SCANNER A RAYONS X OU TOMODENSITOMETRE

Ligne de partage des eaux LPE

La morphologie mathématique fournit de nombreux outils de segmentation d’images. Nous allons nous intéresser ici à l’une des nouvelles techniques : la technique de la Ligne de Partage des Eaux (LPE).La ligne de partage des eaux est une notion très importante pour les problèmes de segmentation. Intuitivement, elle est définie par analogie géographique comme le complémentaire des bassins versants, un bassin versant étant la zone associée à un minimum régional telle qu’une goutte d’eau tombant dans cette zone et suivant la ligne de plus grande pente s’arrêtera dans ce minimum.On définit :
– Le minimum local comme étant le point ou plateau d’où on ne peut pas atteindre un point plus bas sans être obligé de remonter ;
– Le bassin versant comme étant la zone d’influence d’un minimum local : une goutte d’eau s’écoulant dans le bassin versant arrive au minimum local ;
– La ligne de partage des eaux est une ligne séparant 2 bassins versants (de cette ligne, une goutte d’eau peut s’écouler vers au moins 2 minimas locaux distincts). Elle est également la limite des zones d’influence des minima locaux.
La transposition de cette définition intuitive en termes mathématiques ne va pas sans poser de nombreux problèmes (définition d’une ligne de plus grande pente, problème des plateaux, etc..).
La plupart des définitions sont algorithmiques, c’est-à-dire que la ligne de partage des eaux est définie d’après le moyen qui permet de la construire. Un des algorithmes les plus populaires est l’algorithme « d’immersion » qui consiste à remplir progressivement les bassins versants (à partir des minima régionaux) pour déterminer leurs limites.

Technique d’immersion

L’algorithme consiste à suivre les étapes suivantes :
– percer chaque minimum local de la surface.
– Inonder la surface à partir des minimas locaux, l’eau montant à vitesse constante et uniforme dans les bassins versants.
– Quand les eaux issues de 2 minimas différents se rencontrent, on monte une digue pour
qu’elles ne se mélangent pas.
– A la fin de l’immersion, l’ensemble des digues constituent la ligne de partage des eaux.

Application pour la segmentation

C’est une technique puissante de segmentation par morphologie, qui a donné lieu à des développements importants et de plus en plus d’applications, consiste à effectuer un marquage puis une reconstruction, éventuellement précédés de prétraitement (rehaussement de contraste, filtrage, en particulier par des filtres alternés séquentiels).La ligne de partage des eaux fournit un bon outil de segmentation des images en niveaux de gris.Elle peut être appliquée directement sur l’image initiale et permet par exemple de détecter les lignes de crête de l’image de mettre en évidence des structures fines linéaires sur le résultat d’un chapeau haut-de-forme…Le choix de l’image sur laquelle la ligne de partage des eaux est appliquée dépend bien sûr du problème posé, et doit être effectué en premier lieu. L’inconvénient de la ligne de partage des eaux est qu’elle fournit souvent une image sursegmentée. La technique de marquage (la fonction de marquage sélectionne des minima régionaux) permet alors d’imposer des minima à la ligne de partage des eaux pour éviter ce problème.Les marqueurs définissent les sources depuis lesquelles l’algorithme de la LPE va simuler la montée des eaux. Afin d’éviter la création de bassins au niveau des minima locaux, il est nécessaire d’effectuer une modification de l’homotopie de la structure d’entrée qui consiste à mettre les zones marquées au niveau le plus bas de la structure.
Cette technique fournit des caractéristiques très intéressantes en terme de qualité de segmentation, de robustesse et de temps de calcul, aussi bien sur des objets industriels que naturels.

