Wednesday, 17 January 2018

MFE 2009-2010

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Contents

Développement d’une application d’exploration de données chirurgicales synchronisées. (Arnaud Schenkel)

Description :
Le travail consistera à développer une application permettant d’afficher en même temps plusieurs données chirurgicales multimédias (texte, images, vidéos, modèle 3D, …) sur un écran. Les sources peuvent être stockées sur une machine locale ou distribuées sur un réseau. Elles seront enregistrées selon une méthode développée dans le cadre d’une thèse de doctorat effectuée au LISA. Le but de cette application est de permettre de recréer la phase d’observation d’une opération chirurgicale tout en permettant d’interagir avec les différents types de données. Par exemple, il serait possible de sélectionner une zone d’intérêt d’un modèle 3D (issu d’une planification chirurgicale). Une fois la sélection réalisée, l’application afficherait le modèle 3D et des vidéos opératoires se référant à cette zone sélectionnée. Ce type d’application serait fort utile pour l’enseignement de la chirurgie mais aussi pour la recherche clinique. Les conditions de stérilité caractérisant les salles d’opérations modernes imposent qu’il y ait un minimum de personne en salle en même temps. Cette application permettrait aux étudiants et aux chercheurs de pouvoir observer une opération chirurgicale sans devoir se trouver en salle pendant son déroulement et d’avoir accès à l’ensemble des données peropératoires utilisées par le chirurgien.

Contacts :Pierre Malarme (pmalarme@ulb.ac.be), Thierry Leloup (tleloup@ulb.ac.be)

Status

attribué à Arnaud Schenkel


Analyse de la distribution de forme de nanoparticules au sein d'une image acquise en microscopie électronique. (libre)

Description :
Le projet consiste à faire un état de l'art des méthodes susceptibles de détecter et de mesurer de manière robuste les objets présents au sein de l'image, de proposer et mettre en oeuvre une technique. Un prototype sera développé sous Matlab au cours du travail afin de permettre l'exploitation en routine de la méthode. Ce travail sera réalisé en collaboration avec SOLVAY S.A.

Contacts :Debeir Olivier (odebeir@ulb.ac.be)

Status

libre


Analyse d'images appliquée à la détection automatique, au suivi et à la caractérisation de divisions cellulaires in vitro. (libre)

Description :
Ce travail consistera à améliorer et généraliser des algorithmes de détection de divisions de cellules cancéreuses cultivées in vitro et observées par microscopie à contraste de phase. Les paramètres permettant de décrire efficacement ce phénomène seront identifiés à l'aide de données observées sur plusieurs types cellulaires et plusieurs conditions expérimentales.

Contacts :Olivier Debeir (odebeir@ulb.ac.be), Christine Decaestecker (cdecaes@ulb.ac.be)

Status

libre

Segmentation de graphe appliquée à la détection d'amas au sein d'images de tissu marqué par immunohistochimie. (libre)

Description :
Ce travail consiste à adapter certaines techniques de segmentation de graphes au découpage du graphe obtenu par segmentation préalable de l'image en régions. Les images traitées sont extraites de coupes de tissu marquées par immunomarquage et observées par microscopie. Les aspects techniques liés à l'étude des graphes et les aspects statistiques seront particulièrement étudiés. Ce travail se fera en étroite collaboration avec le Service d’Anatomie Pathologique de l’Hôpital Erasme (Pr. Isabelle Salmon) et le Pr Marco Saerens de l'UCL.

Contacts :Olivier Debeir (odebeir@ulb.ac.be), Christine Decaestecker (cdecaes@ulb.ac.be)

Status

libre

Quantification standardisée de marqueurs immunohistochimiques membranaires par analyse d’images digitales (libre)

Description :

La quantification d’immunomarquages par analyse d’images digitales permet de caractériser l’expression de protéines révélées par coloration immunohistochimique sur des coupes de tissus. Le mémoire consistera à élaborer des méthodes de segmentation d'image permettant la détection de marquages membranaires (ciblant des protéines s'exprimant au niveau de la membrane cellulaire), ainsi que la définition et l'extraction de descripteurs spécifiques caractérisant de manière quantitative ce type de marquage. Ce travail se fera en étroite collaboration avec le Service d’Anatomie Pathologique de l’Hôpital Erasme (Pr. Isabelle Salmon).

