Brevet FR3090107A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Procédé de caractérisation d'une particule à partir d'un hologramme. Domaine technique [0001] Le domaine technique de l'invention est la caractérisation de particules, par exemple des particules biologiques, à partir d'une image. Technique antérieure [0002] L'imagerie holographique connaît, depuis plusieurs années, des développements im- portants, en particulier dans le domaine de l'analyse d'échantillons. Un grand nombre d'applications a été décrit, pour caractériser des échantillons, en particulier des échantillons destinés à des applications en biologie ou pour du diagnostic. De nombreuses publications concernent par exemple des échantillons comportant des particules, l'objectif étant de caractériser les particules. [0003] Selon une configuration répandue, l'image de l'échantillon peut être acquise selon une configuration d'imagerie sans lentille, aucune optique de formation d'image n'étant disposée entre l'échantillon et le capteur d'image. Sur l'image acquise par le capteur d'image, chaque particule produit une figure de diffraction, cette dernière représentant une signature de la particule. Le document W02008090330 décrit une telle configuration, lorsque la source utilisée est une diode électroluminescente. Dans ce document, il est montré que cette modalité d'imagerie confère un champ d'observation élevé, et permet une identification rapide de cellules ou de bactéries à l'aide d'un dispositif simple. [0004] Le document US7465560 décrit un dispositif permettant d'identifier des colonies bac- tériennes en fonction d'une figure de diffraction formée sur un capteur d'image. Dans ce document, la colonie bactérienne examinée est illuminée à l'aide d'un faisceau laser. Ce document montre qu'une figure de diffraction constitue une signature d'une colonie bactérienne. Une figure de diffraction peut faire l'objet d'une classification, par exemple en ayant recours à une décomposition selon des polynômes de Zernike. Cela est par exemple décrit dans US8787633 ou dans W02014184390. [0005] L'image acquise par le capteur (l'image peut faire l'objet d'une reconstruction, dite re- construction holographique, permettant (l'obtenir une image plus nette des particules. Des algorithmes sophistiqués de propagation holographique, permettant d'obtenir une image, dite reconstruite, de l'échantillon, sont décrits dans W02016189257 ou dans W02017162985. [0006] Une difficulté peut survenir lorsque l'échantillon comporte une concentration élevée de particules. En effet, sur l'image acquise par le capteur d'image, les figures de dit- 2 fraction correspondant respectivement à chaque particule, peuvent se superposer. De ce fait, une caractérisation des particules, à partir de leurs figures de diffractions respectives, devient plus difficile à mettre en oeuvre. [0007] Les inventeurs ont cherché à perfectionner les procédés décrits ci-avant, en permettant une caractérisation de particules à partir de figures de diffraction associées à chacune d'entre elles. Le procédé est particulièrement adapté à un échantillon dans lequel du fait de la densité des particules, les figures de diffraction associées à chacune d'entre elles se superposent. Exposé de l'invention [0008] Un premier objet de l'invention est un procédé de caractérisation d'une particule présente dans un échantillon l'échantillon s'étendant entre un capteur d'image et une source de lumière, le capteur d'image s'étendant selon un plan dc détection, le procédé comportant les étapes suivantes: a, illumination de l'échantillon par la source de lumière, la source de lumière émettant une onde lumineuse incidente se propageant selon un axe de propagation; acquisition d'une image de l'échantillon par le capteur d'image, le capteur d'image étant exposé à une onde lumineuse d'exposition, l'image comportant une pluralité de figures de diffraction élémentaires, chaque figure de diffraction élémentaire correspondant à une particule ; c. à partir de l'image acquise, reconstruction d'une image complexe repré- sentative d'une amplitude complexe dc ronde lumineuse d'exposition, dans au moins une surface de reconstruction passant, dc préférence, par l'échantillon, la reconstruction étant effectuée en mettant en oeuvre un algorithme de reconstruction itératif, l'algorithme comportant, lors de chaque itération, une mise à jour d'une phase de l'onde lumineuse d'exposition dans le plan de détection ou dans la surface de reconstruction; sélection d'une région d'intérêt de l'image complexe, la région d'intérêt sélectionnée correspondant à une particule d'intérêt; c. formation d'une image complexe extraite à partir de la région d'intérêt sé- lectionnée lors de l'étape d) ; f. application d'un opérateur de propagation à l'image complexe