documentation technique sur le logiciel digiect

DOCUMENTATION TECHNIQUE
SUR LE LOGICIEL
DIGIECT
DigiECT v2.7.3 RevA
Mai 2011
Historique des révisions
Révision
A
Date
MAI 2011
Modifications
Création
Pour toute question technique, veuillez contacter Digisens
Digisens SA
17, allée du lac d’Aiguebelette
BP278-Savoie Technolac
73375 LE BOURGET DU LAC Cedex
France
Tél.
: +33 (0)4 79 65 89 17
Fax
: +33 (0)4 79 25 08 99
Email : [email protected]
Informations générales
Copyright ©DIGISENS S.A. 2011. Tous droits réservés.
La reproduction, le transfert, la distribution et le stockage d'une partie ou de tout
le contenu de ce document sous quelque forme que ce soit sans la permission
écrite préalable de DIGISENS sont interdits.
Tous les autres produits et noms de compagnies mentionnés dans ce document
peuvent être des marques déposées ou des noms de marque de leurs détenteurs
respectifs. Les logiciels et les plans présents dans ce document sont la propriété
de leurs détendeurs respectifs.
DIGISENS se réserve le droit d'effectuer des modifications et des améliorations
sur tous les produits décrits dans ce document sans notification préalable.
L'utilisateur doit s’assurer périodiquement, par des méthodes comparatives
appropriées, de la conformité de ses logiciels. A défaut, la responsabilité de
DIGISENS ne pourra être engagée.
Dans aucune circonstance, DIGISENS ne peut être tenu pour responsable de
pertes de données, de pertes financières ou de tout autre dommage spécial,
accidentel, consécutif ou indirect de quelque manière que ce soit.
Table des matières
1
2
PRESENTATION GENERALE DE DIGIECT ......................... 1
1.1
Introduction ................................................................. 1
1.2
Configuration minimale requise ................................... 2
1.3
Installation ................................................................... 2
1.4
Système de protection ................................................. 2
1.5
Fenêtre de diagnostic .................................................. 3
LA VISUALISATION VOLUMIQUE : MODULE DIGIOBS ..... 5
2.1
Présentation de l’interface par défaut .......................... 5
2.2
Gestion des Préférences ............................................. 5
2.2.1
Onglet Computation ................................................. 7
2.2.2
Onglet Interface ....................................................... 8
2.2.3
Onglet Graphics ..................................................... 11
2.3
Chargement d’un volume .......................................... 12
2.4
Visualisation des volumes 3D .................................... 13
2.4.1
Visualisation multi-vues ......................................... 13
2.4.2
Visualisation d’une tranche de volume ................... 14
2.4.3
Les paramètres de visualisation ............................. 15
2.4.4
La palette de couleurs............................................ 18
2.5
2.5.1
2.6
2.6.1
La manipulation du volume........................................ 21
Manipulation d’affichage ........................................ 21
Gestion des données ................................................ 23
Sauvegarde et export de volumes ......................... 23
2.6.2
L’export de coupes ................................................ 24
2.6.3
L’export de films..................................................... 26
2.6.4
Les copies d’écran ................................................. 27
3 RECONSTRUCTION TOMOGRAPHIQUE : MODULE
DIGIR3D ..................................................................................... 29
3.1
Introduction ............................................................... 29
3.2
Chargement des données ......................................... 29
3.2.1
Chargement des images ........................................ 30
3.2.2
Gestion des angles d’acquisition ............................ 31
3.2.3
Information dimensionnelle sur les projections ....... 32
3.3
Recalage des images ................................................ 33
3.3.1
Option « Use » ....................................................... 34
3.3.2
Pre-Alignement ...................................................... 35
3.3.3
Recherche des marqueurs (SEEDS) ..................... 41
3.3.4
Appariement des marqueurs (TRACKING) ............ 48
3.3.5
Estimation de la géométrie .................................... 51
3.4
Définition du volume 3D ............................................ 54
3.4.1
Fichier de sortie ..................................................... 54
3.4.2
Dimensions du volume........................................... 55
3.4.3
Région d’intérêt...................................................... 56
3.4.4
Résolution.............................................................. 57
3.5
Définition des paramètres de la reconstruction .......... 57
3.5.1
Algorithme de Reconstruction ................................ 58
3.5.2
Pre Processing Des Projections............................. 61
3.5.3
Régularisation ........................................................ 63
3.5.4
Preview et Reconstruction ..................................... 64
3.5.5
Sauvegarde et lecture ............................................ 64
4 IMPORT DE COUPES TOMOGRAPHIQUE: PLUGIN
DIGISIM ...................................................................................... 66
5
4.1
Présentation générale de DigiSIM ............................. 66
4.2
Fonctionnalités de DigiSIM ........................................ 66
ANALYSE DE PLANS DE COUPE : PLUGIN DIGICUT ..... 70
5.1
Présentation générale de DigiCUT ............................ 70
5.2
Paramètres relatifs à l’image ..................................... 71
5.2.1
Résolution.............................................................. 71
5.2.2
Contraste ............................................................... 71
5.2.3
Déplacement dans l’image ..................................... 71
5.2.4
Autres fonctionnalités............................................. 72
6 VISUALISATION ET EXTRACTION SURFACIQUE : PLUGIN
DIGISRF ..................................................................................... 85
6.1
Présentation générale de DigiSRF ............................ 85
6.2
Fonctionnalités de DigiSRF ....................................... 85
6.2.1
Gestionnaire de surfaces ....................................... 85
6.2.2
Opérations par surface .......................................... 86
6.2.3
Visualisation simultanée de plusieurs surfaces ...... 94
7 ACCELERATION GPU DE LA RECONSTRUCTION
TOMOGRAPHIQUE : PLUGIN SNAPCT ................................... 98
7.1
Activation SnapCT et choix des cartes ...................... 98
7.2
Configuration matérielle et évolution ......................... 99
8 AUTOMATISATION DES TACHES DE
RECONSTRUCTION : BATCH MODE ..................................... 101
8.1
Présentation générale ............................................. 101
8.2
Fonctionnement du batch mode .............................. 101
1 Présentation générale de DigiECT
1.1 Introduction
DigiECT est un logiciel de la société Digisens permettant :
• Le recalage des données
• la reconstruction 3D suivant divers géométries d’acquisition,
• la visualisation volumique et surfacique,
• la manipulation d’un plan de coupe 3D,
• l’analyse de niveau de densité,
• la mesure.
Il se compose de 2 modules de base et de plugins de traitement. Ses 2
modules sont :
DigiOBS : logiciel de visualisation et traitements 3D
DigiR3D : logiciel de recalage et de reconstruction
DigiECT
Ses plugins sont :
CUT
SRF
SIM
SnapCT
Batch Mode
: Analyse de plan de coupe + mesures
: Extraction et visualisation surfacique
: Importation de coupes
: Module d’accélération sur processeur graphique (GPU)
: Module de réalisation de macros par ligne de commande
Les modules et plugins sont rassemblés dans une même interface basée
sur le module DigiOBS.
1
1.2 Configuration minimale requise
Configuration optimale recommandée pour un ordinateur de bureau :
• Carte mère double slot PCI express x16
• Processeur Intel Dual Core
• 32Gbits DDR2 RAM minimum
• Windows XP / Windows 7 64bits
• Disques durs SAS montés en RAID0
• Carte graphique NVIDIA Quadro pour l'affichage/Tesla pour le
calcul
Pour une configuration performante et optimisée, veuillez contacter les
services techniques de Digisens.
1.3 Installation
L’installation de DigiECT se fait par l’exécution du fichier d’installation
DigiECT_X_XX_X.exe (où X_XX_X correspond au numéro de version de
l’installeur). Une fois l’installeur exécuté, laissez vous guider par
l’assistant d’installation.
Pour tout problème d’installation ou de lancement de l’application,
veuillez contacter le support technique Digisens.
1.4 Système de protection
La suite logicielle DigiECT est protégée par un dongle USB couplé à un
fichier de licence fournis par Digisens. Le dongle doit être inséré avant
l’exécution de DigiECT et doit le rester durant son exécution sous peine
de fermeture de l’application. L’installation de la clé s’effectue lors de la
première exécution, il suffit de confirmer celle-ci en cliquant sur Suivant
lorsque le dialogue Windows « Assistant matériel détecté »
apparaît. Une fois l’installation terminée, il faut cliquer sur Terminer.
Une bulle d’information apparaît au niveau de la barre du menu Démarrer
de Windows avec le message « Votre matériel est installé et
prêt à l’emploi ».
2
Le fichier LicenseFile.key fourni
Files\Digisens\DigiECT 2.7.3 x64\bin
doit être copié sous C:\Program
1.5 Fenêtre de diagnostic
Lors du démarrage de l’application, si la configuration graphique n’est
pas adaptée, une fenêtre de diagnostic apparaît (Figure 1.1). Elle indique
la référence de la carte graphique, la version d’OpenGL présente et les
extensions OpenGL nécessaires trouvées et non trouvées. A la première
exécution du logiciel, vous avez la possibilité de désactiver cette fenêtre
d’information aux prochains démarrages.
En cas de problème, ces informations sont à fournir au support
technique.
