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Imagerie Tomographique
Multi-(modales, frequences, energies,...)
pour la caracterisation des materiaux
iTomoMulti
Ali Mohammad-Djafari
Laboratoire des Signaux et Systemes
(L2S) UMR 8506
CNRS-CentraleSupelec-UPS
91192 Gif-sur-Yvette, France
http://lss.centralesupelec.fr
Mai Nguyen-Verger
Equipes Trait. Infor. et Syst.
(ETIS)- UMR 8051
Ensea/Universite Cergy-Pontoise
http://www.etis.ensea.fr
Journees de Defi Imag’In, 24-25 fevrier 2016, CNRS, Paris
A. Mohammad-Djafari et Mai Nguyen-Verger, iTomoMulti, Journees de Defi Imag’In, 24-25 fevrier 2016, CNRS, Paris 1/1
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Tabledesma+ères
• 1.Contexte• 2.Par+cipants• 3.Défisd’actualité/Verrousprincipaux• 4.Résultats• 5.Perspec+ves• 6.Interdisciplinarité• 7.U+lisa+ondelasubven+on2015• 8.Budgetfutur
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1.Contexte
• Tomographie:systèmed’informa+onparimagerie,incontournabledans• Secteurséconomiques,industriels• Santépublique• Sécuritéduterritoire,Défensena+onale• Surveillanceenvironnementale• Sciencesdesmatériaux,delaterreetdel’univers• Patrimoineculturel
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2.Par+cipants:acteursetpartenaires
• 3labosacadémiquesIdF=acteursprincipauxduprojet:L2S,ETIS,SATIE
• Organismesderecherchesna+onaux:CEA,SynchrotronSOLEIL,ESRF-Lyon/Crea+s,
• Ins+tutdesmatériaux(I-MAT)Cergy,• LabExPATRIMACergy• Industriels:SAFRAN,CareStream• Partenairesinterna+onaux:ASTRA(Paysbas)
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3.Défis/Verrous(1)• Qualitéd’imagesaffectéepar:
• 1.Diffusiondesphotons=>flou,faussedétec+on, perteimportantedecontraste
• 2.Polychroma+citédurayonnement=>artéfacts• 3.Manquededonnées=>mauvaisereconstruc+on
• Efficacité:• 4.Ma+èrecomposite• 5.Objetasymétrique(rapportL/H/P)• 6.Trajectoiredesource-détecteurnonstandard
Verrous
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3.Défis/Verrous(2)
• 7.Mul+modalité(plusieurscaractéris+quesd’unmêmeobjet)
• 8.Fusiondedonnées(plusieursmodalitésd’imagerie)
• 9.Développementdelogiciels:• Complexitéalgorithmique• GPU,Calculparallèle
• 10.Grandedimension/échelle=>BigData
Verrous
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4.RESULTATS-Bilan(1)
• V1-Diffusion(ETIS):Nouveauxconceptsdel’imagerieparrayonnementdiffusé(modèledeladiffusion+généralisa+onTrans.Radon)
• V2-Polychroma+cité(SATIE-L2S):modèlephysiqueadéquate+op+misa+onnon-linéaire
• V3-Faiblesdonnées(L2S):inférencebayes.• V4-Composite(L2S,ETIS):fibresdecarbone,bétonsarméetfissuré
Résultats
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Résultats-Bilan(2)
• V5-Asymétrie(ETIS):oeuvresdupatrimoineculturel
• V6-Mul+modalité(ETIS,L2S):début• V7-GPU(L2S,ETIS):début• V8-Trajectoire:projetfutur• V9-Fusion:futur• V10-Grandedimension:futur
Résultats
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(V1)Applica2onsbiomédicales(ETIS,Ins2tutMathSaarbrücken)
Résultats
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(V1)Bétonarméetbétonfissuré(ETIS,I-MAT)Résultats:Applica+onsenCND
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ϕ (in degree)
ω(in
deg
ree)
60 120 180 240 300 360
0
5
10
15
20
25
30
35
0
2
4
6
8
10
12
x 10−7
(V2)Réduc+ondesartéfactsmétalliquesenimageriedentaire(Sa+e/L2S-CareStreamDental)
NotreapprocheApproche standard FBP
Fantôme
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(V5)Reconstruc+ondecouchesstra+graphiquespeintures(ETIS,IPANEMA,UVSQ)
0 50 100 150 200 250
−100
−50
050
100
0
1
2
3
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6
Résultats
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0 50 100 150 200 250−100
−50
050
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0
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6
8
10
Couches originales Couches reconstruites
(V6)Bimodalitéenimagerieparrayonnementdiffusé(ETIS)
Résultats
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5.Perspec+ves-Projets
• Projetsfutursdanslacon+nuité
• Verrous1,2,3,4,5,6,7:con+nusàêtredévelopperàplusieursniveauxthéorique,techniqueetapplica+f.
• Verrous8,9,10:projetsfuturs
Perspec+ves
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Perspec+ves-Verrous/Défis
• Projetsfuturs:VerrousetDéfis• Imageriemul+-énergie:informa+onénergé+que,nouveaudétecteurdecomptagedephotonenCT.
• Reconstruc+onavecfaiblenombredephotonsoupeudeprojec+onsenvuedelaréduc+ondedose.
• Es+ma+ondemouvementdupa+entconjointementaveclareconstruc+on.
