Reconstruction et Analyse d’images en Tomographie Neutronique / Kebir, Kanza

Public ISBD Titre : Reconstruction et Analyse d’images en Tomographie Neutronique Type de document : texte imprimé Auteurs : Kebir, Kanza, Auteur ; Layachi Boukerdja, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2018 Importance : 1 vol (69 f .) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Physique :Tomographie Neutronique Index. décimale : 530 Physique Résumé : La tomographie neutronique est une technique très puissante de contrôle non destructif de matériaux. Elle permet la visualisation de la structure interne des objets en mode 2D ou 3D. Cette technique et basée sur l’atténuation des neutrons lors de leur passage dans la matière. Pour pouvoir réaliser une image en mode 3D l’objet examiné est positionnée sur une table tournante qui permet l’obtention des différentes projections en fonction de l’angle de rotation. Le but de ce travail est de déterminer à partir des coupes tomographiques le coefficients d’atténuations linéaires de quelques éléments, évaluation du contraste et de la résolution, ainsi que l’étude de l’effet du nombre de projections et l’angle d’inclinaison sur la qualité de l’image reconstruite. Par ailleurs nous avons analysé une statuette métallique par tomographie neutronique. La reconstruction des coupes à partir des projections obtenues expérimentalement est effectuée par le logiciel Octopus. Note de contenu : Sommaire Liste des figures………………………………………………......……………………vi Liste des tableaux……………………………………….....………………………….vii Introduction général………………………………………………………………........1 Chapitre I : Imagerie Neutronique I Principe de base de l’imagerie neutronique...................................................................3 I.1 Les systèmes de détection utilisés en imagerie neutronique………………………4 I.1.1 Système d'imagerie électronique à base de camera CCD…...............................4 1. Le scintillateur……………………...........................................................4 2. Camera CCD (Charge Coupled Device)…………………………...........5 I.2 Méthodes d’imagerie à base de caméra CCD……………………………………..5 I.2.1 Méthode dynamique à temps réel ……………………………………………..5 I.2.2 La tomographie neutronique………………………………………...................6 I.2.2.1 Description d’un Système de Tomographie…………………....................7 I.2.2.2 Reconstruction D’image Par Tomographie Neutronique …………..........8 1. Méthodes analytiques……………………………………………….......10 1.1 Transformée de Radon………………………….............................11 1.2 Méthode de Rétroprojection Filtrée ………………........................11 1.2.1 Transformée de Fourier (TF).....................................................11 1.2.2 Théorème de la Coupe Centrale de Fourier..............................12 I.2.2.3 Artefacts rencontrés en tomographie……………………………….........17 1. Types d’artefacts…………………………………..................................17 1.1 Artefact sous forme d'anneau………………………………....17 1.2 Artefacts d'ombrage……………………………………….......18 1.3 Artefacts stridents……………………………………………..18 2. Effet de durcissement du faisceau et dispersion……………………......18 3. Bruit de fond …………………………………………………………...18 Chapitre II : Généralités sur l’image numérique et le filtrage……………………….....19 I Notions de base et Définitions……………………………………………….............20 I.1 Définition de l'image numérique………………………………………….............20 I.1.1 Le pixel………………………………………………………………...............20 I.2 Types d'images numériques..................................................................…............21 a. Image matricielle (bitmap) …………………………………………...21 b. Image vectorielle ……………………………………………………..21 I.3 Caractéristiques d'une image numérique .....................................................…...22 I .3.1 Pixellisation................................................................................…...22 I.3.2 La résolution................................................................................…..22 I.4 Types d'affichage des images numériques......................................................….23 I.4.1 Image noir et blanc ......................................................................…...23 I.4.2 Image niveau de gris......................................................................….23 I.4.3 Les images couleurs ......................................................................….24 I.5 La résolution spatiale d'un système de détection d'images……………………..24 I.6 Le contraste d'une image…………………………………………………….…24 II. Le traitement des images …………………………………………………………...25 II.1 Le filtrage d’une image…………………………………………………….......25 II.1.1 Débruitage par un filtre linéaire…………………………………………..26 II.1.2 Débruitage par un filtre non linéaire……………………………………...26 II.1.3 Le filtre passe haut………………………………………………………..26 II.1.4 Le filtre passe-bas………………………………………………………....27 II.1.5 Le filtre laplacien………………………………………………………….27 II.1.6 Le filtre gaussien……………………………………………………….....27 III Sources de bruit dans la camera CCD………………………………………….….28 III.1 Bruit photonique ……………………………………………………….….28 III.2 Bruit d'obscurité (dark current)…………………………………………....28 III.3 Le bruit de lecture………………………………………………………....28 Chapitre III : Logiciel utilisés pour Analyse et reconstruire d’image I Description du logiciel Octopus..................................................................................29 I.1 Format de données d’entrée (input) ……………………………………………….29 I.2 Conditions de projection d’image …………………………………………………29 I.3 Structure de données............................................................................................