Dissertations / Theses: 'MODÈLE DÉFORMABLE'

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Eveno, Nicolas. "Segmentation des lèvres par un modèle déformable analytique." Phd thesis, Grenoble INPG, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007181.

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Abstract:

La segmentation des lèvres est une étape essentielle pour de nombreux systèmes multimedia tels que la vidéoconférence, la lecture labiale ou les systèmes de communication bas débit. Au cours de cette thèse, nous avons développé un algorithme quasi automatique, précis et robuste de segmentation de lèvres dans des séquences vidéo. Dans un premier temps, le contour supérieur de la bouche ainsi que plusieurs points caractéristiques sont détectés dans l'image initiale en utilisant un nouveau type de contour actif nommé “jumping snake”. Contrairement aux snakes classiques, le jumping snake est peu sensible à l'initialisation et la détermination de ses paramètres est simple et intuitive. Pour la segmentation proprement dite, nous introduisons un modèle analytique très flexible composé de quelques courbes cubiques. L'intérêt de ce modèle réside avant tout dans sa grande flexibilité qui permet de rendre compte de manière réaliste d'un très large panel de formes possibles pour la bouche. Dans les images suivantes, la segmentation est réalisée en utilisant un suivi temporel des points caractéristiques et des paramètres du modèle. De plus, nous proposons un algorithme de recalage permettant de compenser efficacement les erreurs de suivi. Finalement, nous montrons que notre algorithme permet de suivre les points caractéristiques avec une précision comparable à celle d'une saisie manuelle.

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Lenoir, Julien. "Modèle déformable 1D pour la simulation physique temps réel." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2004/50376-2004-187-188.pdf.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans un cadre de simulation temps réel basée sur la physique. Le but premier de ce travail est de proposer un modèle déformable ID. Les applications d'un tel modèle sont nombreuses en réalité virtuelle ou en animation pour la simulation d'objets déformables longilignes, tels que lès cordes, ficelles ou lacets. Nous proposons un modèle déformable ID temps réel basé sur une géométrie de type spline et animé par les équations physiques de Lagrange. Nous nous sommes appuyés pour cela sur les travaux de Yannick Rémion et de son équipe au LERI. Ce modèle se révèle particulièrement adapté à la simulation chirurgicale pour la représentation de fil de suture ou d'organes (intestin grêle, trompes de Fallope,. . . ). Pour certaines applications, il peut être intéressant de demander au modèle déformable de vérifier certaines. Conditions exprimées sous formes d'équations de contraintes. La prise en compte de ces contraintes s'effectue, dans le système dynamique, à l'aide de la méthode des multiplicateurs de Lagrange. Dans ce contexte de contraintes pour la simulation, dynamique, l'une des contributions majeures de cette thèse est la proposition d'une nouvelle classe de contraintes, appelée contraintes glissantes. Elles permettent, par exemple, d'imposer à un fil de passer par un point de l'espace sans imposer de valeur paramétrique correspondante. Ce type de contrainte est particulièrement utile pour la simulation de suture dans un contexte chirurgical, mais répond aussi à des besoins d'animations spécifiques (lacet de chaussure, noeuds coulant,. . . )
Certaines applications, comme la suture d'organe, mettent en jeu plusieurs modèles dynamiques liés ensemble. Pour ce type de simulation, nous proposons une architecture logicielle permettant de simuler des articulations d'objets quelconques (rigides ou déformables) quel que soit le formalisme physique employé pour chacun d'eux. Cette proposition logicielle trouve diverses applications notamment en simulation chirurgicale mais permet aussi de simuler dynamiquement toute articulation d'objets hétérogènes. Certaines manipulations requièrent une souplesse du modèle à des endroits précis, sachant que ces zones peuvent se déplacer lors d'une simulation, par exemple pendant le serrage d'un noeud. Pour cela, nous proposons une multirésolution géométrique et mécanique sur notre modèle qui vise à adapter localement sa résolution afin qu'il puisse s'adapter aux interactions tout en offrant des bonnes performances générales en calcul. On concentre alors le plus gros du temps de calcul sur les zones d'intérêt et on limite ce temps dans les autres zones du modèle. Un critère d'adaptation de la résolution en fonction de la courbure est proposé. Cette technique est particulièrement adaptée à la simulation de noeuds en permettant à la spline d'augmenter le nombre de degrés de liberté et ainsi en lui fournissant une grande souplesse de définition géométrique dans la zone de serrage

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Velut, Jérôme. "Segmentation par modèle déformable surfacique localement régularisé par spline lissante." Phd thesis, INSA de Lyon, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00262088.

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Abstract:

La segmentation d'image par modèles déformables est une méthode permettant de localiser les frontières d'un objet. Dans le cas d'images difficiles à segmenter en raison de la présence de bruit ou d'un manque d'information, l'introduction de connaissance a priori dans le modèle déformable améliore la segmentation. Ces cas difficiles sont fréquents dans l'imagerie du vivant, où les applications peuvent concerner le traitement d'une grande quantité de donnée. Il est alors nécessaire d'utiliser une méthode de traitement robuste et rapide. Cette problématique nous a amené à proposer une régularisation locale du modèle déformable. Pour ce faire, nous reprenons le concept du contour actif en proposant un nouveau schéma de régularisation. Celle-ci est désormais effectuée via un filtrage RII des déplacements à chaque itération. Le filtre est basé sur un noyau de spline lissante dont le but, à l'origine, était d'approcher un ensemble de points par une fonction continue plutôt que d'interpoler exactement ces points. Nous mettons en avant, dans cette méthode de régularisation, la concision du paramètre de régularisation : il s'agit d'une valeur ?, réelle et positive, qui influe sur la fréquence de coupure du filtre passe-bas. Une relation analytique existant entre ?, la fréquence de coupure et la fréquence d'échantillonnage, il est possible de donner un sens métrique à la fréquence de coupure. De plus, nous pouvons affecter une valeur ? différente en chaque point du contour par une variation des coefficients du filtre et ainsi permettre une régularisation locale du contour actif. La généralisation de cette nouvelle méthode de régularisation pour des modèles déformables surfaciques est proposée. La difficulté principale concerne la connectivité du maillage, contrainte à une valence 4 partout par le filtrage bidimensionnel. Des résultats de segmentation sont donnés pour de tels maillages ainsi que pour des maillages sphériques où un traitement particulier des pôles est mis en oeuvre.

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Vélut, Jérôme. "Segmentation par modèle déformable surfacique localement régularisé par spline lissante." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0094/these.pdf.

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Abstract:

La segmentation d'image par modèles déformables est une méthode permettant de localiser les frontières d'un objet. Dans le cas d'images difficiles à segmenter en raison de la présence de bruit ou d'un manque d'information, l'introduction de connaissance a priori dans le modèle déformable améliore la segmentation. Cette problématique nous a amené à proposer une régularisation locale du modèle déformable. Celle-ci est désormais effectuée via un filtrage RII des déplacements à chaque itération. Le filtre est basé sur un noyau de spline lissante dont le but, à l'origine, était d'approcher un ensemble de points par une fonction continue plutôt que d'interpoler exactement ces points. Nous mettons en avant, dans cette méthode de régularisation, la concision du paramètre de régularisation : il s'agit d'une valeur lambda, réelle et positive, qui influe sur la fréquence de coupure du filtre passe-bas. Une relation analytique existant entre lambda, la fréquence de coupure et la fréquence d'échantillonnage, il est possible de donner un sens métrique à la fréquence de coupure. De plus, nous pouvons affecter une valeur lambda différente en chaque point du contour par une variation des coefficients du filtre et ainsi permettre une régularisation locale du contour actif. La généralisation de cette nouvelle méthode de régularisation pour des modèles déformables surfaciques est proposée. La difficulté principale concerne la connectivité du maillage, contrainte à une valence 4 partout par le filtrage bidimensionnel. Des résultats de segmentation sont donnés pour de tels maillages ainsi que pour des maillages sphériques où un traitement particulier des pôles est mis en oeuvre
Image segmentation through deformable models is a method that localizes object boundaries. When difficult segmentation context are proposed because of noise or a lack of information, the use of prior knowledge in the deformation process increases segmentation accuracy. Medical imaging is often concerned by these context. Moreover, medical applications deal with large amounts of data. Then it is mandatory to use a robust and fast processing. This question lead us to a local regularisation of the deformable model. Highly based on the active contour framework, also known as \emph{snake}, we propose a new regularization scheme. This is done by filtering the displacements at each iteration. The filter is based on a smoothing spline kernel whose aim was to approximate a set of points rather than interpolating it. We point out the consistency of the regularization parameter in such a method. It deals with a real, positive$$\lambda$$ value that tunes the cut-off frequency of a low-pass filter. As it is possible to link analytically the cut-off frequency and the sampling frequency, one may give a metric meaning to this cut-off frequency. Moreover a different $$\lambda$$ value should be set at each point through a variation of the filter's coefficients. It induces a local cut-off frequency and a local regularization. This new regularization method should be applied to surfaces. The main difficulty concerns the connectivity of the surface mesh. It has to be 4-valenced everywhere dur to the bidimensionnal fashion of the filter. Segmentation results are given for such meshes. A special process of singular points on spherical mesh is proposed

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Taton, Benjamin. "Modèle déformable à densité adaptative : application à la segmentation d'images." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12872.

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Abstract:

Les modèles déformables sont un outil classique largement utilisé dans le contexte de l'analyse d'images. L'étude des différentes variantes décrites dans la littérature montrent qu'elles impliquent toujours un compromis entre efficacité et généricité. Si les modèles dédiés à une application particulière sont en général très efficaces et robustes, ils ne sont utilisables que dans des contextes très spécifiques et s'adaptent difficilement à des situations différentes ou inattendues. A l'inverse, les modèles entièrement génériques permettent la reconstruction d'objets de forme arbitraire mais s'accompagnent en contrepartie d'une complexité importante, directement liée à la résolution de l'image à traiter. Le travail présenté dans cette thèse vise à lever cette limitation : un modèle déformable entièrement générique existant est enrichi avec la capacité à adapter localement et automatiquement la finesse de la reconstruction en fonction de la géométrie des objets à reconstruire. De la sorte, l'effort de calcul est concentré dans les régions où il est le plus utile, et la complexité du processus de reconstruction est significativement réduite. Pour y parvenir, les zones importantes de l'image sont artificiellement dilatées en remplaçant la métrique euclidienne de l'espace image par une métrique riemannienne qui étend les distances à leur voisinage. La nouvelle métrique est construite à partir des informations disponibles dans l'image et de sorte que la finesse de l'analyse soit guidée par les caractéristiques géométriques des composantes à reconstruire. Dans cet objectif, les courbures des structures de l'image sont calculées directement à partir de l'image, à l'aide d'un nouvel estimateur précis et robuste. Cet estimateur est validé et comparé aux travaux similaires proposés dans la littérature. Enfin, les capacités du modèle décrit dans cette thèse sont illustrées par des exemples de reconstructions obtenues à partir d'images synthétiques et biomédicales.

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Berrini, Elisa. "Modèle géométrique déformable pour la simulation et l’optimisation automatique de forme." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017AZUR4036/document.

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Abstract:

Le contrôle précis des modèles géométriques joue un rôle important dans de nombreux domaines. Pour l’optimisation de forme en CFD, le choix des paramètres de contrôle et la technique de déformation de forme est critique. Nous proposons un modeleur paramétrique avec une nouvelle méthode de déformation d’objets, ayant pour objectif d’être intégré dans une boucle d’optimisation automatique de forme avec un solveur CFD. Notre méthodologie est basée sur une double paramétrisation des objets : géométrique et architecturale. L’approche géométrique consiste à décrire les formes par un squelette, composé d’une famille de courbes B-Splines, appelées courbes génératrice et courbes de section. Le squelette est paramétré avec une approche architecturale. Au lieu d’utiliser les points de contrôle de la représentation classique par courbes B-Splines, la géométrie est contrôlée par ces paramètres architecturaux. Cela permet de réduire considérablement le nombre de degrés de liberté utilisés dans le problème d’optimisation de forme, et permet de maintenir une description haut niveau des objets. Notre technique intègre un contrôle de forme et un contrôle de régularité, permettant d’assurer la génération de nouvelles formes valides et réalistes. Les déformations de la géométrie sont réalisées en posant un problème inverse : déterminer une géométrie correspondant à un jeu de paramètres cibles. Enfin, une technique de reconstruction de surface est proposée. Nous illustrons le modeleur paramétrique développé et intégré dans une boucle d’optimisation automatique de forme sur trois cas : un profil d’aile d’avion, un foil AC45 d’un voilier de course et un bulbe de chalutier de pêche
The precise control of geometric models plays an important role in many domains. For shape optimisation in CFD, the choice of control parameters and the way to deform a shape are critical. In this thesis, we propose a new approach to shape deformation for parametric modellers with the purpose of being integrated into an automatic shape optimisation loop with a CFD solver. Our methodology is based on a twofold parameterisation: geometrical and architectural. The geometrical approach consist of a skeleton-based representation of object. The skeleton is made of a family of B-Spline curves, called generating curve and section curves. The skeleton is parametrised with an architectural approach: meaningful design parameters are chosen on the studied object. Thus, instead of using the control points of a classical B-spline representation, we control the geometry in terms of architectural parameters. This reduce the number of degrees of freedom and maintain a high level description of shapes. We ensure to generate valid shapes with a strong shape consistency control based on architectural considerations. Deformations of the geometry are performed by solving optimisation problems on the skeleton. Finally, a surface reconstruction method is proposed to evaluate the shape’s performances with CFD solvers. We illustrate the parametric modeller capabilities on three problems, performed with an automatic shape optimisation loop: the wind section of an plane (airfoil), the foil of an AC45 racing sail boat and the bulbous bow of a fishing trawler

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Howley, Stéphane. "Développement et approche de personnalisation d'un modèle numérique musculaire déformable du cou." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10306.

