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Imagerie océanique
Atelier Imagerie marine in situ - Québec Océan 2025
Sous l’impulsion de plusieurs équipes de Québec-Océan et du laboratoire Takuvik, un atelier de travail sur l’imagerie marine in situ a été organisé les 18 et 19 novembre 2025 à l'Université Laval. L'objectif principal était d’augmenter la collaboration et la synergie entre les équipes de Québec-Océan au sujet de l’instrumentation, de la logistique d’acquisition, du traitement informatique et du stockage d’images d’organismes marins in situ.
L’atelier a été organisé par Laure Vilgrain (postdoc), Juliette Provencher (professionnelle de recherche), Léna Bodiguel (doctorante), Zoé Garmirian (doctorante), Mathieu Ardyna (chercheur) et Frédéric Maps (professeur) et a regroupé 37 participant.e.s (Fig 1, et liste) dont:
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23 étudiant.e.s
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9 professionnel.le.s de recherche
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5 chercheur.euse.s
venant de l’Université Laval en biologie (27) ou en optique (3), du Centre Hospitalier de l’Université Laval (3), de l’Université du Québec à Rimouski (3) et de l’Université du Québec à Chicoutimi (1).
Selon la gamme de taille des organismes imagés (Fig. 2), 9 instruments sont principalement utilisés par les membres de Québec Océan :
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l’Imaging Flow CytoBot (IFCB)
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le PlanktoScope
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le Curiosity Microscope
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l’Underwater Vision Profiler (UVP)
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le Lightframe On-sight Key species Investigation (LOKI)
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la DropCam
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les Remotely-Operated Vehicules (ROV)
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les GoPros
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les Drones
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Figure 1. Mosaïque d’images des participant.e.s et des organismes étudiés par des outils d’imagerie à Québec-Océan (27 participant.e.s sur 37).
Figure. 2. Gammes de tailles imagées par les instruments utilisés dans la communauté de Québec Océan. Crédits : L. Vilgrain (microalgues et copépodes), images libres de droits (cténophore, ophiure, kelps), K. Miranda (drone). Figure : Andéol Bourgouin.
Objectifs de l'atelier
Les sessions thématiques avaient pour but de répondre à 4 grands objectifs (Fig. 3):
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Faire un état des lieux des types d’imageurs et de leurs utilisateur.rice.s (opticien.ne.s et biologistes) à Québec Océan
Apprendre à se connaître (Activité Flux de tâche + Session 2A et 2B) -
Identifier les blocages dans le traitement d'image pour chaque instrument
Trouver des synergies dans la méthodologie (Session 1) -
Identifier les problèmes dans la gestion logistique lors de l’utilisation des instruments ou de la gestion des métadonnées
Identifier les personnes ressources et améliorer le transfert de connaissances (Session 3) -
Identifier les problèmes de stockage d’images et de calcul
Trouver des solutions pour les serveurs de stockage et leurs financements (Session 4)
Figure 3. Flux de tâches de l’image brute à la donnée écologique et répartition des différentes sessions, résumés ci-dessus
(voir Ressource 3 pour le programme détaillé).
Résumé des sessions
Session 1 - Méthodes de traitement d'images, classification, segmentation (vision par ordinateur, intelligence artificielle).
La session 1 avait pour but d’explorer les méthodes de traitement d’images, avec un focus sur les problèmes de segmentation, de classification, de pré- ou post-traitements. Elle était divisée en deux parties :
- 1) Une activité “Flux de tâches”: sur des grandes feuilles de papier, chaque équipe “par instrument” devait détailler et partager le fonctionnement des 9 instruments d’imagerie, de l’image brute à la donnée écologique en identifiant les blocages techniques s’il y en avait (Fig. 4). Chaque groupe présentait ensuite l’instrument et son fonctionnement à tous; l’activité permettait aussi aux participant.e.s de faire connaissance.
2) Une série de présentations, qui se sont déroulées le mardi après-midi et le mercredi matin. Les présentations concernaient la quantification avec des images de drones de la couverture intertidale de kelps, le comptage automatique d’espèces benthiques avec des vidéos GoPros, la caractérisation des parois verticales du Saguenay avec un ROV, la classification automatisée d’images de phytoplancton, la segmentation des colonies de phytoplancton sur les images IFCB, les solution de pré-traitement des images LOKI et l’analyse automatique de la pigmentation des copépodes sur des images en couleur. Les supports de présentation sont dans la Ressource 5 et les prises de notes détaillées dans la Ressource 6.
Figure 4. Déroulement et exemples de posters issus de l’activité “Flux de tâches”. Tous les posters finaux sont accessibles dans la Ressource 4.
Session 2 - Avant et après l’acquisition d’images
Cette session englobait une série de présentation orales, concernant toutes les étapes avant et après la production d’images : l’instrumentation et les questions écologiques. Elle permettait aussi d’apprendre à connaître l’expertise des différents participants. Tous les détails (supports, prises de notes) sont dans les Ressources 5 et 6.
