Imagerie vibro-acoustique et contrôle non destructif
Imagerie vibro-acoustique et contrôle non destructif

Imagerie vibro-acoustique et contrôle non destructif

Porteurs: Q. Leclère (LVA), P. Masson (GAUS)

Développement d’une sonde parcimonieuse pour l’imagerie ultrasonore médicale 3D rapide – P. Masson, N. Quaegebeur (GAUS), H. Liebgott, O. Basset, C. Cachard (INSA-CREATIS), Goulven Le Moign

La technique de coherent compounding peut être appliquée avec des sondes ultrasonores 2D pour surmonter le problème de petite ouverture et répondre à l’exigence d’une cadence élevée en imagerie 3D, comme dans l’échographie transthoracique par exemple. Des distributions déterministes des sources virtuelles sont souvent utilisées dans la pratique. Le compromis entre contraste et résolution est à gérer en fonction de la demande, et cela affecte la distribution des sources virtuelles. Cette étude propose d’utiliser un algorithme génétique d’optimisation multi-objectifs pour permettre une certaine liberté dans la gestion de ce compromis. Cette étude montre que la qualité des images peut être améliorée en utilisant une distribution optimisée des sources virtuelles au lieu de la distribution régulière, qui est souvent utilisée dans la pratique lors de l’application d’une composition cohérente avec des ondes divergentes. Une baisse de 4,4 dB pour le niveau des lobes principaux et de 0,27 mm pour la résolution latérale est obtenue sur une fonction d’étalement (Point Spread Function) des points 3D pour une distribution optimisée pour ces deux métriques, par rapport à une distribution régulière. La distribution optimisée peut être adaptée en fonction de l’application, et le cadre d’optimisation peut prendre en compte d’autres algorithmes d’imagerie comme les algorithmes basés sur la corrélation. Cependant, même si ce cadre d’optimisation est utilisé pour un seul diffuseur, il peut évidemment mettre l’accent sur l’emplacement du diffuseur selon les autres directions, de sorte que la qualité de l’image sera non homogène. Ce cadre d’optimisation nécessite un milieu plus complexe, comme de nombreux diffuseurs situés à différentes profondeurs, positions latérales et en élévation, ou un milieu plus sophistiqué comme un kyste fantôme, afin d’être plus réaliste.

 

Imagerie non-linéaire utilisant le retournement temporel et un réseau de transducteurs ultrasonores – P. Masson, N. Quaegebeur (GAUS), S Ménigot, V. Tournat (ESEO-LAUM), Nizar Bouhlel

En contrôle non-destructif (CND), des améliorations ont été rendues possibles en utilisant des non-linéarités. Le contraste des images échographiques a été augmenté en considérant les fréquences harmoniques, comme dans le domaine agroalimentaire ou en imagerie biomédicale. En imagerie non-linéaire, les détections de défauts avec un tel système se font en transmettant une onde à une fréquence f0 et en recevant leurs harmoniques à 2f0, 3f0,… Le signal transmis est souvent sélectionné empiriquement comme une sinusoïde gaussienne à fréquence fixe, en ne prenant en compte que la bande passante du transducteur. Cependant, l’amélioration du contraste nécessite un bon niveau d’harmonique reçue et la forme d’onde devrait prendre en compte toutes les caractéristiques du système d’imagerie et du milieu observé. Habituellement, deux voies sont possibles pour optimiser un système d’imagerie linéaire : soit par un prétraitement basé sur le retournement temporel, soit par un post-traitement comme l’imagerie basée sur la corrélation. Le premier objectif de ce projet est d’exploiter et d’ajuster la conception de la forme d’onde et l’imagerie basée sur la corrélation pour les systèmes d’imagerie non-linéaire. De plus, afin de limiter le nombre de signaux à transmettre, dans un second temps, une sonde sera réalisée avec des éléments parcimonieux.

 

Caractérisation de matériaux acoustiques par antennes microphoniques sphériques et hémisphériques – S. Dupont (LAUM et GAUS), M. Melon (LAUM), A. Berry (GAUS)

Les matériaux acoustiques sont utilisés dans de multiples applications afin d’absorber le son.  Afin de dimensionner et choisir quel matériau utiliser en fonction de chaque situation, on utilise des calculs prévisionnels basés sur les caractéristiques des matériaux et permettant d’obtenir leur coefficient d’ absorption où encore leur impédance de surface.
Ces caractérisations sont classiquement réalisées en laboratoire à partir de mesures normalisées via le tube d’impédance ou la méthode de la chambre réverbérante. Néanmoins, celles-ci possèdent de nombreuses limitations.
Ce travail visait plutôt à effectuer des mesures à l’aide d’antennes de microphones (planaires, hémisphériques ou sphériques) pour extraire les caractéristiques de matériaux acoustiques de manière fiable et robuste tout en dépassant les limitations des méthodes usuelles.
Le problème a été traité à l’aide de deux grandes approches, les approches de type holographique où l’on reconstitue la pression acoustique et la vitesse normale particulaire pour estimer l’impédance de surface et les approches de correspondance de modèles (optimisation) où l’on identifie l’impédance de surface qui minimise l’erreur entre les mesures et le modèle. Ces approches s’avèrent plus précises que les méthodes classiques, particulièrement dans le domaine des basses fréquences.

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