Figure 1.1.1 : Fenêtre de diagnostic
3
4
2 La visualisation volumique : Module
DigiOBS
La visualisation volumique d’un modèle 3D tel que celui rencontré en
tomographie est réalisée par l’affichage de voxels (extension 3D des
pixels). Chaque voxel affiché contient sa propre information de niveau de
gris souvent assimilée à la densité de l’objet.
La résolution maximale d’affichage dépend de la capacité de l’ordinateur
utilisé. Nous parlerons ici d’une résolution standard de 512x512x512
voxels.
2.1 Présentation de l’interface par défaut
DigiECT se présente sous la forme d’une fenêtre principale (Figure 2.1)
constituée d’une zone de visualisation 3D, d’un menu et d’une barre
d’outils. Les barres d’outils comportent les raccourcis vers les principales
fonctionnalités et les dialogues de paramétrage.
2.2 Gestion des Préférences
Au premier lancement de DigiECT, la fenêtre des préférences s’affiche. Il
est nécessaire de cliquer sur OK pour valider l’utilisation du GPU (Figure
2.3).
L’utilisateur avancé a la possibilité de paramétrer son environnement et
un certain nombre d’autres paramètres via les préférences de DigiOBS.
Pour se faire, il faut ouvrir la fenêtre de préférences qui se trouve dans le
menu [File Preferences] (Figure 2.2).
La fenêtre de préférences propose 3 onglets :
• Computation : paramètres pour la reconstruction tomographique;
• Interface
: paramètres de couleurs de l’interface utilisateur,
gestion des fenêtres et configuration de la multivue ;
• Graphics
: paramètres d’affichage ;
5
Gestion des
Entrées /
Sorties
Gestion de la
visualisation
Icônes des
plugins
View
Cube
Zone de
Visualisation
Figure 2.1 : Fenêtre Principale de DigiECT
Figure 2.2 : Ouverture de la fenêtre de préférences
6
2.2.1 Onglet Computation
Cet onglet possède les options utilisées par DigiR3D
Reconstruction et ART Reconstruction) (Figure 2.3).
(GPU
Figure 2.3 : Onglet Computation de la fenêtre préférences
L’option GPU Reconstruction permet d’utiliser SnapCT. Ce plugin est
développé plus en détails au chapitre 9 de ce manuel.
Il est également possible de sélectionner la (les) carte(s) graphique(s)
utilisée(s) pour le recalage et la reconstruction.
7
2.2.2 Onglet Interface
DigiECT propose une option de mesure informative
dans son pluginDigiR3D et dans DigiCUT. Il est
possible d’exprimer les mesures en mm, nm, µm
(système international d’unités).
Il est nécessaire de redémarrer DigiECT afin que ce changement soit
pris en compte dans tous les plugins.
L’utilisateur peut par le biais de cette interface (Figure 2.4) changer les
couleurs de fond de DigiOBS.. Il peut soit utiliser une couleur unie en
mettant la même couleur dans Background color up et Background
color down, soit créer des dégradés.
La couleur Selected color correspond à la couleur des éléments
sélectionnés dans la grille 3D et Outline color à la couleur des limites
physiques du volume 3D visualisé.
L’utilisateur peut aussi changer la taille des icones en la choisissant dans
Icon size parmi 4 formats.
L’option Textured permet de choisir une
image de fond (au format jpg, bmp ou
png) dans la partie de visualisation du
volume. Cette image de fond remplace les couleurs Color Up et Color
Down.
Le champ Multi-view configuration permet de paramétrer
l’affichage multi-vues qui sera décrit au chapitre 2.4.
4. La première coche
permet d’activer par défaut
aut au lancement de DigiOBS une fenêtre de
travail découpée en 4. La coche Display plane names permet de
changer les noms des vues de coupes. Par défaut ces noms sont Front,
Side et Top. Draw lines in single view permet de tracer les
bords des plans intersectant
sectant la vue active dans la visualisation.
8
Figure 2.4 : Onglet Interface de la fenêtre préférences
Enfin la coche Automatically dock window at startup permet
d’intégrer les fenêtres d’analyse à la fenêtre principale de DigiECT
comme le montre la figure 2.5. Les fenêtres dockables s’appliquent aux
plugins d’analyse DigiR3D, DigiCUT, DigiSRF et l’histogramme
d’affichage. Par défaut, ces fenêtres sont dockées. Pour retrouver un
affichage libre des fenêtres, l’utilisateur peut soit décocher la coche
Automatically dock window at startup des préférences, soit
cliquer avec le bouton gauche de la souris sur le bandeau de la fenêtre et
tout en maintenant le bouton enfoncé glisser le fenêtre au milieu de la
fenêtre principale de DigiOBS.
Pour docker une fenêtre il suffit de double cliquer sur la barre supérieure
de la fenêtre ou de la glisser sur le bord de la fenêtre principale.
9
Figure 2.5 Image du haut : fenêtre dockée à l’interface. Image du bas : fenêtre
d’histogramme non dockée à l’interface.
10
2.2.3 Onglet Graphics
DigiECT permet de changer certaines propretés d’affichage (Figure 2.7).
Figure 2.6 : Onglet Graphics de la fenêtre préférences
Les actions de chacune des coches sont les suivantes :
• FAILSAFE opaque volume : permet d’invalider toutes les options
openGL. Le rendu final est très pauvre. Il est cependant
compatible quel que soit la carte graphique.
• volume render : permet de visualiser une tranche du volume.
• Fragment Program, shared texture and palette extension, palette
texture extension, pixel map, color table, color matrix, texture 3D:
mode d’affichage de plus en plus lent et de moins en moins
performant.
• Force max texture size to: les cartes graphiques actuelles savent
gérer jusqu’à 1024 suivant le modèle de carte.
11
2.3 Chargement d’un volume
Cette action est possible soit en utilisant la commande Open Volume du
menu [File], soit en faisant glisser un fichier *.vol.
Faire glisser un fichier consiste à cliquer sur le bouton gauche de la
souris sur le fichier depuis l’explorateur, maintenir le bouton enfoncé puis
glisser la souris dans la fenêtre de l’application, et relâcher le bouton
(Figure 2.7).
Le fichier volumique chargé voit son nom apparaître dans le titre de la
fenêtre (Figure 2.8). Pour manipuler le volume, seuls la souris et le clavier
sont nécessaires.
ATTENTION : Pour une utilisation optimale du navigateur, il est
fortement recommandé d’utiliser une souris avec une molette.
Figure 2.7 : Ouvrir un fichier volumique
12
2.4 Visualisation des volumes 3D
2.4.1 Visualisation multi-vues
DigiOBS propose l’affichage simultané de la vue 3D de l’objet et de 3
plans de coupes.
Six modes d’affichage sont disponibles via le menu [Window] ou via le
bouton Switch Mode
•
Vue 3D
•
Vue 3x1
•
Vue 2x2
•
Vue Side
•
Vue Top
•
Vue Front
. Ces modes sont :
Le bouton Switch mode permet quant à lui de changer les modes un
par un.
La figure 2.9 donne l’exemple de la visualisation 3x1.
13
Figure 2.8 : Gestion de la fenêtre principale en mode 3x1 fenêtres
2.4.2 Visualisation d’une tranche de volume
Ce mode de visualisation permet de n’afficher qu’une tranche du volume.
Il n’est utilisable que si Volume Render est activé (Cf. menu
préférences). Pour activer ce mode, il suffit de cliquer sur l’icône
Lorsque le mode est actif, l’icône devient jaune
.
.
La figure 2.9 montre que le choix de l’épaisseur est fixé par le biais du
paramètre Thickness an bas de l’interface utilisateur. L’unité de
l’épaisseur de la coupe est celle choisie dans les préférences.
14
Activation du mode
Epaisseur de la tranche
Figure 2.9 : Affichage d’une tranche de volume
Note : Ce mode peut dans certains cas ne pas être compatible avec
d’autres modules du logiciel. Dans ce cas, l’icône apparait grisée
.
2.4.3 Les paramètres de visualisation
Pour visualiser un volume, il est nécessaire de sélectionner la plage de
valeurs de densité qui seront affichées.
Il est possible que la visualisation d’un volume ne soit pas optimale du fait
d’un mauvais réglage d’histogramme (Figure 2.10). Dans un tel cas, il
15
vous faut cliquer sur l’icône « Volume Appearance » de la barre d’outil
afin d’ouvrir la fenêtre de paramétrage de l’affichage. Le diagramme
représenté est l’histogramme de densité de l’objet. Il indique en abscisse,
les valeurs de densité présentes dans le volume, et en ordonnée, le
nombre de voxels (éléments composant le volume) possédant ces
densités.
Pour modifier la plage de densité, il suffit de déplacer les limites minimum
et maximum autour de la zone symbolisant l’objet (soit déplaçant les
‘hard grip’ dans le diagramme soit en modifiant les valeurs min et max
indiquées sous le diagramme) – voir Figure 2.11. Il s’agit de la deuxième
plus grande zone, la plus grande symbolisant le pic du bruit dans les
données. Afin d’affiner cette zone, on peut zoomer entre les bornes min
et max en sélectionnant l’option « Show display range » (Figure
2.12). L’apparence du volume est mise à jour en cliquant sur le bouton
« Apply » car elle nécessite le recalcule de l’histogramme.