A - Instrumentation: développement d'instruments pour les organismes marins
La session 2A avait pour but de présenter le fonctionnement détaillé d’instruments d’imagerie. Les présentations concernaient la démonstration de l'utilisation d’un Curiosity microscope, l’assemblage d’un Planktoscope, la description du fonctionnement de plusieurs imageurs utilisant les techniques de cytométrie, et la description d'un microscope in situ pour les algues de glace.
B - A quelles questions écologiques l'imagerie permet-elle de répondre ?
La session 2B a permis d’explorer les questions écologiques abordées avec les instruments d’imagerie. Les thèmes présentés concernaient la distribution des espèces benthiques (ex: détection du mouvement d’organismes dans les sédiments, caractérisation de la diversité benthique dans les fjords, détection de la présence d’espèces envahissantes sur les coques de bateaux, etc.); l’utilisation d’images de copépodes arctiques pour extraire des caractéristiques morphologiques et entraîner des modèles de stratégies de vies; l’utilisation d'images pour quantifier différents composants de la pompe biologique du carbone; la description de la distribution verticale du zooplancton; le comptage automatique du phytoplancton issu d’expériences en mésocosme; et enfin l’étude de l'influence des apports d’eau douce sur la distribution du phytoplancton dans les fjords.
A la suite de cette session, tous.tes les participant.e.s. ont donné une image d’eux et une image d’organisme marin illustrant leur travail pour constituer une mosaïque d’images (Fig. 1).
Session 3 - Logistique et responsabilités pour l’imagerie dans nos labos
La session 3 avait pour but d’identifier les problématiques, mais surtout les meilleures pratiques pour que le déploiement des instruments d’imagerie se fasse avec le plus de connaissances, de réussite et de sérénité possible pour les utilisateur.ice.s actuels et futurs. La session était séparée en 2 parties :
1) Premièrement, une session de questions/réponses a été organisée afin d’identifier les problématiques principales avec 3 personnes ayant de l'expérience de terrain. Le panel était animé par Laure Vilgrain et les répondants étaient Cyril Aubry (PR, Takuvik, Labo F. Maps), Camille Lavoie (PhD, Takuvik, Labo P. Archambault) et Élodie Gagnon (PR, Takuvik, Labo M. Ardyna) (Fig. 5).
Les questions étaient :
1 - Avez-vous déjà eu des problèmes en déployant des outils d’imagerie et comment ça s’est répercuté sur votre équipe ou sur les données ?
2 - Dans votre équipe, à qui et comment est demandée l’aide lors du déploiement d’un outil d’imagerie ?
3 - Par qui et comment sont gérées les métadonnées ?
4 - Comment est fait le transfert de connaissance entre les utilisateurs ?
Les réponses sont retranscrites dans la prise de notes détaillées en Ressource 6.
Figure 5. Déroulement du panel de discussion “Responsabilité et Logistique pour l’imagerie dans nos laboratoires”.
2) Dans un second temps, un formulaire permettant de clarifier les réponses à ces questions et de dégager des recommandations par instrument a été rempli par les différents sous-groupes. Les formulaires sont accessibles dans la Ressource 7 (8 documents, le fichier Drones n’est pas disponible).
La synthèse de ces deux activités a permis d’aboutir à l’ensemble des recommandations ci-dessous :
Recommandations “Responsabilités et Logistiques”
Sur le terrain :
Chaque problème technique impacte la quantité et la qualité des données et donc les projets des étudiant.e.s et de leurs encadrant.e.s. Les préconisations pour les éviter :
1. Tester les équipements sur le terrain en avance par rapport au moment d’échantillonnage: les visios, guides ou courriels ne suffisent pas, tous les membres du panel ont insisté sur ce point.
2. Avoir des solutions de secours (ex: assembler une nouvelle DropCam) soutenues par un réseau de soutien à distance par mail ou téléphone avec des personnes ressources prévenues des mois à l’avance, disponibles et volontaires pour apporter l’aide.
3. Garder une trace des problématiques passées et de leurs solutions dans un log sheet pour les rendre accessibles et faire des inventaires des pièces de rechange si besoin
4. Si possible, avoir un contact avec les personnes qui ont participé à l’instrumentation de l’outil d’imagerie
Pour les metadonnées :
1. Partir avec un cadre de base pour la prise de métadonnées avec une réflexion en équipe et en amont sur les métadonnées les plus importantes (ex: noter grossissement et échantillon dans le nom de l’image pour le curiosity).
2. Faire des backups des métadonnées sur le terrain (ex: notes, photos, numérisation)
3. Avoir des solutions d’uniformisation et de sauvegarde des métadonnées dans les labos. Par exemple, le laboratoire BIOME a un professionnel de recherche pour la gestion des métadonnées, et les données DropCam, LOKI et IFCB sont stockées sur Valéria.
