite. La couleur associée est le noir, le
sentiment associé est la calme, la température associée est le froid.

Figure 5- Ligne horizontale de résonance sur une surface
 Une ligne verticale est la direction du temps immédiate, de

l'apparence, de l'émergence. La couleur associée est le blanc, le
sentiment associé est le réveil, la température associée est le chaud.

Figure 6- Ligne verticale de résonance sur une surface
- Diagonale : Une diagonale exprime la combinaison entre couleur chaude et
couleur froide. Une diagonale vers le haut est rouge, une diagonale vers le bas
est grise ou verte.

Figure 7- Ligne diagonale de résonance sur une surface


13

- Lignes courbes : une courbe est moins agressive et plus durable. Le
contraste le plus puissant entre les lignes, c’est celle qui existe entre la ligne
droite et la courbe. Une courbe signifie le lyrisme.
- Angles : Un angle droit correspond à la couleur rouge, à l'objectivité, à un
carré. Un angle aigu correspond à la couleur jaune, au dynamisme, à un
triangle. Un angle obtus correspond à l'indigo, à la mélancolie, à un cercle.
- Lignes libres: c’est une ligne qui ne touche pas le bord du cadre. Sa
direction et sa forme sont irrégulières.

Figure 8- Ligne libre de résonance sur une surface
- Surfaces : Les quatre côtés de la surface d'origine ont une résonance
particulière. Au sommet, les forces tombent violemment vers le bas, avec une
légère tension vers le haut, ce qui signifie la légèreté. Au fond, les forces
tombent doucement vers le bas avec une forte tension vers le bas, ce qui signifie
densité. Le côté à droit de la surface signifie l’aventure et le départ. Le côté à
gauche de la surface signifie la maison et le retour.

Figure 9- La gravure de « la Mort, le Diable et le Chevalier »


14

On peut voir un exemple dans la Figure 9. C’est une œuvre d’art d’Albrecht
Dürer, un peintre, graveur, théoricien de l'art et de la géométrie allemand au XV°
siècle. La gravure originale est celle de gauche. Regarder chaque image en cachant
l’autre et sentir s’il y a une différence de perception.
Kandinsky (mais aussi Paul Klee et d’autres par la suite) ont mis en évidence
l’analyse les fonctions plastiques du point, de la ligne, du plan. L’auteur de ce
projet Bernard Gortais utilise la même démarche pour ordonner ses collections de
petits carrés dans un rectangle englobant de 6x4 carrés.
1.4.2

Constructions

Dans l’art visuel et d'autres arts, la perception du changement de ne peut
qu’être possible s’il existe l’élément abstrait invariant. Cela fournit la structure et
le rythme. Dans la peinture, la structure spatiale procède souvent du format qui est
supporté par le taux correspondant entre sa hauteur et sa longueur. Ces ratios
génèrent des structures géométriques qui sont la base de la créativité. Par exemple,
dans l'œuvre de Tintoretto (un peintre italien connu, Venise 1518 - 1594) et les
peintres baroques, des compositions dynamiques sont basées sur l'utilisation de
dissymétries diagonales.
1.4.3

Couleurs

Une couleur est définie par la teinte, la saturation et la luminosité (T, S, L).

Certaines couleurs sont considérées comme chaudes (rouge, orange, jaune),
d'autres sont considérées comme froides (bleu, vert, violet). Dans les arts visuels,
les variations de couleur sont basées sur sept contrastes de couleurs comme le
tableau ci-dessous :


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Tableau 1. Types de contraste (Gortais, 2003)
L’important est que, même si la perception des couleurs est subjective, elle
est un moyen d'expression symbolique pour toutes les nuances de nos émotions.
En conclusion, la combinaison de qualités physiques peut créer la variété des
qualités émotionnelles. On pourra considérer par exemple que la qualité
émotionnelle « tragique » résultera d’une combinaison de luminosité faible, de fort
contraste de couleur, de déplacements lents.
On peut lister quelques éléments constituants du visuel :
 La teinte : la combinaison des couleurs ; couleurs primaires et
couleurs secondaires ; chaud-froid
 La saturation : intensité de la couleur par rapport à son intensité
maximale
 La luminosité : niveau de gris de la couleur : sombre-clair
 Le point, la ligne, le plan.