Figure 2.10 : Mauvaise plage de densité
16
Figure 2.11 Fenêtre de paramétrage : choix de la zone de densité à afficher
Figure 2.12 : Zoom sur la plage de densité
17
Un menu contextuel sur la fenêtre de l’histogramme permet d’exporter les
données au format Excel (Clic droit sur la zone histogramme puis
sélection de Export data…).
2.4.4 La palette de couleurs
Le paramétrage des couleurs s’effectue avec la palette située sous le
profil de densité dans la fenêtre Volume Display Parameters (Figure
2.13). Il existe 5 palettes prédéfinies (Panel table presets). Les
palettes de couleurs peuvent être enregistrées et chargées via les
boutons Load et Save. La figure 2.14 illustre le résultat.
Figure 2.13 : Couleurs d’affichage prédéfinies
Il est possible d’ajouter des points de contrôle nommés grips entre
lesquels sont effectués des dégradés. Pour insérer un grip, il faut faire un
clic droit de la souris à un endroit donné dans la palette (figure 2.15), puis
sélectionner la commande ajouter du menu qui apparaît. Pour choisir
la couleur affectée à ce grip, il faut faire un double clic gauche sur le grip,
puis sélectionner une couleur de la palette (Figure 2.16). Le grip peut être
déplacé en faisant in click gauche sur la souris et en maintenant la
touche alt enfoncée.
Le réglage de la transparence se fait directement via le petit rond où le
triangle identifiant le grip, en maintenant la touche Ctrl et le bouton
gauche de la souris enfoncés. Un déplacement vertical vers le haut
augmente l’opacité, un déplacement vertical vers le bas augmente la
transparence. La mise à jour de l’affichage se fait automatiquement.
Le bouton Apply permet de valider la palette et les bornes min/max
sélectionnées sur l’histogramme. Il déclenche la mise à jour des données
dans la fenêtre de visualisation 3D.
18
Figure 2.14 Visualisation de la pièce 3D avec les couleurs d’affichages
prédéfinies : Table Grey, Table Heat, Table Rainbow et Table Blue Red.
19
Figure 2.15 : Profil de densité
20
Figure 2.16 : Palette de couleurs
2.5 La manipulation du volume
2.5.1 Manipulation d’affichage
Utilisation de la souris :
Il est possible de naviguer autour de l’objet volumique à l’aide de la
souris (Figure 2.17).
Il existe deux modes de déplacement: un mode pour déplacer le volume
et un mode pour déplacer le plan de coupe. On peut basculer de l’un à
l’autre de ces modes via le bouton « Mouse control mode » de la
barre d’outils ou via une pression sur la barre d’espace du clavier.
L’icône «volume 3D»
devient en mode «plan de coupes»
.
Le déplacement du plan de coupe s’effectue en manipulant la souris de la
même manière que pour le déplacement du volume. Un exemple de plan
de coupe est illustré sur la figure 2.18.
Le bouton gauche de la souris permet de tourner le plan de coupe, le
bouton droit permet de translater dans le plan, et la molette permet de
21
translater perpendiculairement au plan. Des raccourcis clavier sont aussi
disponibles et regroupés figure 2.19.
Figure 2.17 Utilisation de la souris pour la manipulation des volumes 3D
Figure 2.18 Utilisation du plan de coupe
22
Figure 2.19 : Détail des touches du clavier actives
2.6 Gestion des données
2.6.1 Sauvegarde et export de volumes
La sauvegarde des volumes se fait par le biais du menu Save Volume
du menu [File].. Elle peut être activée directement par l’icône
.
La sauvegarde se fait sur les bases du volume affichée (dimensions,
résolution, LUT d’affichage…). Les formats disponibles sont
so le format des
volumes de DigiECT v2.
Pour sauvegarder les volumes dans une autre configuration de
dimensions ou de format, l’utilisateur doit utiliser le menu Export
volume du menu [File].
Ce menu permet d’exporter le volume affiché en modifiant un certain
ce
nombre de ses paramètres :
23
•
Dimensions du volume (Figure 2.20) : En cochant « resize », il
est possible de choisir les dimensions finales du volume de
sortie.
Figure 2.20 : Modification des dimensions du volume
2.6.2 L’export de coupes
Les fichiers contenant le descriptif d’un volume disposent de l’extension
*.vol. Le module DigiOBS permet de visualiser un tel volume en 3D et
également d’extraire une série de coupes dans différents formats de
fichier image (bmp, tif et jpeg). Afin de ne pas perdre en résolution et
ainsi pouvoir faire une analyse sur des images de qualité, il est
recommandé d’exporter les coupes dans un format 16 bits tel que le tif.
L’export de coupes peut se faire suivant les 3 axes définis par le repère
objet.
24
Figure 2.21 Dialogue d’extraction de coupes
Il faut sélectionner dans le menu [File Export Volume]. Puis
cocher Export Slices (Figure 2.21).
Pour réaliser une extraction de coupes, il faut spécifier dans le champ
Basename un répertoire de destination et une racine pour le nom des
images extraites. Si on choisit c:\objet\coupes\coupes_, on
obtiendra dans le répertoire c:\objet\coupes, une série d’images
nommées coupes_0001.bmp, coupes_002.bmp, etc. Il faut
également spécifier la direction des coupes (X, Y, Z ou un plan
spécifique) et si l’on désire ou non une compression individuelle des
images.
Dans le répertoire d’export concerné, le programme enregistre
automatiquement un fichier *.html rassemblant dans un tableau
l’ensemble des données concernant le volume et les coupes
tomographiques. Voici ci-dessous un exemple de contenu généré lors de
l’export de 1024 coupes 1024x1024 pixels dans la direction de l’axe X.
25
X axis export
number of slices 1024 slices
image resolution 1024 x 1024 pixels
image size
2 cm x 2 cm
pixel size
19.53 µm x 19.53 µm
Volume information
Resolution
1024 x 1024 x 1024 voxels
Size
width 20 mm , height 20 mm , depth 10 mm
Voxel size
19.53 x 19.53 x 19.53 µm
Expanded space
required (memory)
4.1 GB
Compressed space
required (disk)
1.6 GB
Disk-storage in 17
subgrid(s)
- basename
- slices per
sub-grid
Display range
[ 0 : 0.95 ]
C: /Reconstruction/Object.vol
[ 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65
65 65 65 65 65 60 ]
Il est possible de réaliser une vidéo permettant d’afficher les coupes les
une à la suite des autres. Pour ce faire, il suffit de cocher la case Create
movies for the selected slices.
2.6.3 L’export de films
La commande [Window Export Movie] permet d’exporter un film
de la zone de visualisation 3D, soit au format AVI (coche « save
images » non cochée) soit sous la forme d’une série d’images (Figure
2.22). Il suffit de spécifier le nom du fichier AVI ou la base du nom des
images dans le champ correspondant. Il faut ensuite cliquer sur le bouton
« Record » pour déclencher l’enregistrement puis sur le bouton « Stop »
pour l’arrêter. Une nouvelle fenêtre propose un choix de codec de
compression disponible dans la base de registre de votre ordinateur. Le
26
film ainsi produit est le rendu de la zone 3D et de tous les événements
qui l’ont influé pendant la durée de l’enregistrement.
Cette fonction est aussi activable via le bouton
.
Figure 2.22 Dialogue d’exportation de films
Important :
Il est possible d’effacer le tracé bleu dans la zone de visualisation 3D
(symbolisant le volume englobant) ou de l’afficher par une pression sur la
touche ‘c’.
Il est possible de créer une animation haute résolution de l’objet affiché.
Le principe est simple : la fonction vous permet de calculer une trajectoire
de caméra autour et dans l’objet à partir de quelques positions discrètes
de la caméra. Pour construire la trajectoire, il faut utiliser les touches
suivantes :
• Alt+F1 : sauvegarde de la position de la caméra en cours (un
message apparait dans la bas gauche de la fenêtre disant
“Position 1 saved”)
• Alt+F1 appuyé deux fois de suite : effacement de la trajectoire
• F1 : permet de lancer l’animation ou de l’arrêter
2.6.4 Les copies d’écran
La commande [Window Export Image] permet de réaliser une
copie d’cran de l’affichage en cours. Une fois le mode activé, il suffit de
choisir le répertoire, le nom du fichier de sauvegarde ainsi que le format
du fichier (jpg, png, ppm, bmp).
Cette fonction est aussi activable via le bouton
.
27
28
3 Reconstruction tomographique :
Module DigiR3D
3.1 Introduction
DigiR3D est le module de recalage des projections et de reconstruction
tomographique de la suite logicielle DigiECT.
Il comporte 4 parties, représentées par 4 onglets verticaux distincts :
• Définition des Projections
• Recalage des Projections
• Définition de la reconstruction 3d
• Reconstruction
Les commandes de DigiR3D sont accessibles dans le menu [Tools 3D Reconstruction Parameters...] ou la barre d’outils (figure
3.1)
Figure 3.1 : L’icône R3D Configuration de la barre d’outils
3.2 Chargement des données
Ce premier onglet permet de récupérer les informations en vue du
traitement des données (Figure 3.2).
