Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Prototypage d'un système d'acquisition de microscopie avec échantillonnage parcimonieux dans Fourier pour l'imagerie optique biologique
Directrice de thèse:
Elsa ANGELINI (LTCI (EDMH))
Directeur de thèse:
Jean-Christophe OLIVO-MARIN (Analyse d'images biologiques)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
CONTEXTE
Ce projet se situe dans le cadre de l’imagerie optique biologique et médicale à haute résolution spatiale et temporelle. L’ambition est de développer des méthodes d’imagerie ultrasensible à très haut débit d’information pour l’imagerie de cellules et de tissus biologiques,
in vivo. Nous associerons principalement les compétences d’équipes de recherche en optique physique, instrumentation et traitement du signal pour développer de nouvelles méthodes d'échantillonnage parcimonieux (compressed sensing - CS) et réaliser des prototypes
expérimentaux de systèmes d'acquisition dans le domaine de Fourier basés sur le CS. Les avantages escomptés sont d'augmenter la rapidité d'acquisition tout en réduisant l'illumination des échantillons et le bruit, et d'exploiter de nouvelles techniques d'imagerie holographique
ultrasensible [5] et ultrarapide [6] en augmentant le débit d’information d’un facteur 10 à 100 par CS.
Cette proposition de thèse s’inscrit dans la continuité d’un travail de thèse financée par le CNRS et la DGA sur la période 2008-2010 et portant sur des simulations d’applications de nouvelles méthodes d’échantillonnage parcimonieux pour les applications suivantes :
-# (1) augmenter la rapidité d’acquisition d’images de cellules en mouvement, ou de cellules fluorescentes,
-# (2) améliorer la qualité des images de microscopie par débruitage, le bruit étant réduit par la combinaison d’images sous-échantillonnées par CS,
-# (3) exploiter de nouvelles techniques d’holographie microscopique par un échantillonnage CS dans un plan de diffraction optique, pour l’imagerie à très haut débit (haute résolution temporelle en particulier) de tissus, in vivo,
-# (4) détection et localisation statistiques de molécules uniques en imagerie biologique.
Le cadre mathématique de l’échantillonnage par CS [1] a montré que les signaux parcimonieux sont compressibles et peuvent être reconstruits à partir d’un nombre de mesures très inférieur à celui imposé par la théorie d’échantillonnage de Shannon/Nyquist. Le
CS offre la possibilité d’acquérir directement un signal compressé sans échantillonner le signal complet, à partir d’une représentation redondante du signal original (par exemple dans le domaine de Fourier), permettant de faire des acquisitions d’images avec des temps
d’expositions plus courts. Nos travaux actuels ont aussi démontré que les algorithmes de reconstruction des images acquises par CS permettent de débruiter très efficacement le signal [2]. Différentes mises en oeuvre de l’échantillonnage CS par simulations nous ont permis de générer des résultats prometteurs sur la réduction du niveau de bruit dans des images biologiques et in-vivo et la réduction du photo-bleaching des marqueurs fluorescents [3].
Doctorant.e: Le Montagner Yoann