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Mulhouse 2000

Mulhouse 2000. Le. présente. Microscopes. et. Ordinateurs. ou. Des Images. Maths-Traitées…. Tout d’abord, un peu d’histoire. L’utilisation d’une lentille pour améliorer la vision est très ancienne. Ainsi Pline l’Ancien écrivait :

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Presentation Transcript

  1. Mulhouse 2000 Le présente

  2. Microscopes et Ordinateurs

  3. ou.... Des Images Maths-Traitées…..

  4. Tout d’abord, un peu d’histoire......

  5. L’utilisation d’une lentille pour améliorer la vision est très ancienne. Ainsi Pline l’Ancien écrivait : “Les émeraudes sont habituellement concaves de telle sorte qu’elles peuvent concentrer les rayons lumineux. L’Empereur Néron regardait les combats de gladiateurs à travers une émeraude”

  6. Curieusement, il faudra attendre le XIIIème siècle pour voir apparaître les lunettes. Apparues vers 1280 à Florence en Italie, elles seront adoptées très rapidement à travers toute l’Europe.

  7. Microscope de Jansen? Z. Jansen On a alors associé deux lentilles pour augmenter le pouvoir grossissant. Le microscope aurait été inventé par Zacharias Jansen, qui vivait en Hollande vers 1595.

  8. Modèle de microscope contemporain de Galilée L’invention de Jansen se propagea très vite. De nombreux artisans se lancèrent dans la fabrication de microscopes. Pourtant, mis à part certains érudits, tel Galilée, le microscope était plutôt perçu comme un divertissement.

  9. En 1665, l’ouvrage Micrographia, par Hooke attira l’attention sur cet instrument en tant qu’outil pour les sciences. Les progrès s’accélèrent...

  10. Microscope de John Cuff env. 1742 Au XVIIIème siècle, de nombreuses améliorations sont apportées au microscope.

  11. Toutefois, la médiocre qualité des lentilles limitait sévèrement la capacité à voir de très fins détails. Au XIXème siècle, les progrès de l’optique permirent d’améliorer considérablement les microscopes.

  12. Microscope Carl Zeiss 1891 Vers 1880, des détails aussi petits que 0,2 mm sont enfin accessibles. 0,2 mm = 0,0000002 mètre

  13. Microscope Olympus Type AX70 1999 Sauf cas particuliers, les microscopes modernes courants ne font guère mieux.

  14. MAIS avec les microscopes modernes, on peut prendre des images en 3 dimensions. Comment faire ? En prenant une succession d’images en deux dimensions et en reconstituant l’objet avec un ordinateur.

  15. On prend une image après l’autre : Images 2D en coupes sériées L’ordinateur assemble les images en 3D. etc... 6 5 4 3 2 1 Objectif Spécimen 3D

  16. Malheureusement, tout ne va pas si bien... Un peu de Maths et de Physique sont nécessaires !

  17. Un instrument parfait n’existe pas ! Chaque mesure est entachée d’une erreur... Parfois cette erreur est négligeable, parfois pas.

  18. GRANDE !!!!! Dans le cas d’un microscope, plus on cherche à voir des PETITS DETAILS, plus cette erreur est :

  19. En effet, l’image d’un point lumineux n’est pas un point lumineux... Au contraire, on voit une petite tache…...

  20. image d’un point image de deux points résolus image de deux points à la limite de résolution Cette tache s’appelle la tache d’Airy. Sa taille définit le plus petit détail visible. (pouvoir de résolution)

  21. Ainsi, l’image d’un objet constitué de petits points, n’est pas constituée de petits points...... mais est en fait la superposition de petites taches d’Airy..... Etudions le phénomène........

  22. une tache d’Airy un petit point deux taches d’Airy deux petits points trois taches d’Airy trois petits points quatre taches d’Airy quatre petits points cinq taches d’Airy cinq petits points

  23. Et quelques petits points plus tard.........

  24. Une collection de petits points = un objet (ici une cellule) Une collection de taches d’Airy = une image floue!! X 100

  25. On construit donc l’image en additionnant les taches d’Airy de chaque point de l’objet. Ce processus porte un nom en mathématiques : C’est une CONVOLUTION. Le microscope effectue cette opération automatiquement et l’image est donc floue!

  26. Si on veut retrouver l’objet de départ, il faut donc faire l’opération inverse....... Ce processus porte aussi un nom : la DECONVOLUTION. Et là, c’est une autre histoire..... Et il faut un ordinateur!!!!

  27. Déconvolution Convolution Image restaurée => Image Objet + Instrument + Ordinateur => Ca ne marche pas toujours très bien…... Le principe est le suivant : Image

  28. Le traitement des images par voie informatique a certains avantages : - rapidité de traitement en hausse - coûts en baisse en fait, l’évolution suit tout simplement celle des ordinateurs!!

  29. De nombreuses méthodes ont été mises au point. Au Laboratoire LabEl, nous les testons pour déterminer les meilleures. Sans entrer dans les détails, voici quelques exemples :

  30. La bille vue par le microscope : notez l’élongation Une bille : diamètre = 3.2mm La bille après déconvolution : on a corrigé une partie de l’élongation

  31. Une autre bille... Au microscope Après restauration La bille est creuse ! La bille est presque pleine

  32. Au microscope Après restauration µm µm L’image est beaucoup plus nette!! Division cellulaire Shelley Sazer, Baylor College of Medicine, Houston, Texas. Biotechnology Group Applied Precision Inc.

  33. Une fois que les images ont été restaurées, on peut envisager des traitements plus classiques pour mesurer des tailles, des distances, etc....

  34. Acquisition Segmentation Labelisation Image de départ sélection des zones intéressantes marquage des zones, mesures...

  35. Les données que l’on obtient sont alors mieux utilisables par les médecins, les biologistes etc... Nous collaborons avec : L’Hopital Emile Muller à Mulhouse L’Université Louis Pasteur à Strasbourg Le Centre Alexis Vautrin de Nancy

  36. Mais ceci est une autre histoire.........

  37. Merci de votre attention! Nous sommes à votre disposition pour répondre à vos questions..........

  38. Olivier Haeberlé Christophe Cudel Michel Grévillot Alain Dieterlen Chengqi Xu Jean-Jacques Meyer Bruno Colicchio Serge Jacquey

  39. Début du diaporama dans: 1 mn 30 s 10 s 5 s

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