Thèse soutenue

Reconstruction, visualisation et quantification tridimensionnelles : application a la microscopie confocale

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Auteur / Autrice : Laurent Lucas
Direction : Noël Bonnet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Reims

Résumé

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Les techniques d'imagerie tridimensionnelle permettent, suivant un maillage regulier de l'espace, d'effectuer l'investigation de volumes 3d dans leur globalite, tout en preservant l'integrite des structures etudiees (du macroscopique au moleculaire). C'est en particulier le cas de la microscopie confocale qui, dans le domaine biologique notamment et a l'echelle cellulaire, permet d'echantillonner des objets dont l'echelle est de l'ordre du m, au travers d'un processus appele tranchage optique. Les images ainsi obtenues a differents niveaux de profondeur dans l'echantillon, permettent par empilement successif de recreer ce que l'on nomme un volume numerique (vn). L'objet de cette these est de proposer des methodes permettant, dans les domaines de la visualisation et de la quantification tridimensionnelles, d'apprehender ces types de donnees tant d'un point de vue organisationnel que fonctionnel, a l'echelon cellulaire. Avant d'aborder ces themes de facon plus detaillee, nous presentons sous ses aspects physiques et technologiques la microscopie confocale et traitons des problemes relatifs a la formation d'images, en insistant plus particulierement sur la notion de restauration. Nous presentons ensuite, apres avoir defini la nature des modeles utilises, nos propres developpements en termes de rendus surfaciques et volumiques. Dans le domaine de la reconstruction surfacique, nous proposons un nouvel algorithme base sur le marching cube. Pour la visualisation volumique, nous presentons des extensions aux techniques deja existantes, ainsi que de nouvelles approches. Nous montrons ensuite comment des techniques d'animations traditionnelles peuvent s'appliquer a la visualisation de donnees scientifiques, en particulier au travers de deux nouvelles techniques: le morphing 3d et l'animation par carte de profondeur. Nous abordons enfin le probleme de la quantification tridimensionnelle. Les outils utilises dans cette etude consistent pour la plupart d'entre eux a adapter a une dimension superieure des algorithmes existant deja en dimension deux. Il s'agit essentiellement ici d'outils de segmentation et de labellisation de regions. L'aspect quantitatif proprement dit est traite en terme d'evaluation de formes, de distances, de surfaces, de volumes et de distributions spatiales