29
Figure 3.2 : Fichiers d’entrée
3.2.1 Chargement des images
Le champ Image files (Figure 3.3) indique le répertoire où se
trouvent les projections (que l’on peut également sélectionner via
l’explorateur en cliquant sur le bouton
champ texte Image files).
immédiatement à droite du
Les formats des images supportés sont : DM3, MRC, RAW, TIF.
30
Figure 3.3: Chargement des images
Une fois les images chargées, il est nécessaire de préciser au logiciel si
les images représentent des objets blancs sur fond noir (cliquer sur
White objects on Black background), ou noirs sur fond blanc
(cliquer alors sur Black objects on white background).
3.2.2 Gestion des angles d’acquisition
La partie Angles permet de choisir le mode de récupération des angles
d’acquisition (Figure 3.4).
Figure 3.4 : Gestion des angles d’acquisition
Le mode Linear génère des angles équirépartis dont le premier angle
de la séquence est défini par Start et dont l’incrément est défini par
Increment.
Le mode Saxton génère des angles suivant le mode d'acquisition
Saxton. Le paramètre utile est Increment.
Le mode From file indique le répertoire où se trouve le fichier
d’angles généré par le logiciel d’acquisition. On sélectionne le fichier via
31
l’explorateur en cliquant sur le bouton
champ texte.
immédiatement à droite du
Les formats des fichiers d’angles supportés sont txt et angles.
Le mode From Cal est sélectionné lors du chargement du fichier
calibration.
Le fichier calibration contient toutes les informations nécessaires à la
reconstruction dont l’information sur les angles.
3.2.3 Information dimensionnelle sur les projections
La résolution des projections, c'est-à-dire leur taille en pixel est
immédiatement connue après leur chargement (Figure 3.5).
L’utilisateur doit définir la taille du pixel image (champs Pixel Size)
ou les dimensions du champ de vue (paramètre Image Size). Les
valeurs de Pixel Size mettent à jour automatiquement les valeurs de
Image Size et inversement (Figure 3.5).
Note: Une erreur d'échelle ou de taille de pixel pourrait induire des
erreurs de recalage ou de reconstruction.
Figure 3.5: Information dimensionnelle sur les projections
32
3.3 Recalage des images
Pour faire une bonne reconstruction, il est nécessaire de recaler les
images. Ce recalage se fait en quatre étapes représentées par quatre
toolboxes différentes (Figure 3.6).
L’ordre des étapes est très important afin d’optimiser au mieux le
recalage.
Il est possible de lancer chaque étape indépendamment les unes des
autres. Toutefois, le calcul lancé par le bouton « Compute » de l’onglet
Geometry est plus rapide car plus optimisé.
Figure 3.6: Recalage des images
33
3.3.1 Option « Use »
Il est possible de ne pas prendre en compte une ou plusieurs projections
pour le recalage.
Choisir une projection à l’aide du slider et décocher l’option « use »
(figure 3.7).
Cette manipulation est à réaliser autant de fois que l’on souhaite indiquer
une projection comme non utilisée.
A partir de 4 projections choisies, un warning apparaitra (figure 3.8) mais
n’empêchera pas le fonctionnement de DigiECT.
Figure 3.7 : option “use”
34
Figure 3.8 : warning
N.B. : toutes les projections pour lesquelles l’option « use » est décochée
ne seront pas utilisées ni pour le recalage ni pour la reconstruction.
3.3.2 Pre-Alignement
Un premier alignement au pixel près par Cross corrélation peut être
réalisé par le bouton Pre-align. (Figure 3.9). Les shifts de chaque
image seront alors connus avec une précision au pixel.
Figure 3.9: Pre-alignement
35
3.3.2.1 Mode Expert
Différents filtres permettant d’améliorer la qualité des images pour le
recalage sont disponibles en mode expert (Figure 3.10) :
-
Binning permet de réduire la taille des images et ainsi de
recaler plus rapidement. Le paramètre utile est le ratio de
binning.
-
Median Filter est très utile pour éliminer les pixels chauds
sur TOUTE l’image.
-
Smooth Filter réduit le bruit dans les images mais ajoute un
flou sur les images corrigées. Le paramètre utile est la taille du
noyau de filtrage.
-
Geometric Filter supprime le bruit tout en préservant les
détails dans les projections. Le paramètre utile est le nombre
d’itération de filtrage. Plus on aura d’itérations, plus on lissera les
images.
La figure 3.11 présente les différents filtrages.
N.B : un Binning top important peut engendrer une perte de précision
sur le recalage.
N.B : les filtres sont directement appliqués sur l’image.
Figure 3.10 : Mode expert
36
Figure 3.11 : L’image (a) a été filtrée par un filtre median en (b), par un filtre
smooth de ratio 5 en (c) et par un filtre Geometric (paramètre égal à 20) en (d).
A la fin du pré-alignement, il est possible d’afficher les images résultantes
en cochant l’option « aligned ». Le slider permet de passer d’une image
à l’autre. (Figure 3.12)
37
Figure 3.12 : Résultat du pre alignement
3.3.2.2 Recalage Manuel
Suivant les données, il peut arriver que ce premier recalage ne soit pas
optimum (par exemple dans le cas d’un saut important).
Il est alors possible d’ajuster le résultat avec
l’option « Manual » qui consiste à recaler ce qui
se trouve autour de l’axe. La première projection
servant de référence.
En cochant « Manual », l’image en cours et l’image précédente se
superposent. Elles sont différenciées par 2 Couleurs.
Cette superposition laisse apparaitre le décalage entre les deux images
(Figure 3.13).
38
Le but est de modifier les paramètres X et Y pour faire coïncider des
portions d'objet se trouvant autour de l’axe et de n’avoir qu’une couleur
dans cette zone (Figure 3.14).
L’offset ainsi défini est reporté sur toute la séquence des projections.
Figure 3.13 : Superposition de l’image courante et de l’image précédente laissant
apparaitre le décalage
39
Figure 3.14 : Après modification des paramètres X et Y, le décalage autour de
l’axe de rotation entre les deux images n’existe plus.
Le slider permet de passer à l’image suivante et de régler si nécessaire
les paramètres X et Y.
Une fois le recalage manuel effectué, il est
nécessaire de décocher l’option « manual »
N.B. : Cette option ne peut être cochée que dans le cas où le pré
alignement vient d’être effectué et si l’option « aligned » est cochée
(Figure 3.12).
40
Le bouton « Reset to defaults» permet de remettre
les paramètres de l’onglet Pre-Processing à leurs valeurs par défaut.
3.3.3 Recherche des marqueurs (SEEDS)
Cette seconde étape permet de rechercher les marqueurs. Les
marqueurs sont des points permettant l'estimation de la géométrie
d'acquisition. Pour les identifier, plusieurs paramètres doivent être
renseignés (Figure 3.15).
Figure 3.15: Recherche des marqueurs
3.3.3.1 Région d’intérêt sur les images
Une zone, dans laquelle sera appliquée la recherche, peut être délimitée
(Figure 3.16).
Cette région d’intérêt permet de gérer les zones d’exclusion lorsqu’il y a
par exemple un défaut sur les projections où quand il n'y a pas
d'information pertinente pour le recalage.
41
Figure 3.16: Région d’intérêt sur les images
La région d’intérêt est déterminée par ses coins gauche (Left), droit
(Right), haut (Top) et bas (Bottom) (Figure 3.17). Sa position peut être
directement définie à l’aide de la souris.
N.B : il est important de faire défiler les projections à l’aide du slider afin
de s’assurer que la région d’intérêt est correcte.
Left, Top
Right, Bottom
3.17 : Définition de la Région d'intérêt
42
3.3.3.2 Détection des marqueurs
La détection se fait sur l’ensemble de l’image (Whole
Whole image)
image ou sur une
grille (grid ) composée de carrés de même dimension (Figure
(
3.18).
Ce dernier cas permet de répartir les marqueurs de façon homogène.
homogène
Figure 3.18 : Représentation d’une grille de résolution 5
43
Dans le cas d’une détection sur l’ensemble de l’image (whole image),
le nombre de marqueurs par image (seeds per image) doit être
précisé (Figure 3.19).
N.B : Si une région d’intérêt est présente, la détection Grid ou Whole
Image, se fait dans cette région d’intérêt.
Figure 3.19: Détection des marqueurs
Le patch est utilisé par la détection pour permettre l’appariement des
marqueurs par rapport aux images suivantes.
Il définit le voisinage de pixels autour du marqueur. Cette zone
représente généralement 1.5 fois la taille du marqueur (Figure 3.20).
L’outil mesure disponible via le menu contextuel droit permet de mesurer
les marqueurs et d’en déduire la dimension du patch (Patches Size)
(Figure 3.21 et Figure 3.22).
Cet outil est définit plus en détail au chapitre « 5.2.4.2 Mesure
mode »
44
Marqueur
Patch
Figure 3.20 : Représentation d’un Patch
Figure 3.21 : activation du mode mesure par clic droit et Measure mode.
mode
45
Figure 3.22 : La valeur du paramètre Patches Size est défini par :
3.82 (mesure obtenue) x 1.5 = 5.7
NB : l’outil mesure n’est pas disponible lorsque l’onglet « Seeds » est
activé. Pour l’utiliser, il faut donc activer un autre onglet et penser à
désactiver ce mode une fois la mesure effectuée.