extraite formée lors de l'étape e), de façon à obtenir, dans un plan de propagation, une figure de diffraction élémentaire de la particule sélectionnée lors de l'étape c), de telle sorte que la figure de diffraction élémentaire obtenue soit isolée de figures de diffraction élémentaires d'autres particules présentes dans l'échantillon ; 3 g. caractérisation de la particule d'intérêt en fonction de la figure de diffraction élémentaire résultant de l'étape f). [0009] Lors de l'étape 0, la figure de diffraction élémentaire peut prendre la forme d'une image complexe. On peut alors obtenir une représentation de la figure élémentaire, en considérant le module ou la phase de l'image complexe, ou encore sa partie réelle ou sa partie imaginaire. [0010] Lors de l'étape 0, le plan de propagation peut être le plan de détection. Mais il peut également s'agir d'un plan situé à une distance de l'échantillon inférieure ou supérieur à la distance entre l'échantillon et le plan de détection. [0011] Selon un mode de réalisation, l'étape c) comprend, à chaque itération, une application d'un opérateur de propagation holographique à une image de l'onde lumineuse d'exposition, dans le plan de détection, de façon à obtenir une expression complexe de l'onde lumineuse d'exposition, dans au moins un plan selon lequel s'étend l'échantillon, formant l'image complexe; l'étape d) comporte, à partir de l'image complexe reconstruite, l'obtention d'une l'image d'observation, la particule d'intérêt étant sélectionnée sur l'image d'observation. [0012] L'étape f) peut comprendre l'application d'un opérateur de propagation holographique à la région d'intérêt sélectionnée lors de l'étape c), de façon à obtenir la figure de diffraction élémentaire, correspondant à la particule d'intérêt, dans le plan de propagation, la partie de l'image complexe reconstruite, située en dehors de la région d'intérêt n'étant pas propagée. [0013] Le procédé peut comporter une estimation d'une distance entre la particule d'intérêt et le plan de détection, de telle sorte que lors de l'étape t), l'opérateur de propagation prenne en compte la distance ainsi estimée. [0014] Lors de l'étape t), la propagation est effectuée en considérant une distance de pro- pagation prédéterminée. [0015] Selon un mode de réalisation, lors de l'étape t), on obtient une figure de diffraction élémentaire complexe, dans le plan de reconstruction, de la particule sélectionnée lors de l'étape c). Lors de l'étape g), la caractérisation est alors effectuée à partir de la phase ou du module de la figure de diffraction élémentaire complexe, ou de sa partie réelle ou de sa partie imaginaire. [0016] L'étape g) peut comporter la détermination (l'un profil axial, représentant une moyenne radiale de la figure de diffraction élémentaire. [0017] L'étape g) peut comporter : une comparaison de la figure de diffraction élémentaire, obtenue lors de l'étape t), avec au moins une figure de diffraction correspondant à une particule connue; ou une comparaison de la figure de diffraction élémentaire, obtenue lors de l'étape f), avec au moins une figure de diffraction modélisée en considérant une particule dont l'indice de réfraction et/ou la taille sont connus ; ou une classification de la figure de diffraction élémentaire, obtenue lors de l'étape f), en prenant en compte des figures de diffraction obtenues à l'aide de particules connues, ou des figures de diffraction modélisées, au cours d'une phase d'apprentissage. [0018] Selon un mode de réalisation, l'étape g) comporte une décomposition de la figure de diffraction élémentaire, selon une base de polynômes de Zernike, de manière à obtenir des coordonnées de la figure de diffraction élémentaire dans la base; la caractérisation de la particule d'intérêt est effectuée en fonction des coordonnées de la figure de détection élémentaire. [0019] Lors de l'étape g), la caractérisation peut être réalisée en fonction de figures de dif- fraction modélisées, à chaque figure de diffraction correspondant une particule dont un paramètre est connu, le paramètre étant une taille et/ou un indice de réfraction, la caractérisation visant à déterminer une valeur du paramètre pour la particule d'intérêt analysée. La modélisation peut notamment se baser sur une hypothèse selon laquelle la particule est sphérique. [0020] Le procédé peut comporter un ajustement itératif du paramètre de la particule, chaque itération comprenant : i. une prise en compte d'un paramètre ou d'un ensemble de paramètres de la particule ; une obtention d'une figure de diffraction modélisée selon le paramètre ou l'ensemble de paramètres pris en compte; une détermination d'un écart entre la figure de diffraction modélisée et la figure de diffraction élémentaire résultant de l'étape f); iv. une estimation d'un paramètre, ou