Contacts :Olivier Debeir (odebeir@ulb.ac.be), Christine Decaestecker (cdecaes@ulb.ac.be)

Status

libre


Système de planification pour l’implantation de prothèse trapézo-métacarpienne (libre)

Description :
L’articulation trapézo-métacarpienne (base du pouce) est souvent le siège d’arthrose. L’implantation d’une prothèse articulaire constitue un traitement possible. Le planning d’une telle opération revêt une grande importance car il permet de déterminer l’emplacement idéal des composants prothétiques en testant différentes solutions. Ce travail consiste à implémenter un système de planification pour les prothèses trapézo-métacarpienne dans un logiciel d’imagerie médicale existant. Des images seront acquises au CT-scanner afin de modéliser en 3D l’articulation du patient. Des outils de segmentation, de simulation d’ostéotomie (coupes osseuses) et de mesures de distance seront développés. Les modèles 3D des composants prothétiques seront obtenus à partir des données des fabricants. Une simulation cinématique complètera les outils du système de planification. Ce mémoire sera effectué en collaboration avec le Service d’Orthopédie-Traumatologie de l’Hôpital Erasme.

Contacts :Thierry Leloup (tleloup@ulb.ac.be), Wissam El Kazzi (welkazzi@hotmail.com)

Status

libre


Planification et guidage 3D pour la chirurgie des conflits antérieurs de hanche (libre)

Description :
Les conflits antérieurs de hanche n’existent que dans les mouvements extrêmes, ils sont suffisamment fréquent pour être à l’origine d’un nombre très important de coxarthroses précoces. Il existe deux types de conflit antérieur de hanche : avec effet came (la tête du fémur n’est pas parfaitement ronde et comporte une bosse), et avec effet tenaille (la tête du fémur est bien ronde mais le col du fémur vient buter sur le labrum antérieur en fin de flexion). Souvent ces deux types de conflit sont associés. Chirurgicalement il faut faire disparaître le conflit soit en créant un sillon à la jonction tête-col du fémur soit en diminuant la rétroversion du cotyle. Un projet de MA1 a déjà établi les bases nécessaires à la planification 3D de ce type d’opérations : modélisation des structures osseuses concernées (fémur et bassin) à partir d’images CT-scan préopératoire, simulation des résections osseuses, examen des conflits lors de la rotation du fémur par rapport au bassin. Le but de ce mémoire consiste à compléter cette planification de base de manière à pouvoir l’utiliser pour guider les gestes chirurgicaux : recalage entre les structures osseuses du patient et les modèles 3D issus des images CT-scanner, mesure peropératoire de la profondeur des résections osseuses et comparaison avec les données de planification, localisation optique 3D des instruments chirurgicaux, etc. Ce travail sera effectué en étroite collaboration avec le service d’Orthopédie-Traumatologie de l’Hôpital Erasme. Une société belge a par ailleurs marqué un intérêt tout particulier pour ce travail et pourra apporter son expertise lors de la réalisation de ce mémoire.

Contacts :Thierry Leloup (tleloup@ulb.ac.be), Marc Jayankura (mjayanku@ulb.ac.be)

Status

libre


Segmentation de métastases sur des images IRM 3 Tesla (libre)

Description :
Les développements récents en imagerie par résonance magnétique à haut champ (3 Tesla) permettent de générer des images du corps entier des patients souffrant de cancer. L’objectif de ce travail consiste à implémenter un (des) outil(s) de segmentation de métastases (principalement osseuses) qui, couplé(s) à des mesures volumiques, permettront d’évaluer la réponse du patient au traitement proposé. Un logiciel d’imagerie médicale existant servira de base aux développements à effectuer. Ce mémoire sera réalisé en collaboration avec le service d’Imagerie Médicale de l’Institut Bordet.

