Algorithmes rapides de reconstruction en tomographie par compression des calculs : application à la tomofluoroscopie 3D

par Thomas Rodet

Thèse de doctorat en Signal, image, parole, télécoms

Sous la direction de Laurent Desbat.

Soutenue en 2002

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    La tomographie dynamique à rayons X est une modalité qui est en forte progression ces dernières années. Elle consiste à reconstruire une séquence d'images et non plus une seule image statique. Ces données dynamiques permettent d'étudier les évolutions dans le temps liées soit au mouvement naturel des organes, soit à la progression d'instruments d'intervention chirurgicale. La reconstruction tomographique de données 4D (trois dimensions spatiales et une temporelle) nécessite une centaine de GigaFLOPS (Floating Operation Per Seconde ) en utilisant une approche standard. Cette thèse propose deux nouvelles méthodes de reconstructions accélérées originales visant à réduire le nombre d'opérations de reconstruction. La première méthode consiste à accélérer les calculs sans perte théorique information. Elle est basée sur une décomposition en blocs de la transformée de Fourier de l'image à reconstruire. L'accélérationrepose sur la réduction du nombre de rétroprojections associées à chaque bloc. La seconde permet une aaccélération avec une perte contrôlée de l'information. Elle est basée sur une décomposition hiérarchique de l'image à l'aide de la transformée en ondelettes. Pour accélérer les calculs nous ne rétroprojetons pas les coefficients d'ondelettes négligeables. Le support des valeurs négligeables est déterminé par prédiction d'une structure (zerotree) qui repose sur l'hypothèse que si un coefficient d'ondelette basse fréquence est négligeable alors tous les coefficients d'ondelette de même localisation de plus hautes fréquences le sont aussi. Nous avons validé ces approches sur des données simulées. Nous avons ainsi atteint des facteurs d'accélération comparables dans les deux cas (entre 2 et 3). Cependant, l'approche basée sur la décomposition en ondelettes garantit une meilleur qualité des images.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Fast algorithms for 3D tomographic reconstruction based on computation compression : application to 3D tomofluoroscopy


  • Résumé

    X-rays dynamic tomography is a method which is in strong progression over the last years. It consists in reconstructing a sequence of images rather than one static image. These dynamic data make it possible to study the time evolutions related either to the natural organs motion, or to the surgical instruments motion during image-guided interventional procedures. The tomographic reconstruction of data 4D (three space dimensions and temporal) requires a hundred GigaFLOPS (Floating Operation Per Seconde) when using a standard approach. This thesis proposes two original accelerated reconstruction methods aiming at reducing the number of operations of reconstruction. The first method consists in accelerating computations without theoretical loss of information (lossless approach). It is based on a decomposition in blocks of the Fourier transform of the image to be reconstructed. Acceleration is based on the reduction of the number of rétroprojections associated with each block. The second method allows an acceleration with a controlled loss of information (lossy approach). It is based on a hierarchical decomposition of the image using the wavelet transform. To accelerate computation we do not back-project the unsignificant wavelet coefficients. The support of the unsignificant values is determined by prediction of a structure (zerotree) which suppose that if a low frequency wavelet coefficient is unsignificant, then all the wavelet coefficients of the same localization of high frequencies are also unsignificant. We validated these approaches on simulated data. We reached comparable speed up factors in both cases (between 2 and 3). However, the lossy approach guarantees better a image quality.

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Informations

  • Détails : XII-164 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 159-164

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS02/INPG/0104
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS02/INPG/0104/D
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