Modèles de fusion et diffusion par équations aux dérivées partielles (application à la sismique azimutale)

Ce mémoire porte sur le développement de nouvelles méthodes de fusion d images à partir d un formalisme à base d Equations aux Dérivées Partielles (EDP). Les deux premiers chapitres bibliographiques portent sur les 2 domaines au centre de notre problématique : la fusion et les EDP. Le Chapitre 3 est consacré à la présentation progressive de notre modèle EDP de fusion constitué par un terme de fusion (diffusion inverse isotrope) et un terme de régularisation. De plus, un des attraits de l approche EDP est de pouvoir traiter avec le formalisme des données bruitées. L association d un terme de diffusion dépendant du type de données à traiter est donc abordée. Le chapitre 4 est consacré à l application des modèles de fusion-diffusion aux données sismiques. Pour répondre aux besoins de filtrage de ces données sismiques, nous proposons deux méthodes originales de diffusion 3D. Nous présenterons dans ce mémoire l approche de fusion 3D intégrant une de ces méthodes nommée SFPD (Seismic Fault Preserving Diffusion).This thesis focuses on developing new methods for image fusion based on Partial Differential Equations (PDE). The starting point of the proposed fusion approach is the enhancement process contained in most classical diffusion models. The aim of enhancing contours is similar to one of the purpose of the fusion: the relevant information (equivalent to the contours) must be found in the output image. In general, the contour enhancement uses an inverse diffusion equation. In our model of fusion, the evolution of each input image is led by such equation. This single equation must necessarily be accompanied by a global information detector useful to select the signal to be injected. In addition, an inverse diffusion equation, like any Gaussian deconvolution, raises problems of stability and regularization of the solution. To resolve these problems, a regularization term is integrated into the model. The general model of fusion is finally similar to an evolving cooperative system, where the information contained in each image starts moving towards relevant information, leading to a convergent process. The essential interest of PDE approach is to deal with noisy data by combining in a natural way two processes: fusion and diffusion. The fusion-diffusion proposed model is easy to adapt to different types of data by tuning the PDE. In order to adapt the fusion-diffusion model to a specific application, I propose 2 diffusion models: Seismic fault preserving diffusion and 3D directional diffusion . The aim is to denoise 3D seismic data. These models are integrated into the fusion-diffusion approach. One of them is successfully transferred to the industrial partner: french oil company Total. The efficiency of our models (fusion and fusion-diffusion) is proven through an experimental plan in both noisy and noisy-free data.BORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF

Réseau de contours actif et systèmes particulaires : application au redressement de textes incurvés

Cet article présente une démarche originale permettant de redresser des lignes de textes présentant des courbures lors de la numérisation. Notre approche est fondée sur la définition d'un réseau de B-splines déformables. Pour éviter une initialisation trop contraignante, nous proposons de considérer l'ensemble des courbes comme un ensemble de contours actifs inspirés des systèmes particulaires déformables et de définir des forces internes conduisant les courbes à se caler sur les lignes de texte

DETECTION ET REHAUSSEMENT DES FAILLES DANS LES BLOCS SISMIQUES PAR PROCESSUS OBJET

Nous proposons une nouvelle approche pour extraire le réseau de faille dans un bloc sismique 3D. Notre approche est fondée sur un processus ponctuel marqué en considérant un modèle a priori dans lequel les failles sont des segments fins connectés entre eux. L'attache aux données utilisée peut être inspirée d'attributs de détection de faille classiques leur conférant ainsi un caractère multi-échelle. De plus, l'utilisation conjointe de plusieurs attributs peut nous permettre de définir notre processus comme un processus de fusion de décision. Enfin, en considérant le réseau obtenu comme le résultat d'un processus de segmentation, nous proposons d'itérer la réalisation de l'ensemble du processus de points dans le but d'en faire une méthode de rehaussement de la détection par un attribut faille

Erosion adaptative pour les images en niveaux de gris

Nous présentons dans cet article un nouvel opérateur morphologique adaptatif pour des images en niveaux de gris. La forme, l'orientation et la dimension de l'élément structurant sont définies à partir de la géométrie locale de l'image. Initialement, nous avions proposé d'utiliser une mesure locale d'orientation lissée par Analyse en Composantes Principales pour définir l'orientation de l'élément structurant. Ici, cette approche est reprise et améliorée en utilisant de nouveaux outils de mesure de l'orientation et en intégrant une fonction de distance entre pixels. Notre approche est illustrée au travers du rehaussement d'images de gravures anciennes

