Brevet FR2884705A1 — publié le 20061027

RADIOLOGIE NUMERIQUE MOBILE La présente invention concerne l'imagerie numérique, notamment par rayons X, et trouve des applications, en particulier, dans la radiologie numérique dentaire. En référence à la figure 1, une installation d'imagerie numérique mobile, par exemple une installation de radiologie numérique dentaire, comprend une source 10 de rayonnement (par exemple de rayons X), un capteur d'image 20, et une unité de commande 50. Le capteur 20 peut comprendre un détecteur numérique 21 de type CCD (en anglais "Charge Coupled Device"), associé à un scintillateur 22. Le détecteur 21 est sensible à des photons avec une longueur d'onde dans le domaine visible. Le scintillateur 22 joue le rôle de convertisseur de longueur d'onde, en recevant des rayons X en entrée et en délivrant des photons de lumière visible en sortie. L'unité de commande 50 est couplée au capteur 20 pour commander le fonctionnement de l'installation. Par installation de radiologie numérique mobile, on entend une installation dans laquelle la source de rayonnement et/ou le capteur ne sont pas solidaires l'un de l'autre. En fonctionnement, un objet 40 est placé entre la source 10 et le capteur 20. Dans l'exemple d'application envisagé ici, l'objet 40 comprend des éléments présentant une certaine opacité aux rayons X, tels qu'une dent 41 d'un patient, et des éléments transparents ou faiblement opaques aux rayons X, tels que la joue 42 du patient. L'image obtenue sur le capteur numérique 20 contient l'image de la cible, à savoir la dent 41. Les rayons X étant directifs, il convient de s'assurer que la direction des rayons 11 en sortie de la source 10 de rayons X est perpendiculaire à la surface sensible du capteur 20. Autrement, il se produit un effet de défilement qui déforme l'image de la cible. Or, dans le cas d'une installation mobile telle qu'une installation de radiologie numérique dentaire, la source 10 de rayons X et le capteur numérique 20 ne sont pas solidaires l'un de l'autre. En effet, le capteur 20 est adapté pour être placé dans la bouche du patient contre la dent ciblée, et l'utilisateur (en général le dentiste, ou son assistant) doit orienter la source 10 perpendiculairement à la surface sensible du capteur 20, la dent ciblée étant alors située entre la source 10 et le capteur 20. En référence à la figure 2, il y a pour cette opération trois éléments à positionner correctement l'un par rapport à l'autre, à savoir la source 10, la cible 41, et le capteur 20. Et il faut en outre aligner l'axe de sortie 12 de la source 10 sur l'axe 23 perpendiculaire à la surface sensible du capteur 20. Cet alignement n'est pas facile à obtenir en pratique. C'est pourquoi on a proposé l'utilisation d'un dispositif appelé angulateur. En référence à la figure 3, un angulateur 50 comprend une tige de support solidaire du capteur 20, et le long de laquelle une rondelle 51 peut coulisser. En fonctionnement, le capteur 20 est introduit dans la bouche du patient, du coté opposé à la face interne de la joue du patient et la rondelle 51 est amenée contre la face externe de la joue du patient. L'utilisateur oriente ensuite la source 10 de rayons X perpendiculairement à la rondelle 51, ce qui permet d'aligner la direction des rayons X sur l'axe 23 perpendiculaire à la surface sensible du capteur 20. Cette dernière opération est néanmoins toujours effectuée par l'utilisateur, en sorte qu'une erreur d'angle (appelée défaut de parallaxe) est possible. Une erreur de 5% est facilement atteinte. Par ailleurs, l'utilisation de l'angulateur 50 est peu pratique, et souvent désagréable pour le patient. Afin de pallier ces problèmes, un premier aspect de la présente invention propose une installation d'imagerie numérique mobile, par exemple par rayons X, comprenant une source de rayonnement, un capteur d'image ayant une surface sensible au rayonnement généré par la source de rayonnement, et une unité de commande contrôlant le fonctionnement de l'installation. L'installation comprend en outre