L’option « edge detection » permet d’éviter les objets
denses.
Le bouton « Find Seeds » permet de rechercher les
marqueurs et de faire le pré alignement si celui-ci n’a
pas été effectué dans l’étape « pre processing ».
46
3.3.3.3 Résultat de la détection
Le résultat de cette recherche est affichée sur les images lorsque l’option
« show results » est cochée (Figure 3.23).
N.B : L’option « Show Results » ne peut être cochée que si l’option
« aligned » est elle-même sélectionnée.
Figure 3.23 : Résultat de la recherche des marqueurs dans une ROI
«Show results » permet d’afficher les
marqueurs trouvés. La valeur grisée n’a aucune
action sur l’affichage.
47
N.B : Après la recherche des marqueurs, il est possible que la valeur du
paramètre « Patches Size » ait été réajustée pour avoir une taille
entière de pixels.
Le bouton « Reset to defaults» permet de remettre
les paramètres de l’onglet Seeds à leurs valeurs par défaut.
3.3.4 Appariement des marqueurs (TRACKING)
Cette troisième étape du recalage permet de créer des chaines. Ces
chaines lient les marqueurs entre eux d’une image à l’autre (Figure
3.24).
A l’issu de ce traitement, seuls les marqueurs associés à une chaine
seront affichés.
Figure 3.24: Appariement des marqueurs
Les marqueurs ne sont pas recherchés dans toute l’image mais dans un
certain rayon autour de sa position précédente (Search Radius). Cette
recherche tient compte de l’alignement préliminaire.
48
La valeur de ce paramètre est définie par le plus grand décalage entre
deux images qui se suivent. Les projections ayant été pré alignées dans
un premier temps.
L’unité du paramètre Search Radius est définie par l’utilisateur dans
les préférences.
Le score de corrélation minimum pour le suivi d’un marqueur (Minimal
cross correlation score) doit être compris entre 0 et 1. Plus ce
score est bas, plus le recalage sera permissif.
Après le tracking, l’activation des options Aligned et Show Results permet
de visualiser la prise en compte du score de corrélation (figure 3.25).
Si le score de corrélation est élevé, donc moins permissif, les trajectoires
seront plus courtes.
Le bouton « Proceed » permet de créer les chaines.
Toutefois, les étapes « pre processing » et « seeds » sont également
effectuées si ce n’est pas déjà le cas. Le résultat de cette étape est
visible sur les images si l’option « show results» est cochée.
49
Figure 3.25 : visualisation des trajectoires
N.B : Le score à droite de « show
trajectoires affichées sur l’image.
results » est le nombre de
Le bouton « Reset to defaults» permet de remettre
les paramètres de l’onglet Tracking à leurs valeurs par défaut.
50
3.3.5 Estimation de la géométrie
La dernière étape est le calcul de la géométrie d’acquisition. (Figure
3.26).
Figure 3.26: Estimation de la géométrie
Le bouton Compute calcule la géométrie.
Le résultat du recalage est visible lorsque les options « aligned » et « show
results » sont cochées.
L’option « aligned » permet d’afficher les images recalées ainsi que l’axe
de rotation projeté. Cet axe n’est estimé qu’à cette étape.
Si l’axe n’est pas correctement positionné, il est possible de lui appliquer
un offset en translation via le paramètre « Axis Offset » (Figure 3.27).
Cette nouvelle position de l’axe est également prise en compte lors de la
reconstruction.
L’option « show results » permet d’afficher sur les images les
trajectoires des seeds, c'est-à-dire les chaines qui lient les marqueurs
entre eux d’une image à l’autre (Figure 3.28).
Le score de Show Results permet d’afficher toutes
ou quelques unes des trajectoires
51
Le recalage est considéré correct lorsque les trajectoires sont
perpendiculaires à l’axe et parallèles entre elles et lorsqu’elles sont
nombreuses.
A l’issue du recalage, il est conseillé d’enregistrer le fichier calibration.
Figure 3.27 : Un offset de 50 nm (b) est appliqué à l’axe (a)
52
Figure 3.28 : Résultats du recalage
53
3.4 Définition du volume 3D
Une fois le recalage des images effectué, il faut définir la résolution et les
dimensions du volume à reconstruire (Figure 3.29).
Figure 3.29: Définition du volume 3D
3.4.1 Fichier de sortie
Le format de sortie est choisi dans la liste Output format.
Le champ Output File (Figure 3.29) permet de préciser le nom du
fichier contenant les données de reconstruction et le répertoire dans
lequel elles seront stockées (on peut également le sélectionner via
l’explorateur en cliquant sur le bouton
champ texte Output file).
immédiatement à droite du
54
3.4.2 Dimensions du volume
Les dimensions du volume (dans
dans l’unité choisie par l’utilisateur)
l’utilisateur peuvent
être automatiquement définies par le bouton Reset Grid (Figure
3.30).. Elles peuvent être également définies manuellement pour ne
reconstruire qu’une zone choisie.
Figure 3.30: Dimensions du volume
55
3.4.3 Région d’intérêt
Afin de reconstruire une région d’intérêt dans son volume (Figure 3.31),
l’utilisateur peut soit renseigner les dimensions de la région d’intérêt via
l’interface de DigiR3D, soit utiliser la visualisation multivues décrite au
chapitre 2.4 et définir sa région d’intérêt en utilisant la souris. Dans ce
dernier cas, il faut cocher la case Define ROI for reconstruction.
Figure 3.31 : Définition de la Région d'intérêt de reconstruction
Les segments de couleur délimitant les frontières des plans de coupes
changent pour laisser la place à des fenêtres ajustables. Il suffit alors de
modifier les dimensions des rectangles en maintenant le bouton gauche
de la souris enfoncé sur les frontières et en glissant le pointeur. La
fenêtre DigiR3D définissant le volume se met alors à jour. Pour affiner la
définition de la région d’intérêt, il est possible de faire un zoom en
appuyant sur le bouton ctrl du clavier et en utilisant la molette de la
souris. Le retour en zoom initial se fait en appuyant sur le bouton ctrl du
clavier et en double cliquant sur le bouton gauche de la souris.
56
NB : Afin d’éviter les artéfacts de reconstruction, la région d’intérêt n’est
possible que dans la direction Z.
3.4.4 Résolution
La résolution du volume sur chacune des dimensions est indiquée
(figure 3.32). Ainsi les voxels reconstruits n’ont pas forcément une
taille identique sur les trois axes.
Figure 3.32: Résolution du volume
L’utilisateur peut aussi fixer directement la résolution de sa reconstruction
soit en cliquant sur les boutons correspondant à une valeur de résolution
prédéfinie, soit en choisissant Other qui lui permet de mettre une valeur
quelconque de résolution. Une fois la résolution choisie, les dimensions
en voxels de l’objet sont mises à jour.
3.5 Définition des paramètres de la
reconstruction
L’algorithme et les paramètres de reconstruction sont choisis dans le
quatrième onglet Reconstruction (Figure 3.33).
57
Figure 3.33: Définition des paramètres de la reconstruction
3.5.1 Algorithme de Reconstruction
Les algorithmes itératifs implémentés dans les produits Digisens sont
basés sur l’algorithme ART (Algebraic Reconstruction Technique), qui est
une méthode algébrique utilisée en reconstruction de données
tomographiques.
58
L’algorithme implémente la formule de mise à jour :
M i (Ri − M i v k )
t
v k +1 = v k + λ
MiMi
t
Dans cette formule, vk est le volume estimé en cours, Mi est la matrice de
projection du volume sur le plan du capteur de l’image Ri et λ le facteur
de convergence. On interprète cette formule de la façon suivante : on
rétro-projette sur le volume l’erreur entre les mesures et la projection du
volume estimé.
• La mise à jour du volume se fait en moyennant les corrections
d’un groupe de projections (subset). Si ce groupe contient une
seule projection, on parle alors d’algorithme SART, s’il contient
toutes les projections on parle de SIRT. L'OSSART est une
variante, consistant grossièrement à lancer plusieurs SIRT dont
le nombre de projections prises en compte est définit par le ratio
entre le nombre total de projections et le subset.
• Le nombre d’itérations doit être choisi judicieusement : les
basses fréquences étant reconstruites en premier lieu, il est
parfois nécessaire d’augmenter le nombre d’itérations afin de
reconstruire les détails d’un objet.
• Le paramètre de convergence (convergence speed) est à choisir
dans l’intervalle
•
]0,2[ ,
il pondère la correction appliquée au
volume courant. Il peut être choisi manuellement ou
automatiquement en fonction de la taille de subset (mode Auto).
La régularisation applique une minimisation (filtrage SNN ou
minimisation ICM avec un critère total variation) durant la
reconstruction, permettant l’introduction d’un a priori sur le
volume et une convergence plus rapide. L’effet de la
régularisation est pondéré par le facteur lambda
∈ ]0,1]
Par rapport aux algorithmes analytiques, les algorithmes itératifs :
• Sont plus robustes au bruit
• Présentent moins d’artefacts d’angle de vue limité
• Sont moins rapides (nécessité d’itérer)
59
•
Nécessitent de stocker le volume entier en mémoire
En pratique, un algorithme SIRT privilégiera un bon rapport signal sur
bruit (SNR) au détriment de la résolution alors que le SART fera l'inverse.
