Imagerie Tomographique Multi-(modales, fréquences ... · Imagerie Tomographique Multi-(modales, fréquences, énergies,...) pour la caractérisation des matériaux iTomoMulti

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Imagerie Tomographique

Multi-(modales, frequences, energies,...)

pour la caracterisation des materiaux

iTomoMulti

Ali Mohammad-Djafari

Laboratoire des Signaux et Systemes

(L2S) UMR 8506

CNRS-CentraleSupelec-UPS

91192 Gif-sur-Yvette, France

http://lss.centralesupelec.fr

Mai Nguyen-Verger

([email protected])

Equipes Trait. Infor. et Syst.

(ETIS)- UMR 8051

Ensea/Universite Cergy-Pontoise

http://www.etis.ensea.fr

Journees de Defi Imag’In, 24-25 fevrier 2016, CNRS, Paris

A. Mohammad-Djafari et Mai Nguyen-Verger, iTomoMulti, Journees de Defi Imag’In, 24-25 fevrier 2016, CNRS, Paris 1/1

1

Tabledesma+ères

• 1.Contexte• 2.Par+cipants• 3.Défisd’actualité/Verrousprincipaux• 4.Résultats• 5.Perspec+ves• 6.Interdisciplinarité• 7.U+lisa+ondelasubven+on2015• 8.Budgetfutur

iTomoMul+-DéfiImagInCNRSParis24-25/02/2016 2

1.Contexte

• Tomographie:systèmed’informa+onparimagerie,incontournabledans•  Secteurséconomiques,industriels•  Santépublique•  Sécuritéduterritoire,Défensena+onale•  Surveillanceenvironnementale•  Sciencesdesmatériaux,delaterreetdel’univers•  Patrimoineculturel


2.Par+cipants:acteursetpartenaires

• 3labosacadémiquesIdF=acteursprincipauxduprojet:L2S,ETIS,SATIE

• Organismesderecherchesna+onaux:CEA,SynchrotronSOLEIL,ESRF-Lyon/Crea+s,

•  Ins+tutdesmatériaux(I-MAT)Cergy,• LabExPATRIMACergy•  Industriels:SAFRAN,CareStream• Partenairesinterna+onaux:ASTRA(Paysbas)


3.Défis/Verrous(1)• Qualitéd’imagesaffectéepar:

•  1.Diffusiondesphotons=>flou,faussedétec+on, perteimportantedecontraste

•  2.Polychroma+citédurayonnement=>artéfacts•  3.Manquededonnées=>mauvaisereconstruc+on

•  Efficacité:•  4.Ma+èrecomposite•  5.Objetasymétrique(rapportL/H/P)•  6.Trajectoiredesource-détecteurnonstandard

Verrous


3.Défis/Verrous(2)

•  7.Mul+modalité(plusieurscaractéris+quesd’unmêmeobjet)

•  8.Fusiondedonnées(plusieursmodalitésd’imagerie)

•  9.Développementdelogiciels:•  Complexitéalgorithmique•  GPU,Calculparallèle

•  10.Grandedimension/échelle=>BigData

Verrous


4.RESULTATS-Bilan(1)

• V1-Diffusion(ETIS):Nouveauxconceptsdel’imagerieparrayonnementdiffusé(modèledeladiffusion+généralisa+onTrans.Radon)

• V2-Polychroma+cité(SATIE-L2S):modèlephysiqueadéquate+op+misa+onnon-linéaire

• V3-Faiblesdonnées(L2S):inférencebayes.• V4-Composite(L2S,ETIS):fibresdecarbone,bétonsarméetfissuré

Résultats


Résultats-Bilan(2)

• V5-Asymétrie(ETIS):oeuvresdupatrimoineculturel

• V6-Mul+modalité(ETIS,L2S):début• V7-GPU(L2S,ETIS):début• V8-Trajectoire:projetfutur• V9-Fusion:futur• V10-Grandedimension:futur

Résultats


(V1)Applica2onsbiomédicales(ETIS,Ins2tutMathSaarbrücken)

Résultats


(V1)Bétonarméetbétonfissuré(ETIS,I-MAT)Résultats:Applica+onsenCND


ϕ (in degree)

ω(in

deg

ree)

60 120 180 240 300 360

0

5

10

15

20

25

30

35

0

2

4

6

8

10

12

x 10−7

(V2)Réduc+ondesartéfactsmétalliquesenimageriedentaire(Sa+e/L2S-CareStreamDental)

NotreapprocheApproche standard FBP

Fantôme


(V5)Reconstruc+ondecouchesstra+graphiquespeintures(ETIS,IPANEMA,UVSQ)

0 50 100 150 200 250

−100

−50

050

100

0

1

2

3

4

5

6

Résultats


0 50 100 150 200 250−100

−50

050

100

0

2

4

6

8

10

Couches originales Couches reconstruites

(V6)Bimodalitéenimagerieparrayonnementdiffusé(ETIS)

Résultats


5.Perspec+ves-Projets

• Projetsfutursdanslacon+nuité

• Verrous1,2,3,4,5,6,7:con+nusàêtredévelopperàplusieursniveauxthéorique,techniqueetapplica+f.

• Verrous8,9,10:projetsfuturs

Perspec+ves


Perspec+ves-Verrous/Défis

• Projetsfuturs:VerrousetDéfis•  Imageriemul+-énergie:informa+onénergé+que,nouveaudétecteurdecomptagedephotonenCT.

•  Reconstruc+onavecfaiblenombredephotonsoupeudeprojec+onsenvuedelaréduc+ondedose.

•  Es+ma+ondemouvementdupa+entconjointementaveclareconstruc+on.