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Abstract:

L'objectif du travail de thèse, dans le cadre du projet Européen DEMU2NECK, a été de contribuer à développer un modèle volumique déformable et personnalisable du cou, incluant la prise en compte de la capacité d'activation musculaire. Ce modèle vise à contribuer à une meilleure compréhension des liens entre pathologie, posture et activation musculaire pour aider les cliniciens et les fabricants de dispositifs médicaux dans leurs prises de décision. Pour atteindre cet objectif la thèse a été structurée en quatre grandes tâches : après une i) synthèse bibliographique, ii) un modèle générique a été développé et validé. La troisième étape a été iii) le développement d'un modèle de muscle actif et son intégration au modèle générique. L'implémentation de la fonction contractile des muscles lors de simulations musculo-squelettiques isométriques et dynamiques de tâches fonctionnelles simples du cou, a permis de mettre en avant des efforts transverses transmis par les muscles au rachis, allant dans le sens de l'hypothèse d'une contribution à sa stabilisation. La dernière tâche a été iv) la réalisation des premières applications de personnalisation, qui ont porté sur la déformation du modèle générique sur la base de données d'imagerie obtenues sur volontaires. Des comparaisons des réponses des modèles personnalisés et du modèle générique ont mis en avant l'intérêt scientifique de l'approche de personnalisation à travers l'obtention de différences significatives de résultats
The objective of this thesis, as part of the DEMU2NECK European project, was to contribute to develop a 3D, deformable model of the neck, with contractile muscles and including the possibility of patient-specific geometric personalisation. The aim of this model is to contribute to a better understanding of the links that exist between pathologies, cervical spine posture and muscular activation in order to help clinicians and medical devices manufacturers in their decision making process. To achieve this goal, the thesis work was divided into four main tasks: after a i) bibliographic synthesis, ii) a passive generic finite element model was developed and validated. The third step consisted in iii) the development of a finite element muscle model and its integration to the generic passive model. The contractile function of the muscles was implemented during isometric and dynamic simulations of simple functional tasks of the neck. The transverse forces that were transmitted from the muscles to the cervical spine are in good agreement with the hypothesis of a contribution of these forces to the cervical spine stability. The last task covered iv) the personalisation process of the generic model. The responses of subject-specific models based on volunteers were compared with the ones obtained from the generic model. They showed significant differences and, therefore, the scientific relevance of the personalization approach

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Lachaud, Jacques-Olivier. "Extraction de surfaces à partir d'images tridimensionnelles : approche discrète et approche par modèle déformable." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004892.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'extraction de représentations géométriques à partir d'images tridimensionnelles. Ces représentations ont d'importantes applications dans les domaines médicaux (examen non invasif et simulation, détection de pathologies, chirurgie assistée par ordinateur, fabrication de prothèses, etc) et biologiques (analyse des structures microscopiques et de leur fonctionnement). Deux approches peuvent être suivies~ : - Les méthodes de reconstruction discrète fournissent rapidement une représentation géométrique de ces données, mais laissent de côté l'aspect segmentation de l'image en ses constituants. Parmi ces méthodes, les plus utilisées sont~ : le marching-cubes, qui construit une surface triangulée, et le suivi de surface, qui délimite une surface digitale. En introduisant des considérations de topologie digitale, nous montrons l'équivalence de ces deux représentations. De cette manière, leurs propriétés respectives peuvent être combinées efficacement. - Les méthodes basées sur les modèles déformables réunissent les opérations de segmentation et de reconstruction en un seul processus~ : le modèle recherche les constituants de l'image en se déformant sous l'action de contraintes externes, issues de l'image, et internes, dérivées de sa structure géométrique. Les modèles existants sont souvent limités à l'extraction de formes simples. Nous proposons un modèle déformable générique, basé sur une triangulation de surface, et capable d'adapter automatiquement la topologie de sa maille aux déformations imposées à sa géométrie. Cette capacité permet au modèle d'appréhender les formes arbitrairement complexes de l'image et de les extraire de l'esquisse aux détails par une approche multi-résolution. Enfin, nous présentons l'application de ce modèle à des données biomédicales de modalités variées. Les résultats sont comparés à ceux obtenus par reconstruction discrète, puis combinés afin de tirer parti des avantages spécifiques des deux approches.

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Elomary, Youssef. "Modèles déformables et multirésolution pour la détection de contours de traitement d'images." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010656.

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Abstract:

Les modèles déformables ou les contours actifs sont utilisés pour extraire les caractéristiques visuelles dans une image, en particulier les contours d'objets.

Notre propos dans cette thèse est d'étudier ces modèles dans un environnement multirésolution.

Commençant par une étude des contours actifs à haute résolution, nous démontrons un théorème d'existence pour les contours actifs fermés et les contours actifs à extrémités libres. Nous présentons ensuite un nouveau modèle appelé la bulle déformable, qui a l'avantage d'avoir une représentation discrète, d'être relativement robuste au bruit et à la texture et d'agir par faibles déformations.

Ensuite nous étudions quelques techniques de multirésolution, en présentant les avantages et les inconvénients de chacune. A travers une proposition que nous avons montrée, nous établissons le lien entre la multirésolution et la notion de minimisation

d'énergie.

Enfin, nous terminons par une proposition originale qui consiste à faire coopérer les contours actifs et la multirésolution. Cette coopération s'aggrémente de plusieurs approches pour faire passer le contour du haut de la pyramide vers sa base. Elle

associe entre autres une factorisation du modèle des contours actifs, d'une part selon une démarche de type membrane effectuée à basse résolution, et d'autre part selon

une démarche de type plaque mince au travers des différentes résolutions supérieures permettant de réajuster le contour détecté jusqu'à la résolution initiale.

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Kermi, Adel. "Reconstructions faciales à partir d'images tridimensionnelles de crânes humains par recalage et modèle déformable pour l'identification de personnes." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004311.

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Abstract:

La reconstruction faciale à partir d'un squelette crânien est une technique importante dans plusieurs domaines scientifiques, en particulier dans les sciences médico-légales, l'archéologie et la paléontologie pour l'identification de crânes et la reconnaissance de personnes. Elle fait partie des méthodes d'identification reconstructive et est utilisée le plus souvent en dernier recours, lorsqu'aucune autre technique ne permet de présumer l'identité inconnue de la personne. Cette thèse aborde la problématique de la reconstruction faciale à partir d'images tridimensionnelles (3D) de crânes humains considérés comme étant inconnus. Nous présentons une méthode de reconstruction faciale 3D informatisée reposant sur des techniques récentes d'imagerie médicale avec comme principaux objectifs la rapidité du traitement et l'élimination de la subjectivité en s'appuyant en particulier sur des critères mathématiques pour évaluer les résultats. Notre méthode est fondée sur une approche par modèle déformable contraint par la connaissance des épaisseurs des tissus mous en un certain nombre de points de repère caractéristiques. Elle utilise, pour chaque reconstruction faciale, une image 3D d'une tête de référence dont nous extrayons la peau et le crâne, et une image 3D du crâne d'une tête inconnue dont nous voulons reconstruire la peau. La procédure de la reconstruction faciale est divisée en deux principales étapes. Une étape d'initialisation du modèle déformable est fondée sur une technique de recalage non linéaire guidé par un modèle de déformations de forme libre (FFD) à base de B-splines. Nous proposons donc une initialisation automatique, réalisée uniquement à partir d'un ensemble crâne et peau de référence et du crâne inconnu. Nous calculons, dans un premier temps, une transformation de l'image 3D d'un crâne de référence vers celle du crâne inconnu. Ensuite, nous appliquons la même transformation pour déformer l'image de la peau de référence vers une nouvelle peau que nous considérons proche de la peau inconnue et qui servira d'initialisation à la reconstruction faciale finale. Dans une seconde étape, la peau initiale, résultant de la transformation calculée précédemment, est raffinée à l'aide d'un modèle déformable 3D à base de maillages simplexes qui est attiré par un ensemble des points de repère caractéristiques préalablement calculés par un calcul des courbures moyenne et gaussienne, et fixés selon les positions des repères anthropologiques de Rhine et Campbell [Rhine et Campbell, 1980]. L'évolution de notre modèle déformable est effectuée suivant différentes forces internes et externes dont la force de champ de vecteurs de gradients (GVF) et une force de pression. Cette méthode a été testée sur treize ensembles de données crâne/peau issus d'IRM-3D de têtes d'individus enfants et adultes. Pour chaque reconstruction faciale, deux ensembles crâne/peau correspondant à une tête de référence et à une tête dont la peau est à reconstruire sont sélectionnés selon des caractéristiques anthropologiques similaires. Par cette méthode, nous obtenons des résultats encourageants. Les formes reconstruites restent des visages, visiblement acceptables, et sont relativement proches des visages réels.

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Costa, Maria Jimena. "Segmentation de structures anatomiques du bas abdomen à l'aide de surfaces déformables 3D." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003832.

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Abstract:

Le principal objectif de cette thèse est la conception et la production d'outils à destination des radiologues pour la délinéation des organes à risque dans le cadre du traitement par radiothérapie du cancer de la prostate. Les images passées entrées sont des images CT. Elles sont d'abord placées dans un repère commun à l'aide d'un recalage log-euclidien concentré sur les structures osseuses du pubis. Une suite progressive de traitements est ensuite appliquée: dans un premier temps, la vessie est segmentée, puis la prostate est ensuite localisée paralellement à la vessie, pour finir avec l'intégration de la délinéation du rectum. Compte tenu de l'hétérogénéité des images de la base de données sur laquelle nous avons travaillé, notre contribution principale est la flexibilité. La vessie est une structure à forte variabilité en termes de forme et d'intensité, notamment à cause du degré de remplissage et la présence ou l'absence d'un produit de contraste. La méthode proposée s'adapte non seulement aux formes très différentes des vessies de notre base de donnée, mais aussi au degré de replissage donnant lieu, dans le cas ou un produit de contraste a été administré, une h'etérogénéité notable dans la structure à segmenter. Le contraste de la prostate avec les tissus environnants est quasi-nul; son interface avec la vessie est souvent très difficile à distinguer, même par les experts médicaux. L'incorporation d'informations anatomiques sur la forme et d'informations images, couplée à une nouvelle contrainte d'interaction entre deux maillages, permet d'obtenir une bonne segmentation de la prostate et d'éliminer les ambiguités au niveau de l'interface entre les deux structures. L'incorportation du rectum est l'étape la plus délicate: les différences entre les protocoles d'acquisition de la base de données utilisée interdisent toute modélisation de l'intérieur du rectum: présence de matières fécales, insuflation d'air, présence d'un produit de contraste, présence d'une sonde etc. Les hypotheses faites sur les tissus connexes au rectum ainsi qu'une nouvelle contrainte tubulaire couplée a une pré-segmentation du squelette du rectum permettent d'obtenir un résultat probant. La chaîne de traitement qui a conduit a l'élaboration de cette thèse est en cours d'incorporation dans le logiciel Isogray produit par DOSIsoft, ce qui permet une validation plus approfondie dans des conditions cliniques.

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Wan, Xiaoping. "Segmentation d'images : étude comparative de différentes approches de contours déformables." Compiègne, 2009. http://www.theses.fr/2009COMP1825.

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Abstract:

La segmentation d'image est une étape primordiale dans tout processus d'interprétation d'images. Les modèles déformables sont actuellement des approches de segmentation très populaires et sont toujours en plein évolution. Ils sont largement utilisés dans de nombreux domaines. Dans le cadre de cette thèse, notre intérêt s'est porté dans un premier lieu, à la comparaison qualitative et quantitative des performances de huit modèles déformables, représentatifs de l'état de l'art actuel du domaine. L'étude comparative a porté sur des images de synthèse et sur des images réelles. Nous avons pris le soin de construire une base d'images de synthèse dont chacune présentant une difficulté typique, en simulant une dégradation particulière. Cela permet l'étude et l'analyse des qualités, des faiblesses et des limitations d'une approche donnée. Les résultats de comparaison sont une aide précieuse aux utilisateurs qu'en au choix d'un algorithme donné pour résoudre une problématique particulière de segmentation. Dans un second temps, nous avons proposé des améliorations de deux des modèles étudiés afin de pallier à certaines de leurs limitations. Ainsi nous avons proposé une modification de la fonction de détection de contour pour permettre au modèle de Li de segmenter avec succès des objets avec des angles très aigus et une modification majeur de la prise en compte de l'a priori de forme dans le modèle de Tsai. En effet, notre approche possède un compromis entre l'a priori et le terme d'attache aux données, donnant ainsi plus de flexibilité d'une part, et utilise l'ACP à noyau pour l'apprentissage et la modélisation de l'a priori de forme, offrant ainsi une augmentation non négligeable de l'impact de la prise en compte de cette a priori sur le résultat de la segmentation d'autre part
Image segmentation is a primordial step in any image understanding process. Deformable models are currently very popular image segmentation approaches, and are still in constant evolution. They are widely applied in various applications of image segmentation. This thesis firstly deals with a qualitative and quantitative comparison performances of eight different representative deformable models. The comparison study is done on synthetic images and real images. A database of synthetic images has been built, each of which represents a typical segmentation diffculty by simulating one particular image degradation. This allows studying and analysing the strengths, weaknesses and limitations of the given approach. The comparison results can help users to choose a particular algorithm for a particular segmentation problem. Secondly, we have proposed improvements for two of the previously studied models in order to overcome some of their serious limitations. We proposed a modified edge detection function to allow Li's model to successfully segment objects with very sharp angles and also major changes on the contribution of the shape prior in the Tsai's model. Indeed, our approach has a tradeoff between the shape priori and the data term offering more flexibility, and on the other hand, uses the Kernel PCA in the training and the modeling of the shape prior, providing a significant increase in impact of the prior on the segmentation result

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Schaerer, Joël. "Segmentation et suivi de structures par modèle déformable élastique non-linéaire. Application à l'analyse automatisée de séquences d'IRM cardiaques." Phd thesis, INSA de Lyon, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00473199.

