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Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE -INTRODUCTION -IMAGE ANALOGIQUE -IMAGE NUMERIQUE -NUMERISATION DE LIMAGE -DIFFERENTS TRAITEMENTS -INTERRETS.

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1 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE -INTRODUCTION -IMAGE ANALOGIQUE -IMAGE NUMERIQUE -NUMERISATION DE LIMAGE -DIFFERENTS TRAITEMENTS -INTERRETS

2 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE Déf.: représentation dun objet, dun être, dun paysage.. Elle se présente comme une distribution bidimensionnelle dintensité lumineuse.

3 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE MEDICALE En médecine lobjet = patient Limage médicale se présente comme une distribution spatiale dintensité de gris.

4 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH SIGNAL Variation dune grandeur physique qui peut être enregistrée

5 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Du SIGNAL à lIMAGE IMAGE RADIANTE: Modulation du rayonnement par le milieu traversé

6 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Types de détecteurs: - Film Radiographique - Amplificateur de de luminance - ERLM - Détecteurs Plans Du SIGNAL à lIMAGE

7 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH FORMATION de lIMAGE ÉMETTEUR OBJET signal modulé CAPTEUR AFFICHAGE

8 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGERIE MEDICALE: très grande diversité Plusieurs méthodes dimagerie médicale : - Radiologie - Échographie - Tomodensitométrie - IRM - Médecine Nucléaire

9 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH modes dAcquisitions : -Projections -Coupes -volume -2D, 3D, séquences temporelle -Statique ou Dynamique IMAGERIE MEDICALE: très grande diversité

10 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Procèdes Physiques: - RX - Ultrasons - Les rayons gamma - Le Magnétisme du noyau des atomes -….. IMAGERIE MEDICALE: très grande diversité

11 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE -IMAGE ANALOGIQUE: Limage sur film ou sur écran de télévision est dite analogique, de même que toute image photographique, est analogue à lobjet qui la formée.

12 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE Limage devenant numérique se prête aisément aux traitements, au transfert et à larchivage.

13 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE -IMAGE NUMERIQUE Toute image est susceptible dêtre numérisée. Lensemble des mesures faites en tout les points de limage constitue une image numérisée.

14 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE NUMERISATION : trois phases (La transformation d'un signal analogique en signal numérique est appelée numérisation) Échantillonnage: consiste à passer d'un signal continu,en une suite discrète de valeurs (valeurs mesurées à intervalles réguliers). Quantification: faire correspondre une valeur discrète à la valeur mesuré de léchantillon par rapport aux niveaux de quantification (niveaux de gris ou couleur). Codage binaire: 1 / 0, vrai / faux, présent / absent…. pour coder et stocker dans la mémoire de lordinateur la valeur et les coordonnées de chaque point

15 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE ECHANTILLONNAGE Découpage de limage en pixels : le choix optimal de pas Dx et Dy (pas déchantillonnage) est conditionné par le théorème de SHANON, ce choix est optimal si aucune informations nest perdue: la fréquence d'échantillonnage (s -1 ) ou (cm -1 ) doit être au moins deux fois plus grande que la plus grande fréquence contenue dans le signal. Plus la fréquence déchantillonnage est élevée plus limage obtenue est fidèle à loriginal.(densité de points mesurés) ( la fréquence d'échantillonnage, c'est à dire le nombre de pixels par unité de surface doit être suffisante pour préserver l'information utile. ) une image analogique avec 0.2mm de résolution (distance minimale devant séparer deux points de limage analogique pour être visibles séparément sur limage numérisée) il faut échantillonner 2 fois pour 0.2 mm 10 pixels au mm

16 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE QUANTIFICATION Soit une image représentée par un tableau de NxN, est codé sur R niveaux de gris, 64, 256 ou pour des nécessités de calcul sur 24 bits, généralement R et N sont de puissance de de 2. R = 2 r b = N x N.r le nombre de bits nécessaire à son stockage.

17 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE CODAGE BINAIRE Les nombres fournis par la quantification sont transformés en nombres binaires, bits et octets, ces nombres sont facilement stockés ou transmis ou traités. Cette phase de la numérisation est réalisée par un CAN: convertisseur Analogique Numérique.

