Études morphologiques quantitatives par descripteurs elliptiques de Fourier des contours fermés en 3 dimensions

Quantitative morphological studies using elliptic Fourier descriptors of closed 3D contours

• Auteur / Autrice : Pierre Emmanuel Zorn
• Direction : Philippe Choquet, Fabien Bornert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique
• Date : Soutenance le 19/12/2024
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Sabine Bensamoun
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Audrey Farrugia-Jacamon, Christian Goetz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sabine Bensamoun, Jacques Felblinger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement d'images

Apprentissage profond

Morphométrie

Mots clés libres

Morphométrie

Descripteurs elliptiques de Fourier 3D

Diagnose sexuelle

Morphometry

3D Elliptical Fourier Descriptors

Sexual diagnosis

Résumé

La morphométrie étudie les formes et dimensions des structures. Elle est essentielle en médecine légale et en anthropologie, notamment pour l’identification du sexe à partir de structures osseuses. Ce travail s’appuie sur les Descripteurs Elliptiques de Fourier (DEF) en 2D et 3D pour analyser les contours du grand bassin et du foramen obturé à partir de 300 acquisitions tomodensitométriques, en étudiant leur potentiel pour la diagnose sexuelle. En combinant les deux régions anatomiques en 3D, une précision de 89,1% est obtenue, contre 87,5% pour le grand bassin seul. Quelques erreurs de classification (13 femmes et 22 hommes) illustrent des variations naturelles des caractéristiques morphométriques. L’outil informatique développé automatise la réorientation des volumes et la segmentation des contours, rendant possible une classification rapide et fiable, sans intervention humaine, tout en minimisant les biais potentiels. Cette approche démontre le fort potentiel des DEF en 3D pour l’analyse morphométrique avancée et la diagnose sexuelle.

Morphometry studies the shapes and dimensions of structures. It is essential in forensic medicine and anthropology, particularly for sex identification based on bone structures. This work relies on 2D and 3D Elliptical Fourier Descriptors (EFD) to analyze the contours of the true pelvic and obturator foramen from 300 CT scans, exploring their potential for sex diagnosis.By combining the two anatomical regions in 3D, an accuracy of 89.1% was achieved, compared to 87.5% for the true pelvic alone. Some classification errors (13 women and 22 men) reflect natural variations in morphometric characteristics.The developed software automates volume reorientation and contour segmentation, enabling fast and reliable classification without human intervention, while minimizing potential biases. This approach highlights the strong potential of 3D EFD for advanced morphometric analysis and sex diagnosis.