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Abstract:

Les pathologies cardio-vasculaires constituent une des premières causes de mortalité dans les pays occidentaux et en France. En particulier, les pathologies ischémiques en représentent une part signiﬁcative qui sont elles- mêmes la consé- quence de pathologies vasculaires comme l'athérosclérose. Les progrès de l'imagerie cardiaque permettent aujourd'hui de voir en détail les effets des pathologies ischémiques sur le mouvement du cœur, notamment. L'imagerie cardiaque est ainsi un outil précieux pour l'aide au diagnostic de ce type de pathologies, et pour mieux comprendre leurs causes et leur évolution. A ce jour, l'exploitation de ces données en clinique reste cependant très incomplète. En effet, le volume très important de données rend quasiment impossible le trai- tement manuel complet des images acquises sur chaque patient. D'autre part, le traitement manuel des images manque d'objectivité et de reproductibilité, com- promettant la validité des résultats obtenus, tant dans un contexte de recherche que pour un diagnostic en clinique. Nous proposons de recourir à des méthodes d'analyse assistées par l'ordinateur pour améliorer l'exploitation de ces images, à savoir l'extraction de l'anatomie et du mouvement du cœur en 3D. Ces méthodes permettront d'apporter une aide au diagnostic précieuse en fournissant des para- mètres globaux et locaux de la fonction contractile. Elles permettront en outre de faire avancer les connaissances en permettant une analyse accélérée et objective de groupes importants de patients. L'analyse automatisée d'images cardiaques pose cependant de nombreux pro- blèmes méthodologiques. Les travaux menés à ce sujet ont montré que l'utilisation de modèles réalistes comme a priori dans les algorithmes est un pré-requis indis- pensable à leur efﬁcacité. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur l'évolution de la méthode du Gabarit Déformable Élastique (GDE) pour l'extraction automatique de l'anatomie cardiaque (cavités ventriculaires et enveloppe péricardique), déve- loppée au laboratoire Creatis-LRMN. Le GDE consiste à représenter le myocarde par un modèle de forme a priori que l'on déforme élastiquement pour l'adapter à la forme spéciﬁque du cœur du patient. Au cours de cette thèse, un nouvel algorithme non-linéaire, permettant une meilleure prise en compte de la variabilité de la forme du cœur, a été développé en collaboration avec l'Institut Camille Jordan de Mathématiques Appliquées à Lyon. La collaboration avec des mathématiciens permet d'asseoir nos travaux sur des bases théoriques solides : une preuve de convergence de l'algorithme a été proposée [13]. Nous proposons en outre une méthode de multirésolution sur le maillage qui permet une accélération signiﬁcative de l'algorithme, ainsi qu'une méthode de perturbation singulière permettant de s'assurer que le modèle est par- faitement adapté aux données [14]. Parallèlement, un travail a été réalisé pour l'amélioration de l'attache aux don- nées [15] et en particulier du champ de force qui guide la déformation du gabarit, de manière à améliorer la robustesse de la méthode, notamment avec les données issues des imageurs modernes. Nous proposons également plusieurs contributions pour le positionnement ini- tial du modèle dans les images. En particulier, l'utilisation d'un recalage par fonc- tions splines de plaque mince a été proposé [16], en collaboration avec le Profes- seur L. Axel à New York. Enﬁn, nous proposons d'étendre le GDE pour une modélisation dynamique et non plus statique du cœur, en s'appuyant sur une représentation harmonique du mouvement sur l'ensemble du cycle cardiaque et en proposant un algorithme original de résolution [17, 18]. Cette dernière proposition constitue sans doute la principale contribution de notre travail. Elle s'appuie là-aussi sur des résultats théoriques. Les méthodes proposées sont évaluées sur des données de synthèse et des données réelles acquises chez l'homme et le petit animal.

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Schaerer, Joël. "Segmentation et suivi de structures par modèle déformable élastique non-llinéaire : application à l'analyse automatisée de séquences d'IRM cardiaques." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0128/these.pdf.

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Abstract:

. . . Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur l'évolution de la méthode du Gabarit Déformable Élastique (GDE) pour l'extraction automatique de l'anatomie cardiaque (cavités ventriculaires et enveloppe péricardique), développée au laboratoire Creatis-LRMN. Le GDE consiste à représenter le myocarde par un modèle de forme a priori que l'on déforme élastiquement pour l'adapter à la forme spécifique du coeur du patient. Au cours de cette thèse, un nouvel algorithme non-linéaire, permettant une meilleure prise en compte de la variabilité de la forme du coeur, a été développé en collaboration avec l'Institut Camille Jordan de Mathématiques Appliquées à Lyon. La collaboration avec des mathématiciens permet d'asseoir nos travaux sur des bases théoriques solides : une preuve de convergence de l'algorithme a été proposée [1). Nous proposons en outre une méthode de multirésolution sur le maillage qui permet une accélération significative de l'algorithme, ainsi qu'une méthode de perturbation singulière permettant de s'assurer que le modèle est parfaitement adapté aux données [2]. Parallèlement, un travail a été réalisé pour l'amélioration de l'attache aux données [3] et en particulier du champ de force qui guide la déformation du gabarit, de manière à améliorer la robustesse de la méthode, notamment avec les données issues des imageurs modernes. Nous proposons également plusieurs contributions pour le positionnement initial du modèle dans les images. En particulier, l'utilisation d'un recalage par fonctions splines de plaque mince a été proposé [4], en collaboration avec le Professeur L. Axel à New York. Enfin, nous proposons d'étendre le GDE pour une modélisation dynamique et non plus statique du coeur, en s'appuyant sur une représentation harmonique du mouvement sur l'ensemble du cycle cardiaque et en proposant un algorithme original de résolution [5, 6]. Cette dernière proposition constitue sans doute la principale contribution de notre travail. Elle s'appuie là-aussi sur des résultats théoriques. Les méthodes proposées sont évaluées sur des données de synthèse et des données réelles acquises chez l'homme et le petit animal
Towards an automated interpretation of medical images of the heart The development of imaging techniques can now collect inside the human body and also to characterize the functional status of organs of a patient. Thus, the anatomy and movement of a heart patient can be studied in Magnetic Resonance lmaging (MRI). However, this result aIso result in an increase of information (several hundreds or even thousands of images) that the doctor must understand and synthesize to establish his diagnosis. Lt is therefore essential to develop new software capable of 'digest' this wealth of information in order to highligt the useful result. The proposed development in this thesis falls within this framework. The method being developed aims to quickly generale 30 maps detailed the normality of movement of the heart from the analysis of all the images acquired by the radiologist during an examination in the patient. Il exploits the knowledge available at present on the anatomy and physiology and heart based on a priori model of the anatomy and dynamics cardiac called Elastic deformation gauge. This multidisciplinary work was conducted in collaboration with mathematicians, among others. The theory was developed and translated into a program

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Boulos, Mario. "Déshydratation mécano-thermique d’un milieu poreux déformable : modélisation des transferts et développement d’outils de caractérisation adaptés." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14074/document.

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Abstract:

Ces travaux de thèse portent sur la caractérisation des milieux poreux fortement déformables afin de modéliser le transfert réalisé au cours du séchage. La théorie de consolidation de Biot traduit le couplage hydromécanique se produisant durant la déshydratation d’un milieu poreux déformable. Le modèle de Cáceres s’appuie sur cette théorie et sur la loi classique de Darcy. Il est adapté aux grandes déformations du squelette solide et utilise un tenseur de contraintes de décomposition Terzaghi. Une simulation de la déshydratation par l’intermédiaire de ce modèle nécessite au préalable le renseignement de celui-ci en termes de caractéristiques thermophysiques. Deux dispositifs expérimentaux ont été mis en place : l’un mesurant la relaxation de charge, l’autre réalisant la pressurisation dynamique (DP). La 1ère expérience nous a permis de caractériser la perméabilité, le coefficient de Poisson et le module d’Young en fonction de la teneur en eau du gel. La 2ème expérience a révélé l’importance de la prise en considération de la compressibilité de la phase solide dans la modélisation du séchage du gel d’agar ainsi que, la nécessité de corriger la valeur du module de compressibilité de l’eau contenant du gaz dissout. Suite à cette étape expérimentale, nous avons concentré nos efforts sur la modélisation liée à notre étude. Tout d’abord, la DP étant conforme à l’hypothèse de faibles déformations, un modèle numérique basé sur les équations de Biot a été réalisé afin de valider les paramètres mesurés et de corriger la valeur estimée de la perméabilité. Un second modèle traduit le couplage thermo-hydro-mécanique lors du séchage convectif d’un milieu poreux fortement déformable comme les gels d’agar et d’alumine. Ce dernier s’appuie sur la théorie de Biot et d’une part s’adapte aux fortes déformations et d’autre part utilise l’approche eulérienne. Ce modèle constitue donc un compromis entre les modèles de Biot et de Cáceres et s’appuie sur l’étude thermodynamique de Coussy ce qui est une avancée dans la modélisation des gels déformables
This thesis focuses on the characterization of strongly deformable porous media in order to model the transfer taking place during drying. The theory of consolidation of Biot reflects the hydro-mechanical coupling occurring during dehydration of a deformable porous medium. Cáceres developed a model based on this theory and on the classical Darcy’s law. It is suitable for large deformations of the solid skeleton and the stress tensor is decomposed according to the so-called Terzaghi’s principle. A simulation using this model requires the information in thermo-physical terms of characteristics. Two experimental setups were developed : one measuring the relaxation charge, the other called dynamic pressurization (DP). The first experiment allowed us to characterize the permeability, Poisson’s ratio and Young’s modulus as functions of water content of the gel. The second experiment showed the importance of taking into account the compressibility of the solid phase in the modeling of the drying of agar gel as well as the effect of the existence of bubbles on the bulk modulus of the water. The establishment of two models followed this experimental study. First, the DP is consistent with the hypothesis of small deformations, a numerical model based on Biot’s equations was carried out to validate the parameters measured and to correct the estimated value of the permeability. A second model reflects the thermo-hydro-mechanical coupling in the convective drying of highly deformable porous media such as agar gel and alumina. The latter is based on the Biot’s theory and on the thermodynamics study of Coussy. It uses the Euler’s method while staying adapted to large deformations

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Pons, Jean-Philippe. "Contributions méthodologiques et appliquées à la méthode des modèles déformables." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00457461.

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Abstract:

Les modèles déformables fournissent un cadre flexible pour traiter divers problèmes de reconstruction de forme en traitement d'images. Ils ont été proposés initialement pour la segmentation d'images, mais ils se sont aussi révélés adaptés dans de nombreux autres contextes en vision par ordinateur et en imagerie médicale, notamment le suivi de régions, la stéréovision, le "shape from shading" et la reconstruction à partir d'un nuage de points. Les éléments clés de cette méthodologie sont l'élaboration d'une fonctionnelle d'énergie, le choix d'une procédure de minimisation et d'une représentation géométrique. Dans cette thèse, nous abordons ces trois éléments, avec pour but d'élargir le champ d'application des modèles déformables et d'accroître leur performance. En ce qui concerne la représentation géométrique, nous venons à bout de la perte de la correspondance ponctuelle et de l'impossibilité de contrôler les changements de topologie avec la méthode des ensembles de niveau. Nous proposons deux applications associées dans le domaine de l'imagerie médicale: la génération de représentations dépliées du cortex cérébral avec préservation de l'aire, et la segmentation de plusieurs tissus de la tête à partir d'images par résonance magnétique anatomiques. En ce qui concerne la procédure de minimisation, nous montrons que la robustesse aux minima locaux peut être améliorée en remplaçant une descente de gradient traditionnelle par un flot de minimisation spatialement cohérent. Enfin, en ce qui concerne l'élaboration de la fonctionnelle d'énergie, nous proposons une nouvelle modélisation de la stéréovision multi-caméras et de l'estimation du mouvement tridimensionnel non-rigide, fondée sur un critère de mise en correspondance global et basé image.

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Martin, Sébastien. "Utilisation d'atlas anatomiques et de modèles déformables pour la segmentation de la prostate en IRM." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00374342.

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Abstract:

Le principal objectif de cette thèse est le développement d'outils permettant le contourage automatique de la prostate en IRM. Dans un futur proche, ces outils s'intègreront à des systèmes informatiques permettant d'assister le clinicien dans la réalisation du geste de curiethérapie de la prostate. Notre méthode se base sur l'utilisation d'un atlas anatomique et de modèles déformables pour réaliser une segmentation automatique de la prostate. La méthode se déroule suivant une approche hiérarchique en 3 étapes permettant d'intégrer efficacement différents types de connaissances a priori. Une première étape de pré-traitements permet la correction des très fortes inhomogénéités d'intensités caractéristiques des images IRM acquises par l'intermédiaire de sondes endorectales. Dans une seconde étape, l'anatomie du patient est mise en correspondance avec un atlas anatomique ; ce qui permet d'obtenir une première segmentation du rectum et de la prostate. Enfin, dans une dernière étape, deux modèles déformables évoluent successivement pour raffiner les segmentations précédemment obtenues. Dans un premier temps, le rectum est segmenté suivi de la prostate. L'intégration du rectum dans le processus de segmentation permet de contraindre l'évolution du modèle déformable de la prostate. L'atlas anatomique utilisé est construit grâce à un algorithme de recalage hybride permettant la mise en correspondance d'une population sur une référence. L'algorithme hybride en exploitant conjointement des informations géométriques et iconiques permet la construction d'atlas qui se sont avérés plus performants que ceux construits par un recalage iconique pur.

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Martin, Sébastien. "Utilisation d'atlas anatomiques et de modèles déformables pour la segmentation de la prostate en IRM." Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10287.

