FR2659439A1 - Procede et systeme de releve et de mesure de contours en trois dimensions. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne notamment un procédé de relevé et de mesure d'un contour d'un objet tridimensionnel pour la détermination des coordonnées spatiales des points dudit contour dans un référentiel tridimensionnel. Dans le procédé on éclaire l'objet par une pluralité de faisceaux lumineux lamellaires contenue dans un même plan lumineux et on observe l'objet par une pluralité de dispositifs optiques de formation d'une image délivrant une pluralité de signaux vidéo. Ce procédé est caractérisé en ce que: - on sélectionne une partie de chaque signal vidéo représentatif d'une image formée dudit objet ou sujet pour constituer, par un multiplexage temporel en temps réel et selon une répartition déterminée desdites parties de signaux, un signal vidéo représentatif d'une image résultante; - on mémorise ledit signal vidéo représentatif de l'image résultante pour obtenir des données numériques représentatives de la luminance des points d'image de l'image résultante; - on extrait desdites données numériques, les données numériques correspondant à la trace lumineuse par comparaison avec une valeur de seuil de luminance; et - on calcule à partir des données numériques ainsi extraites, les coordonnées spatiales des points du contour correspondant en fonction de ladite répartition et dudit angle de prise de vue.

Description

"PROCEDE ET SYSTEME DE RELEVE ET DE MESURE DE
CONTOURS EN TROIS DIMENSIONS".

L'invention concerne un procédé de relevé et de mesure d'au moins un contour ou partie de contour, sur la surface d'un objet ou sujet tridimensionnel pour la détermination des coordonnées spatiales des points dudit contour dans un référentiel tridimensionnel. Dans le procédé, on éclaire la surface de l'objet par une pluralité de faisceaux lumineux lamellaires issus d'une pluralité de sources lumineuses, de préférence laser, les faisceaux étant contenus dans un même plan d'éclairage en vue de former une trace lumineuse continue sur la surface de l'objet matérialisant un contour ou une partie de contour de l'objet, et on observe l'objet au moyen d'une pluralité de dispositifs optiques de formation d'une image, tels que des caméras vidéo, par exemple à tube, et de préférence des caméras vidéo "CCD", associés respectivement à chaque source lumineuse, suivant un angle de prise de vue déterminé par rapport au plan d'éclairage. Les dispositifs optiques délivrent des signaux vidéo composites représentatifs des images de l'objet en vue d'acquérir les coordonnées spatiales des points d'image correspondant à la trace lumineuse.

L'invention s'étend à un système de relevé et de mesure de contours pour la mise en oeuvre du procédé. L'invention vise tout particulièrement, mais non exclusivement, l'utilisation du système pour le calcul de la répartition des doses d'irradiation en vue d'effectuer une radiothérapie transcutanée sur un patient atteint d'une lésion tumorale.

La radiothérapie transcutanée effectuée avec des générateurs de haute énergie, exige une répartition optimale des doses entre le "volume cible" tumoral et les tissus sains voisins. A cet effet, on effectue une balistique d'irradiation du volume cible à l'aide d'un simulateur équipé d'un tube de radiodiagnostic pour réaliser des radioscopies et des radiographies et dont le faisceau d'émission peut prendre les dimensions équivalentes à celles des faisceaux d'irradiation utilisés pour le traitement d'un malade. Pour effectuer le calcul des doses qui seront effectivement reçues dans le volume irradié, il est nécessaire de relever avec une très grande précision le contour du corps du malade dans un plan central de volume cible à traiter.

Pour améliorer la précision du calcul de la répartition des doses, il est souhaitable de disposer d'un équipement de relevé des contours externes du corps du malade ou conformateur, qui soit précis et rapide, permettant ainsi l'acquisition d'un grand nombre de contours. En particulier, un tel conformateur doit permettre le relevé de la totalité des contours externes utiles avec le malade en position de traitement, par exemple en position couchée pour la radiothérapie externe. Les contours transverses et sagittaux du corps du malade, relevés plan par plan doivent avoir une définition la plus précise possible.