d'un ensemble de paramètres, visant à réduire l'écart ainsi déterminé, le paramètre ou l'ensemble de paramètres estimés étant pris en compte lors de l'itération suivante. [0021] Selon un mode de réalisation, lors des étapes i) à iv), on prend en compte un ensemble de paramètres, l'ensemble de paramètre comportant une distance entre la particule et le plan de détection. [0022] Un deuxième objet de l'invention est un dispositif d'observation d'un échantillon, l'échantillon comportant des particules, le dispositif comportant : une source de lumière, configurée pour illuminer l'échantillon ; un support d'échantillon, configuré pour recevoir l'échantillon ; - un capteur d'image, disposé de telle sorte que lorsque l'échantillon est disposé sur le support, il s'étend entre le capteur d'image et la source de lumière, le capteur d'imaee étant confieuré pour acquérir une image de l'échantillon ; - un processeur, configuré pour mettre en oeuvre les étapes c) à f) ou c) à g) d'un procédé selon le premier objet de l'invention, à partir d'une image acquise par le capteur d'image. [0023] Selon un mode de réalisation, aucune optique de formation d'image n'est disposée entre le capteur d'image et le processeur. [0024] Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte un système optique s'étendant entre l'échantillon et le capteur d'image, le système optique définissant un plan image et un plan objet, le dispositif comportant un moyen d'ajustement du système optique, ou de l'échantillon, ou du capteur d'image, de telle sorte que : le plan de détection soit décalé du plan image ; et/ou le plan objet soit décalé d'un plan d'échantillon, selon lequel s'étend l'échantillon. [0025] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés sur les figures listées ci-dessous. Brève description des dessins [0026] [fig.1] La figure 1 montre un premier dispositif permettant une mise en oeuvre de l'invention. [0027] [fig.2] La figure 2 montre les principales étapes d'un procédé mettant en oeuvre l'invention [0028] [fig.3A] La figure 3A est un exemple d'image acquise par le capteur. [0029] [fig.3BJ La figure 3B est une image du module d'une image complexe reconstruite, dans un plan selon lequel s'étend l'échantillon, à partir de l'image acquise par le capteur. [0030] [fig.3C] La figure 3C est une image de la phase d'une image complexe reconstruite, dans un plan selon lequel s'étend l'échantillon, à partir de l'image acquise par le capteur. [0031] [fig.3D] La figure 3D est une image du module d'une image complexe extraite à partir d'une région d'intérêt, correspondant à une particule d'intérêt, de l'image complexe reconstruite. [0032] [fig.3E] 6 La figure 3E est une image de la phase d'une image complexe extraite à partir d'une région d'intérêt, correspondant à une particule d'intérêt, de l'image complexe re- construite. [0033] [fig.3F] La figure 3F montre une image du module d'une figure de diffraction propagée à partir de l'image complexe extraite. [0034] [fig.4] La figure 4 montre un exemple de moyenne radiale représentative du module d'une figure de diffraction. [0035] [fig.5A] La figure 5A illustre des résultats d'essais réalisés sur un échantillon comportant des particules sanguines. [0036] [fig.513] La figure 5B illustre des résultats d'essais réalisés sur un échantillon comportant des particules sanguines. [0037] [fig.5C] La figure 5C illustre des résultats d'essais réalisés sur un échantillon comportant des particules sanguines. [0038] [fig.51D] La figure 5D illustre des résultats d'essais réalisés sur un échantillon comportant des particules sanguines. [0039] [fig.6] La figure 6 montre un autre dispositif permettant une mise en oeuvre de l'invention. EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS [0040] La figure 1 représente un exemple de dispositif selon l'invention. Une source de lumière 11 est configurée pour émettre une onde lumineuse 12, dite onde lumineuse incidente, se propageant en direction d'un échantillon 10, selon un axe de propagation Z. L'onde lumineuse est émise selon une bande spectrale d'illumination 33,.. [0041] L'échantillon 10 est un échantillon que l'on souhaite caractériser. Il comprend notamment un milieu 10m dans lequel baignent des particules 10'. Le milieu 10m peut être un milieu liquide. Il peut comprendre un liquide corporel, obtenu par exemple à partir de sang ou d'urine ou de lymphe ou de liquide céphalorachidien. Il peut également s'agir d'un milieu de culture, comportant des nutriments permettant le développement de microorganismes ou de cellules. Par particule, on entend notamment, et de façon non exhaustive : une cellule, qu'il s'agisse d'une cellule de culture ou une cellule corporelle, par exemple une cellule sanguine ; un microorganisme, par exemple une bactérie ou une levure ou