Modèles physiques déformables et modes vibratoires pour l'analyse du mouvement non-rigide dans les images multidimensionnelles - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 1994

Modèles physiques déformables et modes vibratoires pour l'analyse du mouvement non-rigide dans les images multidimensionnelles

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Abstract

We show interest in nonrigid motion analysis in medical imaging. After a brief overview of the existing methods, we make use of an elastically-deformable model which evolves in the images under the action of external forces pulling the model towards the object edges. The model is governed by Lagrangian dynamics. It allows nonrigid motion tracking of the object contour : thus the model is a curve when we deal with twodimensional images, and a surface when we study three-dimensional images. In order to analyze and quantify the deformation of the model, we make use of the modal analysis technique. In this technique, a change of basis to the free vibration basis of the system is performed ; in the new modal basis, the governing equations are more simple, and also, a closed-form recovery is provided by discarding the high-frequency components of the motion. Modal analysis allows the spectral representation of deformations, and their comparison and classification for automatic diagnosis purposes. When coupled with Fourier analysis, it yields an efficient spatio-temporal analysis of deformable surfaces (e.g. heart wall motion), thus illustrating the power of the approach for nonrigid motion analysis and compression. Several examples of processing on medical images are presented.
Nous nous intéressons à l'analyse du mouvement des objets déformables dans les séquences d'images médicales. Après un rappel des méthodes existantes, nous adoptons un modèle élastique qui évolue dans les images en se déformant sous l'action de forces tendant à le rapprocher vers les contours de l'objet, et en obéissant aux équations de la dynamique. Ce modèle permet d'effectuer un suivi du mouvement de la frontière de l'objet déformable : il s'agit d'une courbe dans les séquences d'images bidimensionnelles et d'une surface dans les séquences d'images tridimensionnelles. Afin d'analyser et de quantifier le mouvement du modèle, nous utilisons la technique de l'analyse modale, qui consiste à se placer dans la base des modes propres du système. Non seulement les équations s'écrivent plus simplement dans la base modale, mais surtout, on peut effectuer une très bonne approximation en éliminant les composantes de haute fréquence du mouvement. L'analyse modale ouvre la voie à la représentation spectrale des déformations, qui permet leur comparaison et leur classification à des fins de diagnostic automatique. Couplée à l'analyse de Fourier, elle permet un traitement spatio-temporel très efficace du mouvement des surfaces déformables (notamment le mouvement de la paroi ventriculaire), prouvant ainsi l'intérêt de la méthode en analyse et en compression de mouvement. De nombreux exemples de traitement sur des images médicales sont présentés.
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Dates and versions

pastel-00569475 , version 1 (25-02-2011)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00569475 , version 1

Cite

Chahab Nastar. Modèles physiques déformables et modes vibratoires pour l'analyse du mouvement non-rigide dans les images multidimensionnelles. Modélisation et simulation. Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1994. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00569475⟩
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