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Méthodes variationnelles pour la segmentation d'images à partir de modèles : applications en imagerie médicale

Variational methods for model-based image segmentation - applications in medical imaging

Prevost, Raphaël (2013), Méthodes variationnelles pour la segmentation d'images à partir de modèles : applications en imagerie médicale, doctoral thesis prepared under the supervision of Cohen, Laurent David, Université Paris Dauphine, 213 p.

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Type
Thèse
Date
2013-10
Pages
213
Metadata
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Author(s)
Prevost, Raphaël
Under the direction of
Cohen, Laurent David
Abstract (FR)
La segmentation d’images médicales est depuis longtemps un sujet de recherche actif. Cette thèse traite des méthodes de segmentation basées modèles, qui sont un bon compromis entre généricité et capacité d’utilisation d’informations a priori sur l’organe cible. Notre but est de construire un algorithme de segmentation pouvant tirer profit d’une grande variété d’informations extérieures telles que des bases de données annotées (via l’apprentissage statistique), d’autres images du même patient (via la co-segmentation) et des interactions de l’utilisateur. Ce travail est basé sur la déformation de modèle implicite, une méthode variationnelle reposant sur une représentation implicite des formes. Après avoir amélioré sa formulation mathématique, nous montrons son potentiel sur des problèmes cliniques difficiles. Nous introduisons ensuite différentes généralisations, indépendantes mais complémentaires, visant à enrichir le modèle de forme et d’apparence utilisé. La diversité des applications cliniques traitées prouve la généricité et l’efficacité de nos contributions.
Abstract (EN)
Within the wide field of medical imaging research, image segmentation is one of the earliest but still open topics. This thesis focuses on model-based segmentation methods, which achieve a good trade-off between genericity and ability to carry prior information on the target organ. Our goal is to build an efficient segmentation framework that is able to leverage all kinds of external information, i.e. annotated databases via statistical learning, other images from the patient via co-segmentation and user input via live interactions. This work is based on the implicit template deformation framework, a variational method relying on an implicit representation of shapes. After improving the mathematical formulation of this approach, we show its potential on challenging clinical problems. Then, we introduce different generalizations, all independent but complementary, aimed at enriching both the shape and appearance model exploited. The diversity of the clinical applications addressed shows the genericity and the effectiveness of our contributions.
Subjects / Keywords
Segmentation d'image; Imagerie médicale; Méthodes basées modèles; Méthodes variationnelles; Apprentissage statistique; Rein; Myocarde; Échographie; Échographie de contraste; Image segmentation; Medical imaging; Model-based methods; Variational methods; Statistical learning; Kidney; Myocardium; Ultrasound; Contrast-enhanced ultrasound