une mi- 7 croalgue ; une particule solide, par exemple une microbille, la microbillc pouvant être fonctionnalisée, de façon à favoriser un greffage avec un analytc ; une particule formant une émulsion dans le milieu 10m, en particulier une particule insoluble dans le milieu 10m, un exemple étant une gouttelette lipidique dans un milieu aqueux. [0042] Une particule 10, peut être solide ou liquide. L'invention s'adresse plus particu- lièrement à des particules dont la taille est inférieure à 1 mm, voire à 100 pm, voire 50 pm. Par taille de particule, on entend un diamètre ou une diagonale. [0043] Par caractériser, on entend notamment : une déterminer la nature d'une particule, c'est-à-dire classer cette particule parmi une ou plusieurs classes prédéterminées ; déterminer l'état d'une particule, parmi un ou plusieurs états prédéterminés ; estimer une taille d'une particule, ou sa forme, ou son volume ou tout autre paramètre géométrique ; estimer une propriété optique d'une ou plusieurs particules, par exemple l'indice de réfraction ou une propriété de transmission optique, ou une épaisseur optique (produit de l'épaisseur par l'indice de réfraction) ; [0044] le procédé peut également comprendre un dénombrement de particules en fonction de leur caractérisation. [0045] L'échantillon 10 est, dans cet exemple, contenu dans une chambre fluidique 15. La chambre fluidique 15 est par exemple une chambre fluidique de type Countess ou Cellvision, Gene Prame° d'épaisseur e=100 pm. L'épaisseur e de l'échantillon 10, selon l'axe de propagation, varie typiquement entre 10 pm et 1 cm, et est de préférence comprise entre 20 pm et 500 pm. L'échantillon s'étend selon un plan P,,, dit plan de l'échantillon, perpendiculaire à l'axe de propagation Z. Le plan de l'échantillon est défini par les axes X et Y représentés sur la figure 1. L'échantillon est maintenu sur un support lOs à une distance d d'un capteur d'image 16. La concentration de particules peut varier entre 50 par microlitre et 100000 par microlitre. [0046] La distance D entre la source de lumière 11 et la chambre fluidique 15 est de préférence supérieure à 1 cm. Elle est de préférence comprise entre 2 et 30 cm. Avantageusement, la source de lumière ii, vue par l'échantillon, est considérée comme ponctuelle. Cela signifie que son diamètre (ou sa diagonale) est préférentiellement inférieur au dixième, mieux au centième de la distance entre la chambre fluidique 15 et la source de lumière. Sur la figure 1, la source de lumière est une diode électroluminescente. Elle est généralement associée à diaphragme 18, ou filtre spatial. L'ouverture du diaphragme est typiquement comprise entre 5 pm et 1 mm, de préférence entre 50 pm et 500 pm. Dans cet exemple, le diaphragme est fourni par Thorlabs sous la 8 référence Pl 50S et son diamètre est de 150 pm. Le diaphragme peut être remplacé par une fibre optique, dont une première extrémité est placée face à la source de lumière 11 et dont une deuxième extrémité est placée en regard de l'échantillon 10. Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte également un diffuseur 17, disposé entre la source de lumière 11 et le diaphragme 18. L'usage d'un tel diffuseur permet de s'affranchir de contraintes de centrage de la source de lumière 11 par rapport à l'ouverture du diaphragme 18. La fonction d'un tel diffuseur est de répartir le faisceau lumineux, produit par une source de lumière élémentaire 11 selon un cône d'angle a_ Le recours à un tel diffuseur est décrit dans W02016078946. De préférence, l'angle de diffusion varie entre 10' et 80°. Alternativement, la source de lumière peut être une source laser, telle une diode laser. Dans ce cas, il n'est pas utile de lui associer un filtre spatial ou un diffuseur. Lorsque la source de lumière est une source laser, elle est avantageusement utilisée comme décrit dans la demande W02017109428. [0047] De préférence, la bande spectrale d'émission M. de l'onde lumineuse incidente 12 a une largeur inférieure à 100 nm, voire inférieure à 50 nm. Par largeur de bande spectrale, on entend une largeur à mi-hauteur de ladite bande spectrale. [0048] L'échantillon 10 est disposé entre la source de lumière 11 et le capteur d'image 16 précédemment évoqué. Le capteur d'image 16 définit un plan de détection Po, s'étendant de préférence parallèlement, ou sensiblement parallèlement au plan Pio selon lequel s'étend l'échantillon. Le terme sensiblement parallèlement signifie que les deux éléments peuvent ne pas être rigoureusement parallèles, une tolérance angulaire de quelques degrés, inférieure à 20° ou 100 étant admise. [0049] Le capteur d'image 16 est apte à former une image Iode l'échantillon 10 selon le plan de détection Po. Dans l'exemple représenté, il s'agit d'un capteur d'image 16 comportant une matrice de