Représentation, évaluation et utilisation de relations spatiales pour l'interprétation d'images : application à la reconnaissance de structures anatomiques en imagerie médicale

par Olivier Colliot

Thèse de doctorat en Signal et images

Sous la direction de Isabelle Bloch.

Soutenue en 2003

à Paris, ENST .

mots clés

• Raisonnement spatial
• Relation spatiale
• Symétrie
• Irm
• Ensemble flou
• Segmentation
• Cerveau

Résumé

Les relations spatiales telles que l'adjacence, les distances, les directions ou encore les symétries constituent un élément essentiel des descriptions d'agencement spatial entre les objets d'une scène. Notre travail de thèse est articulé autour des questions suivantes. Comment représenter des relations spatiales ? Comment les utiliser pour formaliser la description d'une scène ? Comment les utiliser à des fins de segmentation et de reconnaissance? Dans un premier temps, nous nous intéressons à un type de relation particulier : les symétries planes, et proposons des méthodes pour quantifier le degré desymétrie dans les objets flous et localiser le plan de symétrie d'un objet. Puis nous montrons comment la description des structures cérébrales peut se faire à l'aide d'un ensemble de relations spatiales. Enfin, une méthode pour intégrer ces relations à un modèle déformable est proposée. Elle est utilisée pour construire une procédure de segmentation des structures cérébrales internes.

Titre traduit

Representation, evaluation and use of spatial relations for image understanding : application to the recognition of anatomical structures in medical imaging

Résumé

Spatial relations such as adjacencies, distances, directions or symmetries constitute a fundamental element in descriptions of the spatial arrangement of objects in a scene and are therefore useful for a large number of image understanding tasks. Our work deals with the following questions. How can spatial relations be represented ? How can they be used to formalize the description of a scene, in particular to describe brain anatomy ? How can they be used for image segmentation and pattern recognition ? First we study a particular case of relations: plane symmetries. We propose a method to quantify the degree of symmetry in fuzzy objects and images, defining a measure of symmetry, as well as an algorithm to find the symmetry plane of a given object. Then we present how brain structures can be described with spatial relations. Finally, we propose a method to integrate spatial relations in a deformable model. It is used to propose a procedure for brain internal structures segmentation.