Contacts :Thierry Leloup (tleloup@ulb.ac.be), S. Drisis

Status

libre


Définition de volumes métaboliques par segmentation d'images PET-CT – Application à la segmentation de tumeurs pulmonaires (Thomas-Baptiste De Brouwer)

Description :
Ce mémoire sera réalisé en collaboration étroite avec le Service de Radiophysique appliquée à la Médecine Nucléaire de l’Institut Bordet (Bruxelles). Le travail consistera à implémenter et valider des méthodes de segmentation d’images PET/CT de patients. Ceci permettrait entre autres d’optimiser le GTV (Gross Tumor Volume) utilisé en radiothérapie conformationnelle. L’étudiant réalisera d’abord une revue de la littérature sur la définition du volume métabolique en PET/CT. Il appliquera ces modèles sur fantôme Jaszczak et sur des images de patients atteints de tumeur pulmonaires. Le traitement des images sera effectué avec différents programmes de visualisation DICOM et avec des algorithmes Matlab.

Contacts :Cyril Krykwinski (cyril.krykwinski@ulb.ac.be), Bruno Vanderlinden et Antoine Wagner (Institut Bordet), Thierry Leloup (tleloup@ulb.ac.be)

Status

attribué à Thomas-Baptiste De Brouwer


Recalage d’un modèle générique 3D de la face pour la chirurgie maxillo-faciale (libre)

Description :
Lors d’opérations maxillo-faciale, une des principales demandes des patients concerne l’aspect esthétique de leur visage après l’intervention chirurgicale. A cet effet, un modèle générique biomécanique 3D de la face est recalé avec les images CT-scanner du patient. Ce modèle est ensuite déformé par un logiciel d’éléments finis. Le but de ce mémoire consiste à implémenter un algorithme de recalage du modèle générique avec les données du patient. Cet algorithme pourra s’appuyer sur une série de points céphalométriques pour calculer une position initiale du modèle générique. Le recalage final sera obtenu en prenant en compte les gradients importants de l’image scanner du patient. Ce travail se fera en collaboration avec le laboratoire TIMC de l’Université Joseph Fourier de Grenoble.

Contacts :Thierry Leloup (tleloup@ulb.ac.be)

Status

libre


Conception d’un système de communication sans fil et d’une interface informatique pour un dispositif de mesure de déplacements osseux (libre)

Description :
La mesure des déplacements entre deux broches implantées dans la diaphyse d’un os long (le tibia par exemple) de patients ou de sujets volontaires sains comporte de nombreuses applications : estimation de l’état de consolidation d’une fracture, détermination des contraintes locales produites par différents types d’activité (marche, exercices standards, course), meilleure compréhension des phénomènes d’ostéoporose de décharge (concernant non seulement les astronautes mais aussi de nombreux patients, victimes de paralysie, d’alitement ou immobilisés pour une période plus ou moins longue à la suite d’un traitement). Un dispositif permettant d’effectuer de telles mesures a été conçu lors d’un précédent mémoire à partir de trois capteurs optiques. Cette étude peut faire l'objet de deux mémoires:

1. Détermination de la déformation osseuse en grandeur réelle à partir des valeurs de déplacement des capteurs optiques.

2. Conception d'un dispositif de transmission sans fil des données provenant de ce capteur vers un ordinateur. Une interface logicielle conviviale devra également être implémentée.


Contacts :M. Hinsenkamp, J.F. Collard, Th. Leloup, P. Mathys

Status

libre


Conception d'une application de contourage semi-automatique des tumeurs cérébrales (Sébastien Renaud)

Description :
Le travail consiste en premier lieu à faire une recherche bibliographique des méthodes de segmentation existantes et à développer un logiciel permettant la segmentation de zones tumorales du cerveau et d'effectuer un contourage semi-automatique de celle ci. Après segmentation, le volume d'intérêt devrait pouvoir être colorié uniformément. Ce logiciel doit être capable de segmenter des images Dicom (IRM, Pet-scan, CT-scan...). Il doit aussi permettre à l'utilisateur la correction du/des volume(s) segmenté(s).