18 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE Matrice: tableau formé par la disposition en rangées et colonnes des éléments numérisés, chaque élément de cette matrice est appelé pixel abréviation pour « picture element » La profondeur de la matrice, cest le nombre de valeurs par adresse pour représenter une mesure.. La numérisation binaire (1,0) chaque puissance de 2 sappelle un « bit »(abréviation de langlais binary digit = nombre binaire ). 2 1 = 10 ; 2 2 = 4 = 100 ; = 256 = 1 suivi de 8 zéros 8 bits = 1 octet = 256 niveaux de gris inutile de dépasser pour une image qui doit être examinée par lœil (ou par couleur RVB) Une matrice 256 x 256 = pixels de chacun 8 bits = 1 octet, peut être stockée dans une mémoire ayant une capacité de 256 x 256 x 8 = bits soit 512 kbits (1 kbits =1024 bits )

19 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE

20 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE Matrice 8 x 8 = 64 R = 2 4 4bits

21 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE R = bits b = N x N.r b = 8x8x4 b = 256 bits

22 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE NUMERISATION Découpage de limage en petits éléments (Pixel) Mesures de ces éléments et Affectation des valeurs discrètes en fonctions des niveaux de quantification choisis Codage et stockage de ces valeurs dans la mémoire de lordinateur

23 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH ORIGINE DES IMAGES NUMERISEES Numérisation de documents analogiques déjà utilisés Numérisation immédiatement après l'acquisition : caméra à la sortie de LA L (amplificateur de luminance), cest la technique de FLUOROGRAPHIE Utilisation des écrans à mémoires photostimulables ERLM formats: 512, 1024, 1700, 2000 Reconstruction d'images calculées en scanographie, IRM en format 256, 512 ou échographie de format plus réduit 128, 256. LIRM, la, TDM ou Les gamma-caméras produisent toujours des images numérisées en format 256 ou 512 Utilisation des CAPTEURS PLANS : nouvelle technologie

24 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe de la FLUOGRAPHIE LA FLUOROGRAPHIE associe à un ampli de luminance une caméra de télévision et un convertisseur analogique/numérique(CAN).

25 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe de la FLUOGRAPHIE LAMPLIFICATEUR DE LUMINANCE Cest un tube à vide comportant deux groupes décrans et des électrodes d'accélération et focalisation : -lécran primaire, composée de deux parties accolées: une couche sensible aux RX convertissant ces photons X en photons lumineux et une photocathode qui libère des électrons par effet photoélectrique sous leffet de la lumière - lécran secondaire, ou lanode convertit limage électronique en image lumineuse.

26 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe de la FLUOGRAPHIE Le tube analyseur est constitué dune photocathode dont la résistance en chaque point est modifiée par léclairement de lécran secondaire de lAL. Un faisceau délectrons, en parcourant la photocathode ligne par ligne, lit limage de lécran secondaire de lAL en donnant à la sortie du tube analyseur une variation continue de tension électrique ligne par ligne proportionnellement à léclairement de chaque point de lécran secondaire. Cest le signal vidéo visualisable sur lécran.

27 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe de la FLUOGRAPHIE la numérisation du signal vidéo consiste à prélève sur chaque ligne 1024 valeurs de tensions régulièrement réparties ( échantillonnage) point ligne sur 1024 lignes matrice

28 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe de la FLUOGRAPHIE

29 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe de la FLUOGRAPHIE Chaque valeurs de tension prélevée est transformée en nombre par le CAN (convertisseur Analogique Numérique) et codée en général sur 10 bits, 2 10 =1024 niveaux possible. Pour chaque pixel il sera codé la valeur et les coordonnées x,y.

30 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe de la FLUOGRAPHIE

31 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe de la FLUOGRAPHIE Une caméra CCD peut remplacer le tube analyseur. Cest une caméra utilisant un capteur CCD (Charge Coupled Device) ou (Dispositif de Transfert de Charges). Qui est un circuit intégré convertissant directement une image optique en un signal électronique.

32 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe de la FLUOGRAPHIE La surface de la caméra CCD est constituée dun réseau de pixels. Chaque pixel produit des électrons (charge) quand il reçoit des photons. le nombre d'électrons produits par un pixel est proportionnel au nombre de photons reçus.

