Adaptive scanning and 3D motion artefact compensation in optical coherence tomography
Balayage adaptatif et compensation des artefacts de mouvement 3D en tomographie par cohérence optique
Résumé
Optical Coherence Tomography (OCT) is instrumental in providing high-resolution images/volumes of biological tissues, revealing micro-structural information. Its significance is particularly pronounced in oncology for the early detection of malignant tumours and optical biopsy. The acquisition of OCT data involves a mechanical scan of the tissue surface by a light beam, delivering interferometric information along the tissue depth. Due to the mechanical scan, the acquisition frequency and spatial resolution are antagonistic (increasing the acquisition frequency compromises spatial resolution, and vice versa). Additionally, a rolling shutter acquisition mode is induced, causing geometric artefacts in the OCT volume. In view of these issues, the contributions in this thesis are threefold: i) propose OCT data acquisition using non-raster trajectories, accompanied by a set of criteria to assess both the scan trajectories and the resulting volumetric data. Experimental results demonstrated that non-raster trajectories were nearly twice as fast as the raster trajectory without a significant loss in quality. ii) propose an adaptive strategy in OCT data acquisition, where data is selectively acquired in informative regions of the field of view, optimising the scan process and potentially reducing the acquisition time. And iii) propose a methodology for estimating motion from geometrically distorted OCT volumes, particularly addressing the challenge of estimating shape and motion from only one OCT volume.
La Tomographie par Cohérence Optique (OCT) est utile pour fournir des images/volumes haute résolution des tissus biologiques, révélant des informations micro-structurelles. Sa pertinence est notamment prononcée en oncologie pour la détection précoce des tumeurs malignes et la biopsie optique. L'acquisition de données OCT implique un balayage mécanique du tissu par un faisceau lumineux, délivrant des informations interférométriques le long de la profondeur du tissu. En raison du balayage mécanique, la fréquence d'acquisition et la résolution spatiale sont antagonistes (augmenter la fréquence compromet la résolution spatiale, et vice versa). De plus, un mode d'acquisition séquentiel (rolling shutter) est induit, provoquant des artefacts géométriques dans le volume OCT. Pour résoudre ces problèmes, les objectifs de recherche sont; i) proposer l'acquisition de données OCT en utilisant des trajectoires non Cartésiennes, accompagnée d'un ensemble de critères d'évaluation; ii) proposer une stratégie adaptative dans l'acquisition de données OCT, où les données sont sélectivement acquises dans des régions informatives du champ de vision, réduisant ainsi potentiellement le temps d'acquisition; iii) proposer une méthodologie pour estimer le mouvement à partir de volumes OCT géométriquement déformés, abordant particulièrement le défi d'estimer la forme et le mouvement à partir d'un seul volume OCT.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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