Quantised Angular Momentum Vectors and Projection Angle Distributions for Discrete Radon Transformations

International audienceA quantum mechanics based method is presented to generate sets of digital angles that may be well suited to describe projections on discrete grids. The resulting angle sets are an alternative to those derived using the Farey fractions from number theory. The Farey angles arise naturally through the definitions of the Mojette and Finite Radon Transforms. Often a subset of the Farey angles needs to be selected when reconstructing images from a limited number of views. The digital angles that result from the quantisation of angular momentum (QAM) vectors may provide an alternative way to select angle subsets. This paper seeks first to identify the important properties of digital angles sets and second to demonstrate that the QAM vectors are indeed a candidate set that fulfils these requirements. Of particular note is the rare occurrence of degeneracy in the QAM angles, particularly for the half-integral angular momenta angle sets

The Use of Harmonic Scalpel for Free Flap Dissection in Head and Neck Reconstructive Surgery

Surgeons conventionally use electrocautery dissection and surgical clip appliers to harvest free flaps. The ultrasonic Harmonic Scalpel is a new surgical instrument that provides high-quality dissection and hemostasis and minimizes tissue injury. The aim of this study was to evaluate the effectiveness and advantages of the ultrasonic Harmonic Scalpel compared to conventional surgical instruments in free flap surgery. This prospective study included 20 patients who underwent head and neck reconstructive surgery between March 2009 and May 2010. A forearm free flap was used for reconstruction in 12 patients, and a fibular flap was used in 8 patients. In half of the patients, electrocautery and surgical clips were used for free flap harvesting (the EC group), and in the other half of the patients, ultrasonic dissection was performed using the Harmonic Scalpel (the HS group). The following parameters were significantly lower in the HS group compared to the EC group: the operative time of flap dissection (35% lower in the HS group), blood loss, number of surgical clips and cost of surgical materials. This study demonstrated the effectiveness of the Harmonic Scalpel in forearm and fibular free flap dissections that may be extended to other free flaps

A New Solution to the Relative Orientation Problem using only 3 Points and the Vertical Direction

This paper presents a new method to recover the relative pose between two images, using three points and the vertical direction information. The vertical direction can be determined in two ways: 1- using direct physical measurement like IMU (inertial measurement unit), 2- using vertical vanishing point. This knowledge of the vertical direction solves 2 unknowns among the 3 parameters of the relative rotation, so that only 3 homologous points are requested to position a couple of images. Rewriting the coplanarity equations leads to a simpler solution. The remaining unknowns resolution is performed by an algebraic method using Grobner bases. The elements necessary to build a specific algebraic solver are given in this paper, allowing for a real-time implementation. The results on real and synthetic data show the efficiency of this method

Cross-validation of ELISA and a portable surface plasmon resonance instrument for IgG antibody serology with SARS-CoV-2 positive individuals.

We report on the development of surface plasmon resonance (SPR) sensors and matching ELISAs for the detection of nucleocapsid and spike antibodies specific to the novel coronavirus 2019 (SARS-CoV-2) in human serum, plasma and dried blood spots (DBS)

