Traitement et analyse quantitative d’hologrammes numériques

Digital processing and quantitative analysis of holograms

• Auteur / Autrice : Loïc Denis
• Direction : Dominique Jeulin, Thierry Fournel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Image
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Saint-Etienne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement d'images

Holographie

Résumé

Une image-hologramme de micro-objets contient l’information de taille, forme et localisation tridimensionnelle des objets. Cette information est codée par la modulation de fréquence et d‘amplitude des franges d’interférence de l’hologramme. L’extraction de cette information est classiquement réalisée par analyse du volume 3D restitué par transformée de Fresnel, transformée de Fourier fractionnaire ou transformée en ondelette. Plusieurs types d’artéfacts apparaissent cependant dans les images restituées : déformation près des bords du support de l’hologramme, focalisation multiple, apparition d’images jumelles. L’analyse de la problématique de traitement des hologrammes numériques sous des angles de traitement du signal et de déconvolution nous permettent de présenter les apports variés de la littérature sous un cadre unifié. Nous suggérons d’utiliser une formulation de type « problème inverse » basée sur le modèle physique de formation de l’hologramme pour résoudre les difficultés posées par les artéfacts des images restituées. L’algorithme proposé permet de réaliser la détection de micro-particules dans un volume d’étude 4 fois supérieur et avec une précision améliorée d’un facteur 5 par rapport à la technique classique. L’enjeu du traitement rapide d’hologrammes nous a poussés à développer une approche de stéréologie en projection donnant accès à une estimation de la taille moyenne ou de la distribution d’orientations d’une population de micro-objets

A hologram of micro-objects contains information about the size, shape and 3D localization of the objects. This information is coded in the hologram by the frequency and amplitude modulations of the interference fringes. The extraction of this information is classically done by analyzing the 3D volume reconstructed with a Fresnel transform, a fractional Fourier transform or a wavelet transform. However, several types of artifacts appear in the reconstructed images : distorsions close to the image boundaries, multiple focusing, twin-images. The analysis of the issue of digital hologram processing under the light of signal processing and deconvolution makes it possible to give a unified description of previous contributions found in literature. We suggest an “inverse problem” approach based on the physical model of hologram formation to circumvent the artifacts of reconstructed images. The proposed algorithm detects micro-particles in a volume 4 times larger and with a precision improved by a factor 5 compared with classical techniques. On-line processing of digital holograms requires fast processing algorithms. We have developed a stereological approach to estimate the mean size or the distribution of directions of a population of micro-objects