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Abstract:

Le principal objectif de cette thèse est le développement d'outils permettant le contourage automatique de la prostate en IRM. Dans un futur proche, ces outils s'intègreront à des systèmes informatiques permettant d'assister le clinicien dans la réalisation du geste de curiethérapie de la prostate. Notre méthode se base sur l'utilisation d'un atlas anatomique et de modèles déformables pour réaliser une segmentation automatique de la prostate. La méthode se déroule suivant une approche hiérarchique en 3 étapes permettant d'intégrer efficacement différents types de connaissances a priori. Une première étape de pré-traitements permet la correction des très fortes inhomogénéités d'intensités caractéristiques des images IRM acquises par l'intermédiaire de sondes endorectales. Dans une seconde étape, l'anatomie du patient est mise en correspondance avec un atlas anatomique ; ce qui permet d'obtenir une première segmentation du rectum et de la prostate. Enfin, dans une dernière étape, deux modèles déformables évoluent successivement pour raffiner les segmentations précédemment obtenues. Dans un premier temps, le rectum est segmenté suivi de la prostate. L'intégration du rectum dans le processus de segmentation permet de contraindre l'évolution du modèle déformable de la prostate. L'atlas anatomique utilisé est construit grâce à un algorithme de recalage hybride permettant la mise en correspondance d'une population sur une référence. L'algorithme hybride en exploitant conjointement des informations géométriques et iconiques permet la construction d'atlas qui se sont avérés plus performants que ceux construits par un recalage iconique pur
In this thesis we focus on the development of tools for the automatic segmentation of the prostate gland in Magnetic Resonance Images. In a near future, these tools will be used to help clinicians for prostate brachytherapy. Our method is based on the use of both an anatomical atlas and deformable models to achieve an automatic segmentation. We use a hierachical approach composed of three steps. In the first step, a pre-processing of input images is performed to correct the inhomogeneity of images acquired with an endorectal MRI coil. In the second step, the target patient is registered onto an anatomical atlas ; this step allows for a first segmentation of the prostate and of the rectum. In the last step, two deformable models evolve to refine segmentations obtained in the previous step. The segmentation of the rectum is executed first. In a second time, a deformable model evolves to segment the prostate. The segmentation of the rectum is used to constrain the evolution of the prostate deformable model. The anatomical atlas is built using a hybrid registration method. The later both exploits geometric and intensity-based information for mapping a population onto a standard patient. We have shown that this strategy improves the accuracy of obtained automatic segmentations

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Cotin, Stéphane. "Modèles anatomiques déformables en temps réel : application à la simulation de chirurgie avec retour d'effort." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00630956.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous présentons différentes approches pour le calcul, en temps-réel, de la déformation de modèles anatomiques volumiques. Une des applications principales de ce type de modèles concerne la simulation de chirurgie laparoscopique. Cette technique chirurgicale récente, et en permanente évolution, nécessite une formation accrue. Dans ce cadre, l'utilisation d'un simulateur présente de multiples avantages : polyvalence, fréquences d'entraînement élevées, outils d'évaluation, simulation de cas pathologiques rares, etc. La première partie de cette thèse concerne la modélisation du comportement déformable des tissus mous, en prenant en compte les aspects biomécaniques ainsi que les contraintes de temps de calcul. Le premier modèle que nous proposons est basé sur une modélisation par éléments finis d'un solide élastique linéaire. Le calcul, en temps-réel, de la déformation repose sur des combinaisons linéaires de déformation élémentaires obtenues lors d'une étape de pré-calcul. Afin de prendre en compte, dans la déformation, d'éventuelles modifications topologiques du maillage - pouvant représenter, par exemple, l'incision de tissus mous - nous avons proposé un second modèle, appelé "masses/tenseurs". Enfin, nous proposons une formulation originale, appelée "modèle hybride", permettant de combiner, dans une même représentation, les deux modèles déformables précédents. Dans la seconde partie de cette thèse, nous nous intéressons aux problèmes liés à l'utilisation de systèmes à retour d'effort pour les interactions avec un modèle déformable. Nous proposons ainsi une architecture matérielle intégrant les différents modules assurant le calcul des déformations, des forces, le contrôle des systèmes à retour d'effort, la détection de collision, l'affichage graphique, etc. Un premier prototype du simulateur, réalisé sur la base de cette architecture et incluant deux systèmes à retour d'effort, a permis de valider l'ensemble des algorithmes. Finalement, nous proposons en annexe une étude relative à une nouvelle technique de reconstruction faciale. En utilisant différents outils d'analyse et de traitement d'images médicales, nous avons réalisé une série d'expériences visant à retrouver une approximation du visage d'une personne à partir de la seule donnée de son crâne et d'un ensemble réduit de paramètres.

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Li, Xiaobing. "Automatic image segmentation based on level set approach: application to brain tumor segmentation in MR images." Reims, 2009. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00001120.pdf.

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Abstract:

L'objectif de la thèse est de développer une segmentation automatique des tumeurs cérébrales à partir de volumes IRM basée sur la technique des « level sets ». Le fonctionnement «automatique» de ce système utilise le fait que le cerveau normal est symétrique et donc la localisation des régions dissymétriques permet d'estimer le contour initial de la tumeur. La première étape concerne le prétraitement qui consiste à corriger l'inhomogénéité de l'intensité du volume IRM et à recaler spatialement les volumes d'IRM d'un même patient à différents instants. Le plan hémisphérique du cerveau est recherché en maximisant le degré de similarité entre la moitié du volume et de sa réflexion. Le contour initial de la tumeur est ainsi extrait à partir de la dissymétrie entre les deux hémisphères. Ce contour initial est évolué et affiné par une technique de « level set » afin de trouver le contour réel de la tumeur. Les critères d'arrêt de l'évolution ont été proposés en fonction des propriétés de la tumeur. Finalement, le contour de la tumeur est projetée sur les images adjacentes pour former les nouveaux contours initiaux. Ce traitement est itéré sur toutes les coupes pour obtenir la segmentation de la tumeur en 3D. Le système ainsi réalisé est utilisé pour suivre un patient pendant toute la période thérapeutique, avec des examens tous les quatre mois, ce qui permet au médecin de contrôler l'état de développement de la tumeur et ainsi d'évaluer l'efficacité du traitement thérapeutique. La méthode a été évaluée quantitativement par la comparaison avec des tracés manuels des experts. De bons résultats sont obtenus sur des images réelles IRM
The aim of this dissertation is to develop an automatic segmentation of brain tumors from MRI volume based on the technique of "level sets". The term "automatic" uses the fact that the normal brain is symmetrical and the localization of asymmetrical regions permits to estimate the initial contour of the tumor. The first step is preprocessing, which is to correct the intensity inhomogeneity of volume MRI and spatially realign the MRI volumes of the same patient at different moments. The plan hemispherical brain is then calculated by maximizing the degree of similarity between the half of the volume and his reflexion. The initial contour of the tumor can be extracted from the asymmetry between the two hemispheres. This initial contour is evolved and refined by the technique "level set" in order to find the real contour of the tumor. The criteria for stopping the evolution have been proposed and based on the properties of the tumor. Finally, the contour of the tumor is projected onto the adjacent images to form the new initial contours. This process is iterated on all slices to obtain the segmentation of the tumor in 3D. The proposed system is used to follow up patients throughout the medical treatment period, with examinations every four months, allowing the physician to monitor the state of development of the tumor and evaluate the effectiveness of the therapy. The method was quantitatively evaluated by comparison with manual tracings experts. Good results are obtained on real MRI images

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Bailet, Mathieu. "Modèles biomécaniques pour la simulation interactive de l'accouchement." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENM100/document.

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Abstract:

La formation aux gestes en obstétrique réalisée directement auprès du patient pose des problèmes éthiques et médico-légaux. C'est pourquoi une grande partie de cette formation repose sur l'observation in-situ. Cette approche ne permet pas de prendre en charge l'ensemble des dimensions nécessaires à la formation telles que l'extraction instrumentale, l'acquisition d'un niveau de dextérité suffisant ou encore la capacité de prise de décision face à une situation à risque.Les systèmes d'entrainement par simulation consituent une réponse à ce problème de formation. Toutefois, les simulateurs haptiques actuels ne permettent qu'une évaluation qualitative du geste obstétrique et ne fournissent pas d'informations quantitatives sur les efforts subis par les différents organes pelviens. Ces informations quantitatives ne sont accessibles que par des simulation biomécaniques de la descente fœtale. Par contre, pour pouvoir être utilisées conjointement avec un simulateur haptique dans un but d'apprentissage, ces simulations doivent être interactives.Dans ce manuscrit, nous proposons tout d'abord un état de l'art des différents modèles biomécaniques existants permettant de modéliser les organes pelviens et la descente fœtale. Après avoir identifié la tête foetale comme la structure la plus susceptible de subir des dommages importants lors de l'accouchement, nous présentons un modèle de la tête foetale basé sur des éléments finis de coque CST-DKT que nous étendons avec un formulation co-rotationelle et une contrainte de volume permettant de prendre en compte la matière intra-crânienne. Une implémentation GPU de ce modèle est proposée pour permettre des simulations interactives. Ce modèle est validé sur une simulation de la pression intra-utérine subie par la tête fœtale lors de la deuxième phase de l'accouchement. Enfin, nous proposons une ébauche de modèle complet pour la simulation interactive de la descente fœtale
The training to obstetrical gestures performed directly on the patient raise ethical and medico-legal problems. That is why most of the formation is based on in-situ observations. This approach can not handle all the necessary dimensions to the formation such as instrumental extraction, a good level of dexterity or the capacity to take decision in high risk situations.Simulation based training systems can address this formation problems. Neverteless, today's haptic simulators don't provide quantitative informations about the efforts undergone by pelvic organs. This informations are available only through biomechanical simulations of the foetal descent. To be used in conjunction with an haptic simulator, such simulations must be interactive.In this manuscript, first we propose a state of the art of the existing biomechanical models allowing to model the pelvic organs. After having identified the foetal head as the structure that can potentially undergo important damages during childbirth, we present a model of the foetal head based on shell finite elements CST-DKT that we extend to a co-rotationnal formulation and a volume constraint allowing to take in count the intra-cranial matter. A GPU implementation of this model is also porposed to allow interactive simulations. This model is validated on a simulation of intra-uterine pressure undergone by the foetal head during the second phase of childbirth. Finally, we propose a draft of a complete model intended to simulate interactively the feotal descent

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Bittar, Eric. "Modèles déformables surfaciques, implicites et volumiques, pour l'imagerie médicale." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004869.

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Abstract:

Les progrès des dispositifs d'imagerie médicale permettent l'obtention d'images volumiques, qui contiennent une grande quantité d'information. Une approche efficace de traitement de ces images consiste à utiliser la connaissance a priori de la forme des objets à analyser, et à employer des méthodes intrinsèquement tridimensionnelles. Les modèles déformables répondent à ces deux critères. Nous proposons de formaliser les modèles déformables et leur évolution dans une image dite de données, en distinguant cinq composantes : caractéristiques de liaison, représentation géométrique, déformation, déformabilité, et contrôle. Nous décrivons trois modèles déformables. Nous employons le modèle surfacique des delta-snakes pour reconstruire des objets à partir de points répartis sur leur surface. Nous approximons cette surface par une carte de distance octree-spline. Nous avons mis au point des outils interactifs pour compléter des données manquantes ou déformer directement la surface. Nous proposons ensuite pour ce même type d'application un modèle implicite à base de primitives générant un champ potentiel local. Les primitives sont placées interactivement, ou automatiquement sélectionnées dans l'axe médian discret des données. L'optimisation des paramètres des primitives mène à une représentation compacte des objets. Nous reconstruisons par ces deux modèles des objets numérisés par des capteurs de distance ou segmentés dans des images volumiques. Notre dernier modèle est volumique. Sa déformation hiérarchique par un octree-spline minimise la distance généralisée entre ses caractéristiques et celles des données, sous le contrôle de l'algorithme de Levenberg-Marquardt, et dans les limites imposées par une fonction de régularisation. Nous avons établi un algorithme de calcul de distance généralisée itérée dans un arbre k-d. Nous appliquons ce modèle à la segmentation d'images volumiques. D'autres types d'applications ont également été réalisées.

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Bittar, Eric. "Modèles déformables surfaciques, implicites et volumiques, pour l'imagerie médicale." Phd thesis, Grenoble 1, 1998. https://theses.hal.science/tel-00004869.

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Abstract:

Les progrès des dispositifs d'imagerie médicale permettent l'obtention d'images volumiques, qui contiennent une grande quantité d'information. Une approche efficace de traitement de ces images consiste à utiliser la connaissance a priori de la forme des objets à analyser, et à employer des méthodes intrinsèquement tridimensionnelles. Les modèles déformables répondent à ces deux critères. Nous proposons de formaliser les modèles déformables et leur évolution dans une image dite de données, en distinguant cinq composantes : caractéristiques de liaison, représentation géométrique, déformation, déformabilité, et contrôle. Nous décrivons trois modèles déformables. Nous employons le modèle surfacique des delta-snakes pour reconstruire des objets à partir de points répartis sur leur surface. Nous approximons cette surface par une carte de distance octree-spline. Nous avons mis au point des outils interactifs pour compléter des données manquantes ou déformer directement la surface. Nous proposons ensuite pour ce même type d'application un modèle implicite à base de primitives générant un champ potentiel local. Les primitives sont placées interactivement, ou automatiquement sélectionnées dans l'axe médian discret des données. L'optimisation des paramètres des primitives mène à une représentation compacte des objets. Nous reconstruisons par ces deux modèles des objets numérisés par des capteurs de distance ou segmentés dans des images volumiques. Notre dernier modèle est volumique. Sa déformation hiérarchique par un octree-spline minimise la distance généralisée entre ses caractéristiques et celles des données, sous le contrôle de l'algorithme de Levenberg-Marquardt, et dans les limites imposées par une fonction de régularisation. Nous avons établi un algorithme de calcul de distance généralisée itérée dans un arbre k-d. Nous appliquons ce modèle à la segmentation d'images volumiques. D'autres types d'applications ont également été réalisées.

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Chen, Zhibin. "Segmentation of MRI images using non parametric deformable models integrating fuzzy technique." Reims, 2009. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00001122.pdf.