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 LES DIFFERENTES MODALITES D’ACQUISITION
1 INTRODUCTION
2 IMAGES ANATOMIQUES ET FONCTIONNELLES
2.1 IMAGES ANATOMIQUES
2.2 IMAGES FONCTIONNELLES
3 LES DIFFERENTES MODALITES DE L’IMAGERIE MEDICALE
3.1 L’IMAGERIE PAR RESONANCE MAGNETIQUE
3.1.1 Définition
3.1.2 Principe de l’IRM
3.2 SCANNER A RAYONS X OU TOMODENSITOMETRE
3.2.1 Généralités sur les rayons X
3.2.2 Définition du Scanner X
3.2.3 Utilisation du Scanner X
3.2.4 Principe fondamental de fonctionnement d’un scanner
3.2.5 Système de mesure et de traitement des données
3.3 LA TOMOGRAPHIE PAR EMISSION DE POSITION
3.3.1 Introduction
3.3.2 Acquisition : la camera TEP et son fonctionnement
3.3.3 Examen : accueil médical et réalisation d’un examen
3.3.4 Images : Description des données
4 CONCLUSION
CHAPITRE 2 SEGMENTATION DES IMAGES MEDICALES DEUX DIMENSIONS (2D)
1 INTRODUCTION
2 SEGMENTATION BASEE SUR LES PIXELS
3 SEGMENTATION PAR REGIONS
3.1 PARTITIONS ELEMENTAIRES D’UNE IMAGE
3.1.1 Pavage, maillage d’une image
3.1.2 Voisinages et métriques associées
3.2 PARTITIONS IRREGULIERES
3.2.1 Graphes d’adjacence de régions
3.3 ARBRE QUATERNAIRE OU « QUADTREE »
3.3.1 Principe de base
3.4 LES PYRAMIDES : MODELES RIGIDES ET GENERALISATION
3.5 METHODES DU TYPE « SPLIT AND MERGE »
3.5.1 Split
3.5.2 Merge
4 PRESENTATION DE L’INTERFACE GRAPHIQUE
4.1 METHODES DE CLASSIFICATION
5 CONCLUSION
CHAPITRE 3 DETECTION DE CONTOUR DES IMAGES MEDICALES DEUX DIMENSIONS (2D)
1. INTRODUCTION
2. APPROCHES DERIVATIVES
2.1. LE GRADIENT D’UNE IMAGE
2.2. OPERATEUR DE ROBERTS
2.3. OPERATEURS DE PREWITT ET DE SOBEL
2.4. LE LAPLACIEN
2.5. OPERATEUR DE KIRSH
2.6. CRITERE DE CANNY
2.7. LES DETECTEURS DE PASSAGE PAR ZERO DU LAPLACIEN
3. OPERATEURS MORPHOLOGIQUES
3.1. L’IMAGE BINAIRE
3.2. DEFINITION DE L’ELEMENT STRUCTURANT
3.3. DEFINITION DE L’ELEMENT STRUCTURANT TRANSPOSE
3.4. TRANSFORMATIONS EN TOUT OU RIEN
3.5. EROSION-DILATATION
3.5.1. Erosion morphologique
3.5.2. Dilatation morphologique
3.6. OUVERTURE MORPHOLOGIQUE
3.7. FERMETURE MORPHOLOGIQUE
3.8. DILATATION D’UNE IMAGE BINAIRE AVEC UN DISQUE
3.9. EROSION D’UNE IMAGE BINAIRE AVEC UN DISQUE
3.10. EROSION D’UNE IMAGE EN NIVEAUX DE GRIS
3.11. DILATATION D’UNE IMAGE EN NIVEAUX DE GRIS
3.12. SQUELETTISATION
3.13. ÉLIMINATION DES PIXELS ISOLES ET SUPPRESSION DES PIXELS INTERIEURS
3.14. LIGNE DE PARTAGE DES EAUX LPE
3.14.1. Technique d’immersion
3.14.2. Application pour la segmentation
4. CONCLUSION
CHAPITRE 4 SEGMENTATION TROIS DIMENSIONS (3D) DES IMAGES MEDICALES
1. INTRODUCTION
2. MOYENS D’ACQUISITION
2.1. EN MEDECINE
2.2. EN BIOLOGIE
3. EXPLOITATION DES DONNEES VOLUMETRIQUES
4. PRESENTATION DE L’INTERFACE GRAPHIQUE
4.1. VISUALISATION 3D : RECONSTITUTION DU VOLUME A PARTIR DE COUPES TOMOGRAPHIQUES
4.2. SEGMENTATION/RECONSTITUTION
4.3. SEGMENTATION 3D
4.4. DETECTION DE CONTOUR 3D
4.5. MORPHOLOGIE MATHEMATIQUE 3D
5. CONCLUSION