pixels, de type CCD ou un CMOS. Le plan de détection Po s'étend de préférence perpendiculairement à l'axe de propagation Z de l'onde lumineuse incidente 12. La distance d entre l'échantillon 10 et la matrice de pixels du capteur d'image 16 est préférentiellement comprise entre 50 pm et 2 cm, de préférence comprise entre 100 pm et 2 mm. [0050] On remarque, dans ce mode de réalisation, l'absence d'optique de grossissement ou de formation d'image entre le capteur d'image 16 et l'échantillon 10. Cela n'empêche pas la présence éventuelle de microlentilles de focalisation au niveau de chaque pixel du capteur d'image 16, ces dernières n'ayant pas de fonction de grandissement de l'image acquise par le capteur d'image, leur fonction étant d'optimiser l'efficacité de détection. [0051] Comme évoqué dans les demandes citées dans l'art antérieur, sous l'effet de l'onde lumineuse incidente 12, les particules 10, présentes dans l'échantillon peuvent engendrer une onde diffractée 13, susceptible de produire, au niveau du plan de 9 détection Po, des interférences, en particulier avec une partie 12' de l'onde lumineuse incidente 12 transmise par l'échantillon. Par ailleurs, l'échantillon peut absorber une partie de l'onde lumineuse incidente 12. Ainsi, l'onde lumineuse 14, transmise par et à laquelle est exposé le capteur d'image 16, désignée par le terme "onde d'exposition", peut comprendre : une composante 13 résultant de la diffraction de l'onde lumineuse incidente 12 par chaque particule de l'échantillon ; une composante 12' résultant de la transmission de l'onde lumineuse incidente 12 par l'échantillon, une partie de cette dernière pouvant être absorbée dans l'échantillon. [0052] Ces composantes forment des interférences dans le plan de détection. Aussi, l'image acquise par le capteur d'image comporte des figures d'interférences (ou figures de diffraction), chaque figure d'interférence pouvant être associée à une particule 10p de l'échantillon. [0053] Un processeur 20, par exemple un microprocesseur, est apte à traiter chaque image Io acquise par le capteur d'image 16. En particulier, le processeur est un microprocesseur relié à une mémoire programmable 22 dans laquelle est stockée une séquence d'instructions pour effectuer les opérations de traitement d'images et de calculs décrites dans cette description. Le processeur peut être couplé à un écran 24 permettant l'affichage d'images acquises par le capteur d'image 16 ou calculées par le processeur 20. [0054] Lorsque les figures d'interférence sont suffisamment éloignées les unes des autres, chaque figure d'interférence peut permettre de caractériser la particule à laquelle elle est associée. Cela est démit dans les documents US8787633 ou W02014184390 cités dans l'art antérieur. Cependant, lorsque la quantité de particules présente dans l'échantillon est importante, les figures d'interférence se superposent, ce qui ne permet plus une caractérisation correcte en mettant en oeuvre les méthodes de l'art antérieur. [0055] Les inventeurs ont conçu une méthode convenant particulièrement à la situation dans laquelle les figures de diffraction élémentaire de chaque particule se superposent. Les principales étapes de la méthode sont décrites sur la figure 2. Ces étapes sont décrites en lien avec les figures 3A à 3F. Ces figures ont été obtenues en utilisant un échantillon de sang purifié avec du Dextran. Le Dextran a pour effet d'entraîner une agrégation des globules rouges, ce qui entraîne une sédimentation de ces derniers. Le plasma surnageant, appauvri en globule rouge par rapport au sang initial, est récupéré. Il est ensuite dilué dans un tampon PBS (Phosphate Buffer Saline - Tampon Phosphate Salin) à pH physiologique. Les conditions expérimentales étant les suivantes source de lumière : source laser à 405 nm capteur d'image : capteur CMOS IDS UI-I924LE, comportant 3840 par 2748 pixels, la taille de chaque pixel étant de 1.67 pm x 1.67 pm, conférant une surface utile de détection d'environ 30 mm2 ; distance entre l'échantillon et le capteur d'image : entre 1 mm et 1.5 mm. [0056] Etape 100 : acquisition de l'image /0par le capteur d'image. L'image /0 comporte différentes figures de diffraction élémentaires se superposant l'une à l'autre. La figure 3A représente une telle image. A l'évidence, les méthodes de caractérisation de figures de diffraction présentées dans les documents de l'art antérieur ne sont pas applicables, du fait de la densité trop importante des particules dans l'échantillon. [0057] Etape 110 : reconstruction d'une image A ,0 complexe dans le plan de l'échantillon. A partir de l'image /,, obtenue lors de l'étape 100, on utilise un algorithme de reconstruction holographique pour obtenir une image complexe A jo , de préférence dans un plan de reconstruction Plo, selon