L'OSSART se situera entre ces deux algorithmes. La reconstruction
itérative est donc un compromis entre résolution et SNR.
L’activation du mode ART se fait dans les préférences, disponible
uniquement en reconstruction GPU. La reconstruction multi-GPU est
possible si le volume peut être stocké sur l’ensemble des GPU. Le cas
particulier de la géométrie parallèle avec un axe de rotation dans le plan
du capteur (tomographie électronique par exemple) permet d’utiliser le
multi-GPU sans restrictions.
Trois méthodes de reconstruction sont disponibles dans la liste Method
(figure 3.34):
- SART
- SIRT
- OS-SART
Figure 3.34: Algorithme de reconstruction
Si la méthode OS-SART est choisie, l’utilisateur définit la valeur du
paramètre Projections Subset.
Il est possible de changer les valeurs des paramètres Iteration et
Convergence Speed.
Si la valeur du paramètre Convergence Speed est 0, alors le logiciel
affiche Auto.
Le nombre d’itérations ainsi que la valeur du paramètre Convergence
Speed permettent d’avoir une convergence optimale quelque soit la
méthode choisie (Figure 3.35).
60
Figure 3.35 : Algorithme itératif
3.5.2 Pre Processing Des Projections
L’utilisateur le désirant pourra appliquer sur ses images différents filtres
permettant d’améliorer la qualité des images. Ces filtres s’appliquent sur
les projections (Figure 3.36) :
-
Median Filter élimine les pixels singuliers sur TOUTE
l’image. Le paramètre de réglage est la taille du noyau.
Gaussian Filter floute l’image. Le paramètre utile est la taille
du noyau de filtrage.
Edge Preserving Denoising Filter supprime le bruit tout
en préservant les détails dans les projections. Le paramètre utile
est le nombre d’itération de filtrage.
61
Figure 3.36 : Pre Processing des projections
3.5.2.1 Filtre médian
Le filtre médian (Median filter en anglais) s’applique dans l’espace image.
Il est très utilisé en réduction du bruit dans les images. Ce filtre est très
connu pour ses performances dans la suppression du bruit grenaille. Il
est très utile pour éliminer les pixels en défaut (toujours saturés ou
toujours éteints) ou dont le comportement est singulier. En effet, ces
pixels ont tendances à générer des artefacts en anneaux (ring artefacts).
Le filtrage médian consiste à remplacer chaque pixel par la valeur
médiane d’une suite de valeurs composée des valeurs des pixels voisins.
Le nombre de pixels de son voisinage est défini par défaut à une valeur
de 1 pixels de part et d’autre du pixel à corriger (noyau de filtrage 3x3).
Le choix de la taille du voisinage est réglage.
3.5.2.2 Filtre gaussien
Le filtre gaussien (Gaussian filter en anglais) s’applique dans l’espace
image. Il est très utilisé en réduction du bruit dans les images. Le principe
de ce filtre est de moyenner le pixel avec son voisinage. Les
pondérations appliquées à chaque voisin tiennent compte de la distance
au pixel à traiter puisque plus on s’éloigne de celui-ci, plus la pondération
et faible. Ce filtre enlève le bruit, mais ajoute un flou à l’image corrigée.
62
Le nombre de pixels constituant le voisinage est défini par défaut à une
valeur de 1 pixels de part et d’autre du pixel à corriger (noyau de filtrage
3x3).
Le choix de la taille du voisinage est réglage.
3.5.2.3 Lissage préservant les discontinuités
Afin de palier aux défauts du filtre gaussien, un filtre lissant préservant les
discontinuités dans les images a été implémenté. Ce filtre est
recommandé si les projections doivent être filtrées tout en préservant le
maximum de détails. Ce filtre est un filtre itératif. Le seul paramètre
réglable en mode expert est le nombre d’itération. Plus on aura
d’itérations, plus on lissera les images.
3.5.3 Régularisation
L'utilisateur expert peut introduire de la régularisation dans le processus
de reconstruction afin d'augmenter le rapport signal sur bruit et de faire
ressortir les interfaces des objets reconstruits (Figure 3.37).
Figure 3.37 : Régularisation
Le paramètre Strength utilisé est
un facteur de pondération
correspondant à la proportion de régularisation par rapport à la
reconstruction. Idéalement si la valeur est 100%, on accorde autant de
poids à la régularisation qu'aux données, 50% 2 fois plus d'importance
aux données qu'à la régularisation...
63
3.5.4 Preview et Reconstruction
Le bouton Preview lance l’exécution de la preview. Elle permet de
reconstruire un volume 256 x 256 x 256 voxels avec toutes les
projections.
Une fois tous les paramètres renseignés, l’utilisateur clique
sur Reconstruction pour lancer la reconstruction finale.
3.5.5 Sauvegarde et lecture
Les boutons
permettent respectivement de lire et écrire
l’ensemble des paramètres de reconstruction dans un fichier de calibrage
au format propriétaire dont l’extension est .cal.
Une fois le fichier chargé, il est nécessaire de préciser au logiciel si les
images représentent des objets blancs sur fond noir (cliquer sur White
objects on Black background dans l’onglet Input) (cf. 3.2 Chargement des
données ).
64
65
4 Import de coupes tomographique:
Plugin DigiSIM
Comme tous les plugins de la suite logicielle DigiECT, celui-ci est protégé
par une clé logicielle.
4.1 Présentation générale de DigiSIM
Ce plugin permet d’importer des coupes tomographiques existantes, de
paramétrer les tailles et résolutions correspondantes, et de « compiler »
les coupes pour une visualisation 3D volumique. Lorsque DigiSIM est
chargé par DigiECT, l’icône
plugins.
apparait dans la barre d’icône des
4.2 Fonctionnalités de DigiSIM
Pour lancer le plugin DigiSIM, il suffit de lancer la commande du menu
[File Import Slices…] ou de cliquer sur l’icône
apparaître le dialogue d’importation.
pour faire
La zone Input slices permet de spécifier les fichiers de coupes : le
bouton
affiche un dialogue pour sélectionner un des fichiers de
coupes. La liste des fichiers de coupe s’affiche alors dans la zone de
saisie à gauche de ce bouton et une fenêtre affiche la première image de
cette liste. Il est dès lors possible de faire défiler les coupes via le curseur
(Figure 4.1). Il est possible de sélectionner une zone dans les
images en spécifiant umin, umax, vmin et vmax, et un ensemble
particulier de coupes en spécifiant wmin and wmax. Input
resolution permet enfin de renseigner la résolution des images en
entrée.
66
Curseur de
défilement de
coupes
Figure 4.1: Dialogue d’importation de coupes
67
La zone Contrast permet de modifier le niveau de noir et le niveau de
blanc (labels black et white) ou inverser les images via le bouton the
Invert.
La zone Output volume permet de spécifier le nom du fichier de sortie.
Pour écraser un volume existant, il suffit de sélectionner son fichier
header header.vol.
Le bouton
affiche un dialogue pour choisir l’emplacement du volume
et son nom. Le point min, le point max, et le centre du volume peuvent
être modifiés éventuellement avec les dimensions réelles de la pile
d’image. On peut également spécifier la résolution du volume (par défaut
256x256x256) et la taille d’un voxel en mm.
Les boutons Quick scale permettent de paramétrer un volume plus
rapidement soit en pleine résolution, soit en plus basse qualité. L’import se
fait en cliquant sur “Proceed…”.
Dès que le calcul est terminé, un fichier volumique *.vol est généré
dans le répertoire présélectionné. Il est possible, à partir de ce nouveau
fichier volumique, d’utiliser l’ensemble des autres plugins de
traitement 3D, et d’exporter les coupes 2D dans d’autres directions.
Note: le nom des coupes à importer doit compter le numéro de la coupe.
Ce numéro doit être écrit sur le même nombre de digits pour toutes les
images. Par exemple, si la dernière image est nommée
slice_532.tif,
les
premières
images
doivent
s’appeler
slice_0000.tif, slice_0001.tif…
68
69
5 Analyse de plans de coupe : Plugin
DigiCUT
Comme tous les plugins de la suite logicielle DigiECT, celui-ci est protégé
par une clé logicielle.
5.1 Présentation générale de DigiCUT
La commande Cutting plane Analyser (icône
dans la barre de
boutons des plugins ou [Tools Cutting plane analyser] dans le menu)
permet de visualiser et analyser un plan de coupe 2D (Error!
Reference source not found.).
Figure 5.1 : Dialogue d’analyse de plan de coupe
70
5.2 Paramètres relatifs à l’image
Les paramètres relatifs à l’image de coupe sont situés en dessous de
celle –ci.
5.2.1 Résolution
La zone Resolution rassemble les éléments
« image size » et « pixel size » qui
permettent de fixer la taille en pixel de l’image et la
résolution des pixels en millimètre.