Contacts :T. Leloup (tleloup@ulb.ac.be), F. Schoovaerts (fschoova@ulb.ac.be), R. Kamouni (rkamouni@ulb.ac.be)

Status

attribué à Sébastien Renaud


Extraction de courbes de niveau d'un nuage de points colorés (libre)

Description :
Dans le cadre de la numérisation d'une zone géographique (un site archéologique), un nuage de points colorés a été obtenu à partir de scans 3D. On désire extraire les courbes de niveau de la zone scannée en utilisant ce nuage de points. Dans un premier temps, le travail consiste à éliminer la végétation des différents scans en utilisant des filtres (par exemple, basés sur la couleur). Ensuite, le nuage de points sera transformé dans un système de coordonnées cartographiques en utilisant des points fixes de référence. Finalement, une méthode d'extraction de courbes de niveau sera proposée et appliquée au nuage de points pré-traités.

Contacts :Rudy Ercek (rercek@ulb.ac.be)

Status

libre


Acquisition et reconnaissance multi-modales rapides d’objets passant sur un convoyeur (libre)

Description :
Le travail consiste à concevoir un dispositif permettant l’acquisition rapide et la reconnaissance d’objets divers (une base de données de modèles 3D étant disponible pour certains d’entre-eux). L’application visée est une chaîne industrielle de comptage et classement d’objets utilisés sur des chantiers. On envisagera une approche multi-modale, mettant en œuvre divers capteurs (plusieurs caméras, son, poids, barrière optique,…). Ce projet (possibilité d'un stage couplé à un mémoire) se fera en collaboration avec la société Wolf qui définira les contraintes pratiques (cahier des charges) et mettra à disposition les données.

Contacts :Olivier Debeir (odebeir@ulb.ac.be), Laurent Engels (laurent.engels@ulb.ac.be), Nadine Warzée (nadine.warzee@ulb.ac.be)

Status

libre

Recherche optimale de solutions dans un arbre d'hypothèses composé d'éléments du corps détectés (libre)

Description :
Dans le contexte de développement des interfaces homme machine (visioconférences, environnement virtuel collaboratif, applications multimodales), il est utile de reconstituer les gestes de l'utilisateur via l'animation d'un clone ou d'un avatar. Dans une thèse précédente, nous avons cherché à détecter et suivre une personne lors de ses déplacements et mouvements, via une architecture d’intelligence artificielle à tableau noir. Le modèle adopté est composé de bâtonnets pour les bras et avant-bras, de carrés pour les mains, d'un rectangle pour le buste, et d’une ellipse pour la tête. Les différentes parties du corps (bras, mains, épaules, buste, etc.) sont recherchées dans l’image en utilisant des traitements spécifiques pour chacune d'elles. Les sources de connaissance communiquent à travers des tableaux noirs et coopèrent de façon opportuniste, c'est-à-dire en fonction des résultats courants présents dans le tableau noir à chaque instant. Une fois la détection obtenue, le système peut être utilisé pour le suivi de personnes en temps réel dans une séquence d'image obtenue avec une seule caméra. Le but de ce mémoire consiste en une étude bibliographique sur les méthodes existantes de recherche de solution dans un arbre d'hypothèses (backtracking, A*, etc) et d'implémenter un de ces méthodes, la comparer à celle décrite dans la thèse, consistant à noter les hypothèses et ne conserver que les 3 premières meilleures (qui seront éventuellement éliminées dans la phase du suivi.

