Présentation de la thématique du master de Christophe Rigaud

Interprétation d'images et graphe conceptuel intégrant des connaissances topologiques et photométriques


Présentation Démarche Résultat Conclusion Résumé Téléchargement


Présentation

 top

Les travaux présentés ci-dessous ont été réalisés au cours d'un stage de master recherche qui s'est déroulé de mars à juillet 2011 au sein du laboratoire LISA de l'école d'ingénieur ISTIA à Angers. Plus particulièrement dans le contexte de l'activité de recherche de l'analyse d'images pour l'aide au diagnostic. Il fait suite à une recherche bibliographique sur l'interprétation d'images et graphe conceptuel intégrant des connaissances topologiques et photométriques réalisée de novembre 2010 à février 2011.


Problématique

 top

Comment interpréter des images en combinant des informations topologiques et photométriques non quantitatives? Un exemple de situation où ce type d'information pourrait être avantageusement exploité serait celui illustré par la figure ci-dessous :

body liver vessel

Cet exemple concerne le rendu volumique d'une image médicale. Le choix de la fenêtre de rendu (une plage d'intensités à afficher) est crucial pour améliorer la perception d'une structure donnée. Dans ce cas, l'objectif est de visualiser le réseau vasculaire à partir de l'image de gauche, en supposant que l'on dispose du masque des os. Sachant que le réseau vasculaire n'est pas inclus dans les os (information topologique à priori), on peut tout simplement retirer de l'image le volume relatif au os afin de faciliter la visualisation du réseau vasculaire (figure du milieu). Par ailleurs, dans l'hypothèse où le réseau vasculaire est plus clair que le tissu du foie, on peut modifier le fenêtrage de manière à afficher que les tissus qui ont une intensité supérieure à ceux du foie (voir le résultat obtenu manuellement sur la figure de droite).


Démarche

 top
La démarche de ce travail peut se résumer par les étapes suivantes, pour plus d'exhaustivité le lecteur se référera au documents officiels disponibles dans la rubrique téléchargement.
Formalisation
- représentation des informations conceptuelles
- modélisation du processus de segmentation
Inférence (déduction)
- région d'intérêt
- nombre de classes et ordonnancement
Image
- masquage
- partitionnement des régions
- fenêtrage optimal
Évaluation
- images synthétiques
- choix de l'algorithme de partitionnement
- quantification des bénéfices attendus
Application
- images médicales
- identification de la partition d'intérêt
- fenêtrage et rendu volumique


Résultats

 top

Suite à une évaluation quantitative de la méthode proposée sur des images synthétiques, elle a été appliquée à des données médicales. Ces données sont constituées d'images et de masques de certaines structures (organes) au format DICOM. Les trois images ci-dessous montrent respectivement une image DICOM brute, un masque du foie et un masque de rein.

body liver vessel

Nos résultats les plus significatifs sont les rendus volumiques ci-dessous, il représentent des tumeurs du foie (à gauche), le fois plus le système hépatique (au milieu) et le système hépatique (à droite) tous extraits d'une image de patient réel.

body liver vessel

Conclusion

 top

Bilan
L'apport des différentes connaissances à priori confirme, selon l'analyse quantitative des différents bénéfices, l'intérêt de la méthode proposée autant pour les images synthétiques que pour les images médicales. Il y a donc un intérêt certain à utiliser des connaissances à priori sur une image pour la traiter plus finement. Un point incontournable de ce succès semble être l'application de masques à l'image afin de réduire l'analyse à une région d'intérêt contenant un minimum de données polluantes, il en résulte une rapidité de calcul accrue (moins de donnée et moins de classe à former). La segmentation est plus performante avec la connaissance à priori du nombre de classe, ce qui permet au final d'identifier plus précisément chaque classe pour appliquer un fenêtrage optimal à une ou plusieurs d'entre elles (visualisation améliorée).

Réflexion personnelle
Le travail bibliographique sur lequel s'appuie ce rapport est précieux pour christophe Rigaud en terme de contenu scientifique mais aussi de domaines d'applications. Il lui a permis d'orienter son travail et, il l'espère, permettra de repousser les limites du traitement d'image guidé par des connaissances à priori. La partie formalisation reste pour lui le point le plus difficile de ce travail : la mise en équation d'un raisonnement n'était pas une activité naturelle pour christophe. Les parties évaluation et application ont été, et reste, les plus fascinantes pour lui dans le sens ou il a découvert au fil du stage comment et pourquoi on a besoin de connaître une image avant même de commencer à penser à la traiter. Ce fut, dit-il, une extraordinaire expérience mêlant recherche scientifique et traitement d'image qui lui a ouvert les portes d'un doctorat (sous réserve de financement).


Résumé

 top

Mots cléfs : interprétation d'image, fenêtrage, topologie, photométrie.

Ce travail fait état de l'art en matière d'interprétation d'image guidée par des connaissances topologiques et photométriques à priori. L'utilisation d'informations à priori est un moyen d'anticiper le contenu d'une image et donc d'en optimiser son traitement. Ces connaissances sont ici représentées sous forme de graphes conceptuels à partir desquels il est infèré le contenu de l'image. Il s'agit plus concrètement du nombre de classes de l'image et de leurs relations photométriques, à tout instant d'une procédure de segmentation itérative. Un point important de l'étude est la limitation à des connaissances non quantitatives de manière à appliquer un traitement spécifique à chaque image et à prendre en compte ses particularités. Dans un second temps, apparait la quantification des bénéfices de la méthode proposée à savoir, la diminution des données polluantes, le gain de temps de calcul ou encore sa robustesse. Une dernière partie est consacrée à l'application à des images médicales de la région de l'abdomen dans lesquelles apparaissent clairement les tumeurs du foie ou encore les vaisseaux hépatiques dans le but d'assister le diagnostic médical.


Téléchargement

 top
PDF - Rapport bibliographique PDF - Rapport master SDS
PDF - Présentation bibliographique PDF - Présentation master SDS

Auteur

 top
Nom : Christophe Rigaud
Date : 4 juillet 2011
Email : christophe.rigaud(at)etud.univ-angers.fr
Web : www.christophe-rigaud.com

Encadrant : Jean-Baptiste Fasquel