5.2.2 Contraste
La zone Contrast est composée des boutons white
/ black / gamma qui permettent de modifier
respectivement les niveaux de blanc et de noir, et le
gamma. Le bouton volume contrast défini le
contraste de l’image avec les valeurs Min/Max de
l’histogramme du volume.
5.2.3 Déplacement dans l’image
La zone Zoom est composée de 9 boutons :
Bouton ‘Fit’ : Fixe la taille de l’image à la taille de la fenêtre
Bouton ‘1:1’ : Fixe la taille à l’échelle 1:1 (1 pixel image
correspond à 1 pixel écran)
Bouton ‘.’ : Centrer l’image dans la fenêtre
4 flèches
: Déplacer l’image dans la fenêtre
Boutons ‘+/-‘ : Zoom +/71
Il est également possible de zoomer sur un rectangle précis en
maintenant la touche shift appuyée puis en cliquant sur le bouton
gauche de la souris, en déplaçant, puis relâchant le bouton.
5.2.4 Autres fonctionnalités
Le bouton help ouvre la fenêtre d’aide pour les différentes commandes
ainsi que les raccourcis. Le bouton Save image permet de sauver
l’image courante. Le bouton close ferme la fenêtre.
Un clic droit sur l’image de la coupe permet de faire apparaître un menu
contextuel. Le menu propose les commandes suivantes :
Help
Save image
Level curve mode
Mesure mode
: Affiche la fenêtre d’aide
: Enregistre l’image
: Active le mode d’examen des profils
de densité
: Active le mode de mesure
5.2.4.1 Level curve mode
Lors de l’analyse d’un profil de densité, la ligne analysée est marquée par
une ligne verte (Error! Reference source not found.. Le clic gauche
de la souris permet de la déplacer. Il est possible de basculer l’analyse
avec une ligne horizontale ou une ligne verticale en cochant ou non
l’intitulé vertical dans le menu contextuel. Les données peuvent être
exportées au format Excel avec la commande Export curve data
dans le menu contextuel.
72
Figure 5.2 : Exemple d’analyse de profil de densité
73
5.2.4.2 Mesure mode
L’activation se fait en cliquant droit et en sélectionnant Measure Mode.
L’activation provoque l’apparition d’une barre de boutons offrant de
multiples types de mesures (figure 5.3) .Ce menu se retrouve aussi en
faisant un clic droit (figure 5.3).
Figure 5.3 : Les différents modes de mesures
74
Note importante : cet outil propose à l’utilisateur des outils de mesure
informative, c'est-à-dire qu’il ne prétend pas à donner une mesure aussi
précise que ne le ferait un logiciel de métrologie. La précision attendue ici
sera liée à la position du clic de souris et à la résolution de l’image. On
n’aura donc une précision au pixel, d’où la notion de mesure informative.
Note : A tous moments il est possible d’affiner la position des points
mesurés.
5.2.4.2.1 Rappel sur le référentiel de mesure
L’utilisateur trouvera toutes les informations sur la mise en référence
dans le chapitre 2.5.2.
5.2.4.2.2 Mesure d’un point
Pour placer un point de mesure, il faut :
•
•
Sélectionner le mode point
Cliquer avec le bouton gauche de la souris sur le pixel souhaité
Les informations affichées sont :
• La position X,Y,Z du point dans le référentiel de mesure
• Le niveau de gris associé au pixel
75
Figure 5.4 : Mesure de points
5.2.4.2.3 Mesure d’un segment
Pour mesurer un segment, deux méthodes sont disponibles :
• Méthode 1 :
o
Sélectionner le mode segment
Le mode assistant est invalide
Cliquer avec le bouton gauche de la souris sur le pixel
« origine »
o Cliquer avec le bouton gauche de la souris sur le pixel
« extrémité »
Les extrémités du segment sont représentées par un petit carré.
o
o
76
•
Méthode 2 :
o
Sélectionner le mode segment
o
o
Sélectionner le mode assistant
Cliquer grossièrement avec le bouton gauche de la
souris au voisinage du pixel « origine »
Cliquer grossièrement avec le bouton gauche de la
souris au voisinage du pixel « extrémité »
o
Le mode assistant propose un outil de détection de contours le long du
profil définit par le segment dessiné par l’utilisateur. Les extrémités du
segment s’ajustent alors au plus près du contour de l’objet affinant ainsi
la mesure. Les extrémités du segment sont représentées par une petite
barre verticale
Les informations affichées sont :
• La longueur du segment
77
Figure 5.5 : Mesure de longueur de segment
5.2.4.2.4 Mesure d’un angle
Pour placer une mesure d’angle, il faut :
•
•
•
Sélectionner le mode angle
Cliquer avec le bouton gauche de la souris sur le premier point
définissant la mesure d’angle
Cliquer avec le bouton gauche de la souris sur le second point
définissant la mesure d’angle
78
•
Cliquer avec le bouton gauche de la souris sur le troisième point
définissant la mesure d’angle
Les informations affichées sont :
• La valeur de l’angle formé par la droite définie par le
premier/second point et la droite définie par le second/troisième
point
Figure 5.6 : Mesure d’angle
79
5.2.4.2.5 Mesure d’un cercle
Pour mesurer un cercle, deux méthodes sont disponibles :
• Méthode 1 :
o
Sélectionner le mode cercle
o
o
Le mode assistant est invalide
Cliquer avec le bouton gauche de la souris sur le pixel
correspondant au centre du cercle
Cliquer avec le bouton gauche de la souris sur le pixel
correspondant à l’extrémité du rayon du cercle
o
Les informations affichées sont :
• Le diamètre
• La position du centre dans le référentiel de mesure
• Le périmètre
• La surface du disque délimité par le cercle
•
Méthode 2 :
o
Sélectionner le mode segment
o
Le mode assistant est sélectionné
(il est possible
de le désactiver)
Cliquer avec le bouton gauche sur 10 points sur la
pourtour circulaire de l’entité à mesurer
Au dixième point le cercle est affiné et passe au plus
près du contour de l’objet
o
o
Les informations affichées sont :
• Le diamètre
• La position du centre dans le référentiel de mesure
• Le périmètre
• La surface du disque délimité par le cercle
80
Figure 5.7 : Mesure de cercles
5.2.4.2.6 Mesure de profil le long d’un segment
Pour mesurer un profil le long d’un segment, il faut :
• Sélectionner le mode mesure de segment
•
•
Sélectionner l’édition de profile
Mesurer le segment
81
La figure suivante illustre l’affichage du profile
Figure 5.8 : Mesure de profile
5.2.4.2.7 Autres fonctionnalités
L’édition des propriétés de la mesure se fait en cliquant avec le bouton
droit sur le point de mesure concerné et sélectionner Propriétés. Le
dialogue représenté sur la Figure 5.9 apparaît. On peut modifier la
couleur de la mesure (Color), la taille du texte (Text Size), le nombre
de décimales (Decimals), la largeur des traits de mesure (Width).
82
Le clic droit sur la mesure permet aussi de supprimer la mesure
sélectionnée.
Figure 5.9 : Exemple de mesure
83
84
6 Visualisation et extraction surfacique :
Plugin DigiSRF
Comme tous les plugins de la suite logicielle DigiECT, celui-ci est protégé
par une clé logicielle.
6.1 Présentation générale de DigiSRF
SRF est le plugin d’extraction de surfaces de la suite logicielle DigiECT.
SRF calcule une surface correspondant à une densité donnée à partir
d’un volume issu d’une reconstruction par tomographie.
Ce plugin se présente sous la forme d’un dialogue accessible via le menu
[Tools -> Surfaces] ou par le biais du bouton
.
6.2 Fonctionnalités de DigiSRF
6.2.1 Gestionnaire de surfaces
Le dialogue principal de SRF (Error! Reference source not found.)
permet de créer, d’optimiser et de supprimer des surfaces.
Le bouton New ouvre un nouvel onglet regroupant toutes les propriétés
de la surface (Figure 6.1). Par défaut, les nouvelles surfaces sont vides
(se reporter à « 6.2.2 Opérations par surface », pour la création et les
réglages d’une surface).
Le bouton Delete détruit la surface sélectionnée et ferme l’onglet.
85
Figure 6.1 : Dialogue principal du plugin SRF
6.2.2 Opérations par surface
Chaque surface créée correspond un onglet (Figure 6.1). Par défaut, les
surfaces sont appelées « surface i ». Les paramètres essentiels pour
définir une surface sont le choix d’une valeur de densité (iso-value), les
post traitements appliqués sur la surface (Post Processing) et les
propriétés d’affichage (Display properties).
Certains calculs de surface vont générer des objets contenants plusieurs
dizaines voire centaines de millions de triangles. Le nombre de triangles
est dépendant de l’iso valeur choisie (fonction de la surface choisie), de
la complexité de la pièce et de la résolution des triangles. Afin de pouvoir
86
générer des surfaces de dimensions raisonnables, le logiciel proposera
un pas de subsampling, c'est-à-dire un paramètre permettant de grossir
la dimension du triangle élémentaire pour réduire les dimensions du
maillage. Ce paramètre est bien sûr informatif (mais fortement conseillé
car la mémoire nécessaire au calcul du maillage pourrait dépasser la
taille de la RAM disponible entrainant un crash de l’application) et
l’utilisateur peut modifier ce paramètre.
