Brevet FR2793374A1 — publié le 20001110

PROCEDE DE FORMATION D'IMAGE Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un procédé de formation d'une image obtenue par un dispositif de prises de vues comprenant un réseau de pixels détecteurs. L'invention s'applique plus particulièrement au domaine de l'imagerie médicale utilisant des gamma- caméras intégrant un détecteur sous forme de réseau de pixels à base de matériau semi-conducteur CdZnTe ou CdTe. Le réseau de pixels détecteurs d'une gamma- caméra est constitué de pixels régulièrement espacés, surmonté d'un collimateur préférentiellement à trous carrés. Le collimateur est placé devant le réseau de pixels afin de ne conserver que le rayonnement d'incidence perpendiculaire à la surface des pixels. Les détecteurs à semi-conducteurs convertissent directement l'énergie des photons gamma en porteurs de charges. La collecte des porteurs de charges est réalisée grâce à des contacts déposés sur chaque pixel auxquels on applique une haute tension de polarisation. L'amplification ainsi que la mise en forme du signal sont ensuite réalisés par un circuit électronique dont la sortie numérique fournit la valeur affectée au pixel image. - La réponse d'un pixel du réseau correspond donc à la somme des coups gamma reçus à la surface du pixel. L'image produite par un détecteur de gamma- caméra constitué de pixels en matériau semi-conducteur CdZnTe ou- CdTe a un aspect "mosaïque" très prononcé. Cet aspect "mosaïque" est très désavantageux par rapport à l'aspect continu de l'image que produit un détecteur d'Anger. Un détecteur d'Anger permet de transformer les rayons gamma incidents en lumière, puis en impulsions électriques, de définir la localisation des photons gamma ayant interagi et de mesurer l'énergie déposée. Un détecteur d'Anger est constitué d'un collimateur, d'un cristal scintillateur, d'un guide de lumière, de tubes photomultiplicateurs et d'une électronique de localisation. Les trous du collimateur, perpendiculaires à la surface du scintillateur, ne laissent passer que les rayons normaux au plan d'entrée du détecteur. L'ensemble scintillateur et guide de lumière permet de transformer les photons gamma incidents en photons lumineux et de répartir la distribution de lumière sur plusieurs photomultiplicateurs. Les photons lumineux sont émis de façon isotrope, leur nombre suit une loi de Poisson. Les photomultiplicateurs transforment ces photons lumineux en électrons dont le nombre est ensuite multiplié par des dynodes. Le nombre de photoélectrons émis suit aussi une loi de Poisson. L'électronique de localisation calcule un barycentre des contributions des photomultiplicateurs dont les poids correspondent à leur position géographique sur le cristal et l'image résultante est ensuite créée en échantillonnant ces réponses. Un but de l'invention est de mettre en oeuvre une méthode permettant que les images issues d'un réseau de pixels détecteurs de gamma- caméra soient d'une qualité semblable aux images issues d'une caméra d'Anger. _- _ L'invention concerne un procédé de formation d'une image obtenue à partir d'un réseau de pixels détecteurs comprenant au moins un pixel détecteur, l'image formée étant constituée d'au moins un ensemble de P pixels image pour chaque pixel détecteur. Le procédé comprend: - une étape permettant de créer N pixels élémentaires à partir d'un pixel détecteur, N étant un nombre entier inférieur ou égal à P, et - une étape de répartition aléatoire des coups reçus par chaque pixel détecteur dans les N pixels image qui lui correspondent. Un avantage de l'invention est de supprimer l'aspect "mosaïque" de l'image produite par une gamma- caméra. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de modes de réalisation préférentiels faits en référence aux figures jointes parmi lesquelles: - la figure 1 représente les différentes étapes d'un premier mode de réalisation du procédé de formation d'une image selon l'invention, - les figures 2a et 2b représentent chacune une variante d'un deuxième mode de réalisation du procédé de formation d'une image selon l'invention. Sur toutes les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments. Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention La figure 1 représente les différentes étapes El, E2, E3 d'un premier mode de réalisation du procédé de formation d'une image selon l'invention. Une première étape E1 est une étape d'acquisition d'informations par chacun des pixels détecteurs. Une deuxième étape E2, succédant à l'étape El, consiste à créer P pixels image pour chacun des pixels détecteurs, P étant un nombre entier supérieur ou égal à 2. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'étape E2 permet de construire, à partir de pixels détecteurs de gamma-caméra, une image dont les pixels image ont la taille des pixels image d'une caméra d'Anger. Les pixels à base de semi-conducteur CdZnTe d'une gamma-caméra peuvent, par exemple, avoir une taille de 3,9x3,9 mm2 et être disposés selon un pas de 4,445 mm. La taille habituelle des pixels image d'une caméra d'Anger est de 0,lxO,1 mm2. Selon l'invention, à titre d'exemple non limitatif, il s'ensuit que les P pixels image issus de l'étape E2 peuvent constituer une matrice carrée de 42x42 pixels image. L'étape E2 est alors une étape de sur-échantillonnage de rapport 42 selon les deux directions perpendiculaires qui définissent la matrice carrée de pixels image. L'étape E2 de sur-échantillonnage peut être mise en oeuvre par différentes méthodes d'interpolation. Une troisième étape E3 consiste à récupérer les coups reçus par chaque pixel détecteur de façon à les redistribuer de façon aléatoire dans les P pixels image qui lui correspondent. Selon cette troisième étape, l'information issue d'un pixel détecteur est préférentiellement répartie selon une loi uniforme. La distribution de l'information est alors une distribution de Poisson. Cette troisième étape permet avantageusement à l'image formée d'avoir un "piqué" très proche de celui d'une image obtenue par une caméra d'Anger. Les figures 2a et 2b représentent chacune une variante d'un deuxième mode de