Le document FR-2627047 enseigne un procédé et un appareil pour la numérisation de la surface d'un objet tridimensionnel. L'appareil est du type comprenant un système d'éclairage laser et un dispositif vidéo adapté pour observer l'objet de deux points de vue différents, l'un en plongée, l'autre en contre-plongée.

Le système d'éclairage comprend deux sources ou plus, décalées latéralement par rapport au point de vue du dispositif vidéo et situées à des hauteurs différentes pour éclairer l'objet, l'un en plongée, l'autre en contre-plongée, en vue de former deux tracés lumineux sur celui-ci. Dans le cas où le dispositif ne vidéo comporte qu'une caméra, on observe l'objet par réflexion sur un jeu de miroirs géométriquement agencés pour engendrer les deux points de vue précités. La caméra vidéo délivre un signal vidéo représentatif de deux demi-images correspondant à chaque point de vue.

Les jeux de miroirs sont agencés de sorte que les champs de prise de vue soient sensiblement disjoints et correspondent, chacun au demi-espace situé d'un côté et de l'autre d'un plan médian. Les faisceaux lumineux sont alors engendrés de façon à former deux tracés lumineux situés de part et d'autre de ce plan, et chaque demi-image contient l'image d'une seule trace.

Le signal vidéo représentatif des deux demi-images est numérisé et on réalise une partition des positions numérisées en comparant la valeur de chaque position (place de chaque pixel activé dans la ligne) par rapport à la valeur d'une position médiane dans la ligne. L'ensemble source lumineuse-dispositif optique est monté sur un support tournant par rapport à l'objet pour balayer l'ensemble de la surface de l'objet afin de former successivement des traces lumineuses sur des sections réparties sur la surface et d'en acquérir les coordonnées par leur observation vidéo.

Ce document enseigne aussi d'utiliser deux caméras ou plus pour remplacer le jeu de miroirs, délivrant deux ou plus signaux vidéo d'images correspondantes aux différents points de vue d'observation. La numérisation de ces signaux est effectuée après un multiplexage des signaux, la partition des positions numérisées étant réalisée, pour chaque image, en fonction de la caméra dont est issue l'image considérée. L'avantage du procédé et du dispositif ci-dessus est de permettre d'acquérir de façon complète tous les points de l'objet, notamment dans le cas d'objets convexes ou d'objets ayant des reliefs accentués.

Toutefois, ce procédé et ce dispositif connus ne sont pas adaptés à l'application visée par l'invention. En particulier, le dispositif connu ne permet pas de s'affranchir des mouvements respiratoires du patient induisant une imprécision dans le relevé d'un contour, par exemple le contour du thorax du patient. En effet, le dispositif connu ne permet l'acquisition d'un contour complet d'un objet ou sujet qu'en plusieurs acquisitions distinctes du fait de la position décalée des faisceaux lumineux par rapport au plan médian.Il existe par conséquent une incertitude importante dans le relevé de contours au moyen de ce dispositif en ce sens qu'il serait extrêmement difficile d'obtenir des parties de contour complémentaires formant par exemple un contour transverse complet ou presque complet du thorax du patient du fait des variations de volume de la cage thoracique pendant la respiration, ce volume pouvant être différent au moment des instants d'acquisition correspondant au relevé des parties de contour. On pourrait envisager de bloquer le mouvement respiratoire du patient pendant l'acquisition des parties de contours. Cependant, cette solution s'avère inexploitable du fait que le contour utile est celui correspondant à la phase finale d'inspiration.

L'objectif de l'invention est de pallier ces différents problèmes et notamment un premier objectif de l'invention est de fournir un procédé de relevé de mesure d'un contour ou partie de contour sur la surface d'un objet ou sujet tridimensionnel permettant la détermination des coordonnées des points dudit contour en une seule phase d'acquisition d'image de manière à s'affranchir des mouvements de l'objet ou du sujet pendant l'acquisition des images.