Le bouton Compute calcule la surface correspondante.
6.2.2.1 Calcul d’une surface
Sur l’exemple de la figure 6.2, les densités utiles sont comprises entre 0.
0.000439 et 0.002589.
Figure 6.2 : Visualisation volumique
87
Pour extraire une surface de ce volume, il faut :
1. créer une nouvelle surface (bouton New)
2. dans cet onglet (appelé par défaut surface 1), indiquer la
valeur de densité (iso-value à 0.000477 dans notre
exemple)
3. cliquer sur le bouton Compute pour générer la surface.
Le bouton Estimate aide à la définition de l’iso valeur. Le résultat de
cette estimation se trouve dans la console ( Window Console ).
Ainsi on obtient dans la vue 3D une surface.
Par défaut, la surface et le volume sont
superposés. L’option Hide permet de
cacher le volume.
La ligne d’information à droite du nom de
la surface nous indique le nombre de
triangles obtenus : 201 876 triangles dans
notre cas.
Le nom de la surface est éditable à tout moment.
88
Figure 6.3 : Extraction d'une surface du crâne avec pour densité 0.200930
6.2.2.2 Post traitements
Des post traitements (Post Processing) tels que le lissage et/ou la
décimation peuvent être appliqués sur la surface extraite (Figure 6.4 :
Post Processing)
89
Figure 6.4 : Menu de Post Processing
90
6.2.2.2.1 Smoothing
Deux paramètres permettent à l’utilisateur
de régler le lissage (smoothing
smoothing) : Region
Size et Sharp edge Impact. Le
lissage permet de réarranger les triangles
du maillage définissant la surface.
Region Size est la taille de la fenêtre dans laquelle les triangles vont
être réarrangés par rapport à leurs voisins.
Sharp edge Impact permet de conserver, suivant sa valeur, les arêtes
vives de la surface.
Chaque appui sur le bouton Apply applique les paramètres de lissage.
lissage Il
est donc possible d’appliquer ces réglages de façon itéative.
6.2.2.2.2 Decimation
La décimation permet de réduire le nombre
de triangles soit en indiquant le nombre de
triangles désirés soit en indiquant un
pourcentage de triangles par rapport à
ceux déjà obtenus.
Le bouton Apply applique la décimation à la surface extraite.
extrai
Les deux post traitements peuvent être appliqués simultanément.
Le bouton reset processing permet de revenir à la surface initiale.
91
6.2.2.2.3 Optimisation
Les optimisations des maillages sont au nombre de trois :
• Foldings Angle Threshold : permet de supprimer
suppr
les
facettes voisines dont l’angle entre leur normal est supérieur ou
égal à l’angle définit en paramètre. Cette option permet par
exemple de supprimer des replis dans les maillages
• Small Volume Threshold : cette option permet de supprimer
des maillages
es délimitant des volumes inférieurs ou égaux à la
valeur entrée en paramètre
• Remeshing : Cette option permet de regénérer un maillage dont
les triangles tendent vers des triangles équilatéraux. Cette option
a une durée fonction du nombre de triangles générés.
géné
Une
estimation du temps de traitement est fournie.
6.2.2.3 Propriétés d’affichage (Display
Display Properties)
Properties
Les propriétés d’affichage permettent de
paramétrer la couleur externe (Color)
(
et
interne (Internal
Internal Color)
Color des triangles,
la transparence de la surface (Opacity),
(
l’affichage en mode fil de fer (wireframe),
(
la prise en compte de plan de coupe
(Enable Clip).
). (Figure 7.5)
7.5
Note : la prise en compte du plan de coupe est propre à chaque surface.
92
Figure 6.5 : Affichage en mode fil de fer et application d’une couleur externe
93
6.2.2.4 Paramètres avancés (Advanced Parameters)
Les paramètres avancés permettent de choisir un algorithme d’extraction
de surfaces. DigiSRF en propose deux : le Dual Contouring ou le
Hierarchical.
L’approche Hierarchical est une optimisation du Dual Contouring.
Il peut, suivant les cas, diminuer le nombre de triangles.
6.2.3 Visualisation simultanée de plusieurs surfaces
Il est possible de calculer plusieurs surfaces sur un même volume. Sur
l’exemple présenté dans ce chapitre, calculons une deuxième surface
(avec une densité de 0.001368 dans notre exemple, figure 6.6).
Figure 6.6 : Extraction de la deuxième surface
Il est possible de visualiser les surfaces simultanément en jouant sur les
transparences et/ou la prise en compte du plan de coupe (Figure 6.7).
94
6.2.3.1 Enregistrer et recharger
Chaque onglet lié à une surface dispose de deux boutons Load… et
Save… qui permettent d’enregistrer et recharger des surfaces calculées.
Les formats possibles à la fois pour le chargement et l’écriture sont :
1. format interne d’extension .surf
2. OBJ Wavefront d’extension .obj
Les formats d’export (uniquement disponible en écriture) sont
1. nuage de points d’extension .points
2. STL (format ascii) d’extension .stl
3. OBJ Wavefront d’extension .obj
4. format interne d’extension .surf
Note : le format « nuage de points » est un fichier contenant une ligne
par point de la surface. Chaque ligne contient les trois coordonnées x,y,z
des points, au format flottant standard, séparés par un espace.
95
Figure 6.7 : Visualisation des deux surfaces
96
97
7 Accélération GPU de la reconstruction
tomographique : Plugin SnapCT
SnapCT est un plugin permettant de lancer la reconstruction
tomographique sur le ou les processeurs des cartes graphique (GPU).
Comme tous les plugins de la suite logicielle DigiECT, celui-ci est protégé
par une clé logicielle.
7.1 Activation SnapCT et choix des cartes
SnapCT est toujours activé dans DigiECT. Cependant dans le cas de
reconstruction multi-GPU, il est conseillé de ne pas utiliser la carte
dédiée à l’affichage pour le calcul.
Pour se faire, il faut ouvrir la fenêtre de préférences qui se trouve dans le
menu [File Preferences] (Cf chapitre 2 sur DigiObs) et
sélectionner l’onglet GPU.
La coche Manual Selection of GPU(s) permet d’utiliser la ou les
cartes sélectionnées lors de la reconstruction.
Figure 7.1 : Onglet GPU de la fenêtre préférences
98
7.2 Configuration matérielle et évolution
SnapCT se base sur l’environnement de développement CUDA
développé par la compagnie NVIDIA. Cette fonctionnalité n’est offerte
que pour les modèles de carte graphique de la série G80 et suivantes.
Les développements logiciels de la compagnie Digisens assure un suivi
des performances
couplé à celui des cartes graphiques. Ainsi,
l’utilisateur ayant choisit cette option s’assurera d’une augmentation
périodique de ses performances de reconstruction, sous condition d’avoir
souscrit à la maintenance du logiciel.
Pour des raisons d’optimisation des durées de reconstruction, SnapCT
peux avoir besoin de stocker des données temporaires. Par défaut, ces
données sont sur stockées dans le répertoire temporaire de la session
de
l’utilisateur
(ie
"C:\Documents
and
Settings
\Administrator \Local Settings\Temp" pour la session
Administrator. Ce répertoire est adressé par le système via une variable
d’environnement appelée TMP. Toujours dans un souci d’optimisation, le
disque sur lequel sont stockées ces données temporaires doit être très
performant en lecture et en écriture. Il peut s’avérer être très important de
dissocier physiquement les disques dur. Pour une configuration optimale,
contacter le service technique de Digisens.
Compte tenu de l’espace disque nécessaire pour stocker les données
temporaires, il est recommandé si nécessaire de faire pointer cette
variable sur une zone de la partition disque faiblement occupée. Pour ce
faire, il faut définir ou redéfinir cette variable d’environnement pour quelle
pointe sur le bon répertoire de la bonne partition. Pour mener à bien cette
procédure, vous devrez vous référer à la documentation de votre système
d’exploitation ou contracter Digisens.
99
100
8 Automatisation des tâches de
reconstruction : Batch Mode
Comme tous les plugins de la suite logicielle DigiECT, celui-ci est protégé
par une clé logicielle.
8.1 Présentation générale
DigiECT offre à l’utilisateur la possibilité de réaliser un ensemble de tâche
de façon automatique et non supervisée. Le batch mode consiste à écrire
un petit script de commande demandant l’exécution de tâches
élémentaires tel que la reconstruction, l’affichage, ou bien d’autres
fonctions.
8.2 Fonctionnement du batch mode
Pour accéder au batch mode, il suffit de lancer la commande du menu
[Window Script] représenté par l’icône
. La fenêtre de la
figure 8.1 apparait. La liste des fonctions de base s’obtient en tapant help
dans la fenêtre de script puis en cliquant su le bouton Go.
Figure 8.1 : Fenêtre script
101
La figure 8.2 présente un exemple de script permettant de :
• Charger un fichier de calibration
• Demander une reconstruction avec interpolation des voxels
• Fixer la résolution finale à 256x256x256
• Lancer la reconstruction via DigiR3D
• Afficher le volume dans DigiObs
L’exécution se fait en cliquant sur le bouton Go.
Figure 8.2 : Exemple de programme script
102