•  Fusiondedonnéesmono-chroma+queettomographique

Perspec+ves


Perspec+ves-Applica+ons

• Caractérisa+ondesmatériaux• Objetsen+ssage(aéronau+que,automobile,…)•  Epongesmétaliques(industrienucléaire,...)• Objetsporeux(béton,os,...)• Matériauxdeconstruc+on(cimentaire,béton,..)• Matériauxdupatrimoinculturel(oeuvresd’art)

• Santé,géniebiomédical•  Imageriesdentaire3D,maxilo-faciale

Perspec+ves


6.Interdisciplinarité

• Physique• Mathéma+ques• Op+misa+on•  Imagerie•  Informa+que(algorithme,calculparallèle,…)• Détecteurs• Grandeéchelle/dimension=>BigData


• Emission-diffusion3DTransmission-diffusion3DTransmission-réflexion

Problèmesouverts:Intégralesurdifférentesvariétés=>Défimathéma2que

TRConique TRCC

TRTorique

TR Calotte Sphérique


Problèmesouverts:ImagerieetModélisa2on

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Transformées de Radon généralisées

Techniques d’imagerie associées

Lignes en V TRV de diffusion TRV TRV Pivotant

Arcs de cercle TRAC Cercles TRCirc

•  Emission-diffusion 2D •  Transmission-réflexion u  Caméra Compton 2D •  Transmission-diffusion 2D •  US, Thermo-Opto-acoustique

Cônes circulaires TRCC

TRCC Pivotant Calottes sphériques

TRCalSph Sphères TRS Tores TRTorique

2D

3D

-Emission-diffusion 3D - Caméra Compton 3D - Transmission-Diffusion - Radar à Synthèse d’ouverture - Transmission-diffusion 3D

Défi interdisciplinaire Math/Physique/Imagerie/Informatique

iTomoMul+-DéfiImagInCNRSParis24-25/02/2016

7.U+lisa+ondelasubven+on2015

• 2Réunionsdetravail/Séminaires(22-25per):

2925,91€

Dépenses2015


Dépensesprévues2016-2017

• Miseenplacedegroupesdetravail:•  Imageriemul+-énergie•  Méthodesdereconstruc+on•  GPUetcalculdistribué

• Renforcementdecollabora+onavecSafran•  ThèseCIFavril2016+Postdoc18mois

• Renforcementdecollabora+onaveclespartenairesenlienaveclesprojets

Dépenses2016-2017


8.Budgetdemandépour2ans2016-2017

• 2réunions(20-25personnes):10000€• 1colloque(30-40personnes): 30000€• 3missions: 4500€• 3ordi.+logicielscalculsspécifiques:10000€• 1ordinateurs+8cartesGPUdédiées:15000€• Total:69500€surdeuxans

Budget2016-2017


Publica+ons(1)•  A.Mohammad-Djafari,MDumitru(2015)Bayesiansparsesolu+onstolinear

inverseproblemswithnonsta+onarynoisewithstudent-tpriors,DigitalSignalProcessingSpecialIssueonBayesianSignalProcessing:inHonourofWilliamJ.(Bill)Fitzgerald.

•  AMohammad-Djafari(2015)Entropy,Informa+onTheory,Informa+onGeometryandBayesianInferenceinData,SignalandImageProcessingandInverseProblemsEntropy17:6.3989-4027.

•  A.Mohammad-Djafari(2016),HierarchicalpriormodelsforscalableBayesianTomography,WorkshoponLargeScaleTomography(WLST2016),January25-27,2016,Szeged,Hungary.

Publica+ons


Publica+ons(2)

•  A.Mohammad-Djafari(2016),BayesianTomographyfromafewnumberofprojec+ons,TAIR2016,Mathema+csDepartment,PolitecnicodiMilano,March21-23,2016.

•  LiWang,A.Mohammad-Djafari,NicolasGac,MirceaDumitru,ComputedTomographyReconstruc+onBasedonAHierarchicalModelandVaria+onalBayesianMethod,AcceptedIEEEICASSP2016.

•  LiWang,A.Mohammad-Djafari,X-rayComputedTomographysimultaneousreconstruc+onoftheimageanditscontoursusingahierarchicalMarkovianmodel,submised,IEEEICIP2016.

Publica+ons


•  J. Cebeiro, M. Morvidone and M. K. Nguyen, «Back-projec+on inversion of aconicalRadontransform»,InverseProblemsinScienceandEngineering24(2),pp.328-352.DOI10.1080/17415977.2015.1034121,2015.

•  E.R. Lopez-Villaverde, S. -N. Vu,M.K.Nguyen, A.Noumowe, «A newComptonscasered tomography modality and its applica+on to material non-destruc+veevalua+on », Interna+onal Refereed Journal of Engineering and Science, Vol. 4,Issue1,pp.13-19,January2015,indexedinANED(AmericanNa+onalEngineeringDatabase).Thear+cleANED-DDL(DigitalDatalink)numberis. 10.183x/C411319,2015.

•  T. T. Truong andM.K.Nguyen, «Newproper+es of theV-lineRadon transformand their imaging applica+ons », Journal of Physics A: Mathema+cal andTheore+cal, 48 (2015) 405204 (28pp), DOI : 10.1088/1751-8113/48/40/405204,2015.hsp://stacks.iop.org/1751-8121/48/405204

Publica+ons


Publica+ons(3)

Publica+ons(4)•  JavierCebeiro,Quen+nLebailly,MarcelaA.MorvidoneandM.K.Nguyen,”A

newmodalityofbidimensionalComptoncamera”,IEEE-EMBC(EngineeringinMedicineandBiologyConference),Milano,Italy,August2015.

•  JavierCebeiro,Quen+nLebailly,MarcelaA.MorvidoneandM.K.Nguyen,”Onanewtwo-dimensionalComptoncameramodality”,GRETSI,Lyon,France,September2015.

Publica+ons


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