réalisation du procédé de formation d'une image selon l'invention. Selon le deuxième mode de réalisation du procédé de formation d'une image selon l'invention, il est possible d'atténuer ou de supprimer, sur l'image formée, les limites visibles de chaque pixel détecteur. A cette fin, une étape supplémentaire d'interpolation bicubique est effectuée. L'interpolation bicubique permet de trouver une fonction d'interpolation cubique pour les coordonnées d'échantillonnage x et y d'une image I: elle conserve ai ai les valeurs de l'image, des dérivées première, x ay 2i et croisée aux points initiaux de l'échantillonnage et permet que ces valeurs varient de façon continue aux frontières des pixels. Selon une première variante du deuxième mode de réalisation de l'invention, l'étape d'interpolation bicubique E4 précède une étape de sur-échantillonnage E2. Cette première variante est illustrée en figure 2a. L'étape d'interpolation bicubique E4 permet alors de créer P1 premiers pixels intermédiaires à partir de chaque pixel détecteur et l'étape de sur- échantillonnage E2 permet de créer P2 deuxièmes pixels intermédiaires à partir de chaque premier pixel intermédiaire, le produit PlxP2 étant égal à P. L'étape d'interpolation bicubique est une étape d'interpolation de rapport Nb et l'étape de sur- échantillonnage une étape d'interpolation de rapport Ns. Selon l'exemple mentionné précédemment, pour lequel chaque pixel détecteur est divisé en P pixels image constituant une matrice carrée de 42x42 pixels image, les rapports d'interpolation Nb et Ns peuvent être, par exemple, respectivement égaux à 6 et 7. De façon générale, dans le cas o les P pixels image constituent une matrice carrée de nxn pixels image, les rapport Nb et Ns sont tels que: NbxNs=n. Selon la première variante du deuxième mode de réalisation du procédé de l'invention, l'étape E3 de répartition des coups reçus est effectuée après l'étape E2. Selon l'invention, l'impression visuelle donnée par l'image résultante est dépourvue de l'effet de frontière pixel. Par ailleurs, comme cela a été mentionné précédemment, l'image formée a un "piqué" très proche de celui obtenu par une caméra d'Anger. Avantageusement, le choix des poids respectifs des rapports -Nb et Ns permet de définir le rapport signal sur bruit de l'image formée. Un tel choix est un moyen simple et efficace du réglage du "piqué" de l'image. Selon la deuxième variante du deuxième mode de réalisation de l'invention, l'étape d'interpolation bicubique succède à l'étape de répartition aléatoire E3. Cette deuxième variante est illustrée en figure 2b. Selon cette deuxième variante, l'étape E2 du procédé de formation d'une image selon l'invention permet de créer N pixels, N étant un nombre inférieur à P. L'étape d'interpolation bicubique E4 permet de créer P3 pixels intermédiaires à partir de chacun des N pixels élémentaires, le produit NxP3 étant égal à P. De façon générale, de même que pour la première variante, dans le cas o les P pixels image constituent une matrice carrée de nxn pixels image, l'étape de sur- échantillonnage E2 et l'étape d'interpolation bicubique E4 sont des étapes d'interpolation de rapports respectifs Ns et Nb tels que NsxNb=n, avec P=nxn. REVENDICATIONS 1. Procédé de formation d'une image (I) obtenue à partir d'un réseau de pixels détecteurs comprenant au moins un pixel détecteur, l'image formée étant constituée d'au moins un ensemble de P pixels image pour chaque pixel détecteur, caractérisé en ce que qu'il comprend successivement: une étape (E2) permettant de créer N pixels élémentaires à partir d'un pixel détecteur, N étant un nombre entier inférieur ou égal à P, et, - une étape (E3) de répartition aléatoire des coups reçus par un pixel détecteur dans les N pixels élémentaires qui lui correspondent. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape permettant de créer N pixels élémentaires à partir d'un pixel détecteur est une étape de sur-échantillonnage du pixel détecteur de sorte qu'un pixel élémentaire constitue un pixel image (N=P). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (E2) permettant de créer N pixels élémentaires à partir d'un pixel détecteur comprend successivement: - une étape d'interpolation (E4) permettant de créer Pi premiers pixels intermédiaires à partir de chaque pixel détecteur et permettant d'atténuer ou de supprimer les limites visibles de chaque pixel détecteur, - une étape de sur-échantillonnage (E2) permettant de créer P2 deuxièmes pixels intermédiaires à partir de chaque premier pixel intermédiaire, le produit PlxP2 étant égal à P, de sorte qu'un pixel élémentaire constitue un pixel image (N=P). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape d'interpolation (E4) permettant de créer P1 premiers pixels intermédiaires à partir de chaque pixel détecteur et permettant d'atténuer ou de supprimer les limites visibles de chaque pixel détecteur est une étape d'interpolation bicubique. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire qui succède à l'étape (E3) de répartition aléatoire des coups reçus par un pixel détecteur, l'étape supplémentaire étant une étape d'interpolation (E4) permettant de créer P3 pixels intermédiaires à partir de chacun des N pixels élémentaires et permettant d'atténuer ou de supprimer les limites visibles de chaque pixel détecteur, le produit NxP3 étant égal à P. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape d'interpolation (E4) permettant de créer P3 pixels intermédiaires à partir de chacun des N pixels élémentaires et permettant d'atténuer ou de supprimer les limites visibles de chaque pixel détecteur est une étape d'interpolation bicubique. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de répartition aléatoire met en oeuvre la répartition des coups reçus selon une distribution de Poisson. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pixels détecteurs sont des pixels en matériau semi- conducteur CdZnTe ou CdTe. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ensemble de P pixels image constitue une matrice carrée de nxn pixels image.5 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que n=42.