au moins un repère présentant une certaine opacité au rayonnement généré par la source de rayonnement et ayant une forme connue, placé à une distance non nulle devant la surface sensible du capteur. En outre, l'unité de commande est configurée pour, en fonctionnement, mettre en oeuvre un traitement numérique d'une première partie d'une image correspondant à une cible disposée entre la source de rayonnement et le capteur, sur la base d'une seconde partie de l'image correspondant au repère. Ainsi, dans l'image qui est restituée après le traitement numérique, les proportions réelles de la cible radiographiée sont conservées, même lorsque l'angle d'incidence du rayonnement émis (i.e., des rayons X) avec la direction orthogonale au plan du capteur est différent de zéro. L'invention offre donc une alternative intéressante au dispositif appelé angulateur. Un second aspect de l'invention propose un capteur d'image adapté pour être utilisé dans une installation selon le premier aspect et comprenant toutes les caractéristiques du capteur numérique de cette installation. Le capteur comprend en particulier une surface sensible au rayonnement généré par une source de rayonnement. Il comprend aussi au moins un repère présentant une certaine opacité au rayonnement généré par la source de rayonnement, et ayant une forme connue, placé à une distance non nulle devant ladite surface. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma illustrant le principe de la radiologie numérique dentaire; la figure 2 est un schéma très simplifié illustrant le problème du défaut de parallaxe entre la source de rayonnement et le capteur dans le contexte de l'imagerie numérique mobile par rayons X; - la figure 3 est un schéma qui illustre une solution connue dans l'art antérieur sous le nom d'angulateur, pour résoudre ce problème dans le cadre de la radiologie numérique dentaire; - la figure 4 est un schéma illustrant les conséquences du défaut de parallaxe entre la source et le capteur sur l'image obtenue pour une cible sphérique; la figure 5 est un schéma illustrant un mode de réalisation d'une installation selon la présente invention; la figure 6 et la figure 7 sont des schémas en coupe illustrant un mode de réalisation d'un capteur d'image selon la présente 25 30 invention, respectivement en cas de parallaxe correct et en cas de défaut de parallaxe; les figures 8, 9 et 10 sont des schémas, en vue de dessus, de différents modes de réalisation d'un capteur d'image selon la présente invention. Dans ce qui suit et aux figures, les mêmes éléments portent les mêmes signes de référence. En cas de défaut de parallaxe entre la source de rayonnement et le capteur d'une installation d'imagerie numérique par rayons X, l'image de la cible que l'on obtient est distordue. Ceci résulte de la directivité des rayons X. En référence à la figure 4, cette distorsion est commentée ci-après dans le cas simple d'une cible sphérique. Sur cette figure, le capteur 20, la source 10 de rayonnement X, et la cible 41 sont représentés vus de dessus, en coupe dans le plan hémisphérique de la cible. On suppose que le faisceau de rayons X en sortie de la source 10 est un faisceau parallèle. On comprend que l'angle d'erreur A entre l'axe de sortie de la source 10 et l'axe perpendiculaire au plan du capteur 20 comprend une composante Ax dans le plan de la figure 4, et une composante Ay dans le plan orthogonal au plan de la figure 4 (la composante Ay n'apparaît pas à la figure 4). Lorsque l'angle Ax entre l'axe 12 de la source 10 et l'axe 23 du capteur 20 est non nul, l'image de la cible 41 dans l'image 31 obtenue en sortie de l'unité de commande est distordue, en ce sens que, au lieu d'être un cercle 32 de même diamètre d que la cible 41, il s'agit d'un cercle 32' de diamètre De erroné (De>d). En référence à la figure 5, l'invention prévoit un repère 213 de forme connue, disposé à une distance non nulle connue devant la surface sensible du capteur numérique 20. Ce repère 213 présente une certaine opacité aux rayons X. II est maintenu à