33 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe de la FLUOGRAPHIE La matrice est lue pixel par pixel ligne par ligne à travers une ligne de transfert. La charge de chaque pixel est dabord amplifié puis codée sur 8,12,14 ou 16..bits par un CAN. le signal est ensuite envoyé à lordinateur sous forme dun fichier contenant lintensité de chaque pixel à afficher à lécran.

34 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des ERLM Écrans RadioLuminescents à Mémoire Appelés aussi: -Plaques Phosphores -Plaques Photostimulables à mémoires PPM

35 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des ERLM La cassette est munie dun écran radio- luminescent ayant la capacité de conserver en mémoire lénergie absorbée suite à une irradiation. Cette énergie accumulée constitue limage latente.

36 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des ERLM Après un balayage par faisceau laser de la cassette, lénergie retenue est restituée sous forme de lumière. La quantité de lumière restituée point par point est proportionnelle à lénergie des rayons X absorbée par chaque point.

37 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des ERLM La lumière libérée lors de la lecture par le faisceau laser est transformée par un Photomultiplicateur en tension électrique proportionnelle à lénergie absorbée. Ce signal électrique va être numérisé pour servir à la construction de limage.

38 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des ERLM

39 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des ERLM Le retour à létat initial de la plaque seffectue par lexposition de quelques secondes sous une lumière visible, permettant ainsi sa réutilisation.

40 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH CAPTEURS PLANS OU DETECTEUR PLANS ou aussi détecteurs matriciels Ils représentent la plus récente évolution. Ce sont de capteurs de grande surface qui sont installés sur les tables de radiologie standard. Limage radiologique est immédiatement numérisée et transmise à la console de travail pour traitement avant impression..

41 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH CAPTEURS PLANS Ces capteurs sont appelés à remplacer, en dynamique, lensemble amplificateur de brillance-caméra. Ce qui permet des équipements plus légers et ergonomiques et polyvalents (statique et dynamique)

42 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH CAPTEURS PLANS Constitués dune matrice électronique qui transforme lénergie des rayons X en un signal électrique point par point. Les capteurs plans utilisent des techniques différentes pour la conversion des rayons X en charges électrique.

43 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH CAPTEURS PLANS Modes de conversion - les capteurs directs (sélénium) où les photons sont transformés en énergie électrique qui est ensuite mesurée. - capteurs indirects (scintillateurs) ou les photons X sont dabord transformés en énergie lumineuse qui est ensuite transformée en énergie électrique, laquelle est finalement mesurée et numérisée.

44 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des CAPTEURS PLANS Méthode indirects Un écran scintillateur convertit les rayons X en lumière visible. Cette lumière active une matrice de photodiodes en silicium amorphe en produisant un courant électrique. Le signal électrique est ensuite numérisé.

45 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des CAPTEURS PLANS

46 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des CAPTEURS PLANS

47 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des CAPTEURS PLANS

48 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des CAPTEURS PLANS

49 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Principe des CAPTEURS PLANS

50 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Les caractéristiques des systèmes de numérisation - La résolution spatiale correspond au plus petit détail perceptible. Elle est déterminée par la taille du pixel qui dépend elle-même de la taille de la matrice dacquisition et du champ de vue. Elle est estimée à partir de la FTM (Fonction de transfert de modulation ) - A la résolution spatiale correspond également une fréquence spatiale exprimée en nombre de paire de lignes par millimètre (pl/mm). Voir exemple. - Le contraste est défini par la plus petite différence de densité optique perçue entre deux points voisins de limage.

51 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Fonction De Transfert De Modulation La Fonction de Transfert de Modulation (FTM) est une courbe qui relie la variation de contraste de limage à la fréquence spatiale de lobjet (définie par un nombre de paires de lignes par millimètres= la résolution linéaire). Elle rend compte des possibilités de visualiser un contraste donné de limage

52 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Fonction De Transfert De Modulation

53 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH Caractéristiques essentielles des systèmes de numérisation l'efficacité quantique de détection LEfficacité Quantique de Détection (EQD ou DQE), ce paramètre prend en compte labsorption du rayonnement X, la sensibilité, le bruit, la résolution. Il est lié au pouvoir darrêt du milieu détecteur ainsi quau nombre dévénements secondaires créés par photons X absorbés. Il montre laptitude dun système à convertir fidèlement limage radiante sans la distordre en comparant le rapport signal sur bruit en sortie par rapport à son entrée : EQF = (S/B) sortie / (S/B) entrée - La sensibilité : plus petite variation d'absorption des rayons X que l'on arrive à mesurer.

