Development of a portable gamma camera for accurate 3-D localization of radioactive hotspots

par Vincenzo Paradiso

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Etienne Liénard.

Soutenue le 31-03-2017

à Normandie , dans le cadre de École doctorale Physique, sciences de l’Ingénieur, matériaux, énergie (Rouen) , en partenariat avec Laboratoire de physique corpusculaire (Caen) (laboratoire) et de Université de Caen Normandie (établissement de préparation) .

Le président du jury était Jean-Claude Angélique.

Le jury était composé de Etienne Liénard, Olivier Limousin, Irène Buvat, Khalil Amgarou, Nicolas Blanc de la Naute.

Les rapporteurs étaient Olivier Limousin, Irène Buvat.

  • Titre traduit

    Dévelοppement d'une caméra gamma pοrtable pοur la lοcalisatiοn précise en trois dimensiοns de pοints chauds radiοactifs


  • Résumé

    Le présent travail a pour but le développement d’une caméra gamma à masque codé permettant d’estimer la position tridimensionnelle (3D) des sources radioactives. Cela est d’un intérêt considérable dans le cadre d’un grand nombre d'applications, de la reconstruction de la forme 3D des objets radioactifs aux systèmes de réalité augmentée appliqués à la radioprotection. Les caméras gamma portables actuelles ne fournissent que la position angulaire relative des sources gamma à localiser, c'est-à-dire qu'aucune information métrique concernant les sources n’est disponible, comme par exemple leur distance par rapport à la caméra. Dans cette thèse, nous proposons principalement deux approches permettant d’estimer la position 3D des sources. La première approche consiste à étalonner la caméra gamma avec un capteur de profondeur à lumière structurée. La seconde approche permet d'estimer la distance source-détecteur par une méthode d’imagerie gamma stéréoscopique. Pour aligner géométriquement les images obtenues par la caméra gamma, le capteur de profondeur, et la caméra optique, une procédure d'étalonnage n’utilisant qu’une seule source ponctuelle radioactive a été conçue et mise en œuvre. Les résultats expérimentaux démontrent que les approches proposées permettent d'obtenir une précision inférieure au pixel, tant pour l’erreur de reprojection que pour la superposition des images gamma et optiques. Ces travaux présentent également une analyse quantitative de la précision et de la résolution relatives à l’estimation de la distance source-détecteur. De plus, les résultats obtenus ont validé le choix de la géométrie du modèle sténopé pour les caméras gamma à masque codé.


  • Résumé

    A coded aperture gamma camera for retrieving the three-dimensional (3-D) position of radioactive sources is presented. This is of considerable interest for a wide number of applications, ranging from the reconstruction of the 3-D shape of radioactive objects to augmented reality systems. Current portable γ-cameras only provide the relative angular position of the hotspots within their field of view. That is, they do not provide any metric information concerning the located sources. In this study, we propose two approaches to estimate the distance of the surrounding hotspots, and to autonomously determine if they are occluded by an object. The first consists in combining and accurately calibrating the gamma camera with a structured-light depth sensor. The second approach allows the estimation of the source-detector distance by means of stereo gamma imaging. To geometrically align the images obtained by the gamma, depth, and optical cameras used, a versatile calibration procedure has been designed and carried out. Such procedure uses a calibration phantom intentionally easy to build and inexpensive, allowing the procedure to be performed with only one radioactive point source. Experimental results showed that our calibration procedure yields to sub-pixel accuracy both in the re-projection error and the overlay of radiation and optical images. A quantitative analysis concerning the accuracy and resolution of the retrieved source-detector distance is also provided, along with an insight into the respective most influential factors. Moreover, the results obtained validated the choice of the geometry of the pinhole model for a coded aperture gamma camera.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 09-01-2022

Autre version

Development of a portable gamma camera for accurate 3-D localization of radioactive hotspots


Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque de ressources électroniques en ligne.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.
Cette thèse a donné lieu à 1 publication .

Consulter en bibliothèque

à

Informations

  • Sous le titre : Development of a portable gamma camera for accurate 3-D localization of radioactive hotspots
  • Détails : 1 vol. (185 p.)
La version de soutenance de cette thèse existe aussi sous forme papier.

Où se trouve cette thèse ?

Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.