Un second objectif de l'invention est de minimiser les besoins en capacité d'enregistrement des informations d'images, par exemple sous forme numérisée.

Un troisième objectif de l'invention est de pouvoir conserver en mémoire, sous forme numérique, les informations numériques représentatives du relief du corps du patient et de la trace lumineuse sur le corps du patient.

Le procédé visé par l'invention a pour objectif de relever et de mesure au moins un contour, ou partie de contour, sur la surface d'un objet ou sujet tridimensionnel pour la détermination des coordonnées spatiales des points dudit contour dans un référentiel tridimensionnel. Dans le procédé, on éclaire la surface de l'objet par une pluralité de faisceaux lumineux lamellaires issus d'une pluralité de sources lumineuses réparties autour d'une section de l'objet, les faisceaux lumineux étant contenus dans un même plan d'éclairage en vue de former une trace lumineuse continue sur ladite surface matérialisant un contour ou partie de contour dudit objet ou sujet, on observe ledit objet au moyen d'une pluralité de dispositifs optiques de formation d'une image associés respectivement à chaque source lumineuse, suivant un angle de prise de vue déterminé par rapport au plan d'éclairage, pour délivrer des signaux vidéo représentatifs des images formées simultanément par chaque dispositif optique de formation d'une image. Le procédé conforme à la présente invention est caractérisé en ce que
- on sélectionne une partie de chaque signal vidéo représentatif d'une image formée dudit objet ou sujet pour constituer, par un multiplexage temporel en temps réel des parties d'image et selon une répartition déterminée desdites parties de signaux correspondants, un signal vidéo représentatif d'une image résultante
- on mémorise ledit signal vidéo représentatif de l'image résultante pour obtenir des données numériques représentatives de la luminance des points d'image de l'image résultante
- on extrait desdites données numériques, les données numériques correspondant à la trace lumineuse par comparaison avec une valeur de seuil de luminance et
- on calcule à partir des données numériques ainsi extraites, les coordonnées spatiales des points du contour correspondant en fonction de ladite répartition et dudit angle de prise de vue.

De cette manière, l'information utile pour la détermination des coordonnées spatiales des points d'un contour à mesurer est renfermée dans un signal vidéo représentatif d'une image unique. Ce signal vidéo numérisé occupera une capacité mémoire limitée d'environ 400 kilo octets, chaque donnée numérique étant codée par exemple sur 8 éléments binaires.

La sélection de parties de signaux vidéo engendrées par les dispositifs optiques est effectuée en temps réel vidéo de manière que le temps d'acquisition des informations utiles pour la détermination desdites coordonnées spatiales ne dépende que des performances des dispositifs d'observation.

Selon l'invention, l'acquisition des informations de toutes les images nécessaires pour la mesure d'un contour est effectuée en 40 millisecondes.

Les parties de signaux vidéo sont multiplexées en temps réel selon une répartition temporelle prédéterminée pour ne former qu'un seul signal qui sera numérisé par un moyen de conversion analogique numérique unique. Les données numériques représentatives des points d'image de l'image résultante correspondent soit à la trace lumineuse, soit à l'environnement de cette trace, c'est à dire en particulier le corps du patient.

Selon une autre caractéristique du procédé,
- on reconstruit des images sous forme numérique correspondant sensiblement aux images formées simultanément, à partir de ladite répartition et desdites données numériques représentatives de la luminance des points d'image de l'image résultante
- on affiche sur un écran de visualisation lesdites images reconstruites pour visualiser la surface de l'objet ou sujet observé selon les différentes prises de vues ainsi que la trace lumineuse matérialisant un contour, ou une partie de contour, sur cette surface
- on positionne sur ledit écran de visualisation un repère en correspondance avec un point d'image sélectionné de la trace lumineuse
- on marque la donnée numérique correspondant audit point d'image sélectionné et on associe ledit marquage aux coordonnées spatiales dudit point d'image sélectionné.