54 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE TDM En TDM on cherche à reconstituer une coupe du corps humain à partir de projections multiples. On définit une grille (Matrice) qui divise la coupe en petits éléments de volume appelés voxels. On calcule par des méthodes de reconstruction dimages le coefficient datténuation de chaque voxel Ces valeurs numériques seront transformés en valeurs analogiques pour la visualisation. (correspondance des coefficients datténuations avec des niveaux de gris)

55 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE

56 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE La résolution spatiale de limage dépend du nombre de pixels (La résolution spatiale est définie comme la dimension du plus petit élément qu'il est possible dobserver) Résolution en densité dépend de la profondeur de chaque pixel (nbre de bits utilisés pour le codage 8, 10 ou 12 bits) cest le relief de limage ou le contraste.

57 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE TRAITEMENT DES IMAGES NUMERIQUES Lmage numérique est stockée, dans la mémoire de lordinateur, sous forme de chiffres, il est alors possible deffectuer de multiples opérations et manipulations. Ces traitements vont permettre daméliorer la qualité daffichage et dextraire le maximum dinformations contenues dans limage numérique et qui sont utiles au diagnostic.

58 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE MANIPULATION DES HISTOGRAMMES LHistogramme dune image numérisée est la représentation de la répartition du nombre de pixels en fonction de leur niveau dintensité. la dynamique dune image cest lensemble de valeurs que peuvent prendre les pixels.

59 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE Image trop SombreImage trop claire Image manque de contraste Manque de nuances intermédiaires

60 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE DYNAMIQUE DISPONIBLE UTILISEE Étalement dhistogramme

61 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE DYNAMIQUE DISPONIBLE UTILISEE Étalement dhistogramme

62 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE AGGRANDISSEMENT par démultiplication des pixels par interpolation : en calculant la moyenne des pixels voisins

63 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE DEMULTIPLICATION DES PIXELS

64 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE INTERPOLATION : moyenne des pixels voisins , ,75 88,5910 6,589,510,5

65 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE OPERATIONS ARITHMETIQUES Soustraction addition Multiplication et division

66 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE addition-2 soustraction Image plus claireImage plus sombre

67 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH SOUSTRACTION

68 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE x3 multiplication :3 division Image plus contrastéeImage moins contrastée

69 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE REGION DINTERET (ROI) (Region of interest) on trace avec un curseur la limite de la zone à étudier pour faire apparaître les informations Caractéristiques telles que le nombres de pixels la somme de leurs valeurs.

70 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH REGION DINTERET (ROI) (Region of interest)

71 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE MESURE DE DISTANCES ET DANGLES: Nous connaissons les dimensions dun pixel, en fonction de la taille de la matrice et du champs observé, dès lors il est possible de mesurer une distance ou un angle.

72 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE FILTRAGES Filtres passe-bas: réduction de bruit Filtre passe-haut: rehaussement de bord

73 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE /5 Filtre Passe -Bas Filtre Passe -Haut

74 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE EXTRACTION DE DONNÉES à partir d'une série d'images Évolution dans le temps Reconstruction 3D

75 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH RECONSTRUCTION 3D

76 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE COMPRESSION DIMAGES NUMÉRISÉES Réduire le volume des données pour réduire: le coût de stockage le temps de transmission En éliminant les informations redondantes ou inutiles…

77 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE Le numérique permet : -Création dimages par reconstruction directe -Traitement des images:contraste, mesures… -Reproductibilité -Archivage dimages et accessibilité -Transmission -Exploitation des données de masse de manière anonyme.

78 Novembre 2005IFMEM J.KHAIRALLAH IMAGE NUMERISEE INTERETS DE LA NUMERISATION -Économie des films et de produits chimiques -Économie de dose -Reproductibilité -Traitements des images -Réseau : visualisation archivage et transmission


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