Acquisition Rapide d'images biomédicales par caméra MONo-pIxel – Armoni

Les progrès récents en traitement du signal et de l’image permettent d’entrevoir l’émergence de nouveaux systèmes d'imagerie numérique. Parmi ceux-ci l'imagerie mono-pixel, paradigme nouveau permettant de réaliser des images à partir d'un détecteur ponctuel, qui suscite un intérêt croissant car il permet de réaliser des systèmes d'imagerie optique performants (mesures hyperspectrales et/ou de temps de vol) pour des coûts extrêmement réduits. Les caméras mono-pixel sont constituées d’un détecteur ponctuel couplé à un modulateur spatial de lumière. En réalisant une séquence de mesures optiques pour différents motifs du modulateur, il est possible de reconstruire l'image de la scène observée dès lors que des algorithmes de restauration ad hoc sont mis en œuvre.
L'objectif principal de ce projet est de démontrer la pertinence de l'imagerie mono-pixel dans le cadre de l’imagerie biomédicale.
En particulier, l'imagerie mono-pixel pourrait se révéler extrêmement pertinente en chirurgie guidée par l'image où l'imagerie optique est intéressante à plusieurs égards. L'imagerie optique fournit une information fonctionnelle sur l'état des tissus. Elle s’avère facile à mettre en œuvre. Elle est enfin non-ionisante et donc sûre pour le chirurgien et les patients. Cependant, les caméras mono-pixel actuelles ont des cadences d’imagerie relativement faibles, ce qui limite fortement les applications nécessitant une imagerie en temps réel.
Afin de lever ce verrou, nous envisageons de développer une plateforme d’acquisition vidéo mono-pixel ainsi que des algorithmes rapides dédiés. Notre objectif est d’atteindre une cadence d’imagerie de 10 images par seconde pour une résolution de 1024 x 768 pixels, ce qui est 10 à 100 plus rapide que les approches les plus rapides ayant été produites dans la littérature du domaine. Pour se faire, nous concentrerons nos études sur la famille des approches adaptatives qui sont des alternatives rapides aux méthodes fondées sur la théorie du compressed sensing, comme nous l’avons démontré dans un travail récent.
Notre approche sera évaluée en neurochirurgie où l’acte guidé par fluorescence est d’ores-et-déjà pratiqué en routine. Ce projet pourrait mener à la première preuve de concept validant l'imagerie mono-pixel dans le cadre de l’assistance à l’acte chirurgical par l’image. De plus, les systèmes d’imagerie optique classiquement utilisés au bloc opératoire n'exploitent pas toute la gamme d’information disponible. En particulier, le temps de vol des photons et le spectre complet de ces derniers ne sont généralement pas mesurés. Au-delà de la réduction des coûts, l’utilisation d’une caméra mono-pixel couplée à un spectromètre et/ou une carte de comptage de photons pourrait améliorer les techniques d'imagerie optique actuelles.