Sur la redondance des transformations Mojette en dimension n et en ligne

Ce mémoire traite de l'étude de la redondance engendrée par la transformation Mojette, une version discrète et exacte de la transformation de Radon. Dans une première partie, nous présentons des transformations orthogonales, continues ou discrètes ainsi que les frames et nous les illustrons par quelques unes de leurs utilisations dans le domaine du traitement d'image et des réseaux. Nous terminons cette partie en rappelant les résultats déjà établis pour la transformation Mojette qui permet une redondance contrôlable. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l'adaptation de cette transformation à la dimension n. Nous définissons tout d'abord la matrice de projection associée puis la maille dans l'espace projeté, ainsi que le nombre de bins, dans le cas 3D à des fins de visualisation. Nous généralisons les algorithmes et le théorème de la tranche centrale dans le cas n-dimensionnel très utilisé en reconstruction tomographique 2D et 3D. On met en évidence le fait que dans le cas de forme convexe hyperparallélépipèdique, le coût de redondance augmente avec la dimension. Nous décrivons une méthode de génération de supports n-dimensionnels par opérateur morphologique permettant de minimiser le nombre de bins. Mais dans le cas général de formes quelconques, la gestion de la redondance s'avère bien plus délicate. C'est pourquoi nous avons cherché à réduire la redondance en développant une nouvelle version de la transformation Mojette, spécifique aux données binaires : la Mojette Ligne. L'information a priori concernant la nature binaire du support est utilisée de façon à pouvoir réduire le nombre de bins nécessaires à sa reconstruction. Ainsi nous présentons les algorithmes qui lui sont associés et les critères de reconstruction de cette transformation dans une troisième partie. Nous présentons notamment une méthode utilisant des arbres n-aires, dont l'objectif est de sélectionner un ensemble de données répondant à un critère de coût minimal et permettant la reconstruction des données initiales. Nous finissons par exposer quelques possibilités d'utilisation de cette transformée à des fins de stockage et de compression de données intéressantes pour le codage des images et des volumes.This thesis deals with the study of redondancy generated by the Mojette transform, which is a discrete exact version of the Radon transform. In a first part, we present some orhogonal transforms, in the continuous or the discrete domain, and the frames. We illustrate them with some of their applications in image processing and network domains. We end up this part by recalling the existing results on the Mojette transform, which allows controllable redundancy. The second part of this thesis focuses on the adaptation of this transform to the n dimension. We first define the projection matrix associated with this transform and the trellis on the projection space, as well as the number of bins, in the 3D case for visualisation purposes. We generalize thhe algorithms of the Mojette transform as well as the central slice theorem in dimension n, which is very frequently used in the 2D and 3D tomographic reconsruction field. We emphasize the fact that in the case of hyperparallelepipedic convex shapes, the higher the dimension, the higher the redundancy. We describe a support generation method, via morphological operator, allowing to minimize the number of bins. In the general case of any non-convex shapes, redundancy gestion proves to be more critical. That is why we developed a new version of the Mojette transform specifically designed for binary data, in order to reduce redundancy : the Line Mojette. In a third part, we present the algorithms and reconstruction criteria associated with this transform. We present a method based on n-ary trees, aiming at selecting a set of data fulfilling a minimal cost criterion and allowing the reconstructionof initial data. We end up by proposing a few possible usages of this latter presented transform, for some storage and data compression applications interesting for images and volumes coding.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

Développement et mise en œuvre de détecteurs silicium à micropistes pour l'expérience STAR

Cette étude s'inscrit dans le cadre de la recherche de la formation d'un plasma de quarks et de gluons dans l'expérience STAR au RHIC. Elle concerne l'ajout d'un ensemble cylindrique de détecteurs en silicium, à micropistes, double face (SSD) au trajectographe interne du détecteur STAR. Cet ajout permet une amélioration globale de la trajectographie du détecteur STAR.Le SSD forme un cylindre de 1 m de long pour 23 cm de rayon et est composé de 320 modules compacts identiques. Les modules sont formés d'un détecteur, de 12 circuits de lecture ALICE128C, de 12 rubans TAB, d'un circuit de contrôle COSTAR et de 2 circuits hybrides qui supportent l'ensemble des composants. La thèse montre le gain en performances physiques apportées par le SSD, ainsi que les différents choix technologiques, en particulier celui des détecteurs en silicium à micropistes, ainsi qu'une caractérisation des performances sous faisceau.Tous les composants sont décrits ainsi que leurs caractéristiques et l'ensemble des procédures de test qui ont été définie pour chacun des composants afin d'en établir la fonctionnalité et les propriétés. L'ensemble des données des composants et des tests est stocké dans une base de données. Les résultats obtenus pour la production des modules et de leurs composants sont présentés.Deux études parallèles ont été menées: l'une sur l'influence de la température environnementale, l'autre sur le réglage optimal des blocs analogiques du circuit ALICE 128C.L'installation du SSD sur le site de RHIC, sa mise en opération et les premières prises de données physiques sont présentées.This study has been performed in the frame of quark gluon plasma physics research in the STAR experiment at RHIC. It deals with the design, the construction and the commissioning of a barrel of silicon-strip detectors (SSD). Added to the Silicon Vertex Tracker (SVT) of the STAR detector, it extends the capabilities of track reconstruction for charged particles emitted in ultra-relativistic heavy-ion collisions. It also contributes to the general study of the quark-gluon plasma production undertaken at STAR. The SSD is a cylinder of 1 m long and of 23 cm radius, and it is composed of 320 compact identical modules. Each module includes one double-sided silicon micro-strip detector, 12 readout chips ALICE 128C, 12 TAB ribbons, 2 COSTAR control chips and 2 hybrids supporting all the components.The document explains why the SSD is an important and relevant element, and justifies the technologic choices as well as their validation by in-beam characterization.All component functionalities, characteristics and test procedures are presented. The data and test results are stored in a database for tracing purpose. Component and module production is described.Two parallel studies have been performed, analysed and described. One on the temperature dependence of the module performances and the other one on the optimal adjustments of the analogue blocks inside the ALICE 128C chip.The SSD installation on the RHIC site as well as the commissioning are presented together with the first data takings.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSTRASBOURG-Bib.Central Recherche (674822133) / SudocSudocFranceF

