Approche 3D utilisant une sonde à balayage motorisée

Reconstruction d’une séquence de volumes échographiques denses à partir des données de tir fournies par une sonde à balayage motorisé

Nous avons développé un algorithme qui  reconstruit en temps réel une séquence de volumes échographiques denses à partir d’un flux de donnés 2D  fournies à la volée par une sonde à balayage motorisé. Les donnés utilisées en entrée ne sont pas  des images 2D formées (post-scan) mais directement les vecteurs de mesure d’intensité (pre-scan) correspondant  à chaque ligne de tir du capteur échographique. La reconstruction du volume échographique dense est réalisée en positionnant  dans l’espace 3D les données des vecteurs de mesure selon les différentes lignes de tir. La position et l’orientation de ces dernières sont définies par la géométrie de la sonde, l’élément piézo-électrique du capteur et la position angulaire du moteur pour le tir considéré.  Les valeurs d’intensité des voxels du volume qui ne se trouvent pas sur une ligne de tir sont calculées par technique d’interpolation. Afin de permettre une reconstruction en temps réel du volume, c’est à dire à la cadence des mesures fournies par la sonde, l’algorithme a été parallélisé  et implémenté sur GPU.

Suivi des déformations dans une séquence de volumes échographiques denses et compensation du mouvement rigide par asservissement visuel 3D

Nous avons proposé une méthode qui permet de suivre les déformations des tissus mous dans une séquence de volumes échographiques denses. Cette méthode permet d’estimer en temps réel les mouvements rigides et non rigides d’une région d’intérêt  qui a été définie par l’utilisateur dans un volume initial.  L’approche proposée consiste à estimer, à partir  des différences d’intensité des voxels mesurées entre volumes successifs, les déplacements d’un ensemble de points de contrôle 3D décrivant l’évolution de  courbes 3D de type « Thin-plate splines » (TPS) qui modélisent  les déformations de la région d'intérêt par une grille 3D déformable.  L’algorithme a également été implémenté sur GPU pour garantir la contrainte du temps réel. A partir le l’estimation du mouvement complet du volume contenu dans cette grille, nous avons extrait le mouvement rigide de la région d'intérêt pour le compenser automatiquement au moyen d'un asservissement visuel 3D dont l’objectif est de déplacer le capteur échographique de manière à minimiser le mouvement rigide estimé.

Publication : IEEE IROS'11 [pdf]