= Reconstruction d'image à multirésolution en micro- et nano- tomographie par rayonnement X

Multiresolution Image Reconstruction in X-ray Micro- and Nano- Computed Tomography : Application in Materials Non-Destructive Testing

• Auteur / Autrice : Marius Costin
• Direction : Valérie Kaftandjian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanotechnologies
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CNDRI - Contrôle Non Destructif par Rayonnements Ionisants (Lyon, INSA1982-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tomographie

Résumé

Dans le cadre d'une large coopération internationale, le projet Saphir a comme but principal la production sure, intégrée et contrôlée de produits nano-structurés multifonctionnels. Dans ce contexte, notre contribution consiste à développer une méthode d'imagerie tridimensionnelle pour inspecter et caractériser les échantillons et les pièces fournis par les partenaires du projet. La tomographie par rayonnement X a été choisie car elle constitue une technique adaptée au contrôle non-destructif. Mais pour des échantillons très complexes présentant des détails sur plusieurs ordres de grandeur, les scanners commerciaux ne répondent pas à tous les besoins et une méthode adaptée a du être développée. Cette thèse établit une base théorique et expérimentale pour une méthode originale capable de produire des images multi-résolution et que nous avons nommé ASDIR (Approximate Single Detail Image Reconstruction). Dans une configuration de type « zoom-in », deux jeux de données sont acquis et fusionnés. La reconstruction de ces données combinées est basée sur l'algorithme standard de rétroprojection filtrée (FBP), mais notre méthode est une extension qui implémente une accélération par l'utilisation de la théorie des ondelettes. Deux versions préliminaires sont également présentées : elles produisent des résultats moins satisfaisants et ont servi de base pour la version finale. Une période importante a été consacrée aux expériences ainsi qu'à l'étude et la compréhension des phénomènes physiques intervenant en CT. Des corrections pour les plus importantes sources d'artefacts ont été mises en oeuvre et leur efficacité a été démontré e grâce à la qualité des images obtenues. Nous avons validé notre approche sur des données simulées et expérimentales. Nous avons généré des données simulées avec des fantômes que nous avons spécialement conçus pour évaluer différentes caractéristiques de la méthode et des échantillons. Les données expérimentales ont été acquises avec deux dispositifs différents, un microtomographe et un nanotomographe, et sur des échantillons de tailles différentes. Une étude de métrologie a été menée sur les images produites et des informations sur la porosité des échantillons ont pu être extraites.

In a large international cooperation, the Saphir project aims at producing in a safe, integrated and controlled way, multifunctional nanostructured products. Within this framework, our contribution is the development of a method for three dimensional inspection and characterization of samples and parts produced by the partners. As a starting point, the X-ray computed tomography (CT) was chosen as the most appropriate non-destructive technique. But because the samples are very complex, with features over more orders of magnitude, the available commercial devices could not solve all the requirements and an adapted method for the image reconstruction needed to be developed. This thesis puts a theoretical and an experimental basis for an original method that we abbreviated ASDIR (Approximate Single Detail Image Reconstruction), capable of producing multiresolution images. In a zoom in CT setup, two sets of projections are acquired and combined. The reconstruction is based on the standard filtered backprojection (FBP) algorithm, but we extended it by implementing an acceleration technique that uses a wavelet processing of the data. Two preliminary variants are also presented, which turned out to produce unsatisfactory results, but they were the basis for the final version. We validated our approach on both simulated and experimental data. We generated numerical data with phantoms that we designed specially to assess different features of the method and of the samples. The experimental data was acquired with two different devices, a micro-tomograph and a nano-tomograph, with samples of different sizes. The images that we produced were subject to a basic analysis and we are confident that more information can be extracted from a detailed study