Objets-tests numériques pour le contrôle de qualité des systèmes de planification géométrique des traitements en radiothérapie

NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

Reconstruction tomographique mojette

Une des thématiques abordée par l'équipe Image et Vidéo-Communication est la reconstruction tomographique discrète à l'aide de la transformée Mojette. Ma thèse s'inscrit dans le cadre de la reconstruction tomographique médicale. La transformée Mojette est une version discrète exacte de la transformée de Radon qui est l'outil mathématique permettant la reconstruction tomographique. Pour évaluer la qualité des reconstructions, nous avons utilisé des fantômes numériques 2D simples (objet carré, rond) en absence puis en présence de bruit. Le cœur de mon travail de thèse est la reconstruction d'un objet à l'aide d'un algorithme de rétroprojection filtrée exacte Mojette en absence de bruit s'appuyant sur la géométrie discrète. Pour un nombre fini de projections dépendant de la taille de l'objet à reconstruire la reconstruction est exacte. La majorité des tomographes industriels utilisent l'algorithme de rétroprojection de projections filtrées (Filtered Back Projection ou FBP) pour reconstruire la région d'intérêt. Cet algorithme possède deux défauts théoriques, un au niveau du filtre utilisé, l'autre au niveau de la rétroprojection elle-même. Nous avons pu mettre au point un algorithme de Mojette FBP. Cet algorithme fait partie des méthodes directes de reconstruction. Il a aussi été testé avec succès en présence de bruit. Cet algorithme permet une équivalence continu-discret lors de la reconstruction. L'étape de projection/rétroprojection Mojette présente la particularité intéressante de pouvoir être décrit par une matrice Toeplitz bloc Toeplitz. Pour utiliser cette propriété nous avons mis en œuvre un algorithme de gradient conjugué.One of the recherch field of in the Image and Videocommunication team is the discrete tomographic reconstruction. My PhD is in the field of the medical tomographic reconstruction. The Mojette transform is a discrete exact version of the Radon transform. The Radon transform is the mathematic tool that allows to perform a tomographic reconstruction. To evaluate the reconstruction quality we have used 2D simple numeric phantoms (round and square shape) without and with noise. The main point of my work is an object reconstruction with a backprojection exact fitrered Mojette algorithm without noise, using the discrete geometry. For a finite number of projections according to the object size, the reconstruction is exact. Most of industrials tomograph are using the FBP algorithm (Filtered Backprojection) to reconstruct the region of interest. We could implement a FBP Mojette algorithm. This algorithm is a part of the reconstruction algorithm methods. It was successfully tested in the presence of noise. This algorithm allows a continuous/discrete equivalence. The projection/backprojection Mojette has the property to be described by a Toeplitz bloc Toeplitz matrix. To use this property we have implement a congugate gradient algorithm.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

An exact, non-iterative Mojette inversion technique utilising ghosts

Mojette projections of discrete pixel arrays form good approximations to experimental parallel-beam x-ray intensity absorption profiles. They are discrete sums taken at angles defined by rational fractions. Mojette-like projections form a "half-way house" between a conventional sinogram and fully digital projection data. A new direct and exact image reconstruction technique is proposed here to invert arbitrary but sufficient sets of Mojette data. This new method does not require iterative, statistical solution methods, nor does it use the efficient but noise-sensitive "corner-based" inversion method. It instead exploits the exact invertibility of the prime-sized array Finite Radon Transform (FRT), and the fact that all Mojette projections can be mapped directly into FRT projections. The algorithm uses redundant or "calibrated" areas of an image to expand any asymmetric Mojette set into the smallest symmetric FRT set that contains all of the Mojette data without any re-binning. FRT data will be missing at all angles where Mojette data is not provided, but can be recovered exactly from the "ghost projections" that are generated by back-projecting all the known data across the calibrated regions of the reconstructed image space. Algorithms are presented to enable efficient image reconstruction from any exact Mojette projection set, with a view to extending this approach to invert real x-ray data

Synthèse de filtres RIF 2-D a fonction de transfert polairement séparable. Application a la décomposition d'images en sous-bandes séparables angulairement

Nous présentons dans ce papier une méthode efficace et directe de synthèse de la réponse impulsionnelle de filtres RIF 2-D à fonctions de transfert séparables polairement possédant une véritable sélectivité angulaire associée à une sélectivité en fréquences radiales. L'approche consiste à approximer la fonction de transfert d'un filtre à sélectivité angulaire par sa série de Fourier. On en déduit la réponse impulsionnelle du filtre complet associé à partir de la transformée de Hankel. Nous décrivons l'utilisation de cette approche pour la décomposition/reconstruction d'images par banc de filtres selon une décomposition psychovisuelle