On peut de cette manière situer facilement certains points spécifiques au diagnostic médical (coordonnées d'une tumeur) ou au traitement thérapeutique (direction privilégiée des rayons d'irradiation ou des axes de symétrie du corps) sur le contour. On s'affanchit ainsi de la nécessité de placer des repères directement sur la peau du patient en vue d'obtenir le même résultat.

L'invention vise aussi un système pour le relevé et la mesure d'au moins un contour ou partie de contour, sur la surface d'un objet tridimensionnel pour la détermination des coordonnées spatiales des points dudit contour dans un référentiel tridimensionnel. Le système comprend une pluralité de sources lumineuses engendrant des faisceaux lumineux lamellaires contenus dans un même plan d'éclairage pour former une trace lumineuse continue sur ladite surface matérialisant un contour ou partie de contour dudit objet ou sujet, une pluralité de dispositifs optiques de formation d'une image dudit objet associés respectivement aux sources lumineuses, les axes optiques desdits dispositifs optiques faisant un angle de prise de vue déterminé avec le plan d'éclairage, les dispositifs optiques délivrant une pluralité de signaux vidéo d'images formées simultanément.Ce système se caractérise en ce qu'il comprend en outre
- un moyen multiplexeur de parties d'images recevant sur ses entrées les signaux vidéo des images formées simultanément délivrés par la pluralité de dispositifs optiques et fournissant sur une sortie et en temps réel un signal vidéo d'une image résultante, ledit signal vidéo de l'image résultante étant compose de parties des signaux vidéo en entrée du moyen multiplexeur selon une répartition déterminée,
- un moyen de conversion analogique numérique recevant en entrée ledit signal vidéo représentatif de l'image résultante pour fournir une série de données numériques représentatives des points d'image de l'image résultante
- un moyen de mémorisation pour enregistrer lesdites données numériques
- une unité de traitement, du type à microprocesseur, reliée au moyen de mémorisation et agencée pour extraire desdites données numériques, les données numériques correspondant à la trace lumineuse par comparaison avec une valeur de seuil de luminence préalablement enregistrée et pour calculer en fonction de ladite répartition et de l'angle de prise de vue, les coordonnées spatiales des points du contour correspondant auxdites données numériques extraites.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore plus clairement à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et des dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 représente, de façon schématique un conformateur correspondant à un mode de réalisation préférentiel du système de relevé et de mesure selon l'invention,
- la figure 2 représente, de façon schématique, une partie du conformateur vue en section selon l'invention,
- la figure 3 est une représentation schématique du système de relevé et de mesure selon l'invention dans laquelle apparaît en détail l'électronique du système,
- la figure 4 est une représentation schématique de signaux de synchronisation,
- la figure 5 est une représentation schématique d'un synthétiseur d'adresses,
- la figure 6 est une représentation schématique illustrant la disposition des images formées par les dispositifs d'observation selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 7 illustre le fonctionnement d'une table de transcodage utilisée dans le système de relevé et de mesure selon l'invention.

En se reportant à la figure 1, le conformateur selon l'invention représenté à titre d'exemple est destiné au relevé et à la mesure de contours transverses ou sagittaux d'un patient pour calculer la répartition de doses d'irradiation en vue d'effectuer une radiothérapie transcutanée sur la patient.

Ce type de conformateur est donc adapté à une utilisation hospitalière et notamment en cancérologie.

Cet appareil comprend une potence 220 maintenue horizontalement par un piétement vertical 240 en vue de surplomber une table 250 sur laquelle repose le patient en position couchée, cette position pouvant correspondre à une position de traitement. La potence 220 est translatable verticalement par rapport au piètement de manière à pouvoir être positionnée à des hauteurs différentes par rapport au plan de la table.

La potence 220 est en outre articulable en rotation autour d'un axe 250 perpendiculaire à la direction longitudinale du piétement grâce à une pièce intermédiaire 230 telle qu'une bague montée sur des roulements.

