Définition et étude des pyramides généralisées ηD : application pour la segmentation multi-échelle d'images 3D

Definition and study of ηD generalized pyramids : application in multi-level segmentation of 3D images

• Auteur / Autrice : Carine Grasset-Simon
• Direction : Guillaume Damiand, Pascal Lienhardt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement d'images

Modélisation tridimensionnelle

Hiérarchie

Structures de données (informatique)

Résumé

Dans ce travail, nous nous intéressons à la modélisation géométrique hiérarchique à base topologique en proposant la définition d'un modèle générique en dimension quelconque, et en montrant une application possible en segmentation multi-échelle d'images 3D. Dans la première partie de cette thèse, nous définissons et étudions les pyramides généralisées nD. C'est un modèle topologique hiérarchique générique qui représente toutes les cellules d'une subdivision ainsi que les relations d'adjacence et d'incidence existant entre celles-ci. Nous proposons et comparons trois représentations possibles de ces pyramides. Afin de retrouver les informations correspondant à une cellule, nous définissons la notion d'orbite généralisée étendant celle de champ récepteur. Nous définissons également une opération de modification locale d'un niveau de la pyramide permettant de conserver la cohérence du modèle en propageant les modifications aux niveaux supérieurs. Dans la deuxième partie de ce travail, nous montrons comment utiliser ce modèle dans le cadre d'une segmentation multi-échelle d'images 3D. Nous définissons les propriétés que doit satisfaire la pyramide, puis nous donnons les algorithmes qui permettent de construire une telle pyramide. Nous montrons ensuite comment utiliser les orbites généralisées afin de retrouver les voxels ou éléments inter-voxels composant une région ou son bord. Enfin nous définissons une opération permettant de modifier localement le critère de segmentation d'un ensemble de régions. Cette opération est basée sur celle définie dans la première partie afin de conserver les contraintes de cohérence.

In this work, we are interested in the hierarchical geometrical modeling with a topological basis. We propose the definition of a generic model in any dimension, and we show a possible application in multi-level segmentation of 3D images. In the first part of this work, we define and study the nD generalized pyramids. This is a generic hierarchical topological model which represents all the cells of a subdivision as well as the adjacency and incidence relations existing between these cells. We propose and compare three possible representations of these pyramids. In order to retrieve the information which corresponds to a cell, we define the notion of generalized orbit. This notion extends the notion of receptive field. We also define a local modification operation of a pyramid level allowing to preserve the model coherence by propagating the modifications at the upper levels. In the second part of this work, we show how to use this model in the case of a multi-level segmentation of 3D images. We define the properties which have to be respected by the pyramid, and we give the algorithms that allow to construct such a pyramid. Then, we show how to use the generalized orbits in order to retrieve the voxels or the inter-voxel elements which compose a region or its boundary. Finally we define an operation allowing to locally modify the segmentation criterion of a region set. This operation is based on the operation defined in the first part in order to preserve the coherence constraints.