Doctorat détection automatique multimodale des disfluences typiques du bégaiement

1. Introduction Le bégaiement, trouble de la fluence affectant des millions de personnes, se caractérise par des disfluences spécifiques (blocages, prolongations, répétitions) liées à un dysfonctionnement du contrôle moteur de la parole. Leur détection automatique, bien que déjà explorée via des modèles audios, reste limitée par une faible robustesse, une difficulté à identifier certaines disfluences comme les blocages silencieux, et une dépendance à des données rares. Cette thèse propose une approche multimodale (audio, vidéo, texte) pour améliorer la précision et la robustesse de la détection, en s’appuyant sur un corpus audiovisuel de locuteurs francophones bègues. L'analyse reposera sur des techniques d'encodage spécifiques à chaque modalité, suivies d'une fusion stratégique de leurs représentations pour une classification finale. 2. Missions L’objectif de cette thèse est de concevoir, développer et évaluer une approche multimodale d’apprentissage profond pour la détection automatique des disfluences typiques du bégaiement en français, en combinant les modalités audio, vidéo et textuelle. Le travail s’appuiera sur un corpus audiovisuel annoté de locuteurs francophones bègues, avec une attention particulière portée aux disfluences difficiles à détecter par l’audio seul, comme les blocages silencieux, et à la robustesse face à la variabilité individuelle. Les missions du doctorant s’articuleront autour des axes suivants : Encodage audio : Implémenter et adapter Stutternet (Sheikh, S. A., Sahidullah, M., Hirsch, F., & Ouni, S. – 2021- Stutternet: Stuttering detection using time delay neural network. In EUSIPCO) pour extraire des caractéristiques acoustiques pertinentes à la détection de disfluences, en capturant les dépendances temporelles. Encodage vidéo : Développer et entraîner des modèles de vision (par exemple C3D ou Transformers) pour analyser les séquences vidéos à la recherche d’indices visuels du bégaiement (tensions faciales, clignements, mouvements atypiques). L’extraction de landmarks faciaux (avec OpenFace ou MediaPipe) sera également explorée comme source complémentaire ou alternative de caractéristiques. Encodage texte : Générer des transcriptions automatiques (via Whisper) et les encoder à l’aide de modèles de langage pré-entraînés (BERT, RoBERTa) afin d’extraire le contexte linguistique et de repérer des schémas textuels caractéristiques des disfluences. Fusion multimodale : Mettre en œuvre et comparer plusieurs stratégies de fusion des représentations issues des trois modalités, telles que la concaténation, les mécanismes d’attention adaptatifs ou d’autres approches exploitant la complémentarité des données. Classification et évaluation : Développer un classifieur opérant sur la représentation fusionnée pour prédire la présence ou l’absence de bégaiement dans une fenêtre temporelle donnée. L’évaluation s’appuiera sur des métriques standards (précision, rappel, F1-score, AUC), avec une comparaison aux annotations manuelles expertes. Des analyses qualitatives seront également menées pour interpréter les erreurs du modèle et affiner l’approche. Au-delà de la détection, la thèse vise à apporter une contribution méthodologique au domaine de la fusion multimodale appliquée à la parole pathologique, avec un potentiel impact en contexte clinique. 3. Compétences attendues Le candidat devra avoir un master en informatique, de solides compétences en apprentissage automatique et profond, une bonne maîtrise de Python et des frameworks comme PyTorch ou TensorFlow, ainsi qu’un intérêt pour le traitement du signal (audio/vidéo) et, idéalement, pour le NLP. Autonomie, rigueur, esprit critique et capacités d’analyse sont indispensables, tout comme de bonnes compétences en communication pour évoluer dans un environnement pluridisciplinaire. Un intérêt pour la phonétique, la linguistique et les troubles de la parole, en particulier le bégaiement, sera un plus. Contexte de travail Le doctorant sera impliqué dans un projet de recherche pluridisciplinaire associant deux laboratoires complémentaires : le LORIA, spécialisé en informatique, avec une expertise en traitement de la parole et en apprentissage profond, et PRAXILING, laboratoire en sciences du langage reconnu pour ses travaux en phonétique et sur le bégaiement. La recherche s’appuiera sur un corpus audiovisuel existant et annoté de locuteurs francophones présentant des troubles de la fluence. La thèse sera encadrée conjointement par des chercheurs en informatique et en sciences du langage, assurant une co-supervision interdisciplinaire. Elle se déroulera principalement au LORIA, à Nancy, avec des séjours réguliers au laboratoire Praxiling, à Montpellier, pour avoir des échanges scientifiques et enrichir l’approche de la problématique par une double expertise. Contraintes et risques Déplacements (pris en charge) à prévoir entre les deux laboratoires porteurs du projet.