une distance connue de la surface active du capteur 20 grâce à une entretoise 211 présentant une certaine transparence (i.e., transparente ou faiblement opaque) aux rayons X. L'image du repère 213 obtenue au niveau du capteur 20 permet, par les règles de trigonométrie, de déterminer la composante Ax de l'angle A entre l'axe 12 d'incidence des rayons X générés par la source 10 d'une part, et l'axe 23 orthogonal à la surface sensible aux rayons X du capteur 20, d'autre part. Ainsi qu'on l'aura compris, le même principe permet également de déterminer la composante Ay de l'angle A. L'entretoise 211 a pour fonction de maintenir le repère 213 éloigné de cette surface, pour que l'image du repère 213 soit décalée suivant l'axe horizontal et/ou suivant l'axe vertical en fonction de l'angle A. Une analyse mathématique de la partie de l'image correspondant au repère 213, mise en oeuvre dans l'unité de commande 30 (figure 1 précédemment décrite) permet de déterminer les deux composantes Ax et Ay de l'angle d'erreur A entre l'axe 12 et l'axe 23. Un traitement de correction spécifique de la partie de l'image correspondant à la cible permet alors de restituer l'image réelle de la cible 41. En référence aux figures 6 et 7, un mode de réalisation du capteur 20 comprend une matrice de pixels disposés en lignes et en colonnes, respectivement suivant une direction horizontale et suivant une direction verticale de la surface sensible du capteur. Cette matrice est encapsulée dans un boîtier 214 transparent ou faiblement opaque aux rayons X, par exemple en matière plastique ou en résine. La matrice de pixels est réalisée sur un substrat approprié, et forme la surface sensible du substrat. Etant recouverte d'un scintillateur (non représenté aux figures 6 et 7), cette surface est sensible aux rayons X. Le scintillateur est par exemple une couche obtenue par croissance de Cesiure d'Indium (Csl), ou une couche de Gadox (Gd2O2S:Tb) obtenue par sérigraphie. Les figures 6 et 7 sont des figures en coupe, par exemple suivant la direction verticale en sorte qu'on ne voit qu'une colonne de pixels P1, P2, P3, etc. On note H la distance séparant le repère 213 de la surface sensible 212 du capteur. Dans un mode de réalisation avantageux, l'entretoise 211 qui permet d'obtenir la distance H, est une partie du boîtier 214. Par exemple, elle peut être réalisée de matière avec celui-ci. Il n'y a donc pas de pièce supplémentaire. L'épaisseur du boîtier 214 au dessus de la surface sensible 212 du capteur 20 est choisie en fonction de la distance H souhaitée. Dans le cas de la figure 6, la composante Ay de l'angle d'incidence A est égale à zéro, c'est-à-dire que l'axe 12 de la source 10 se confond avec l'axe 23 orthogonal à la surface sensible 212 du capteur. La partie 34 de l'image qui correspond au repère 213 est alors définie par les pixels P4, P5 et P6 qui sont noirs. Cette partie 34 de l'image est appelée partie de référence. Les pixels situés de chaque cotés, respectivement P1, P2 et P3 d'une part, et P7, P8 et P9 d'autre part, sont blancs. Dans le cas de la figure 7, la composante Ay de l'angle A est différente de zéro. La partie 34 de l'image qui correspond au repère 213 est alors définie, dans l'exemple représenté, par les pixels P2, P3 et P4 qui sont noirs. Les pixels situés de part et d'autre, c'est-à-dire le pixel P1 d'une part, et les pixels P5 à P9 d'autre part sont blancs. Le repère 213 est de préférence disposé à la périphérie de la surface sensible 212 de manière à ne pas occulter la zone centrale de cette surface, qui permet la prise d'image de la cible. Dans les détecteurs CCD utilisés comme capteurs pour l'imagerie numérique par rayons X, la matrice de pixels comprend entre 0,25 et 2 millions de pixels agencés sous forme de lignes et de colonnes. Chaque pixel constitue un point de réception de la lumière. En fait un pixel est sensible aux rayons X lorsqu'un scintillateur est placé devant la surface sensible du capteur. En général, la surface d'un pixel est comprise entre 40 et 250 m2. Dans un mode de