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From LRDE

Imagerie holographique rétinienne hyperspectrale en temps réel sur GPU
Reference id

LANGEVIN

Dates

début avant le 01/09/2017

Research field

Traitement d'images, GPU, apprentissage

Related project

Olena

Advisor

Thierry Géraud + Guillaume Tochon

General presentation of the field

Les méthodes d'imagerie par tomographie optique cohérente trouvent une application majeure en imagerie ophtalmique de la rétine. Mais les techniques d'imagerie confocale de l'état de l'art, basées sur l'utilisation d'une source de lumière balayée spatialement et une détection sur photodiode, sont limitées en débit (de l'ordre de 100 Mega voxel/s pour les instruments médicaux les plus aboutis actuellement). Une nouvelle gamme d'appareils de tomographie optique cohérente actuellement en cours de développement s'appuie sur des lasers accordables en longueur d'onde et une détection holographique sur caméra, permettant d'atteindre des débits de l'ordre de 10 Giga voxel/s. Leur très haute sensibilité assure un tel débit de données tout en respectant les normes médicales d'illumination de la rétine.

Les séquences recueillies sont de types "hyperspectrales": elles permettent, à un instant donné, de réaliser une cartographie des contrastes de diffusion et d'absorption optique à différents niveaux de profondeur de pénétration dans la rétine. Ces séquences, acquises à très haute fréquence temporelle, facilitent ainsi l'étude des phénomènes dynamiques tels que le flux sanguin dans les vaisseaux rétiniens.

Le volume et la cadence d'acquisition de données d'une part, et la reconstruction par calcul d'hologrammes d'autre part, jouent un rôle crucial dans la définition et l'acquisition de signaux pertinents exploitables pour l'imagerie hyperspectrale en temps réel. La visualisation en temps réel des images acquises par interférométrie holographique est en effet très gourmande en puissance de calcul, car contrairement aux méthodes de visualisation directe, des algorithmes de calcul de propagation d'ondes sont nécessaires pour reconstruire l'image à partir d'interférogrammes échantillonnés par la caméra.

Prerequisites

C++

Objectives

Des planches ici : http://www.lrde.epita.fr/~theo/private/phd/TheseHolographie.pdf

Des vidéos ici : http://www.youtube.com/channel/UC_DamX84B2Y375nANrD_Tjw

L'objectif de la thèse proposée sera donc de développer des algorithmes efficaces pour l'acquisition, l'analyse et le traitement en temps réel des séquences hyperspectrales holographiques pour l'imagerie rétinienne. Les données seront acquises par plusieurs types de caméras d'au moins 1 Giga octet/s de bande passante. Les reconstructions numériques et l'affichage d'hologrammes se feront sur GPU NVIDIA. Le logiciel permettra la reconstruction d'hologrammes à la cadence d'acquisition des caméras CMOS les plus rapides de l'état de l'art, afin de permettre d'exploiter leur bande passante d'acquisition pour l'imagerie hyperspectrale.

Cette thèse a pour objectif la conception de méthodes de calcul en imagerie hyperspectrale holographique et la réalisation d'un logiciel d'imagerie à très haut débit pour un instrument d'imagerie médicale à l'hôpital des 15-20. Une très bonne maîtrise du C++ et des connaissances en traitement d'images et/ou en « machine learning » sont requises. La connaissance de CUDA est un plus.

Benefit for the candidate

Le développement aura lieu à l'Institut Langevin et au LRDE de l'EPITA, et les expériences d'interférométrie optique se feront à l'hôpital des 15-20 à Paris.

References

- Institut Langevin, CNRS UMR 7587 (ESPCI)

 http://www.institut-langevin.espci.fr/

- LRDE (EPITA)

 http://www.lrde.epita.fr

- Hôpital des Quinze-Vingts, Paris.

 http://www.quinze-vingts.fr/
Place LRDE: How to get to us
Compensation

environ 1750 euros nets/mois pendant 36 mois

Future work opportunities
Contact

theo@lrde.epita.fr