Un arceau 200 est monté sur l'extrémité libre de la potence à rotation par rapport à un axe 210 perpendiculaire à la direction longitudinale de la potence. L'ensemble des articulations à rotation ou à translation procure 3 degrés de liberté à l'arceau permettant de l'adapter à chaque situation de fonctionnement. Les différents mouvements de l'arceau (rotation et translation) sont effectués de préférence grâce à des moteurs pas à pas munis de réducteurs.

Une de ces situations est représentée en figure 1, dans laquelle l'arceau 200 entoure le corps du patient placé transversalement par rapport à celuici. Le diamètre de l'arceau est fixé à 1,40 m pour ne pas gêner le manipulateur de l'appareil ni incommoder le patient.

Trois dispositifs optiques de formation d'une image 101, 102, 103 du type caméra vidéo à tube, CCD ou analogue, sont fixés en position radiale sur la périphérie de l'arceau de manière à pouvoir observer de façon complémentaire au moins la périphérie transversale du corps du patient placé au-dessus du plan de la table 250. La table 250 est posée sur un support fixe ou mobile reposant à terre et est déplaçable en translation horizontale perpendiculairement au plan longitudinal de l'arceau de manière à pouvoir placer la partie du corps du patient pour laquelle on désire relever le contour sensiblement en face des dispositifs d'observation.

Trois sources lumineuses 151, 152, 153 du type laser ou analogue, connues de l'homme de l'art, émettant chacune un faisceau lumineux lamellaire 5 sont réparties de manière identique aux dispositifs optiques sur la périphérie de l'arceau. Les faisceaux lumineux lamellaires issus des trois sources lumineuses sont contenues dans un même plan d'éclairage P pour illuminer une section transversale de la partie du corps du patient et font apparaître sur le corps du patient une trace lumineuse unique et continue matérialisant un contour.Les sources lumineuses 15 et les dispositifs optiques 10 sont placés par couples en alignement perpendiculairement au plan longitudinal de l'arceau 200 parallèle au plan d'éclairage P, chaque dispositif optique étant éloigné de sa source lumineuse correspondante d'une distance variable réglable de manière que l'axe optique du dispositif optique forme un angle de prise de vue de 45 par rapport au plan lumineux P. On a représenté en figure 2 une coupe transversale de l'arceau 200 sur laquelle figurent un dispositif optique 10 et une source lumineuse 15 d'un couple. Le dispositif optique 10 peut être placé avantageusement d'un côté ou de l'autre du plan lumineux P de manière à observer complètement la trace lumineuse 17 sur l'objet formée par la source lumineuse 15 qui lui est associée.Les sources lasers 151, 152, 153 sont réparties sur la périphérie de l'arceau autour du corps du patient pour permettre de former une trace lumineuse unique matérialisant un contour d'une section du corps du patient. Par ailleurs, les caméras 102, 103, réparties de façon identique, analysent chaque partie de trace lumineuse visible depuis leur point d'observation respectif permettant une analyse complète de la trace lumineuse autour du corps du patient. Les caméras sont synchronisées entre elles pour délivrer simultanément des signaux vidéo représentatifs d'images contenant chacune une partie de la trace lumineuse ainsi que la partie du corps observé dans le champ d'observation de la caméra correspondante.

La forme et la dimension des volumes à étudier dans le cas de contours extracorporels d'un patient sont très variables suivant la localisation du contour désiré. Ainsi, pour l'extraction du contour d'une cage thoracique, il est nécessaire d'utiliser trois couples (laser-caméra) répartis autour du corps du patient, un premier couple (source laser 151, caméra 10riz illuminant et observant respectivement la face supérieure du corps du patient, un second et un troisième couple (sources laser 152, 153-caméras 102, 103) illuminant et observant respectivement les faces latérales gauche et droite du corps du patient.