réalisation, l'épaisseur du boîtier dans lequel la matrice est encapsulée, est de quelques dixièmes de millimètre, par exemple entre 0,6 et 1 mm environ. La largeur du repère 213 peut correspondre à deux ou trois pixels seulement. La distance H entre le repère 213 et la surface sensible 212 du capteur peut correspondre à seulement trois ou quatre pixels environ. Dans ce cas, la distance entre le repère et le bord le plus proche de la surface sensible 212 du capteur, peut correspondre à trois ou quatre pixels seulement. La précision obtenue est néanmoins très élevée grâce à un mode de mesure "quantifiée" de la lumière, qui permet de discerner les positions intermédiaires entre deux pixels adjacents. La précision est seulement limitée par la quantification numérique des signaux générés pour chaque pixel. Plus la distance H est grande, mieux on peut discriminer de petites erreurs de parallaxe. Le traitement numérique mis en oeuvre dans l'unité de traitement 30 comprend tout d'abord un filtrage numérique spécifique de chaque ligne de pixels et de chaque colonne de pixels, pour déterminer la zone noire correspondant à l'image 34 du repère 213. L'axe du repère 213 est considéré comme l'endroit où le niveau de noir déterminé par ce filtrage est maximum. Dans un mode de réalisation, la précision de la position du repère peut ensuite être affinée par un filtrage entre les lignes d'une part, et entre les colonnes d'autre part. Ensuite, à partir de la position théorique du centre du repère, correspondant à des composantes Ax et Ay nulles de l'angle A, on en déduit la valeur de Ax et de Ay. Ceci peut être réalisé à l'aide d'une table de valeurs préenregistrées. Les valeurs de Ax et de Ay ainsi trouvées sont ensuite utilisées pour opérer un traitement de la partie 32' de l'image qui correspond à une cible. Le repère 213 peut être réalisé dans un matériau du type acier inoxydable ou similaire, de très faible épaisseur, par exemple quelques microns. L'or est aussi un bon matériau pour le repère, en raison de ses bonnes propriétés de radio-absorption. Plus généralement, on peut choisir tout matériau ayant un numéro atomique élevé et une grande densité. Le repère peut être obtenu par découpage d'une feuille d'un tel matériau, ou de préférence par photogravure. Le repère est alors noyé dans le matériau du boîtier, de préférence juste sous la surface de celui-ci, afin d'être protégé des agressions extérieures. Dans un autre mode de réalisation, le repère 213 est obtenu par sérigraphie à la surface du boîtier 211, en utilisant une encre opaque ou semiopaque aux rayons X. En référence à la figure 8, le repère du capteur selon un mode de réalisation comprend une partie 213a s'étendant suivant une ligne de pixels, et une partie 214b s'étendant suivant une colonne de pixels. La partie 213a est alors disposée de préférence le long d'un bord horizontal de la surface sensible 212 du capteur, et la partie 213b disposée devant un bord vertical de cette surface. On peut alors déterminer à la fois les composantes Ay et Ax de l'angle d'erreur A, à partir des images des parties respectivement 213a et 213b du repère. Dans une variante également illustrée par la figure 8, le repère peut comprendre un petit cercle 213c disposé de préférence dans un coin de la surface sensible 212 du capteur. Ce cercle est petit en ce sens que ses dimensions sont petites par rapport à celles de la surface sensible 212 du capteur. Un cercle a aussi l'avantage de permettre la détection d'un angle d'erreur de valeur quelconque. En référence à la figure 9, le repère 213 selon un autre mode de réalisation comprend un cadre de dimensions légèrement inférieures à celles de la matrice de pixels. Les cotés horizontaux de ce cadre s'étendent parallèlement aux lignes de pixels, l'un à proximité du bord supérieur de la surface sensible 212 du capteur et l'autre à proximité du bord inférieur. Les cotés verticaux de ce cadre s'étendent parallèlement aux colonnes de pixels, l'un à proximité du bord gauche de la surface sensible 212 du capteur