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16 novembre 2017

Stage M2 : Reconstruction tomographique de contours avec application en microscopie électronique


Catégorie : Stagiaire


Contexte scientifique : L’objectif de la tomographie est de permettre d’observer l’intérieur d’un objet, à partir de mesures extérieures faites à l’aide de faisceaux de particules qui le traversent. Cette technique est utilisée dans plusieurs domaines, en imagerie médicale (tomodensitométrie par rayons X), en imagerie biologique ou des matériaux (synchrotron, microscopie par rayons X ou électrons), ou encore en contrôle non-destructif. L’image 3D est reconstruite à partir de projections 2D faites sous des angles différents, en résolvant un problème inverse linéaire. Afin d’en extraire l’information utile, une étape de segmentation du volume reconstruit est souvent nécessaire. Les deux opérations – reconstruction tomographique et détection des contours – peuvent être effectuées séquentiellement mais aussi simultanément, avec des méthodes de reconstruction de contours de type lambda-tomographie, analyse micro-locale (Quinto and Oktem [1]) ou inverse approchée (Louis [2]). La reconstruction de contours permet une meilleure optimisation des paramètres de régularisation destinés à réduire l’influence du bruit et semble faciliter la segmentation.

Objectifs du stage : L’objectif du stage est d’implémenter un algorithme itératif de reconstruction tomographique de contours et de le valider d’abord sur des données synthétiques puis réelles, les dernières étant acquises avec un microscope électronique. Dans l’étape de validation on mesurera l’influence de la méthode sur la segmentation, la qualité des surfaces reconstruites, ou encore l’influence sur la détection de particules de petites tailles. Les données réelles proviennent d’une collaboration avec deux laboratoires spécialisés en science des matériaux (MATEIS à Lyon et IPCMS à Strasbourg).

 

Compétences développées au cours du stage : Dans le cadre plus général de la résolution des problèmes inverses, ce stage aborde le cas particulier de la reconstruction tomographique. Les méthodes d’inversion itératives (résolution d’un problème d’optimisation, après ajout d’un terme de régularisation, par exemple de type variation totale [3]) seront étudiées. Dans l’étape de validation le/la stagiaire sera amené à se familiariser avec des logiciels spécifiques et à acquérir une démarche scientifique pour analyser ses résultats.

Encadrement : Le stage sera encadré au laboratoire CREATIS (Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l’Image pour la Santé), par une équipe formée de plusieurs personnes : Voichita Maxim (maître de conférences INSA), Hussein Banjak (post-doctorant) et Thomas Grenier (maître de conférences INSA). Le stage se déroulera en collaboration étroite avec les laboratoires fournissant les données afin de bien comprendre le contexte applicatif.

Compétences requises :

Contact : voichita.maxim@creatis.insa-lyon.fr

Bibliographie :

[1] E. T. Quinto and O. Oktem, “Local tomography in electron microscopy”, SIAM J. Appl. Math., 2008.

[2] A. K. Louis, “Feature reconstruction in inverse problems”, Inverse Problems, 2011.

[3] E. Y. Sidky, C.-M. Kao, X. Pan “Accurate image reconstruction from few-views and limited-angle data in divergent-beam CT”, Journal of X-ray Science and Technology, 2006.

Durée du stage : 5 à 6 mois à partir de février 2018.

 

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