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Abstract:

L'objectif de la thèse est de développer une méthode automatique pour segmenter les tissus cérébraux (la matière grise, la matière blanche et le liquide céphalo-rachidien) à partir des images IRM, fournissant ainsi des mesures quantitatives et précises du cerveau. Dans cette thèse, nous avons développé trois modèles déformables non-paramétriques en intégrant l'information statistique et l’information floue des images pour segmenter le cerveau en différents types de tissus. Nous présentons d'abord une méthode basée sur l’analyse de l'histogramme. La répartition de l'intensité des images est modélisée par le modèle de mélanges gaussiens (MMG). Les paramètres du MMG sont estimés par l’algorithme «Expectation Maximization». Ensuite, ils sont utilisés pour guider l'évolution des courbes pour atteindre la segmentation des tissus cérébraux. Nous proposons ensuite une amélioration d’un algorithme basé sur les contours actifs orientés région avec la contrainte géométrique. Grâce à la nouvelle expression proposée, il permet de résoudre le problème de stabilité sous-jacente associé à l'algorithme d’origine, et réalise une convergence rapide. Enfin, nous présentons une segmentation de multi-classes en intégrant une segmentation floue dans la méthode level sets. Elle utilise un ensemble d'équations différentielles ordinaires. Chacune d'elles représente une classe à segmenter. Cette approche réduit la complexité de calcul par rapport à l'algorithme multi-phase existant, permettant donc d’accélérer la vitesse de convergence. Toutes les méthodes ont été évaluées avec des images IRM simulées et réelles. Les analyses quantitatives sont données. Les résultats sont très encourageants
The research goal of this thesis is to develop an automatic segmentation method to segment brain MRI images into different tissues (gray matter, white matter, and cerebrospinal fluid), providing quantitative and precise brain measurements. In this dissertation, we have developed three non-parametric deformable models integrating statistical information and fuzzy information of images to segment the brain into different tissue types from multi types of MRI images. We firstly present a histogram analysis based algorithm, where the intensity distribution of the MRI images is modeled via the mixture Gaussian model (MGM). The parameters of components in MGM are estimated via the Expectation Maximization (EM) algorithm. Then the estimated parameters are used to guide the evolution of the level set curves to achieve the brain tissue segmentation. We then propose an improved algorithm to region-based geometric active contour. Thanks to the new regional term, the new algorithm solves the underlying stability problem associated with the original algorithm, and achieves convergence with less iteration number compared with the original algorithm. Finally, we present a multiclass algorithm by integrating fuzzy segmentation with the level set methods. The algorithm uses a set of ordinary differential equations; each of them represents a class to be segmented. The multiclass algorithm reduces the computational complexity compared with the existing multiphase algorithm, so speeds up the convergence rate. All algorithms are evaluated with simulated and real MRI images, and quantitative analyses are provided. The results are very encouraging

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Soussen, Charles. "Reconstruction 3D d'un objet compact en tomographie." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004126.

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Abstract:

Le contexte de ce travail est la reconstruction 3D d'images binaires en tomographie X à partir d'un faible nombre de vues. En contrôle non destructif, une première expertise peut révéler la présence d'une seule zone défectueuse, ou occlusion dans un milieu homogène. Le défaut est alors considéré comme un objet compact et homogène. Sa reconstruction est sous-déterminée car les projections sont limitées en nombre et en angles. Il est alors indispensable d'apporter de l'information a priori sur l'objet et/ou le milieu pour obtenir une solution acceptable. Une approche possible est la modélisation probabiliste de cette information et la méthodologie bayésienne. Nous distinguons deux classes de méthodes. Les premières, plus classiques, modélisent l'image par un champ binaire et estiment les valeurs de ses voxels à partir des données. Les secondes modélisent directement le contour de l'objet, et réalisent son estimation à partir des données. Compte tenu du contexte, nous optons pour ces dernières car elles permettent de limiter le nombre de paramètres et d'exploiter explicitement la compacité de l'objet. La régularisation porte alors sur la douceur locale du contour. Après une présentation des deux approches, de leurs avantages et limitations, nous étudions les approches par contour en sélectionnant des paramétrisations adaptées. Nous optons pour des modélisations locales, dont chaque paramètre ne contrôle qu'une portion du contour, afin de reconstruire des surfaces complexes. En particulier, nous utilisons la représentation polyédrique. Ce choix est conforté par des aspects algorithmiques, et notamment l'étude des projections du polyèdre. Nous concevons une méthode originale de reconstruction qui s'appuie sur l'estimation directe de la position des sommets du polyèdre à partir des données, sans recourir à une représentation par voxel de la scène examinée. Nous discutons son efficacité et sa capacité à reconstruire des objets de forme complexe de façon rapide.

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Sermesant, Maxime. "Modèle électromécanique du coeur pour l'analyse d'image et la simulation." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003655.

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Abstract:

Ce manuscrit présente un modèle dynamique de l'activité électromécanique du coeur pour l'analyse de séquences temporelles d'images et la simulation médicale. Tout d'abord, un processus de construction de modèles biomécaniques volumiques du myocarde à l'aide de maillages tétraédriques est mis en place. Puis la propagation du potentiel d'action dans le myocarde est simulée, en se fondant sur des équations aux dérivées partielles de réaction-diffusion de type FitzHugh-Nagumo, qui permettent l'inclusion de pathologies et la simulation d interventions. Ensuite, la contraction du myocarde est modélisée sur un cycle cardiaque grace à une loi de comportement incluant un couplage électromécanique et des conditions limites intégrant l'interaction avec le sang. Ce modéle est ainsi validé à travers certains paramètres globaux et locaux de la fonction ventriculaire cardiaque. Une fois ce modèle électromécanique mis en place, il est utilisé dans une méthode de segmentation par modèle déformable de séquences d'images médicales, afin d'en extraire des paramètres quantitatifs de la fonction cardiaque. Cette nouvelle génération de modéles déformables pro-actifs permet d'intègrer de l'information à priori non seulement sur l'anatomie et le comportement mécanique mais aussi sur l'activité électrique et le mouvement. Le couplage au sein d'un meme modéle d'informations anatomiques, biomécaniques et physiologiques contribué à ameliorer la robustesse et la précision face à des données bruitées et éparses comme les images médicales et ouvre des possibilités supplémentaires en simulation médicale.

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Lacroix, Samy. "Analyse et validation expérimentale d'un modèle de roulement à billes à quatre points de contact à bagues déformables par découplage des effets locaux et structuraux." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0073/document.

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Abstract:

Les roulements à billes sont l’un des composants les plus importants et les plus critiques dans les turbomachines ou dans les éoliennes. Les butées à billes rencontrées dans les pieds de pales d’éoliennes doivent supporter des chargements très élevés, avec des bagues très fines par rapport aux dimensions du palier. Le roulement à quatre points de contact à haute vitesse est un autre exemple de bagues minces, où la cinématique interne est fortement liée à la géométrie des pistes qui elle, dépend de la rigidité des bagues et des logements. Pour cette application, les pistes intérieures et extérieures sont archées et bien souvent constituées de deux demi-bagues. La souplesse de ces dernières ainsi que celle du logement modifie la géométrie interne et l’interaction entre les composants. Il est proposé dans cette thèse un modèle permettant de dimensionner des roulements à billes à quatre points de contact, principalement dans le domaine d'application des turbines aéronautiques. Ce modèle est capable de rendre compte des déformations globales des bagues et de leur logement et environnement proche. Un ensemble de travaux existants et différentes possibilités envisagées pour la mise en place d’un modèle de roulement à bagues déformables est présenté pour définir une stratégie de couplage efficace entre un modèle analytique et un modèle éléments finis. La prise en compte de la souplesse des bagues s’appuie sur la résolution préalable d’un problème semi analytique de modélisation avec bagues rigides. Ensuite un couplage entre les résultats de ce modèle et un modèle éléments finis est réalisée pour prendre en compte la souplesse des bagues. Des choix sont nécessaires pour ce couplage, notamment sur la modélisation des contacts billes/bagues par l’utilisation de forces nodales pour simuler fidèlement ces contacts. Plusieurs méthodes sont ainsi évaluées pour calculer au mieux la nouvelle géométrie de la bague, en observant son comportement lorsqu'elle est soumise au contact d'une bille. Finalement, cette souplesse est intégrée au modèle semi analytique pour comparer le comportement d'un roulement à bagues rigides à celui d'un roulement à bagues souples. Des premiers résultats numériques sur une géométrie académique montrent des variations des grandeurs internes du roulement (angles de contact, ellipse de contact) ainsi qu’une meilleure répartition du chargement. Des essais ont été réalisés pour valider expérimentalement le modèle développé dans cette thèse. Les comparaisons par mesures du déplacement axial des bagues et des ondulations en surface des bagues montrent que la souplesse du support n’est pas négligeable, même dans le cas de bagues larges. Egalement, ces essais ont démontré la pertinence du couplage entre un modèle analytique et un modèle éléments finis pour rendre compte des déformations de bagues de roulements à billes à quatre points de contact
Ball bearings are one of the most important and most critical part in turbomachine and wind turbine. They require a careful design in order to create reliability and economic relevance, which leads to compact bearings with high dynamic and static load capacity. Then ball bearing encountered in wind turbine must carry high loads, with thin rings regarding mean diameter of the bearing. High speed four point contact ball bearing is another example of thin rings, where internal kinematics is highly linked to raceway geometry, and raceway geometry depends on rings and housing stiffness. For this application, internal and external ring are arched and frequently made of two parts. There stiffness change the internal geometry and interaction with bearings components. It implies a change in load distribution and internal speed. As a consequence bearing and housing stiffness is an important parameter in order to estimate the admissible loads for the bearing. This thesis propose a model for the four point contact ball bearing, mainly for aeronautical turbine engine. This model can account for structural ring deformation as well as of housing deformation. Some existing work and different possibility for such a model are presented in order to define a coupling strategy between an analytical model and a finite element model. The accounting for ring stiffness rely on the resolution of a rigid ring semi analytical model. Then a coupling between this results and finite element results is done in order to account for ring stiffness. Some choices are made for the coupling, especially on ball/ring interaction by using nodal forces to model contact with fidelity. Some methods are evaluated to compute new ring geometry due to contacts with balls. Finally this stiffness is integrated in the semi analytical model in order to compare the behavior of rigid ring bearing with deformable ring bearing. First numerical results on an academic bearing shows change in internal parameter (contact angle, contact ellipse) and a better load distribution. Some experimental tests are made in order to validate the model presented in this thesis. Comparison on axial displacement and ring surface undulation shows that housing stiffness is not negligible even with large ring bearing. This tests show the relevance of a coupling between an analytical model and a finite element model in order to account for ring deformation in four point contact ball bearing

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Chu, Baptiste. "Neutralisation des expressions faciales pour améliorer la reconnaissance du visage." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2015. http://www.theses.fr/2015ECDL0005/document.

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Abstract:

Les variations de pose et d’expression constituent des limitations importantes à la reconnaissance de visages en deux dimensions. Dans cette thèse, nous proposons d’augmenter la robustesse des algorithmes de reconnaissances faciales aux changements de pose et d’expression. Pour cela, nous proposons d’utiliser un modèle 3D déformable de visage permettant d’isoler les déformations d’identité de celles relatives à l’expression. Plus précisément, étant donné une image de probe avec expression, une nouvelle vue synthétique du visage est générée avec une pose frontale et une expression neutre. Nous présentons deux méthodes de correction de l’expression. La première est basée sur une connaissance a priori dans le but de changer l’expression de l’image vers une expression neutre. La seconde méthode, conçue pour les scénarios de vérification, est basée sur le transfert de l’expression de l’image de référence vers l’image de probe. De nombreuses expérimentations ont montré une amélioration significative des performances et ainsi valider l’apport de nos méthodes. Nous proposons ensuite une extension de ces méthodes pour traiter de la problématique émergente de reconnaissance de visage à partir d’un flux vidéo. Pour finir, nous présentons différents travaux permettant d’améliorer les performances obtenues dans des cas spécifiques et ainsi améliorer les performances générales obtenues grâce à notre méthode
Expression and pose variations are major challenges for reliable face recognition (FR) in 2D. In this thesis, we aim to endow state of the art face recognition SDKs with robustness to simultaneous facial expression variations and pose changes by using an extended 3D Morphable Model (3DMM) which isolates identity variations from those due to facial expressions. Specifically, given a probe with expression, a novel view of the face is generated where the pose is rectified and the expression neutralized. We present two methods of expression neutralization. The first one uses prior knowledge to infer the neutral expression from an input image. The second method, specifically designed for verification, is based on the transfer of the gallery face expression to the probe. Experiments using rectified and neutralized view with a standard commercial FR SDK on two 2D face databases show significant performance improvement and demonstrates the effectiveness of the proposed approach. Then, we aim to endow the state of the art FR SDKs with the capabilities to recognize faces in videos. Finally, we present different methods for improving biometric performances for specific cases

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Senasli, Moussa. "Reconstruction tridimensionnelle des structures vasculaires à partir d'un nombre restreint d'angiographies numérisées à l'aide des modèles déformables : utilisation d'approches stochastiques." Paris 11, 1999. http://www.theses.fr/1999PA11T007.