• Fusiondedonnéesmono-chroma+queettomographique
Perspec+ves
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Perspec+ves-Applica+ons
• Caractérisa+ondesmatériaux• Objetsen+ssage(aéronau+que,automobile,…)• Epongesmétaliques(industrienucléaire,...)• Objetsporeux(béton,os,...)• Matériauxdeconstruc+on(cimentaire,béton,..)• Matériauxdupatrimoinculturel(oeuvresd’art)
• Santé,géniebiomédical• Imageriesdentaire3D,maxilo-faciale
Perspec+ves
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6.Interdisciplinarité
• Physique• Mathéma+ques• Op+misa+on• Imagerie• Informa+que(algorithme,calculparallèle,…)• Détecteurs• Grandeéchelle/dimension=>BigData
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• Emission-diffusion3DTransmission-diffusion3DTransmission-réflexion
Problèmesouverts:Intégralesurdifférentesvariétés=>Défimathéma2que
TRConique TRCC
TRTorique
TR Calotte Sphérique
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Problèmesouverts:ImagerieetModélisa2on
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Transformées de Radon généralisées
Techniques d’imagerie associées
Lignes en V TRV de diffusion TRV TRV Pivotant
Arcs de cercle TRAC Cercles TRCirc
• Emission-diffusion 2D • Transmission-réflexion u Caméra Compton 2D • Transmission-diffusion 2D • US, Thermo-Opto-acoustique
Cônes circulaires TRCC
TRCC Pivotant Calottes sphériques
TRCalSph Sphères TRS Tores TRTorique
2D
3D
-Emission-diffusion 3D - Caméra Compton 3D - Transmission-Diffusion - Radar à Synthèse d’ouverture - Transmission-diffusion 3D
Défi interdisciplinaire Math/Physique/Imagerie/Informatique
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7.U+lisa+ondelasubven+on2015
• 2Réunionsdetravail/Séminaires(22-25per):
2925,91€
Dépenses2015
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Dépensesprévues2016-2017
• Miseenplacedegroupesdetravail:• Imageriemul+-énergie• Méthodesdereconstruc+on• GPUetcalculdistribué
• Renforcementdecollabora+onavecSafran• ThèseCIFavril2016+Postdoc18mois
• Renforcementdecollabora+onaveclespartenairesenlienaveclesprojets
Dépenses2016-2017
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8.Budgetdemandépour2ans2016-2017
• 2réunions(20-25personnes):10000€• 1colloque(30-40personnes): 30000€• 3missions: 4500€• 3ordi.+logicielscalculsspécifiques:10000€• 1ordinateurs+8cartesGPUdédiées:15000€• Total:69500€surdeuxans
Budget2016-2017
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Publica+ons(1)• A.Mohammad-Djafari,MDumitru(2015)Bayesiansparsesolu+onstolinear
inverseproblemswithnonsta+onarynoisewithstudent-tpriors,DigitalSignalProcessingSpecialIssueonBayesianSignalProcessing:inHonourofWilliamJ.(Bill)Fitzgerald.
• AMohammad-Djafari(2015)Entropy,Informa+onTheory,Informa+onGeometryandBayesianInferenceinData,SignalandImageProcessingandInverseProblemsEntropy17:6.3989-4027.
• A.Mohammad-Djafari(2016),HierarchicalpriormodelsforscalableBayesianTomography,WorkshoponLargeScaleTomography(WLST2016),January25-27,2016,Szeged,Hungary.
Publica+ons
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Publica+ons(2)
• A.Mohammad-Djafari(2016),BayesianTomographyfromafewnumberofprojec+ons,TAIR2016,Mathema+csDepartment,PolitecnicodiMilano,March21-23,2016.
• LiWang,A.Mohammad-Djafari,NicolasGac,MirceaDumitru,ComputedTomographyReconstruc+onBasedonAHierarchicalModelandVaria+onalBayesianMethod,AcceptedIEEEICASSP2016.
• LiWang,A.Mohammad-Djafari,X-rayComputedTomographysimultaneousreconstruc+onoftheimageanditscontoursusingahierarchicalMarkovianmodel,submised,IEEEICIP2016.
Publica+ons
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• J. Cebeiro, M. Morvidone and M. K. Nguyen, «Back-projec+on inversion of aconicalRadontransform»,InverseProblemsinScienceandEngineering24(2),pp.328-352.DOI10.1080/17415977.2015.1034121,2015.
• E.R. Lopez-Villaverde, S. -N. Vu,M.K.Nguyen, A.Noumowe, «A newComptonscasered tomography modality and its applica+on to material non-destruc+veevalua+on », Interna+onal Refereed Journal of Engineering and Science, Vol. 4,Issue1,pp.13-19,January2015,indexedinANED(AmericanNa+onalEngineeringDatabase).Thear+cleANED-DDL(DigitalDatalink)numberis. 10.183x/C411319,2015.
• T. T. Truong andM.K.Nguyen, «Newproper+es of theV-lineRadon transformand their imaging applica+ons », Journal of Physics A: Mathema+cal andTheore+cal, 48 (2015) 405204 (28pp), DOI : 10.1088/1751-8113/48/40/405204,2015.hsp://stacks.iop.org/1751-8121/48/405204
Publica+ons
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Publica+ons(3)
Publica+ons(4)• JavierCebeiro,Quen+nLebailly,MarcelaA.MorvidoneandM.K.Nguyen,”A
newmodalityofbidimensionalComptoncamera”,IEEE-EMBC(EngineeringinMedicineandBiologyConference),Milano,Italy,August2015.
• JavierCebeiro,Quen+nLebailly,MarcelaA.MorvidoneandM.K.Nguyen,”Onanewtwo-dimensionalComptoncameramodality”,GRETSI,Lyon,France,September2015.
Publica+ons
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