lequel s'étend l'échantillon. L'image complexe A correspond à une expression complexe de l'onde lumineuse d'exposition 14 dans le plan de reconstruction considéré. Cette étape peut notamment mettre en oeuvre un algorithme itératif tel que décrit dans W02017162985, et plus précisément dans les étapes 110 à 150 décrites dans cette demande. [0058] Au cours de cet algorithme itératif, on effectue, à chaque itération, une propagation de l'image acquise, ou d'une image résultant d'une itération précédente, dans le plan reconstruction, en l'occurrence le plan de l'échantillon. On obtient ainsi une image complexe propagée dans le plan de l'échantillon. On détermine alors un niveau de bruit dans l'image complexe reconstruite, puis on ajuste une image complexe, dans le plan de l'échantillon, permettant de réduire le niveau de bruit dans l'image complexe propagée dans le plan de l'échantillon. L'ajustement est réalisé en minimisant un critère quantifiant un niveau de bruit dans l'image complexe propagée dans le plan de l'échantillon. L'ajustement consiste notamment à ajuster la phase de l'onde lumineuse d'exposition, dans le plan de l'échantillon. L'image complexe estimée dans le plan de détection, lors de chaque itération, est utilisée, lors de l'itération suivante, en étant propagée dans le plan de l'échantillon. Les inventeurs ont observé que la mise en oeuvre d'un tel algorithme itératif conduisait à des résultats particulièrement performants. [0059] De façon alternative, on peut mettre en oeuvre un algorithme itératif tel que décrit dans W02016189257. Un tel algorithme suppose qu'une image de l'échantillon soit formée dans plusieurs bandes spectrales. [0060] Selon de tels algorithmes, on ajuste progressivement la phase de l'onde lumineuse d'exposition 14, dans le plan de détection. Dans W02016189257, l'ajustement de la phase est effectué par itérations en moyennant, au cours de chaque itération, la phase d'ondes lumineuses reconstruites dans le plan de l'échantillon, selon différentes bandes spectrales. Dans W02017162985, l'ajustement de la phase est effectué par itération de 11 façon à minimiser, lors de chaque itération, le bruit de reconstruction d'une image complexe reconstruite dans le plan de l'échantillon. [0061] Suite à la mise en oeuvre de l'algorithme de reconstruction holographique, on peut obtenir une image Tm , dite image d'observation de l'échantillon, à partir de l'image complexe reconstruite I . L'image d'observation 'm est une image permettant de représenter visuellement l'image complexe reconstruite A jo il peut s'agir : d'une image du module de l'image complexe reconstruite : /10 = tund(A ), mm] désignant l'opérateur module ; ou d'une image de la phase de l'image complexe reconstruite : / = arg(A jo ), arg désignant l'opérateur argument ; ou d'une image de la partie réelle de l'image complexe reconstruite : / jo = Re (A 1,, ), Re désignant l'opérateur partie réelle; ou d'une image de la partie imaginaire de l'image complexe reconstruite : /10 = Im(A lo ), Im désignant l'opérateur partie imaginaire; ou une combinaison des images précédemment citées. [0062] D'une façon générale, une image d'observation est une image formée de grandeurs scalaires obtenues à partir d'une l'image complexe, cette dernière étant formée de grandeurs complexes. [0063] Les figures 3B et 3C représentent respectivement une image d'observation I 76 cor- respondant au module ou à la phase d'une partie d'une image complexe A to reconstruite, dans le plan de l'échantillon, à partir de l'hologramme représenté sur la figure 3A. L'image d'observation I /ode la figure 3B, obtenue par le module de l'image complexe reconstruite, permet de séparer chaque particule l'une de l'autre. Elle permet de sélectionner une particule d'intérêt que l'on souhaite caractériser. [0064] Etape 120 : sélection d'une région d'intérêt ROI, , correspondant à la particule d'intérêt [0065] Un intérêt de l'image d'observation I Io est qu'elle est obtenue à partir d'une image complexe A 70 reconstruite dans un plan de reconstruction P10 passant par l'échantillon 10. La résolution spatiale de l'image d'observation I to permet une séparation aisée des particules 10,, entre elles. A partir de l'image d'observation I , un utilisateur peut sélectionner une particule. La sélection peut également se faire par un microprocesseur, en appliquant un algorithme de segmentation d'image, de façon à isoler des régions d'intérêt du fond de l'image. La segmentation peut être réalisée par seuillage, par exemple un seuillage d'Otsu ou un seuillage de Bradley. La région d'intérêt ROI correspond alors à une particule, ou à un groupe de particules rapprochées les unes des autres, formant une même trace sur l'image complexe reconstruite, ce dernier cas correspondant notamment à la