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Abstract:

En angiographie numérisée, une image est obtenue après soustraction de deux radiographies du vaisseau enregistrées avant et après injection de produit de contraste. La reconstruction tomographique a pour objectif d'extraire les propriétés morphologiques de la lésion à partir d'un faible nombre de projections densitométriques acquises autour du patient. Dans cette thèse, nous proposons une méthode de reconstruction du vaisseau à partir de trois projections sans introduire de restriction sur les formes des sections recherchées. Cette méthode consiste, en supposant la distribution de produit de contraste uniforme à l'intérieur de la lumière vasculaire, à décrire le vaisseau uniquement par les informations sur ses contours, et non par la valeur d'atténuation aux rayons X en chaque point de son volume. La paroi vasculaire est modélisée par un empilement de courbes B-spline définie par un réseau de points de contrôle, puis déformée au cours des itérations jusqu'à obtention d'une solution optimale. L'évolution du contour dans un cadre stochastique Bayesien est régie par la minimisation d'une fonctionnelle d'énergie, formée d'un terme d'attachement aux donnéës angiographiques et de termes de régularisation prenant en compte les artefacts de contour inhérent à la reconstruction. La solution recherchée correspond au minimum de cette fonctionnelle d'énergie. Des solutions proches du MAP sont obtenues par différents schémas d'optimisation stochastique (recuit simulé) ou déterministes (ICM, gradient). La méthode est appliquée à la reconstruction 3D des structures vasculaires et a été testé sur des simulations de vaisseaux et bifurcations. En utilisant seulement 3 projections, les contours vasculaires sont fidèlement et rapidement reconstruits. Une validation faite sur des données obtenues sur différents fantômes de vaisseaux a montré des résultats prometteur
Digital subtraction angiography is a technique that produce pictures "angiograms" of blood vessels by subtracting projection images recorded before and after the injection of a radioopaque contrast agent. The 3D luminal vessel geometry description and visualization is important for the diagnosis and the prognosis of heart attack and stroke. To retrieve the 3D information, it is necessary to take several projections around the patient. However, in clinical situations, due to the dynamics of the process and the limited dose that can be injected, only a few projections can be obtained. Ln this thesis, we developed an original method for reconstructing the 3D morphological vessel wall from a very low number of angiograms. In fact by supposing a homogenous mixing of the contrast agent inside the luminal region, the object to be reconstructed may be considered to be binary. Lnstead of searching the absorption coefficient at every pixel of the vessel lumen, we propose to estimate the boundary of the vessel. A general mathematical framework is then proposed. Regularization is introduced by modeling the vessel boundary slices by smooth contours to get the reconstruction problem well posed. A Bayesian approach is applied to optimize the shape of the contour according to the recorded angiograms and the internal smoothness constraints. The proposed method consist in retrieving the optimal position of the control points that define the shape of the searched vessel contour. The maximum a posteriori solution is given by the minimization of a non convex energy function attributed to the contour and is performed by a simulated annealing algorithm. The energy consists of a data attachment term (the projection of the final solution must fit the recorded angiograms and a regularization term that guides the reconstruction of realistic, diseased or healthy, vessels). Preliminary simulations on noisy and truncated synthetic images show promising results. With only three projections, the method reproduces quite satisfactorily the forms of the different stenosis, at the vessel segment or the branching level. Validation of the method on hardware vessel phantoms is presented

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Picinbono, Guillaume. "Modèles géométriques et physiques pour la simulation d'interventions chirurgicales." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00633965.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous proposons un ensemble d'outils nécessaires à l'élaboration d'un simulateur de chirurgie. Dans un premier temps, nous définissons plusieurs modèles déformables physiques temps réels permettant de simuler les déformations et la découpe d'organes du corps humain. Ces modèles s'appuient sur la théorie de l'élasticité et la méthode des éléments finis. Nous avons tout d'abord travaillé sur l'enrichissement du modèle élastique linéaire en le généralisant au cas des matériaux dont le comportement est anisotrope, soit en raison de la présence de fibres (muscles, tendons), soit parce qu'ils sont entourés d'une peau (capsule de Glisson pour le foie). Cependant, la principale limitation de l'élasticité linéaire est de n'être valable que dans l'hypothèse de petits déplacements. Nous proposons donc un nouveau modèle déformable mettant en oeuvre l'élasticité non-linéaire de St Venant-Kirchhoff, qui reste valable pour les grands déplacements. Après avoir étendu ce modèle aux matériaux anisotropes, nous proposons plusieurs méthodes d'optimisation des calculs, soit en utilisant un algorithme adaptatif qui combine les modèles linéaires et non-linéaires, soit à partir d'une nouvelle formulation. La seconde partie de ces travaux porte sur la simulation des interactions entre les instruments chirurgicaux et les organes virtuels. Pour cela, nous avons modélisé les contacts, ainsi que certaines actions spécifiques comme le glissement, la préhension et la découpe. De plus, nous nous sommes intéressés aux problèmes liés à l'utilisation d'interfaces à retour d'effort.

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Guinot, François. "Déploiement régulé de structures spatiales : vers un modèle unidimensionnel de mètre ruban composite." Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10019.

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Abstract:

Dans un contexte où l'utilisation de structures déployables s'est généralisée, le département Recherche de la société Thales Alenia Space étudie un nouveau concept de télescope spatial dont le miroir secondaire est déployé grâce au déroulement de six mètres rubans. Des études antérieures ont permis la mise au point d'un prototype constitué de rubans métalliques dont le déploiement s'est avéré trop violent. Dans ce travail de thèse nous proposons d'une part un nouveau type de ruban à la vitesse de déroulement maîtrisable et d'autre part un modèle original décrivant le comportement dynamique de tels rubans, permettant de mieux appréhender les phénomènes complexes pouvant intervenir lors de scénarios de pliage, de déploiement ou de déroulement. La solution envisagée pour contrôler la vitesse de déroulement repose sur l'exploitation des propriétés mécaniques d'une couche de matériau viscoélastique collée à la surface du ruban. Ces propriétés variant avec la température permettent de garantir un maintien de la position enroulée à froid et assurent un déroulement régulé grâce à un réchauffage localisé. Ces phénomènes ont été mis en évidence expérimentalement et numériquement. La lourdeur des méthodes classiques de modélisation et le manque de richesse des méthodes simplifiées nous ont conduit à développer un modèle de poutre à section fortement déformable permettant de décrire le comportement dynamique des rubans en grands déplacements. Partant d'un modèle de coque, l'originalité de la méthode repose essentiellement sur l'introduction d'une cinématique de type elastica pour décrire les grandes variations de forme de la section. Un modèle énergétique 1D est obtenu en intégrant dans la section et le problème est résolu à l'aide du logiciel de modélisation par éléments finis COMSOL. On propose finalement un modèle continu 1D à 4 paramètres cinématiques qui permet de rendre compte d'une large gamme de phénomènes intervenant dans des scénarios complexes de pliage, de déroulement et de déploiement dynamique
The research department of Thales Alenia Space is studying new concepts of space telescopes whose secondary mirror is deployed thanks to the unreeling of six tape-springs. A breadboard using metallic tape-springs has been built during preliminary studies and has exhibited a deployment that is too energetic and induce too important shocks.In this thesis a new kind of tape-spring with a controlled uncoiling speed is introduced. Secondly a rod model with highly deformable thin-walled cross-sections describing the dynamic behaviour of tape-springs is derived.In order to over come the deployment speed of a tape spring, a viscoelastic layer is stuck on its sides. Thanks to its properties varying with the temperature, the viscoelastic layer is used to maintain the tape-spring in a coiled configuration at low temperature whereas a local heating leads to a controlled uncoiling. These phenomenons have been underlined experimentally and numerically.Because of the high complexity of classical shell models and the lack of details of simplified models, smart modelling methods need to be developed to describe the highly non linear behaviour of a tape-spring. A planar rod model with highly deformable thin-walled cross-sections that accounts for large displacements and large rotations in dynamics is proposed. Starting from a classical shellmodel, the main additional assumption consists in introducing an elastica kinematics to describe thelarge changes of the cross-section shape with very few parameters. The expressions of the strain andkinetic energies are derived by performing an analytical integration over the section. The Hamilton principle is directly introduced in a suitable finite element software to solve the problem. Several examples (folding, coiling and deployment of a tape spring) are studied through the FEM software COMSOL to demonstrate the ability of the 4-parameter model to account for several phenomena: creation of a single fold and associated snap-through behaviour, splitting of a fold into two, motion of a fold along the tape during a dynamic deployment, scenarios of coiling and uncoiling of a bistable tape-spring

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Camara, Rey Oscar. "Recalage non linéaire d'images TDM et TEP dans les régions thoraciques et abdominales : étude méthodologique et application en routine clinique." Paris, ENST, 2003. http://www.theses.fr/2003ENST0043.

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Abstract:

Le but de ces travaux est de proposer une contribution au recalage d'images TDM-TEP dans les régions thoraciques et abdominales. Notre méthodologie est fondée sur l'introduction de contraintes anatomiques au recalage non linéaire appliqué sur les intensités. Cette introduction est faite d'une manière explicite, en divisant la procédure en une phase d'initialisation recalant les structures segmentées dans les deux images, et une deuxième phase de recalage à niveaux de gris, raffinant l'étape précédente de l'algorithme. Les transformations sont modélisées dans les deux étapes à partir de Free Form Deformations (FFD). La segmentation est réalisée selon une procédure hiérarchique de reconnaissance de formes. La mesure fournie par le protocole d'évaluation que nous avons développé indique une erreur inférieure à 1cm pour les structures les plus significatives (poumons, foie, reins, coeur), sauf pour le stomach (erreur d'1. 5cm)
The aim of this work is to implement an algorithm to achieve a robust, fast enough and good quality registration of thoracic and abdominal CT and 18-FDG whole-body emission PET images. The proposed registration methodology is based on the incorporation of prior anatomical information in an intensity-based non-linear registration algorithm. This incorporation is performed in an explicit way, by initializing the intensity-based registration stage with the solution obtained by a registration of corresponding anatomical surfaces segmented through a hierarchically ordered set of anatomy-specific rules. Deformations are modeled in both registration steps by means of a FFD model. Mutual Information is used as the similarity criterion at the grey-level registration step. Registration errors provided by the visual assessment protocol we have designed are less than 1cm on lungs, heart, liver and kidneys structures but up to 1. 5cm on the stomach

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Picault, Elia. "Un modèle de poutre à section mince flexible - Application aux pliages 3D de mètres rubans." Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00921931.

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Abstract:

Ce travail a pour cadre une collaboration entre le LMA et Thales Alenia Space. Nous nous intéressons au comportement des structures flexibles et plus particulièrement des mètres rubans qui ont la particularité de pouvoir, grâce à l'aplatissement de la section, s'enrouler ou développer des pliages localisés. Une première thèse a permis d'une part la mise au point d'un nouveau type de mètre ruban au déroulement maîtrisable thermiquement et d'autre part le développement d'un modèle plan de poutre à section flexible. Dans le travail de thèse présenté ici, nous proposons une version étendue de ce modèle adaptée à la simulation du comportement dynamique tridimensionnel des mètres rubans en grands déplacements et en grandes rotations. Ce modèle est dérivé de la théorie des coques et repose sur l'introduction d'hypothèses cinématiques et sthéniques adaptées. La déformation de la section est caractérisée par celle de sa ligne moyenne qui peut se déformer dans son plan par flexion et torsion mais non par extension, ainsi que hors de son plan par gauchissement de torsion. Les fortes variations de forme de la section dans son plan peuvent alors être décrites par une cinématique de type Elastica, tandis qu'une cinématique de type Vlassov est utilisée pour définir le gauchissement dans le repère local attaché à la section. Le modèle unidimensionnel est obtenu par intégration sur la section des expressions de la théorie des coques, une approche énergétique permet ensuite de formuler le problème associé qui est résolu grâce au logiciel de modélisation par éléments finis COMSOL.

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Hernández, Esteban Carlos. "Modélisation d'objets 3D par fusion silhouettes-stéréo à partir de séquences d'images en rotation non calibrées." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000862.

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Abstract:

Nous présentons une nouvelle approche pour la modélisation d'objets 3D de haute qualité à partir de séquences d'images en rotation partiellement calibrées. L'algorithme est capable: de calibrer la caméra (la pose et la longueur focale), de reconstruire la géométrie 3D et de créer une carte de texture. Par rapport à d'autres méthodes plus classiques, le calibrage est réalisé à partir d'un ensemble de silhouettes comme seule source d'information. Nous développons le concept de cohérence d'un ensemble de silhouettes généré par un objet 3D. Nous discutons d'abord la notion de cohérence de silhouettes et définissons un critère pratique pour l'estimer. Ce critère dépend à la fois des silhouettes et des paramètres des caméras qui les ont générées. Ces paramètres peuvent être estimés pour le problème de modélisation 3D en maximisant la cohérence globale des silhouettes. La méthode de reconstruction 3D est fondée sur l'utilisation d'un modèle déformable classique, qui définit le cadre dans lequel nous pouvons fusionner l'information de la texture et des silhouettes pour reconstruire la géométrie 3D. Cette fusion est accomplie en définissant deux forces basées sur les images: une force définie par la texture et une autre définie par les silhouettes. La force de texture est calculée en deux étapes: une approche corrélation multi-stéréo par décision majoritaire, et une étape de diffusion du vecteur gradient (GVF). En raison de la haute résolution de l'approche par décision majoritaire, une version multi-résolution du GVF a été développée. En ce qui concerne la force des silhouettes, une nouvelle formulation de la contrainte des silhouettes est dérivée. Elle fournit une manière robuste d'intégrer les silhouettes dans l'évolution du modèle déformable. A la fin de l'évolution, cette force fixe les contours générateurs du modèle 3D. Finalement, une carte de texture est calculée à partir des images originales et du modèle 3D reconstruit.

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Bailly, Kévin. "Méthodes d'apprentissage pour l'estimation de la pose de la tête dans des images monoculaires." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00560836.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de PILE, un projet médical d'analyse du regard, des gestes, et des productions vocales d'enfants en bas âge. Dans ce contexte, nous avons conçu et développé des méthodes de détermination de l'orientation de la tête, pierre angulaire des systèmes d'estimation de la direction du regard. D'un point de vue méthodologique, nous avons proposé BISAR (Boosted Input Selection Algorithm for Regression), une méthode de sélection de caractéristiques adaptée aux problèmes de régression. Elle consiste à sélectionner itérativement les entrées d'un réseau de neurones incrémental. Chaque entrée est associée à un descripteur sélectionné à l'aide d'un critère original qui mesure la dépendance fonctionnelle entre un descripteur et les valeurs à prédire. La complémentarité des descripteurs est assurée par un processus de boosting qui modifie, à chaque itération, la distribution des poids associés aux exemples d'apprentissage. Cet algorithme a été validé expérimentalement au travers de deux méthodes d'estimation de la pose de la tête. La première approche apprend directement la relation entre l'apparence d'un visage et sa pose. La seconde aligne un modèle de visage dans une image, puis estime géométriquement l'orientation de ce modèle. Le processus d'alignement repose sur une fonction de coût qui évalue la qualité de l'alignement. Cette fonction est apprise par BISAR à partir d'exemples de modèles plus ou moins bien alignés. Les évaluations de ces méthodes ont donné des résultats équivalents ou supérieurs aux méthodes de l'état de l'art sur différentes bases présentant de fortes variations de pose, d'identité, d'illumination et de conditions de prise de vues.

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Zhou, Dianle. "Using 3D morphable models for 3D photo-realistic personalized avatars and 2D face recognition." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2011. http://www.theses.fr/2011TELE0017/document.