Contacts :Christine Leignel (christine.leignel@ulb.ac.be), Xavier Baele (xavier.baele@gmail.com), Thierry Leloup (tleloup@ulb.ac.be)

Status

libre

Pilotage dʼun visage parlant synthétique (libre)

Description :
Le but final de ce projet est la réalisation d’un acteur virtuel piloté au son de la voix via un microphone. Lʼobjectif du mémoire est de développer et dʼévaluer une commande des formes des lèvres et de la position de la mâchoire dʼun visage synthétique à partir du signal de parole. Le travail se subdivise en plusieurs étapes. La première consiste en lʼenregistrement vidéo et audio dʼun locuteur qui prononce un corpus de parole qui se compose de séquences voyelle-voyelle et voyelle-consonne-voyelle. Le locuteur porte des marqueurs sur le visage dont les positions seront répertoriées. La deuxième étape consiste à développer la transformation du repère des marqueurs observés en le repère des commandes du visage synthétique (changement de coordonnées). La troisième étape consiste en lʼanalyse acoustique du signal audio enregistré. A l'issue d'une étape d'apprentissage, le pilotage du visage est possible. Le dernière étape consiste en une évaluation de la pertinence des commandes qui est basée sur la comparaison des positions des marqueurs prédites et observées. La réalisation 3D du personnage virtuel sera effectuée par des étudiants en infographie 3D (modélisation, texturing, animation et intégration dans le moteur).

Contacts :Jean Schoentgen (jschoent@ulb.ac.be), Nadine Warzée (nadine.warzee@ulb.ac.be)

Status

libre

Méthode procédurale pour la reconstitution de façades de bâtiments (libre)

Description :
Le but du travail est d'étudier et de mettre au point un mécanisme de génération procédurale d’éléments caractéristiques constituant un bâtiment (portes, fenêtres, toiture, …), pour pouvoir produire des données utilisables dans un moteur 3D temps réel. Il faudra sélectionner différentes ‘pièces’ dans une base de données d’éléments détaillés, pour ensuite les greffer sur un modèle 3D grossier. Le travail consistera à faire un état de l’art du domaine de la reconstitution automatique de bâtiments 3D et à étudier l’organisation de la base de données d’éléments détaillés. L’étudiant sera amené à parcourir différents ouvrages (GPU Gems, Real-time Rendering, …), analyser différentes publications (Dieter Finkenzeller, …), comparer différentes techniques et évaluer leur faisabilité. Après quoi, il implémentera la technique appropriée et y apportera d’éventuelles améliorations. Le développement technique sera réalisé sous Windows en C++. Le code devra pouvoir être adapté facilement pour fonctionner sous Linux et d’autres Unix. Les analyses et diagrammes techniques seront réalisés en UML sous Enterprise Architect. Ce sujet est proposé par la société DS Improve.

Contacts :DS Improve (research@dsimprove.be), Nadine Warzée (nadine.warzee@ulb.ac.be)

Status

libre

Méthode procédurale pour la reconstitution d'environnements urbains (libre)

Description :
Le but du travail est d'étudier et de mettre au point un mécanisme de génération procédurale de structures de bâtiments virtuels constituant un ensemble de villes pour pouvoir produire des données utilisables dans un moteur 3D temps réel. Sur base de cartes d’élévations et de plans d’urbanisme, il faudra recréer un environnement plausible. Le travail consistera à faire un état de l’art du domaine de la reconstitution automatique de villes en 3D et à étudier l’extraction des informations nécessaires (contenues dans les plans 2D) servant à la répartition des bâtiments. L’étudiant sera amené à parcourir différents ouvrages (GPU Gems, Real-time Rendering, …), analyser différentes publications (George Kelly, Hugh McCabe, Stefan Greuter, Jeremy Parker, Nigel Stewart, Geoff Leach,…), comparer différentes techniques et évaluer leur faisabilité. Après quoi, il implémentera la technique appropriée et y apportera d’éventuelles améliorations. Le développement technique sera réalisé sous Windows en C++. Le code devra pouvoir être adapté facilement pour fonctionner sous Linux et d’autres Unix. Les analyses et diagrammes techniques seront réalisés en UML sous Enterprise Architect. Ce sujet est proposé par la société DS Improve.

Contacts :DS Improve (research@dsimprove.be), Nadine Warzée (nadine.warzee@ulb.ac.be)

Status

libre