….30 I.4 Reconstruction Tomographique par Octopus 8.7.02……………………………….30 I.4.1 Fenêtre principale du logiciel « Octopus 8.7.02 »………………………………30 I.4.2 Sélection de données …………………………………………………………….31 I.4.3 Conversion des images …………………………………………………………..31 I.4.4 Filtre de spots …………………………………………………………......….31 I.4.5 Normalisation des projections …………………………………………………...32 I.4.6 Création des Sinogrammes ……………………………………………...……….33 I.4.7 Reconstruction des Slices (coupes 2D)…………………………………………..33 II Description du logiciel ImageJ………………………………………………….......34 II.1 Opérations de base……………………………………………………………......34 II.1.1 Mesure des longueurs...................................................................................…...34 II.1.2 Mesurer un profil d’intensité………………………………………………........34 II.1.3 Augmenter un contraste……………………………………………………........35 II.1.4 Binariser une image.....................................................................................….....35 II.1.5 Détecter un contour.....................................................................................…......36 II.1.6 Filtrage……………………………………………………………………..........36 Chapitre IV : Travaux Expérimentaux, Résultats et Discussions I Introduction……………………………………………………….............................37 II. Dispositif expérimental………………………………………………………….......37 II.1 Description du réacteur Es- Salam ……………………………………………...37 II.2 Description de l'installation d’imagerie neutronique …………….......................38 II.2.1 Description du système utilisé en imagerie 3D…………………...................39 II.2.1.1 la table tournante……………………………………………………...39 II.2.1.2 Système de détection d'images………………………………………..39 III Procédures expérimentales et mesures……………………………………………..40 III.1 Analyse du fantôme de contraste………………………………………………..40 III.1.1 Description de l’échantillon………………………………………………….40 III.1.2 Conditions Expérimentales…………………………………………………..41 III.1.3 Résultats et Interprétations………………………………………………….42 1. Evaluation des coefficients d’atténuations linéaires et le contraste………42 2. Etude de l’effet de l’angle d’inclinaison sur la qualité de l’image Reconstruite………………………………………………………………..........48 3. Effet du nombre de projections sur la qualité de l’image reconstruite........50 III.2 Evaluation de la résolution spatiale ……………………………………………..50 III.2.1 Description de l’échantillon…………………………………………………51 III.2.2 Conditions expérimentales…………………………………………………...51 III.1.3 Résultats et Interprétations………………………………………………….52 III.3 Analyse d’une statuette métallique…………………………………………….58 III.3.1 Description de l'échantillon …………………………………………………58 III.3.2 Conditions Expérimentales…………………………………………………..58 III.3.3 Analyse des résultats obtenus…………………………………………………59 Conclusion Générale…………………………………………………………………..66 Référence Côte titre : MAPH/0236 Reconstruction et Analyse d’images en Tomographie Neutronique [texte imprimé] / Kebir, Kanza, Auteur ; Layachi Boukerdja, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2018 . - 1 vol (69 f .) ; 29 cm. Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Physique :Tomographie Neutronique Index. décimale : 530 Physique Résumé : La tomographie neutronique est une technique très puissante de contrôle non destructif de matériaux. Elle permet la visualisation de la structure interne des objets en mode 2D ou 3D. Cette technique et basée sur l’atténuation des neutrons lors de leur passage dans la matière. Pour pouvoir réaliser une image en mode 3D l’objet examiné est positionnée sur une table tournante qui permet l’obtention des différentes projections en fonction de l’angle de rotation. Le but de ce travail est de déterminer à partir des coupes tomographiques le coefficients d’atténuations linéaires de quelques éléments, évaluation du contraste et de la résolution, ainsi que l’étude de l’effet du nombre de projections et l’angle d’inclinaison sur la qualité de l’image reconstruite. Par ailleurs nous avons analysé une statuette métallique par tomographie neutronique. La reconstruction des coupes à partir des projections obtenues expérimentalement est effectuée par le logiciel Octopus. Note de contenu : Sommaire Liste des figures………………………………………………......……………………vi Liste des tableaux……………………………………….....………………………….vii Introduction général………………………………………………………………........1 Chapitre I : Imagerie Neutronique I Principe de base de l’imagerie neutronique...................................................................3 I.1 Les systèmes de détection utilisés en imagerie neutronique………………………4 I.1.1 Système d'imagerie électronique à base de camera CCD…...............................4 1. Le scintillateur……………………...........................................................4 2. Camera CCD (Charge Coupled Device)…………………………...........5 I.2 Méthodes d’imagerie à base de caméra CCD……………………………………..5 I.2.1 Méthode dynamique à temps réel ……………………………………………..5 I.2.2 La tomographie neutronique………………………………………...................6 I.2.2.1 Description d’un Système de Tomographie…………………....................7 I.2.2.2 Reconstruction D’image Par Tomographie Neutronique …………..........8 1. Méthodes analytiques……………………………………………….......10 1.1 Transformée de Radon………………………….............................11 1.2 Méthode de Rétroprojection Filtrée ………………........................11 1.2.1 Transformée de Fourier (TF).....................................................11 1.2.2 Théorème de la Coupe Centrale de Fourier..............................12 I.2.2.3 Artefacts rencontrés en tomographie……………………………….........17 1. Types d’artefacts…………………………………..................................17 1.1 Artefact sous forme d'anneau………………………………....17 1.2 Artefacts d'ombrage……………………………………….......18 1.3 Artefacts stridents……………………………………………..18 2. Effet de durcissement du faisceau et dispersion……………………......18 3. Bruit de fond …………………………………………………………...18 Chapitre II : Généralités sur l’image numérique et le filtrage……………………….....19 I Notions de base et Définitions……………………………………………….............20 I.1 Définition de l'image numérique………………………………………….............20 I.1.1 Le pixel………………………………………………………………...............20 I.2 Types d'images numériques..................................................................