et l'autre à proximité du bord droit. Ce mode de réalisation permet d'obtenir une détection quelle que soit la direction et la valeur de l'angle d'incidence des rayons X par rapport à la direction orthogonale à la surface sensible 212 du capteur. En référence à la figure 10, un autre mode de réalisation du capteur comprend un repère 213 qui présente la forme d'une ligne dentelée, s'étendant par exemple le long d'une colonne de pixels ou le long d'une ligne de pixels. De préférence, cette ligne dentelée 213 a la longueur la plus grande possible compte tenu des dimensions de la surface sensible 212 du capteur. La ligne dentelée 213 est dite uniforme en ce sens que les dentelures sont régulières, c'est-à-dire de hauteur, de largeur, et d'espacement réguliers. Un signal correspondant au décalage de l'image réelle de la ligne dentelée 213 par rapport à l'image de référence, est traité par transformée de Fourrier pour déterminer l'amplitude et la phase d'un pic de fréquence associée. Lorsque la ligne dentelée s'étend suivant une colonne de pixels, l'amplitude ainsi obtenue est représentative d'un décalage horizontal, et la phase est représentative d'un décalage vertical de l'image réelle du repère par rapport à l'image de référence. Lorsque la ligne dentelée s'étend parallèlement à une ligne de pixels, à l'inverse, l'amplitude correspond à un décalage vertical, et la phase correspond à un décalage horizontal de l'image réelle du repère par rapport à l'image de référence. Dans ce mode de réalisation, ce sont l'amplitude et la phase ainsi obtenues qui sont utilisées pour le traitement de l'image d'une cible obtenue dans les mêmes conditions avec le capteur. Ainsi qu'on l'a compris, le détail du traitement numérique mis en oeuvre dans l'unité de traitement 30 afin de détecter le défaut de parallaxe, et le traitement qui est mis en oeuvre pour corriger ce défaut de parallaxe dans l'image d'une cible sont basés sur des traitements mathématiques. Leur description détaillée sortirait du cadre de la présente invention, mais est à la portée de l'Homme du métier. La description n'est pas limitative, d'autres modes de réalisation étant envisageables. Par exemple, le détecteur numérique CCD peut être remplacé par un détecteur à phototransistors (photodiodes) en technologie CMOS. Egalement, le capteur d'image n'est pas forcément un capteur numérique, mais peut aussi être un capteur analogique, dont les informations de sortie sont numérisées. Le mode de réalisation dans lequel le repère comprend une ligne dentelée uniforme peut être généralisé à un repère comprenant au moins une partie qui présente une ou plusieurs périodicités de forme. Par exemple, on peut prévoir des ondulations à la place de dentelures, en encore une série d'éléments identiques mais disjoints. REVENDICATIONS 1. Installation d'imagerie numérique mobile, comprenant: - une source de rayonnement (10), - un capteur d'image (20), ayant une surface (212) sensible au rayonnement généré par la source de rayonnement; et, -une unité de commande (30) contrôlant le fonctionnement de l'installation, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un repère (213) présentant une certaine opacité au rayonnement généré par la source de rayonnement, et ayant une forme connue, placé à une distance non nulle devant ladite surface du capteur d'image, et en ce que l'unité de commande est configurée pour, en fonctionnement, mettre en oeuvre un traitement numérique d'une première partie d'une image correspondant à une cible (41) disposée entre la source de rayonnement et le capteur, sur la base d'une seconde partie (34) de l'image correspondant au repère. 2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle le repère est disposé en périphérie de la surface sensible du capteur. 3. Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle le capteur d'image comprend une matrice de pixels agencés en lignes et en colonnes, et dans laquelle le repère comprend au moins une première partie rectiligne s'étendant suivant une ligne de pixels et au moins une seconde partie rectiligne s'étendant suivant une colonne de pixels. 