Pour des formes plus complexes du volume à étudier, on répartit plusieurs lasers autour du volume à observer de manière à former une trace lumineuse sur le pourtour de ce volume ainsi que plusieurs caméras de manière à observer la trace lumineuse dans sa totalité.

Dans tous les cas les faisceaux lumineux lamellaires 5 issus des lasers 15 sont tous contenus dans un même plan de façon que la ligne lumineuse tracée sur le corps du patient par chaque faisceau lumineux soit continue et dans le prolongement l'une de l'autre. Les couples lasers-caméras sont donc répartis sur la périphérie de l'arceau 200 en fonction de la forme et de la dimension du volume d'étude. De cette manière, on acquiert l'information vidéo utile pour la détermination d'un contour sans déplacement de l'objet ou sujet analysé, ni déplacement des dispositifs d'observation. Ceci permet en particulier de s'affranchir des mouvements du patient, tels que les mouvements respiratoires. Selon l'invention, un contour transverse fermé du corps d'un patient est acquis en 40 millisecondes correspondant à la fréquence d'image vidéo.

Les caméras 15 sont équipés d'un filtre optique laissant passer intégralement la lumière laser et atténuant légèrement les autres teintes. La source laser utilisée dans le mode de réalisation de l'invention étant un laser HeNe de couleur rouge, le filtre optique est donc lui aussi rouge.

En connaissant les positions respectives exactes de chaque source lumineuse 10 et de chaque dispositif d'observation 15 par rapport au plan lumineux P, on peut calculer de façon connue par triangulation, les coordonnées spatiales des points suréclairés correspondant à la trace lumineuse. On remarquera que l'angle de prise de vue a été fixé à 450 de manière à obtenir de bonnes conditions d'observation et diminuer les temps de calculs des coordonnées spatiales des points suréclairés.

Les coordonnées spatiales des points suréclairés correspondant au contour matérialisé par la trace lumineuse sont calculées à partir de la numérisation des signaux vidéo représentatifs des images formées simultanément suivant les différents points de vue. Chaque image contenant une partie de la trace lumineuse et l'environnement de la trace lumineuse : le corps ou la partie de corps du patient visible dans le champ d'observation de la caméra concernée.

Le calcul des coordonnées spatiales des points suréclairés est réalisé par un dispositif de traitement du signal et de calcul 1 recevant sur des entrées parallèles ESl, ESL, E831 les signaux vidéo représentatifs d'images.

Comme visible sur la figure 3, le dispositif comprend un circuit multiplexeur vidéo 20, un convertisseur analogique numérique 40, un moyen de mémorisation 50 du type mémoire vive, une unité de traitement 80 du type à microprocesseur tel qu'un micro-ordinateur.

Le multiplexeur vidéo 20 comporte une pluralité de voies d'entrées vidéo E511 ES2, E83 reliées aux sorties respectives des caméras vidéo 101, 102, 103 et une sortie vidéo S fournissant un signal vidéo d'une image résultante, cette sortie vidéo S étant reliée à l'entrée du convertisseur analogique numérique 40. Le multiplexeur vidéo 20 est commandé par des entrées de commande ECl, EC2 sélectionnant en fonction de leur état logique correspondant à un code de sélection une des voies d'entrée ESl, ES2, Es3, de sorte que le signal vidéo de l'image résultante est composée de parties des signaux vidéo appliqués sur les entrées vidéo du multiplexeur vidéo 20.On notera que le nombre d'entrées vidéo du multiplexeur vidéo n'est pas limité à 3 comme dans l'exemple décrit, et on pourra prévoir un multiplexeur vidéo comportant une pluralité d'entrées vidéo en fonction du nombre de caméras utilisées pour le conformateur. De même, le nombre d'entrées de commande nécessaires pour adresser une des voies d'entrées vidéo du multiplexeur vidéo 20 est fonction du nombre de voies d'entrées vidéo de celui-ci comme cela est connu de l'homme de l'art.