Seismic Fault Preserving Diffusion

This paper focuses on the denoising and enhancing of 3-D reflection seismic data. We propose a pre-processing step based on a non linear diffusion filtering leading to a better detection of seismic faults. The non linear diffusion approaches are based on the definition of a partial differential equation that allows us to simplify the images without blurring relevant details or discontinuities. Computing the structure tensor which provides information on the local orientation of the geological layers, we propose to drive the diffusion along these layers using a new approach called SFPD (Seismic Fault Preserving Diffusion). In SFPD, the eigenvalues of the tensor are fixed according to a confidence measure that takes into account the regularity of the local seismic structure. Results on both synthesized and real 3-D blocks show the efficiency of the proposed approach.Comment: 10 page

Evidence for Cognitive Impairment in Mastocytosis: Prevalence, Features and Correlations to Depression

Mastocytosis is a heterogeneous disease characterized by mast cells accumulation in one or more organs. We have reported that depression is frequent in mastocytosis, but although it was already described, little is known about the prevalence and features of cognitive impairment. Our objective was to describe the prevalence and features of cognitive impairment in a large cohort of patients with this rare disease (n = 57; mean age = 45) and to explore the relations between memory impairment and depression. Objective memory impairment was evaluated using the 3rd edition of the Clinical Memory scale of Wechsler. Depression symptoms were evaluated using the Hamilton Depression Rating Scale. Age and education levels were controlled for all patients. Patients with mastocytosis presented high levels of cognitive impairment (memory and/or attention) (n = 22; 38.6%). Cognitive impairment was moderate in 59% of the cases, concerned immediate auditory (41%) and working memory (73%) and was not associated to depression (p≥0.717). In conclusion, immediate auditory memory and attention impairment in mastocytosis are frequent, even in young individuals, and are not consecutive to depression. In mastocytosis, cognitive complaints call for complex neuropsychological assessment. Mild-moderate cognitive impairment and depression constitute two specific but somewhat independent syndromes in mastocytosis. These results suggest differential effects of mast-cell activity in the brain, on systems involved in emotionality and in cognition

Depression in Patients with Mastocytosis: Prevalence, Features and Effects of Masitinib Therapy

Depression in patients with mastocytosis is often reported but its prevalence and characteristics are not precisely described. In addition, the impact of therapies targeting mast cells proliferation, differentiation and degranulation on psychic symptoms of depression have never been investigated. Our objective was to determine the prevalence and to describe features of depression in a large cohort of mastocytosis patients (n = 288) and to investigate the therapeutic impact of the protein kinase inhibitor masitinib in depression symptoms. The description of depression was based on the analysis of a database with Hamilton scores using Principal Component Analysis (PCA). Efficacy of masitinib therapy was evaluated using non parametric Wilcoxon test for paired data within a three months period (n = 35). Our results show that patients with indolent mastocytosis present an elevated prevalence of depression (64%). Depression was moderate in 56% but severe in 8% of cases. Core symptoms (such as psychic anxiety, depressed mood, work and interests) characterized depression in mastocytosis patients. Masitinib therapy was associated with significant improvement (67% of the cases) of overall depression, with 75% of recovery cases. Global Quality of Life slightly improved after masitinib therapy and did not predicted depression improvement. In conclusion, depression is very frequent in mastocytosis patients and masitinib therapy is associated with the reduction its psychic experiences. We conclude that depression in mastocytosis may originate from processes related to mast cells activation. Masitinib could therefore be a useful treatment for mastocytosis patients with depression and anxiety symptoms

Diffusion et fusion directionnelles pour le lissage et le rehaussement de structures fortement orientées