Il faut noter que pour les instruments simples (ex: GoPros) il y a beaucoup moins de suivi et stockage des métadonnées, souvent dépendants de projets spécifique d’un.e étudiant.e : peut-être réfléchir au moyen d’uniformiser les métadonnées même pour les projets individuels d’étudiants liés à des instruments “simples” (ex: GoPros, Drones).
Pour le transfert de connaissances :
1. Créer des protocoles écrits et/ou vidéos disponibles sur un dossier partagé
2. Former à l’utilisation des équipements sur le terrain et en avance
3. Alimenter un flux de connaissance PR vers étudiants mais aussi étudiants vers PR si l’outil est nouveau, spécifique du projet d’un.e, ou si l’étudiant.e apprends de nouvelles solutions sur le terrain
4. Transmettre les moyens d’entretien du matériel, pour le maintenir fonctionnel et efficace et valider l’état de l’appareil à la fin de chaque utilisation (achats nécessaires, calibrations, etc)
5. Si besoin, organiser ou participer à des workshops spécifiques à un instrument
Noter que plus l’instrument est complexe/cher (nécessite des compétences spécifiques), plus des efforts de passation devraient être mis en place.
Pour répartir les responsabilités :
Souvent la responsabilité du déploiement d’un instrument, surtout s’il est nouveau, n’est pas dans les tâches officielles d’un étudiant ou d’un PR. Nous recommandons de :
1. Formaliser les moments de transferts de responsabilités (qui, quelle durée, quel endroit?) (ex: pendant un projet précis d’un.e étudiant.e, juste pour une mission, juste à un endroit etc?)
2. La responsabilité finale est au/à la chercheur.euse.
Session 4 - Stockage d'images et calcul GPU: infrastructures et financements
Cette session était très courte et avait juste pour but d’initier les discussions qui devront se tenir plus tard entre les chercheurs.euses concerné.e.s.
Le constat : comme partout, le stockage d’image a un coût important, et sur certaines plateformes comme Ecotaxa (utilisée pour l’UVP, l’IFCB, le Planktoscope et potentiellement le Curiosity), les équipes de QO arrivent à des limites.
- Sur EcoTaxa : environ 4 Euros / lot de 1500 images : 25k$/an pour nos 6M d’images ? D’ailleurs, une participation financière auprès du Laboratoire de Villefranche-sur-Mer est nécessaire d’ici janvier 2026 pour le stockage d’images UVP (et sûrement IFCB)
- Sur Valéria : 150$/To supplémentaire (sans l’infrastructure numérique…)
Les solutions évoquées pendant l’Atelier sont :
- l’Alliance de recherche numérique du Canada à l’échelle nationale: des appels à propositions ont lieu chaque année (et développer un serveur Ecotaxa au Canada ?)
- le serveur Valéria à l’Université Laval, déjà en place pour plusieurs instruments (LOKI, IFCB, données d’images benthiques de BIOME)
- l’OGSL (Observatoire Global du Saint-Laurent), déjà utilisé par l’équipe BIOME.
Une réunion sur ces questions sera organisée dans le futur par les chercheurs.euses : Philippe Archambault, Mathieu Ardyna, Caroline Bouchard, Mahdi Bendif, Arnaud Droit, Frédéric Maps.
Liens vers les ressources
Recommandations générales
L’équipe organisatrice de l’Atelier Imagerie marine in situ, soutenu financièrement par le réseau Québec Océan recommande :
1. De maintenir une rencontre annuelle afin d’assurer la continuité de la synergie entre les équipes
2. D’organiser des rencontres régulières au sein des labos pour le transfert de connaissance en suivant les recommandations “Responsabilités et Logistiques”
3. D’identifier les besoins de formations communs et de proposer de telles formations, comme par exemple :
◆ Quels outils d’annotation d’image en vue de la classification ou de la segmentation ?
◆ Utilisation du langage python pour la classification ou la segmentation automatique d’images
◆ Une courte formation théorique sur le fonctionnement de l’identification automatique d’éléments sur une image/vidéo
◆ Des formations ou ateliers spécifiques par instruments (ex: Planktoscope, LOKI): soit en les organisant, soit en supportant la participation d’étudiants de Québec Océan dans d’autres institutions. Ces formations pourraient être données par des professionnels de recherche internes (à ULaval, Phillipe Massicotte ou bien Cyril Aubry par exemple) ou par des intervenant externes.
◆ Ouverture à l’internationale par invitation de conférenciers (ex: ML for Plankton)
4. De penser à des activités ou projets communs :
◆ Une “veille méthodologique” sur les nouveaux développement d’outils informatiques, peut-être lors de la prochaine réunion annuelle et de mettre à jour les nouvelles informations sur un sharepoint
◆ Une mission/partie de mission en mer rassemblant tous nos outils d’imagerie et compétences associées ?