Les codes de sélection pour la commande du multiplexeur vidéo 20 sont fournis par un moyen de pilotage 30, tel qu'une table de transcodage dans laquelle sont enregistrés une pluralité de codes de sélection. Le choix de chaque code de sélection, dans la table de transcodage, à envoyer sur les entrées de commande du multiplexeur vidéo 20, est déterminé par l'état de signaux d'adresses créés à partir des signaux de synchronisation vidéo, représentant une adresse de la table de transcodage identifiant un code de sélection.

Les signaux de synchronisation sont issus d'un générateur de signaux de synchronisation 60 qui reçoit en entrée un signal vidéo synchrone de signaux vidéo appliqué sur les voies d'entrées vidéo du multiplexeur vidéo, par exemple le signal vidéo issu de la caméra 101, ou le signal vidéo fourni en sortie du multiplexeur vidéo 20, ces deux signaux étant synchrones. Le générateur de signaux de synchronisation 60 extrait du signal vidéo qui lui est appliqué en entrée, différents signaux de synchronisation tels qu'un signal de synchronisation trame ST, un signal de synchronisation ligne SL, un signal de vidéo utile CB, un signal pixel correspondant à une fréquence FE de 15 MHZ.

Ces signaux de synchronisation ST, SL, CB, FE sont envoyés à un circuit de synthèse d'adresse 70 fournissant à partir desdits signaux de synchronisation, des signaux d'adresse activant sélectivement un emplacement mémoire de la mémoire 50.

Par ailleurs, une partie de ces signaux d'adresse est utilisée pour l'adressage de la table de transcodage 30.

Dans le mode de réalisation de l'invention, deux signaux d'adresse sont utilisés pour l'adressage de la table de transcodage. Ces deux signaux permettent d'adresser, en fonction de leur état logique, quatre emplacements de la table de transcodage correspondant à quatre codes de sélection différents.

Le signal vidéo représentatif d'une image résultante est numérisé par le convertisseur analogique numérique 40 pour fournir une série de données numériques codées sur huit bits représentatifs des points d'image de l'image résultante. Les données numériques sont enregistrées sous forme ligne dans la mémoire 50, une ligne comportant par exemple 780 données numériques, la mémoire 50 comportant par exemple 575 lignes de données numériques. Le circuit de synthèse d'adresse génère les adresses des emplacements mémoires adéquats en fonction de la position du point d'image dans la ligne d'image et de la position de la ligne dans l'image résultante.

On a représenté en figure 4 les signaux de synchronisation trame ST, synchronisation ligne SL.

Comme visible sur cette figure, on constate que lors de la synchronisation trame qui précède la trame 1, le front descendant du signal de synchronisation trame coïncide avec un état haut du signal de synchronisation ligne SL retardé. En revanche, lors de la synchronisation trame précédant la trame 2, le front descendant du signal de synchronisation trame apparaît alors que le signal de synchronisation ligne est à l'état bas. Un test est effectué sur ces deux signaux par une logique appropriée intégrée dans le circuit synthétiseur d'adresse 70 pour fournir les signaux de synchronisation ST/2 et STI qui sont respectivement le signal de synchronisation trame divisé par 2 et le signal de synchronisation trame impaire.

Le convertisseur analogique numérique 40 est synchronisé sur la fréquence d'échantillonnage FE correspondant au signal pixel, soit 15 MHz pour former des pixels carrés, l'échantillonnage du signal vidéo représentatif de l'image résultante n'étant effectué que sur la partie de signal vidéo utile. Cette partie de signal est identifiée par le signal vidéo utile CB.