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Abstract:

[Non communiqué]
In the past decade, 3D statistical face model (3D Morphable Model) has received much attention by both the commercial and public sectors. It can be used for face modeling for photo-realistic personalized 3D avatars and for the application 2D face recognition technique in biometrics. This thesis describes how to achieve an automatic 3D face reconstruction system that could be helpful for building photo-realistic personalized 3D avatars and for 2D face recognition with pose variability. The first systems we propose Combined Active Shape Model for 2D frontal facial landmark location and its application in 2D frontal face recognition in degraded condition. The second proposal is 3D Active Shape Model (3D-ASM) algorithm which is presented to automatically locate facial landmarks from different views. The third contribution is to use biometric data (2D images and 3D scan ground truth) for quantitatively evaluating the 3D face reconstruction. Finally, we address the issue of automatic 2D face recognition across pose using 3D Morphable Model

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Chendeb, Safwan. "Chirurgie virtuelle : modélisation temps réel des tissus mous, interactions et système haptique dédié." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005287.

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Abstract:

Le domaine médical voit apparaître depuis peu des simulateurs pédagogiques, à l'instar de ce qui existe depuis quelques années dans d'autres domaines (aviation, auto-école). En effet, la formation actuelle des chirurgiens se fait à la fois sur des cadavres (ce qui entraîne des difficultés grandissantes et des coûts élevés) et par compagnonnage (avec des chirurgiens expérimentés). Une forte demande est exprimée pour des simulateurs chirurgicaux pédagogiques, surtout dans le domaine de la chirurgie mini-invasive, avec une prise en compte des gestes et des sensations tactiles. Ce travail de thèse, réalisé au Centre de Robotique (CAOR) de l'Ecole des Mines de Paris, couvre deux problématiques importantes pour la réalisation d'un simulateur chirurgical pédagogique : la modélisation temps réel des tissus mous et la réalisation d'un système haptique dédié à la chirurgie virtuelle. Nous nous intéressons à la modélisation temps réel des organes déformables, nous mettons en oeuvre une méthode physique, qui offre la possibilité de paramétrer le modèle à partir de mesures expérimentales, et de construire une solution générique applicable à une grande variété de matériaux. Il s'agit d'une approche issue de la Mécanique des Milieux Continus ; c'est une synthèse entre deux présentations répandues : les massesressorts et les masses tenseurs. Elle se base sur le modèle des matériaux de Saint Venant Kirchhoff qui correspondent à une classe de matériaux hyperélastiques. Une fois modélisé, l'organe virtuel doit interagir avec l'environnement, il s'agit de la détection des collisions (avec les outils) ou auto-collisions (l'organe se plie sur lui-même) ainsi que la gestion de ces collisions. Nous traitons aussi la découpe que peut subir un organe pendant l'opération. Nous présenterons aussi nos travaux de conception et de réalisation du système de retour d'effort dédié à la chirurgie, le « trocart actif ». Notre système présente un avantage majeur sur l'existant, il peut être utilisé pour une grande variété d'opérations chirurgicales endoscopiques. Il s'agit de l'instrumentation du trocart, outil indispensable pour la chirurgie mini-invasive afin d'assurer au maximum que les outils de chirurgie ne heurtent pas la peau à l'endroit de l'incision. Nous l'appelons « trocart actif ». Nous avons optimisé la conception de ce trocart afin de permettre l'utilisation de plusieurs trocarts actifs dans la même opération de chirurgie virtuelle et évidemment afin d'assurer le bon fonctionnement d'un système haptique pour garantir un bon rendement tactile. Avec ce système nous n'imposons pas le choix de l'outil chirurgical au jeune chirurgien. Celui-ci aura le choix de l'outil chirurgical au cours de l'opération.

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Bianchi, Kevin. "Segmentation interactive d'images cardiaques dynamiques." Thesis, Clermont-Ferrand 1, 2014. http://www.theses.fr/2014CLF1MM23/document.

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Abstract:

La thèse porte sur la segmentation spatio-temporelle et interactive d'images cardiaquesdynamiques. Elle s'inscrit dans le projet ANR 3DSTRAIN du programme"Technologies pour la Santé et l'Autonomie" qui a pour objectif d'estimer de façoncomplète, dense et sur plusieurs modalités d'imagerie 3D+t (telles que l'imageriepar résonance magnétique (IRM), la tomographie par émission monophotonique(TEMP) et l'échocardiographie) l'indice de déformation du muscle cardiaque : lestrain. L'estimation du strain nécessite une étape de segmentation qui doit être laplus précise possible pour fournir une bonne évaluation de cet indice. Nos travauxse sont orientés sur deux axes principaux : (1) le développement d'un modèle desegmentation conforme à la morphologie du muscle cardiaque et (2) la possibilitéde corriger interactivement et intuitivement le résultat de la segmentation obtenuegrâce à ce modèle
This thesis focuses on the spatio-temporal and interactive segmentation of dynamiccardiac images. It is a part of the ANR 3DSTRAIN project of program "Technologiesfor Health and Autonomy" which aims to estimate full, dense and on several3D+t imaging modalities (such as Magnetic Resonance Imaging (MRI), Single PhotonEmission Computed Tomography (SPECT) and echocardiography) the indexof deformation of the heart muscle : the strain. The strain estimation requires asegmentation step which must be as precise as possible to provide a good estimationof this index. Our work was focused on two main areas : (1) the development of asegmentation model conforms to the shape of the heart muscle and (2) the abilityto interactively and intuitively correct the segmentation's result obtained with thismodel

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Manh, Anne-Gaëlle. "Modèles déformables pour la reconnaissance d'adventices." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20208.

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Rigaud, Bastien. "Radiothérapie adaptative guidée par l’imagerie anatomique." Thesis, Rennes 1, 2018. https://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/718ad2cd-1afa-4219-8c54-640c6bf5f6b6.

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Abstract:

Le traitement standard des cancers du col de l’utérus localement avancés repose sur une radiothérapie en parallèle à une chimiothérapie, suivie d’une curiethérapie. La radiothérapie externe comporte une phase de planification du traitement faite à partir d’une unique acquisition scanner et une phase de délivrance. Cependant, la position et la forme de la cible clinique varient fortement durant le traitement, avec des conséquences en termes de contrôle de la tumeur et de toxicité. L’objectif de cette thèse est donc de développer des stratégies optimisées de radiothérapie adaptative personnalisées permettant de prendre en compte et de compenser l’incidence de ces déformations anatomiques. Les images acquises lors de la planification et de la délivrance du traitement jouant alors un rôle central, ceci passe par le développement de méthodes de recalage, de fusion et d’analyse d’images ainsi que d’outils d’aide à la décision. Les travaux de thèse ont permis la définition de deux nouvelles stratégies de traitement : (1) une stratégie reposant sur une librairie évolutive permettant d’exploiter l’anatomie de la patiente en cours de traitement pour enrichir une librairie préexistante ; (2) une stratégie de librairie modélisée à partir d’un scanner de planification unique reposant sur l’analyse des déformations d’une population. Pour la mise en correspondance des anatomies des deux traitements par radiothérapie (avec et sans applicateur), une méthode de recalage déformable basée sur un modèle biomécanique est proposée et évaluée par rapport aux méthodes classiques et à un outil commercial. Les résultats, reposant notamment sur des critères géométriques, montrent que les approches proposées permettent d’assurer, pour toutes les patientes, une bonne couverture de la cible, tout en limitant l’irradiation des organes sains et donc, à terme, des meilleurs résultats cliniques
The reference treatment for locally advanced cervical carcinomas relies on chemoradiotherapy and brachytherapy (BT). The radiotherapy (RT) is based on a planning made on a single scanner and on the delivery of the treatment. During the treatment, the clinical target volume (CTV) position may change and hamper the precision of the dose delivery, thus, increasing the risk of recurrence and toxicity. The aim of the thesis is the development of new adaptive radiation therapy (ART) strategies in order to take in account the per-treatment anatomical deformations. These approches will have to rely on image processing tools such as deformable image registration (DIR) and data mining to extract the information from the images acquired at the planning and during the treatment. The work of this thesis has led to the definition of two new ART strategies: (1) an evolutive planning library that can be enriched by new per-treatment anatomies; (2) a modeled library based on a population analysis at the time of planning. Finally, in the context of delivered dose estimation, a biomechanical based DIR method is proposed to map the anatomy of the BT, with applicator, toward the anatomy of RT, without applicator. This method is compared to open access and commercially available DIR methods. The geometrical evaluation, show that the proposed adaptive strategies allow to insure a good coverage of the CTV for all the patients while limiting the irradiation of the healthy organs. Such strategies may improve the clinical outcome of the patients

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Thieffry, Maxime. "Commande dynamique de robots déformables basée sur un modèle numérique." Thesis, Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2019. http://www.theses.fr/2019VALE0040/document.

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Abstract:

Cette thèse s’intéresse à la modélisation et à la commande de robots déformables, c’est à dire de robots dont le mouvement se fait par déformation. Nous nous intéressons à la conception de lois de contrôle en boucle fermée répondant aux besoins spécifiques du contrôle dynamique de robots déformables, sans restrictions fortes sur leur géométrie. La résolution de ce défi soulève des questions théoriques qui nous amènent au deuxième objectif de cette thèse: développer de nouvelles stratégies pour étudier les systèmes de grandes dimensions. Ce manuscrit couvre l’ensemble du développement des lois de commandes, de l’étape de modélisation à la validation expérimentale. Outre les études théoriques, différentes plateformes expérimentales sont utilisées pour valider les résultats. Des robots déformables actionnés par câble et par pression sont utilisés pour tester les algorithmes de contrôle. A travers ces différentes plateformes, nous montrons que la méthode peut gérer différents types d’actionnement, différentes géométries et propriétés mécaniques. Cela souligne l’un des intérêts de la méthode, sa généricité. D’un point de vue théorique, les systèmes dynamiques à grande dimensions ainsi que les algorithmes de réduction de modèle sont étudiés. En effet, modéliser des structures déformables implique de résoudre des équations issues de la mécanique des milieux continus, qui sont résolues à l’aide de la méthode des éléments finis (FEM). Ceci fournit un modèle précis des robots mais nécessite de discrétiser la structure en un maillage composé de milliers d’éléments, donnant lieu à des systèmes dynamiques de grandes dimensions. Cela conduit à travailler avec des modèles de grandes dimensions, qui ne conviennent pas à la conception d’algorithmes de contrôle. Une première partie est consacrée à l’étude du modèle dynamique à grande dimension et de son contrôle, sans recourir à la réduction de modèle. Nous présentons un moyen de contrôler le système à grande dimension en utilisant la connaissance d’une fonction de Lyapunov en boucle ouverte. Ensuite, nous présentons des algorithmes de réduction de modèle afin de concevoir des contrôleurs de dimension réduite et des observateurs capables de piloter ces robots déformables. Les lois de contrôle validées sont basées sur des modèles linéaires, il s’agit d’une limitation connue de ce travail car elle contraint l’espace de travail du robot. Ce manuscrit se termine par une discussion qui offre un moyen d’étendre les résultats aux modèles non linéaires. L’idée est de linéariser le modèle non linéaire à grande échelle autour de plusieurs points de fonctionnement et d’interpoler ces points pour couvrir un espace de travail plus large
This thesis focuses on the design of closed-loop control laws for the specific needs of dynamic control of soft robots, without being too restrictive regarding the robots geometry. It covers the entire development of the controller, from the modeling step to the practical experimental validation. In addition to the theoretical studies, different experimental setups are used to illustrate the results. A cable-driven soft robot and a pressurized soft arm are used to test the control algorithms. Through these different setups, we show that the method can handle different types of actuation, different geometries and mechanical properties. This emphasizes one of the interests of the method, its genericity. From a theoretical point a view, large-scale dynamical systems along with model reduction algorithms are studied. Indeed, modeling soft structures implies solving equations coming from continuum mechanics using the Finite Element Method (FEM). This provides an accurate model of the robots but it requires to discretize the structure into a mesh composed of thousands of elements, yielding to large-scale dynamical systems. This leads to work with models of large dimensions, that are not suitable to design control algorithms. A first part is dedicated to the study of the large-scale dynamic model and its control, without using model reduction. We present a way to control the large-scale system using the knowledge of an open-loop Lyapunov function. Then, this work investigates model reduction algorithms to design low order controllers and observers to drive soft robots. The validated control laws are based on linear models. This is a known limitation of this work as it constrains the guaranteed domain of the controller. This manuscript ends with a discussion that offers a way to extend the results towards nonlinear models. The idea is to linearize the large-scale nonlinear model around several operating points and interpolate between these points to cover a wider workspace

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Leroy, Bertrand. "Modèles déformables et modèles de déformation appliqués à la reconnaissance de visage." Paris 9, 1996. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=1996PA090015.

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Abstract:

Cette thèse présente un ensemble de méthodes de traitement d'images s'intégrant dans un processus de reconnaissance de visage selon une approche géométrique. La localisation des éléments caractéristiques du visage est effectuée en utilisant des opérateurs de morphologie mathématique ainsi que l'information spatio-temporelle. Le modèle de contour actif propose pour l'extraction des éléments du visage est un modèle déformable paramétrique décrit dans une base de sinusoïdes. Deux méthodes d'identification sont présentées. La première est une extension de l'analyse en composantes principales à des données de type intervalles. Elle permet d'obtenir une représentation discriminante des visages tout en tenant compte de la mobilité de certaines caractéristiques du visage. La seconde est une méthode d'identification par mesure de déformation. Elle permet de mesurer la ressemblance entre deux visages en calculant le cout de la déformation devant être appliquée à une image de visage afin de la rendre superposable avec l'autre image

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Brouet, Remi. "Interactions gestuelles multi-point et géométrie déformable pour l'édition 3D sur écran tactile." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAM073/document.