…............21 a. Image matricielle (bitmap) …………………………………………...21 b. Image vectorielle ……………………………………………………..21 I.3 Caractéristiques d'une image numérique .....................................................…...22 I .3.1 Pixellisation................................................................................…...22 I.3.2 La résolution................................................................................…..22 I.4 Types d'affichage des images numériques......................................................….23 I.4.1 Image noir et blanc ......................................................................…...23 I.4.2 Image niveau de gris......................................................................….23 I.4.3 Les images couleurs ......................................................................….24 I.5 La résolution spatiale d'un système de détection d'images……………………..24 I.6 Le contraste d'une image…………………………………………………….…24 II. Le traitement des images …………………………………………………………...25 II.1 Le filtrage d’une image…………………………………………………….......25 II.1.1 Débruitage par un filtre linéaire…………………………………………..26 II.1.2 Débruitage par un filtre non linéaire……………………………………...26 II.1.3 Le filtre passe haut………………………………………………………..26 II.1.4 Le filtre passe-bas………………………………………………………....27 II.1.5 Le filtre laplacien………………………………………………………….27 II.1.6 Le filtre gaussien……………………………………………………….....27 III Sources de bruit dans la camera CCD………………………………………….….28 III.1 Bruit photonique ……………………………………………………….….28 III.2 Bruit d'obscurité (dark current)…………………………………………....28 III.3 Le bruit de lecture………………………………………………………....28 Chapitre III : Logiciel utilisés pour Analyse et reconstruire d’image I Description du logiciel Octopus..................................................................................29 I.1 Format de données d’entrée (input) ……………………………………………….29 I.2 Conditions de projection d’image …………………………………………………29 I.3 Structure de données............................................................................................….30 I.4 Reconstruction Tomographique par Octopus 8.7.02……………………………….30 I.4.1 Fenêtre principale du logiciel « Octopus 8.7.02 »………………………………30 I.4.2 Sélection de données …………………………………………………………….31 I.4.3 Conversion des images …………………………………………………………..31 I.4.4 Filtre de spots …………………………………………………………......….31 I.4.5 Normalisation des projections …………………………………………………...32 I.4.6 Création des Sinogrammes ……………………………………………...……….33 I.4.7 Reconstruction des Slices (coupes 2D)…………………………………………..33 II Description du logiciel ImageJ………………………………………………….......34 II.1 Opérations de base……………………………………………………………......34 II.1.1 Mesure des longueurs...................................................................................…...34 II.1.2 Mesurer un profil d’intensité………………………………………………........34 II.1.3 Augmenter un contraste……………………………………………………........35 II.1.4 Binariser une image.....................................................................................….....35 II.1.5 Détecter un contour.....................................................................................…......36 II.1.6 Filtrage……………………………………………………………………..........36 Chapitre IV : Travaux Expérimentaux, Résultats et Discussions I Introduction……………………………………………………….............................37 II. Dispositif expérimental………………………………………………………….......37 II.1 Description du réacteur Es- Salam ……………………………………………...37 II.2 Description de l'installation d’imagerie neutronique …………….......................38 II.2.1 Description du système utilisé en imagerie 3D…………………...................39 II.2.1.1 la table tournante……………………………………………………...39 II.2.1.2 Système de détection d'images………………………………………..39 III Procédures expérimentales et mesures……………………………………………..40 III.1 Analyse du fantôme de contraste………………………………………………..40 III.1.1 Description de l’échantillon………………………………………………….40 III.1.2 Conditions Expérimentales…………………………………………………..41 III.1.3 Résultats et Interprétations………………………………………………….42 1. Evaluation des coefficients d’atténuations linéaires et le contraste………42 2. Etude de l’effet de l’angle d’inclinaison sur la qualité de l’image Reconstruite………………………………………………………………..........48 3. Effet du nombre de projections sur la qualité de l’image reconstruite........50 III.2 Evaluation de la résolution spatiale ……………………………………………..50 III.2.1 Description de l’échantillon…………………………………………………51 III.2.2 Conditions expérimentales…………………………………………………...51 III.1.3 Résultats et Interprétations………………………………………………….52 III.3 Analyse d’une statuette métallique…………………………………………….58 III.3.1 Description de l'échantillon …………………………………………………58 III.3.2 Conditions Expérimentales…………………………………………………..58 III.3.3 Analyse des résultats obtenus…………………………………………………59 Conclusion Générale…………………………………………………………………..66 Référence Côte titre : MAPH/0236

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