formation d'une colonie bactérienne. [0066] A l'issue de l'étape 120, on dispose d'une région d'intérêt ROI de l'image 12 d'observation I » , qui correspond à une particule d'intérêt lOpique l'on souhaite caractériser. La région d'intérêt ROI peut également être appliquée à l'image complexe reconstruite A , de façon à extraire, de cette image, uniquement la région d'intérêt correspondant à la particule d'intérêt [0067] De préférence, la région d'intérêt ROI , est centrée sur la particule d'intérêt 10p,, ou sur le groupe de particules considéré. [0068] Etape 130 [0069] Extraction d'une partie de l'image complexe située dans la région d'intérêt ROI , sé- lectionnée lors de l'étape 120, de façon à obtenir une image complexe extraite A La partie de l'image ainsi extraite forme une vignette. Les figures 3D et 3E montrent respectivement le module tnocl(A ) et la phase arg(A ) de l'image complexe extraite A ,'.; .Sur ces figures, l'image complexe extraite comporte la région d'intérêt ROI , l'image complexe reconstruite A ,,, . Les pixels disposés autour de la région d'intérêt sont représentatifs d'un niveau de fond moyen obtenu dans l'image complexe reconstruite A lo . De façon alternative, les pixels de l'image complexe extraite A fp disposés autour de la région d'intérêt ROI ,peuvent être fixés à une valeur arbitraire, par exemple un niveau de gris égal à 1. [0070] Etape 140 [0071] Propagation, dans un plan de propagation, de l'image complexe extraite A fp . Le plan de propagation peut notamment être le plan de détection, ce qui est considéré ci-dessous. Cependant, cela n'est pas nécessaire. Le plan de propagation, dans lequel l'image complexe extraite est propagée, peut être différent du plan de détection. La région d'intérêt ROI , est extraite à partir d'une image complexe A 16 obtenue selon un algorithme de reconstruction holographique comportant un ajustement progressif de la phase de l'onde lumineuse d'exposition. On peut donc supposer que dans la région d'intérêt extraite, la valeur de la phase est correctement estimée. Aussi, l'onde lumineuse d'exposition 14 est décrite de façon correcte dans la région d'intérêt extraite ROI, . La région d'intérêt ROI, peut alors être propagée en utilisant simplement un opérateur de propagation holographique h, connu dans le domaine de l'holographie, par exemple un opérateur de Fresnel, tel que : [0072] l j2rr + y 2 \ h ( X Y Z juz e exp ('/ n az 1 (1) - x,y désignent des coordonnées dans le plan de détection Po; - z représente une coordonnée selon l'axe de propagation Z. 100731 La propagation peut comprendre une convolution de l'image complexe extraite, comportant la région d'intérêt ROI , par l'opérateur de propagation h, de telle sorte que 100741 , y, z) = A10i(x, y, z) * 13 [0075] où : A ,, ,, est la figure de diffraction élémentaire obtenue dans le plan de détection P0; Alo, est l'image complexe extraite, comportant la région d'intérêt ROI de l'image complexe reconstruite A [0076] Selon cette étape, seule la région d'intérêt ROI , de l'image complexe A R, est propagée dans le plan de propagation (dans cet exemple le plan de propagation), de façon à obtenir une figure de diffraction élémentaire correspondant à la particule d'intérêt isolée des autres particules. [0077] Cette étape permet d'obtenir une image représentant la figure de diffraction élé- mentaire A 0, , correspondant à la particule d'intérêt 10p, sans que cette figure soit superposée aux figures de diffraction correspondant aux autres particules 10p de l'échantillon, en particulier les particules disposées dans le voisinage de la particule d'intérêt On obtient une figure de diffraction élémentaire, ce qui permet une ca- ractérisation plus fiable de la particule d'intérêt La figure de diffraction élé- mentaire A 0,, est une image complexe, c'est-à-dire formée d'amplitudes complexes, dont on peut extraire le module, ou la phase, ou la partie réelle, ou la partie imaginaire, de façon à obtenir une figure de diffraction d'observation /0,, . [0078] La figure 3F est une figure de diffraction d'observation I obtenue à partir du module d'une figure de diffraction élémentaire A 0,, , cette dernière étant obtenue par propagation de l'image complexe extraite A 0,, représentée sur les figures 3D et 3E, dans le plan de propagation, qui est dans cet exemple le plan de détection. [0079] Les particules ne sont pas forcément coplanaires. Aussi, selon un mode de réa- lisation, au cours de l'étape 110, on forme plusieurs images d'observations I m chaque image d'observation étant associée une distance de reconstruction z par rapport au plan de détection Po. Chaque image d'observation I to résulte d'une image complexe A 70, obtenue par la mise en oeuvre d'un algorithme itératif de reconstruction holographique à partir de l'image I0 