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Finalité :
L’Institut Langevin, un des laboratoires phares de l’ESPCI, a une vocation marquée pour le développement d’outils expérimentaux de conception nouvelle. A cet effet, le recrutement d’un-e doctorant-e ayant de bonnes bases en traitement du signal, en physique et en optique est souhaité. Le.la chercheur travaillera dans le cadre du projet HELMHOLTZ financé par le programme européen ERC Synergy : il s’agit de développer de nouveaux outils d’imagerie de l’œil.
Missions et responsabilités :
Les méthodes d’imagerie par tomographie optique cohérente trouvent une application majeure en imagerie ophtalmique de la rétine. Mais les techniques d’imagerie confocale de l’état de l’art, basées sur l’utilisation d’une source de lumière balayée spatialement et une détection sur photodiode, sont limitées en débit (de l’ordre de 100 Mega voxel/s pour les instruments médicaux les plus aboutis actuellement). Une nouvelle gamme d’appareils de tomographie optique cohérente actuellement en cours de développement s’appuie sur des lasers accordables en longueur d’onde et une détection holographique sur caméra, permettant d’atteindre des débits supérieurs à 10 Giga voxel/s. Leur très haute sensibilité assure un tel débit de données tout en respectant les normes médicales d’illumination de la rétine.
Les séquences recueillies sont de types "hyperspectrales" : elles permettent, à un instant donné, de réaliser une cartographie des contrastes de diffusion et d’absorption optique à différents niveaux de profondeur de pénétration dans la rétine. Ces séquences, acquises à très haute fréquence temporelle, facilitent ainsi l’étude des phénomènes dynamiques tels que le flux sanguin dans les vaisseaux rétiniens.
Le volume et la cadence d’acquisition de données d’une part, et la reconstruction par calcul d’hologrammes d’autre part, jouent un rôle crucial dans la définition et l’acquisition de signaux pertinents exploitables pour l’imagerie hyperspectrale en temps réel. La visualisation en temps réel des images acquises par interférométrie holographie est en effet très gourmande en puissance de calcul, car contrairement aux méthodes de visualisation directe, des algorithmes de calcul de propagation d’ondes sont nécessaires pour reconstruire l’image à partir d’interférogrammes échantillonnés par la caméra.
L’objectif de la thèse proposée sera donc de développer des algorithmes efficaces pour l’acquisition, l’analyse et le traitement en temps réel des séquences holographiques pour l’imagerie rétinienne. Les données seront acquises par plusieurs types de cameras d’au moins 1 Giga octet/s de bande passante. Les reconstructions numériques et l’affichage d’hologrammes se feront sur GPU NVIDIA. Le logiciel permettra la reconstruction d’hologrammes à la cadence d’acquisition des caméras CMOS les plus rapides de l’état de l’art, afin de permettre d’exploiter leur bande passante d’acquisition pour l’imagerie in vivo en temps réel.
Environnement hiérarchique :
Ce travail de recherche sera effectué sous la direction de Mathias Fink (Institut Langevin), Michel Paques (Hôpital des 15-20), Thierry Géraud (LRDE EPITA).
PROFIL DU CANDIDAT
Connaissances et qualités recherchées :
Cette thèse a pour objectifs la conception d’un instrument et de méthodes de calcul en imagerie holographique, la réalisation d’un logiciel d’imagerie à très haut débit pour l’imagerie médicale à l’hôpital des 15-20, et à terme, après autorisation préalable, la réalisation d’expériences in vivo sur des sujets humains. Une très bonne maîtrise du C++ et des connaissances en physique des ondes sont requises. La connaissance de CUDA est un plus.
Formation requise (ou diplôme) : Master 2
Expérience souhaitée/exigée dans une fonction similaire : Aucune