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Abstract:

Interactions gestuelles multi-point et géométrie déformable pour l'édition 3D sur écran tactile: Malgré les progrès en capture d'objets réels et en génération procédurale, la création de contenus pour les mondes virtuels ne peut se faire sans interaction humaine. Cette thèse propose d'exploiter les nouvelles technologies tactiles (écrans "multi-touch") pour offrir une interaction 2D simple et intuitive afin de naviguer dans un environnement virtuel, et d'y manipuler, positionner et déformer des objets 3D. En premier lieu, nous étudions les possibilité et les limitations gestuelles de la main et des doigts lors d'une interaction sur écran tactile afin de découvrir quels gestes semblent les plus adaptés à l'édition des environnements et des objets 3D. En particulier, nous évaluons le nombre de degré de liberté efficaces d'une main humaine lorsque son geste est contraint à une surface plane. Nous proposons également une nouvelle méthode d'analyse gestuelle par phases permettant d'identifier en temps réel les mouvements clés de la main et des doigts. Ces résultats, combinés à plusieurs études utilisateur spécifiques, débouchent sur l'identification d'un patron pour les interactions gestuelles de base incluant non seulement navigation (placement de caméra), mais aussi placement, rotation et mise à l'échelle des objets. Ce patron est étendu dans un second temps aux déformations complexes (ajout et suppression de matière ainsi que courbure ou torsion des objets, avec contrôle de la localité). Tout ceci nous permet de proposer et d'évaluer une interface d'édition des mondes 3D permettant une interaction tactile naturelle, pour laquelle le choix du mode (navigation, positionnement ou déformation) et des tâches correspondantes est automatiquement géré par le système en fonction du geste et de son contexte (sans menu ni boutons). Enfin, nous étendons cette interface pour y intégrer des déformations plus complexe à travers le transfert de vêtements d'un personnage à un autre, qui est étendu pour permettre la déformation interactive du vêtement lorsque le personnage qui le porte est déformé par interaction tactile
Multi-touch gesture interactions and deformable geometry for 3D edition on touch screen: Despite the advances made in the fields of existing objects capture and of procedural generation, creation of content for virtual worlds can not be perform without human interaction. This thesis suggests to exploit new touch devices ("multi-touch" screens) to obtain an easy, intuitive 2D interaction in order to navigate inside a virtual environment, to manipulate, position and deform 3D objects. First, we study the possibilities and limitations of the hand and finger gestures while interacting on a touch screen in order to discover which gestures are the most adapted to edit 3D scene and environment. In particular, we evaluate the effective number of degrees of freedom of the human hand when constrained on a planar surface. Meanwhile, we develop a new gesture analysis method using phases to identify key motion of the hand and fingers in real time. These results, combined to several specific user-studies, lead to a gestural design pattern which handle not only navigation (camera positioning), but also object positioning, rotation and global scaling. Then, this pattern is extended to complex deformation (such as adding and deleting material, bending or twisting part of objects, using local control). Using these results, we are able to propose and evaluate a 3D world editing interface that handle a natural touch interaction, in which mode selection (i.e. navigation, object positioning or object deformation) and task selections is automatically processed by the system, relying on the gesture and the interaction context (without any menu or button). Finally, we extend this interface to integrate more complex deformations, adapting the garment transfer from a character to any other in order to process interactive deformation of the garment while the wearing character is deformed

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Bricout, Jean-Noël. "Contribution à la modélisation du comportement dynamique d'un manipulateur déformable." Lille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LIL10093.

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Vieira-Teste, Sylvie. "Représentation de structures géologiques à l'aide de modèles déformables sous contraintes géométriques." Pau, 1997. http://www.theses.fr/1997PAUU3014.

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Abstract:

Le but de ce travail consiste à appliquer les techniques de modèles déformables dans le cas de la segmentation d'images utilisant la séparation des objets par leurs frontières ; les données considérées ici sont issues de la géophysique et de la géologie. Il s'agit donc essentiellement de séparer plusieurs milieux ou objets à partir de leurs propriétés géophysiques : par exemple, l'homogénéité de la vitesse de propagation ou de l'amplitude des ondes sismiques, et de données géologiques : données de puits en profondeur. La séparation obtenue entre les divers milieux constitue ce que l'on appellera une structure géologique formée d'horizons, de failles et de prolongements de failles. L'objectif essentiel de ce travail est donc celui de la reconstruction d'une structure géologique en trois dimensions, formée de surfaces paramétrées s'intersectant. Les données que l'on considère sur cette structure sont de deux types : des données d'imagerie formées d'images Voxels d'attributs en 3d, et des données géométriques qui sont des données de puits en profondeur et/ou des données de plans tangents. Les difficultés importantes de ce problème sont les suivantes : d'une part reconstruire en trois dimensions une structure complexe en adoptant une approche globale ; d'autre part bien identifier les divers éléments de la structure : horizons, failles, prolongements de failles, par rapport aux données et pouvoir concilier ces éléments dans un même modèle. Les techniques des modèles déformables permettent d'agir interactivement sur la modélisation : cela permet de faire évoluer (en temps et en espace) la représentation du modèle vers la solution du problème de minimisation introduit dans la modélisation. Concrètement, cela revient à introduire un terme d'évolution en temps dans le critère de minimisation, ce qui permet à chaque pas de temps d'influencer le modèle à priori si nécessaire et de se recaler sur une meilleure solution.

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Duval, Benoît. "Optimisation de maillages non structurés dans des géométries déformables." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES022.

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Abstract:

L'objet de cette thèse est l'amélioration de la qualité de maillages de géométries dont les frontières sont mobiles au cours du temps. Nous avons traité différents aspects aussi bien globaux que locaux du maillage. L'optimisation est réalisée en utilisant des critères géométriques intervenant sur la forme des éléments. Une étude sur un cas bidimensionnel montre l'intérêt d'utiliser des techniques locales comme le retournement d'arêtes. Cependant cette amélioration topologique du maillage ne suffit pas à traiter les cas de grandes déformations comme l'écrasement d'éléments entre deux frontières. Un algorithme a donc été élaboré afin de former des zones de triangles que l'on remaille de façon optimale. L'amélioration de maillages tridimensionnels a d'abord été étudiée par l'intermédiaire d'un remaillage global. Un découpage du domaine en grandes zones de déformation nous a ensuite permis de localiser les interventions sur les tétraèdres. Une dernière technique a été mise en œuvre afin d'améliorer directement les éléments les plus déformés en créant des coquilles par voisinage d'éléments et en remaillant ces sous-domaines. Partant du principe que la peau d'un maillage tridimensionnel est primordiale pour l'amélioration du maillage volumique, nous avons construit un algorithme permettant d'améliorer la forme des triangles tout en conservant la courbure discrète de la discrétisation. Les principales applications de cette thèse ont été réalisées sur des géométries de chambre de combustion de moteur automobile. Mais d'autres exemples aussi divers qu'un Falcon ou une vertèbre humaine nous ont permis de valider nos algorithmes et de montrer toute l'étendue de leur champ d'applications.

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Casta, Christopher. "Estimation 3D conjointe forme/structure/mouvement dans des séquences dynamiques d'images : Application à l'obtention de modèles cardiaques patients spécifiques anatomiques et fonctionnels." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00835830.

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Abstract:

Dans le cadre de cette thèse, nous nous somme focalisés sur deux objectifs complémentaires. Le premier concerne l'évolution de la méthode du Gabarit Déformable Elastique (GDE) pour l'extraction semi-automatique de l'anatomie et du mouvement cardiaque, développée au laboratoire Creatis. Un travail a d'abord été réalisé sur une base de données de 45 patients afin de mettre en évidence les points forts et les points faibles de l'algorithme, notamment la difficulté à suivre des déformations trop importantes ou des formes inhabituelles. Puis, différents types de contraintes ont été intégrées au modèle GDE afin d'en améliorer les performances : prescription locale ou dense de déplacements, directionnalité de la déformation contrainte par celle des fibres. Les contraintes proposées sont évaluées sur des données de synthèse et des données réelles en IRM ciné et de marquage tissulaire acquises chez l'homme. Parallèlement, une étude a été réalisée pour mettre en place la méthodologie nécessaire à l'extraction et l'analyse statistique de la déformation des fibres myocardiques. Ce travail a été effectué en collaboration avec une équipe du Auckland Bioengineering Institute en Nouvelle-Zélande. Un modèle biomécanique par éléments finis intègre la direction principale des fibres en tout point du ventricule gauche issue d'acquisitions en IRM du tenseur de diffusion (IRM-TD) sur coeurs humains ex vivo et le mouvement issu de séquences IRM marquées. Cette combinaison permet l'estimation de la déformation des fibres et sa variation durant le cycle cardiaque. La variabilité dans la déformation des fibres est étudiée statistiquement à travers le croisement d'une base de données IRM-TD et d'une base de données IRM marquées.

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Sebbahi, Ali. "Segmentation 2D et 3D par modèles déformables en imagerie cardio-vasculaire." Paris 12, 1995. http://www.theses.fr/1995PA120040.

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Abstract:

Nous placons notre etude dans le cadre de la segmentation 2d et 3d en imagerie cardio-vasculaire d'une structure bien definie: une cavite sanguine entouree par une paroi musculaire. Si d'un point de vue theorique, les deux milieux, sang et paroi, sont consideres comme quasi-homogenes, il en est rarement ainsi. Toutes les modalites d'imagerie (scanner x, irm, imagerie ultrasonore) rencontrent ces deux problemes, qui sont differemment caracterises selon l'agent physique employe. Nous etablissons un modele 3d de deformation de surface pour reconstruire le volume cardiaque, a partir de coupes d'images 2d, ou analyser dynamiquement les sequences d'images 2d. Afin de mieux prendre en compte les problemes lies a l'estimation de l'interface entre la cavite et la paroi, la segmentation est realisee a un niveau local, regional et global. Cette procedure se decompose en deux processus d'equilibre complementaires et sequentiels. D'une part, un processus de deformation discret deplace un point, independamment des autres points du maillage, vers un minimum local du champ externe et, d'autre part, un processus de stabilisation continu, par une interpolation spline bicubique, evalue si le point deplace correspond a un minimum regional du champ externe (seuil de distance de chanfrein). La convergence du processus de segmentation est obtenue par stabilisation de morceaux de contours dans le cas 2d et par stabilisation de surfaces elementaires en 3d. Le compromis entre la forme et la nature de l'objet depend des poids relatifs entre les differents termes d'energie. Ceux-ci sont controles de maniere adaptative, par un critere de concavite lie a la geometrie du systeme cardio-vasculaire. Une validation 2d et des resultats 3d sur differents volumes cardio-vasculaires, ont permis d'obtenir des resultats satisfaisants pour lesquels la variation des parametres est relativement faible et rend par consequent le processus de segmentation robuste

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Blanco, Alvarez Armando. "Quelques aspects de l'écoulement d'un fluide visqueux autour d'une bulle déformable : une analyse par simulation directe." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT103H.

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Abstract:

Ce travail est consacre a l'etude, par simulation directe, de quelques ecoulements de fluide visqueux et incompressible autour d'une bulle deformable. Les equations de navier-stokes axisymetriques instationnaires sont resolues numeriquement en variables primitives en utilisant des maillages curvilignes orthogonaux obtenus a partir de la resolution d'un couple d'equations de laplace generalisees. Les equations du mouvement sont discretisees en utilisant une methode de volumes finis et des maillages decales. L'avancement temporel de la solution est obtenu par une methode a pas fractionnaires de type runge-kutta/crank-nicolson. Un algorithme original est developpe pour verifier simultanement et de facon non-iterative l'incompressibilite de la bulle et de l'ecoulement externe ainsi que le bilan interfacial des contraintes normales. Trois situations physiques sont ensuite considerees en detail: l'ecoulement autour d'une bulle ellipsoidale de forme fixe, les oscillations d'une bulle en l'absence de gravite et la montee d'une bulle dans un liquide au repos. Plusieurs resultats significatifs sont presentes: - l'analyse du mecanisme de generation et de disparition d'un tourbillon attache derriere une bulle ellipsoidale de forme fixe et la determination precise de son domaine d'existence - la determination des effets d'amplitude finie, de viscosite et de confinement sur les oscillations non-lineaires d'une bulle - la mise en evidence, dans certains regimes de montee d'une bulle, d'oscillations couplees entre la forme de l'interface et l'ecoulement externe, oscillations qui conduisent a l'instabilite des trajectoires rectilignes

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Mille, Julien. "Modèle déformables pour la segmentation et le suivi en imagerie 2D et 3D." Tours, 2007. http://www.theses.fr/2007TOUR4051.

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Abstract:

Les modèles déformables tels que les contours actifs sont des outils généraux et puissants pour la segmentation, en permettant notamment l'adjonction de contraintes et de connaissances a priori sur les objets à segmenter. Un modèle déformable est une structure géométrique déformée à l'aide d'une méthode d'évolution afin de s'ajuster aux frontières des objets recherchés. La segmentation est formulée comme un problèpmme d'optimisation, le but étant de déterminer la courbe ou la surface minimisant une fonction objectif (une énergie) composée de termes internes relatifs à la régularité géométrique du modèle et de termes externes qui mettent en relation le modèlle et l'image. Dans cette thèse, nous développons un modèle de contour actif pour la segmentation 2D et un modèle de surface active pour la segmentation 3D, ces deux modèles étant basés sur un formalisme unifié. Nous généralisons également le modèle de surface au problème de segmentation et suivi 3D+T. Nous proposons un ensemble d'amélioration de l'algorithme glouton, une méthode de minimisation numérique de la fonctionnelle d'énergie. Nous développons un nouveau terme externe basé région, que nous appelons énergie de région en bande étroite. Ce terme combine des caractéristiques locales et globales des structures d'intérêts et présente des avantages tant au niveau calculatoire qu'au niveau de la cohérence par rapport aux données
Deformabe models such as active contours are general and powerful tools for image segmentation, enabling to add constraints and prior knowledge about the objects to be segmented. Deformable models are geometrical structures deformed by an evolution method in order to fit the object boundaries. Segmentation is expressed as an optimization problem, which purpose is to determine the curbe of the surface minimizing an objective function (an energy), made up of internal terms related to to model's geometrical smoothness and external terms attaching the model to the image data. In this thesis, we develop an active contour model for 2D segmentation and an active surface model for 3D segmentation, both being based on a unified framework. We also extend the surface model to 3D+T segmentation and tracking. We propose several improvements on the greedy algorithm, a numerical method minimizing the objective function. We also develop an original region-based external term, referring it to as narroy band region energy. It combines local and global features about structures of interest and offers advantages relative to the computational cost and consistency with respect to data

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Dissertations / Theses on the topic 'MODÈLE DÉFORMABLE'

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