formée dans le plan de détection Po. L'écart entre deux distances de reconstruction z successives peut être compris entre quelques pm et quelques dizaines de pm. Pour chaque particule d'intérêt 10,,, on peut déterminer une distance Z) par rapport au plan de détection. La distance z ,peut être déterminée par une focalisation numérique, consistant à déterminer la distance à laquelle la trace de la particule d'intérêt 1O, sur les différentes images d'observation I lo,', est la plus nette. Selon ce mode de réalisation, la région d'intérêt ROI , correspondant à chaque particule d'intérêt 10p, est extraite de l'image d'observation I do,, , formée à la distance z , associée à la particule. [0080] Lors de l'étape 140, la propagation de la région d'intérêt ROI est alors effectuée en prenant en compte, dans l'opérateur de propagation, la distance de propagation z 14 associée à la particule d'intérêt [0081] De façon alternative, quelle que soit la distance z , associée à la particule d'intérêt 10, 4, la propagation de l'image complexe extraite est réalisée en considérant une distance de propagation constante et prédéterminée. Ainsi, en fonction de la distance z , qui leur est associée, les particules d'intérêt 10'4 sont propagées selon différents plans de propagation. [0082] L'invention permet ainsi, pour chaque particule d'intérêt 10,4 une formation d'une figure de diffraction élémentaire A ,,,, en prenant en compte la distance z , entre la particule d'intérêt et le plan de détection Po. [0083] Etape 150. Caractérisation [0084] Au cours de cette étape, la particule d'intérêt 10, est caractérisée en utilisant la figure de diffraction élémentaire A ,,,, résultant de l'étape 140. [0085] La caractérisation de la particule d'intérêt 10'J est effectuée à partir de figures de dif- fraction correspondant à des particules connues, ces dernières étant soit modélisées, soit acquises de façon expérimentale. [0086] La caractérisation peut constituer en une classification de la particule d'intérêt 101,4 parmi des classes de particules prédéterminées. La classification peut supposer une phase d'apprentissage, effectuée en utilisant un ou plusieurs échantillons d'apprentissage, comportant des particules connues. [0087] La caractérisation peut faire appel à des techniques de type apprentissage profond, usuellement désignées par le terme "deep leaming". [0088] Selon un mode de réalisation, on met en oeuvre une classification supposant une réduction de la dimensionnalité de la figure de diffraction élémentaire A f, . [0089] Une première solution est d'effectuer une moyenne radiale de la figure de diffraction élémentaire, en considérant par exemple le module ou la phase de la figure de diffraction. Cette solution est particulièrement adaptée aux objets sphériques. En effet, chaque figure de diffraction présente une certaine symétrie autour d'un centre de la figure de diffraction. Il est possible de présenter la figure de diffraction selon une moyenne radiale, consistant à effectuer une moyenne de la valeur des pixels situés à une même distance du centre de la figure de diffraction. La figure 4 représente une telle moyenne radiale (courbe a), obtenue en considérant le module de la figure de diffraction élémentaire. La moyenne radiale prend la forme d'un profil d'intensité élaboré dans le plan de détection, transversalement à la figure de diffraction élémentaire, et passant par le centre de cette dernière. Sur la figure 4, l'accolade montre la partie de la moyenne radiale présentant un rapport signal à bruit et un échantillonnage spatial suffisants pour pouvoir être utilisée afin de caractériser la particule d'intérêt. L'utilisation de la moyenne radiale permet de ramener l'information présente dans la figure de diffraction élémentaire sous la forme d'une fonction dont la variable r re- présente la distance par rapport au centre de la figure de diffraction. La variable /- correspond à l'abscisse de la figure 4. [0090] Une autre solution est une projection d'une image d'observation résultant de la figure de diffraction élémentaire A 0 , selon une base de polynômes de Zernike. Dans cc cas, la figure dc diffraction élémentaire est décomposée selon un nombre prédéterminé de polynômes de Zernike [0091] Z P7 [0092] n étant un entier correspondant à l'ordre du polynôme, nt étant un entier tel que m 80%). Cette base de données a servi pour l'apprentissage de la classification. La classification a été effectuée sur la base d'un algorithme de type SVM. [0116] Le tableau suivant représente les résultats de la classification. Les classes associées à chaque ligne et à chaque colonne correspondent respectivement aux vraies classes et aux classes déterminées par mesure. La performance de classification a été jugée satisfaisante. [Tableaux1] 1 2 3 4 1 93% 3% 6%