Abstract FR:

L'objectif de ce travail est la segmentation, la morphométrie et la visualisation de structures complexes tridimensionnelles, en particulier des microstructures poreuses et des vaisseaux sanguins qui présentent des ramifications compliquées. Nous avons étudié ainsi les différents problèmes poses par l'analyse de ce type de données volumiques, comprenant les définitions des attributs de complexité examinées dans le chapitre 1, les représentations par frontières discrètes (chapitre 2) et des applications spécifiques (chapitre 3, 4 et 5). L'étude de tels problèmes nous a amenés d'abord à identifier et a caractériser les attributs morphologiques des structures complexes, tels que : cohérence, structures tubulaires, ramifications, dimension fractale, interfaces, porosité, rugosité et d'autres. Ensuite, nous avons choisi une approche en géométrie discrète pour l'extraction des surfaces, le traitement et la visualisation des données volumiques. Dans cette approche (chapitre 2), les surfaces extérieures ou frontières des objets détectes sont représentées par des listes de facettes. Une partie importante des traitements consiste à analyser et modifier ces listes et les structures de données associées, en examinant les facettes et les voxels voisins pour effectuer les opérations ou mesures nécessaires. L'extraction de telles frontières se fonde sur une méthode de parcours du graphe dirige associe à la surface de chaque objet. Divers outils sont alors introduits, tels que les voisinages des facettes et des frontières, les voisinages géodésiques, le parcours de l'intérieur géométrique et des filtres de morphologie mathématique fondes sur la représentation par frontière. En ce qui concerne les domaines d'applications, nous avons travaillé sur deux ensembles de données volumiques correspondant à deux problématiques différentes respectivement en biomédecine et en physique. La première application a été développée sur des données biomédicales correspondant aux poumons et provenant du visible human project (vhp) de la national library of medicine. Les coupes anatomiques du vhp posent des problèmes particuliers pour la segmentation et la visualisation des structures internes et nous avons ainsi développe une technique novatrice pour la correction d'hétérogénéités radiométriques régionales. Nous avons obtenu des visualisations réalistes de l'arbre vasculaire pulmonaire obtenu à la suite des différentes étapes de la segmentation et du traitement 3d, toujours en utilisant la représentation par frontières. La deuxième application a pu être abordée dans le cadre d'une collaboration avec le laboratoire de physique des surfaces du centre national d'études en telecommunications, à Bagneux. Le problème a consisté à mesurer les propriétés de porosité, rugosité, connexité et distribution des paramètres morpho métriques extraits des résultats obtenus par simulation numérique d'un photo-dépôt amorphe de nitride-silicium. Nous avons effectué des reconstructions 3d, l'identification des composantes connexes et l'extraction des parametresmorphometriques. Les visualisations et les mesures obtenues ont permis aux chercheurs du cnet de connaitre : la taille et la forme des pores, la taille et la forme des amas du dépôt, la distribution de la porosité par rapport à la température, ainsi que la qualité d'interpénétration de plusieurs espèces d'atomes. En outre, les rendus 3d permettront de repérer des transitions critiques de la morphologie des amas, identifies clairement par des étiquettes en couleur. Au total, plusieurs des techniques développées et les résultats présents profitent des outils de notre approche par frontières, ainsi que des concepts et attributs des structures complexes étudies.