Reconstruction 3D à partir d'images échographiques

Abstract

Les images bidimensionnelles imposent certaines limites à l’échographie. La reconstruction tridimensionnelle est en grande partie responsable de la subjectivité de l’examen. L’intérêt de l’échographie 3D est de procurer au médecin une information 3D de la région étudiée, dont la présentation des informations tridimensionnelles peut alors faciliter l’exploration. De plus, l’échographie 3D permet une visualisation de l’information qui était impossible avec l’échographie classique. Dans ce mémoire nous étudions les différentes étapes pour faire une reconstruction tridimensionnelle à partir d’une séquence d’images échographiques bidimensionnelles. Lors de cette étude, nous avons présenté plusieurs méthodes, il s’agit du filtrage du bruit multiplicatif des images échographiques (Filtre Anisotrope), la modélisation tridimensionnelle par des courbes et des surfaces (Bézier, B-splines, µ-splines) ainsi que la visualisation (Projection en perspective, Zbuffer). Afin de bien observer l’objet reconstruit et avoir un rendu réaliste, nous avons introduit des transformations géométriques tridimensionnelles, des modèles d’illumination et d’ombrages (Modèle de Gouraud, Modèle de Phong). Notre mémoire sera organisée en six parties de la manière suivante: - Le premier chapitre est décomposé en deux parties. La première contient les notions principales de l’imagerie ultrasonore tel que; la génération d’une onde sonore, les différents composants influant sur l’échographie, les principaux modes d’analyse en imagerie échographique et les actions biologiques des ultrasons. La seconde contient des définitions et des notions concernant l’échographie tridimensionnelle et des nouvelles possibilités qu’elle apporte. Nous terminons par une comparaison avec d’autres modalités d’imagerie anatomique. - Le deuxième chapitre est consacré à l’étude et la mise en œuvre d’un filtre basé sur le principe de la diffusion anistrope. L’objet de cette diffusion est de réduire le bruit appelé tâche (en anglais " speckle" ), qui est un bruit multiplicatif et qui provoque un phénomène de diffusion assez important, tout en préservant la position et le contraste des contours. - Dans le troisième chapitre, nous donnons les notions mathématiques pour la modélisation des courbes et des surfaces, ainsi nous voyons plusieurs méthodes et qui serons utilisé dans la reconstruction tridimensionnelle. - Dans le quatrième chapitre, nous présentons les principes mathématiques et géométriques préliminaires concernant le 3D, tel que la rotation, la translation, le changement d’échelle et les coordonnées homogènes. - Dans le cinquième chapitre, nous introduisons les définitions concernant la visualisation tridimensionnelle, qui consiste à représenter l’objet reconstruit sur l’écran. Dans cette partie nous proposons des méthodes qui apportent des solutions à ce problème; nous commençons par définir la notion de projection, ensuite vient l’étape du rendu réaliste qui englobe plusieurs étapes intermédiaires, la première étape consiste à éliminer les parties cachées, ensuite il y a l’application des modèles d’éclairement pour simuler les sources lumineuses et les modèles d’ombrage. - Le dernier chapitre est consacré à la présentation de notre application et notre choix s’est orienté vers le langage de Matlab, qui constitue un excellent outil de prototypage et de test simple et très efficace, optimisé pour le traitement des matrices, et pour le calcul numérique. Ainsi, il contient également une interface graphique puissante. Nous terminons par une conclusion résumant notre apport et les perspectives éventuelles au travail réalisé