4. Installation selon la revendication 3, dans laquelle le repère présente la forme d'un cadre de dimensions légèrement inférieures à celle de la matrice de pixels, dont des premiers cotés s'étendent parallèlement aux lignes de pixels et dont des seconds cotés s'étendent parallèlement aux colonnes de pixels. 5. Installation selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, dans laquelle le repère présente la forme d'un cercle. 6. Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle le repère comprend au moins une partie présentant une ou plusieurs périodicité de forme. 7. Installation selon la revendication 6, dans laquelle le capteur comprend une matrice de pixels agencés en lignes et en colonnes, et dans laquelle la partie du repère présentant une périodicité de forme a la forme d'une ligne dentelée uniforme, s'étendant suivant une ligne de pixels et/ou suivant une colonne de pixels. 8. Installation selon la revendication 6 ou la revendication 7, dans laquelle un signal correspondant à la seconde partie de l'image est traité par transformée de Fourier pour déterminer l'amplitude et la phase du pic de fréquence associé à la partie du repère présentant une périodicité de forme. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le repère est séparé de la surface sensible du capteur par une entretoise d'épaisseur connue, présentant une certaine transparence au rayonnement généré par la source de rayonnement. 10. Installation selon la revendication 9, dans laquelle l'entretoise est une partie d'un boîtier dans lequel le capteur est encapsulé. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le repère est un élément photogravé ou sérigraphié. 12. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 dans laquelle la source de rayonnement est une source de rayons X. 13. Capteur d'image comprenant: - une surface sensible au rayonnement généré par une source de rayonnement; et, - au moins un repère présentant une certaine opacité au rayonnement généré par la source de rayonnement, et ayant une forme connue, placé à une distance non nulle devant ladite surface. 14. Capteur selon la revendication 13, dans lequel le repère est 15 disposé en périphérie de la surface sensible du capteur. 15. Capteur selon la revendication 13 ou la revendication 14, comprenant une matrice de pixels agencés en lignes et en colonnes, et dans lequel le repère comprend au moins une première partie rectiligne s'étendant suivant une ligne de pixels et au moins une seconde partie rectiligne s'étendant suivant une colonne de pixels. 16. Capteur selon la revendication 15, dans lequel le repère présente la forme d'un cadre de dimensions légèrement inférieures à celle de la matrice de pixels, dont des premiers cotés s'étendent parallèlement aux lignes de pixels et dont des seconds cotés s'étendent parallèlement aux colonnes de pixels. 17. Capteur selon la revendication 13 ou selon la revendication 14, dans lequel le repère présente la forme d'un cercle. 18. Capteur selon la revendication 13 ou la revendication 14, dans 5 lequel le repère comprend au moins une partie présentant une ou plusieurs périodicité de forme. 19. Capteur selon la revendication 18, dans lequel le capteur comprend une matrice de pixels agencés en lignes et en colonnes, et dans lequel la partie du repère présentant une périodicité de forme a la forme d'une ligne dentelée uniforme, s'étendant suivant une ligne de pixels et/ou suivant une colonne de pixels. 20. Capteur selon la revendication 18 ou la revendication 19, dans lequel le repère est séparé de la surface sensible du capteur par une entretoise d'épaisseur connue, présentant une certaine transparence au rayonnement généré par la source de rayonnement. 21. Capteur selon la revendication 20, dans lequel l'entretoise est une 20 partie d'un boîtier dans lequel le capteur est encapsulé. 22. Capteur selon l'une quelconque des revendications 13 à 21 dans lequel le repère est un élément photogravé ou sérigraphié.