Super résolution pour l'amélioration de la résolution des images échographiques

Superresolution for resolution improvement of ultrasound images

• Auteur / Autrice : Marie Ploquin
• Direction : Denis Kouamé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'Ingénieur
• Date : Soutenance le 12/12/2011
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Santé, sciences, technologies (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Imagerie et cerveau (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Claude Depollier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Kouamé, Romuald Bone, Jean-Marc Girault, Frédéric Patat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Adam, Didier Vray

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement d'images -- Techniques numériques

ARCH, Modèles

Échographie

Traitement d'images

Traitement du signal

Ultrasons en médecine

Mots clés libres

Décomposition pyramidale

Pyramidal decomposition

Echography

Autoregressive model

Superresolution

Signal processing

Image processing

Ultrasound

Résumé

L'imagerie médicale échographique présente plusieurs avantages comme son innocuité, sa facilité d'emploi, la diversité des organes concernés et le faible coût de ce mode d'imagerie. Cependant les images obtenues par échographique souffrent d'une résolution plutôt faible comparées à celle que l'on peut obtenir avec un appareil d'IRM ou en utilisant des rayons X. Le défi majeur de l'échographie médicale est donc de réussir à produire des images avec une résolution beaucoup plus fine, à fréquence nominale fixe.Des travaux ont été entrepris dans ce sens depuis longtemps. Plusieurs pistes ont été explorées. La majorité des travaux effectués jusqu'à présent a consisté à travailler sur l'échographe et particulièrement sur les sondes ultrasonores, avec principalement pour objectif d'augmenter la fréquence des ultrasons utilisés. Cette approche a conduit à l'existence de l'échographie haute résolution, avec cependant une limite importante qui est celle de la profondeur d'exploration.Une autre approche consiste à traiter numériquement des images échographiques classiques pour améliorer leur résolution. Cette méthode a plusieurs avantages, elle permet notamment de contourner la difficulté causée par la réduction de profondeur de champ liée à l'augmentation de la fréquence ultrasonore.Dans cette thèse, nous présentons une méthode permettant d'améliorer la résolution des images échographiques. Le travail de thèse à consister à adapter cette méthode à l'imagerie échographique et à proposer une estimation de la résolution théorique maximale atteinte par cette méthode en fonction de paramètres de l'image dont le SNR, et la largeur de bande de la PSF. Nous avons également proposé une méthode de superrésolution adaptée aux ultrasons. Par son apport sur l'amélioration théorique de la superrésolution et par l'adaptation au cas particulier de l'imagerie ultrasonore, ce travail de thèse ouvre des perspectives sur l'amélioration de la résolution des images échographiques par traitement du signal et de l'image.

Medical Imaging Ultrasound has several advantages such as its safety, ease of use, the diversity of organs that can be imaged and the low cost of this imaging mode. However, the images obtained by ultrasound suffer from relatively low resolution compared to others than can be obtain with an MRI or using X-rays. The major challenge of medical ultrasound is the ability to produce images with a resolution much finer, without modifying the nominal frequency.Work has been undertaken in this direction for some time. Several approaches have been explored. Most of the work done so far has been to work on the ultrasound acquiring device and particularly on ultrasonic probes, with main objective to increase the frequency of ultrasound used. This approach has led to the existence of high-resolution ultrasound, but with the reduction of the depth of exploration as an important limitation.Another approach is to treat numerically conventional ultrasound images to improve resolution. This method has several advantages, it allows to circumvent such difficulties caused by the reduction of depth of field due to the increase in the ultrasonic frequency.In this thesis, we present a method to improve the resolution of ultrasound images. The thesis to be to adapt this method to ultrasound imaging and to provide an estimate of the maximum theoretical resolution achieved by this method based on image parameters including SNR and the bandwidth of the PSF. We also proposed a method of superresolution suitable for ultrasound. By providing on improving theoretical superresolution and adaptation to the particular case of ultrasound, this thesis opens up on improving the resolution of ultrasound images by processing the signal and the image.