Les travaux que je présente ici concernent la dernière phase de mon parcours scientifique et en particulier les six dernières années, période au cours de laquelle une grande partie de mon activité de recherche a été dédiée à l'utilisation des Equations aux Dérivées Partielles pour le filtrage et le rehaussement d'images . Plus particuliérement, en nous intéressant à la classe des images texturées (2D et 3D), nous nous plaçons au coeur des thématiques académiques du Groupe Signal mais nous traitons également une problématique qui recouvre des domaines applicatifs principaux du Groupe Signal de l'UMR IMS : l'imagerie sismique et les matériaux composites. La présentation est organisée en trois chapitres : Dans le premier chapitre, je présente des méthodes non linéaires et adaptatives qui conduisent à de faibles modifications topologiques du signal utile. L'amélioration des images est obtenue par des approches originales permettant d'accentuer de manière uniforme et indépendante les variations locales de contraste et les structures unidimensionnelles avec ou sans rehaussement de contours. Nous présenterons en particulier deux types d'approches, l'une scalaire et l'autre tensorielle. Ces travaux ont été initiés lors de la thèse de Romulus Terebes. Ils ont fait l'objet de deux publications en revue et de neuf communications. Dans le deuxième chapitre, nous adaptons ces méthodes aux spécificités de l'imagerie sismique en rapportant à la fois les travaux développés dans le cadre des thèses de Régis Dargent et de Sorin Pop. Outre l'extension au cas 3D, la problématique abordée a conduit à développer des approches structuralistes qui prennent en compte certaines informations a priori telles que la géométrie des failles. Là encore, nous présentons deux approches : la première relève tout autant du filtrage adaptatif que de la diffusion anisotrope, la seconde étant totalement inspirée d'une approche tensorielle. Les travaux développés autour de la diffusion directionnelle pour la sismique ont fait l'objet de deux publications et de quatre communications. Enfin, la troisième partie présente une extension originale des EDP : dans le cadre des travaux de thèse de Sorin Pop, nous proposons l'utilisation d'une formulation � base d'Equations aux Dérivées Partielles pour mener conjointement une procédure de fusion d'image et une procédure de diffusion. Cette approche permet, à partir de plusieurs sources bruitées, l'obtention d'une sortie fusionnée et lissée. Ces travaux, qui sont encore à l'heure actuelle en cours de développement concernent à la fois des applications en fusion d'images rencontrées classiquement dans la littérature mais également une application 3D trés particulière et assez nouvelle : la sismique azimutale. Nous en développerons les grands principes. En 2007, ces travaux ont fait l'objet d'une communication dans 3 conférences internationales, d'un article accepté ; un article est en préparation

Diffusion et fusion directionnelles pour le lissage et le rehaussement de structures fortement orientées

Les travaux que je présente ici concernent la dernière phase de mon parcours scientifique et en particulier les six dernières années, période au cours de laquelle une grande partie de mon activité de recherche a été dédiée à l'utilisation des Equations aux Dérivées Partielles pour le filtrage et le rehaussement d'images . Plus particulièrement, en nous intéressant à la classe des images texturées (2D et 3D), nous nous plaçons au cœur des thématiques académiques du Groupe Signal mais nous traitons également une problématique qui recouvre des domaines applicatifs principaux du Groupe Signal de l'UMR IMS : l'imagerie sismique et les matériaux composites.La présentation est organisée en trois chapitres :Dans le premier chapitre, je présente des méthodes non linéaires et adaptatives qui conduisent à de faibles modifications topologiques du signal utile. L'amélioration des images est obtenue par des approches originales permettant d'accentuer de manière uniforme et indépendante les variations locales de contraste et les structures unidimensionnelles avec ou sans rehaussement de contours. Nous présenterons en particulier deux types d'approches, l'une scalaire et l'autre tensorielle. Ces travaux ont été initiés lors de la thèse de Romulus Terebes. Ils ont fait l'objet de deux publications en revue et de neuf communications.Dans le deuxième chapitre, nous adaptons ces méthodes aux spécificités de l'imagerie sismique en rapportant à la fois les travaux développés dans le cadre des thèses de Régis Dargent et de Sorin Pop. Outre l'extension au cas 3D, la problématique abordée a conduit à développer des approches structuralistes qui prennent en compte certaines informations a priori telles que la géométrie des failles. Là encore, nous présentons deux approches : la première relève tout autant du filtrage adaptatif que de la diffusion anisotrope, la seconde étant totalement inspirée d'une approche tensorielle.Les travaux développés autour de la diffusion directionnelle pour la sismique ont fait l'objet de deux publications et de quatre communications. Enfin, la troisième partie présente une extension originale des EDP : dans le cadre des travaux de thèse de Sorin Pop, nous proposons l'utilisation d'une formulation à base d'Equations aux Dérivées Partielles pour mener conjointement une procédure de fusion d'image et une procédure de diffusion. Cette approche permet, à partir de plusieurs sources bruitées, l'obtention d'une sortie fusionnée et lissée. Ces travaux, qui sont encore à l'heure actuelle en cours de développement concernent à la fois des applications en fusion d'images rencontrées classiquement dans la littérature mais également une application 3D très particulière et assez nouvelle : la sismique azimutale. Nous en développerons les grands principes.En 2007, ces travaux ont fait l'objet d'une communication dans 3 conférences internationales, d'un article accepté ; un article est en préparation