En se reportant à la figure 5, on a représenté plus en détails le circuit synthétiseur d'adresse. Le circuit synthétiseur d'adresse 70 comprend des premiers compteurs de points 72 et un circuit de synchronisation de début de comptage 71. Le circuit 71 reçoit en entrée le signal pixel correspondant à une fréquence de 15 MHz et le signal de vidéo utile CB identifiant la partie de signal utile correspondant au point d'image. Le circuit 71 délivre un signal d'horloge H présentant des tops d'impulsion correspondant à chaque pixel utile dans une ligne utile d'image. Le signal d'horloge H est fourni aux premiers compteurs 72 pour délivrer sur des fils d'adresses Ao à Ag des adresses mémoires codées sur 10 bits correspondant à l'adressage en points par ligne vidéo de la mémoire 50.On choisira de préférence des compteurs dont les caractéristiques en vitesse autorisent un bon fonctionnement à une fréquence de 15
MHz par exemple, des compteurs du type 74LS163.

Le circuit synthétiseur d'adresse 70 comprend aussi des seconds circuits compteurs 73 et un circuit de synchronisation de début d'image 74. Le circuit 74 reçoit en entrée les signaux de synchronisation ligne et synchronisation trame SL, ST pour fabriquer le signal synchronisation trame impaire STI et le signal de synchronisation trame divisé par 2 ST/2 comme indiqué ci-dessus. Le signal synchronisation trame impaire STI est fourni sur une entrée de remise à zéro des circuits compteurs 73 à chaque début d'image. Le circuit compteur de ligne 73 fournit sur des fils d'adresses A10 à A19 des adresses pour l'adressage ligne de la mémoire 50.

Selon l'invention, les signaux vidéo d'images délivrés par les caméras 101, 102, 103 sont multiplexés pour former un signal vidéo unique d'une image résultante, ce signal vidéo étant numérisé par le convertisseur analogique numérique 40. A cet effet, le multiplexeur vidéo 20 est agencé pour former le signal vidéo de l'image résultante à partir de parties des signaux vidéo d'image appliqués sur les entrées ESl,
ES2, E83 du multiplexeur vidéo 20.

On a représenté sur la figure 6 trois images formées simultanément par les caméras 101, 102, 103. On a représenté à l'intérieur de ces images, l'image des portions d'un contour correspondant à la trace lumineuse formée par exemple sur une section du thorax d'un patient. Comme cela apparaît sur la figure 6, l'image des portions de contour issues des caméras 102, 103 occupent la quasi totalité de leur image respective. Etant donné qu'il est difficile de prévoir la localisation du contour dans une zone particulière de chaque image en raison des variations des dimensions de contours suivant l'endroit où ils se situent sur le corps humain, de façon préférentielle, on répartit dans le signal vidéo représentatif de l'image résultante une ligne de chaque image formée, ce qui correspond à un multiplexage ligne à ligne des trois images formées simultanément.L'image des portions de contours issues des caméras 102 et 103 occupent la quasi totalité de leur image respective. On est alors assuré de cerner le contour en équirépartissant les lignes sélectionnées des images formées simultanément dans l'image résultante. La majeure partie de ces lignes contiennent un point de contour et la définition du contour est donc quasiment proportionnelle au nombre de lignes acquises. En revanche, la partie de contour provenant de la caméra 101 est concentrée dans une région de l'image ou chaque ligne contient deux points du contour. Selon l'invention, on désire acquérir sous forme numérique non seulement les données numériques correspondant aux points d'image de la trace lumineuse, mais aussi les données numériques correspondant au relief du corps du patient.En ce qui concerne l'image formée par la caméra 101, toute ligne ignorée provoque, si elle contient des points du contour, une perte d'informations deux fois plus grande que pour les images formées par les caméras 102 et 103. En conséquence, selon l'invention, on acquiert deux fois plus de lignes provenant de la caméra 101 que de chacune des deux autres caméras 102, 103. Selon l'invention, l'image résultante est décomposée en deux trames et le signal de synchronisation trame divisé par 2 ST/2 fourni en sortie du circuit de synthèse d'adresse 70 est utilisé pour discerner ces trames.

Chaque trame est à nouveau divisée en ligne successive paire ou impaire. Une ligne d'adresse A10 fournie en sortie du circuit synthétiseur d'adresse 70 permet de les distinguer. Les signaux ST/2 et A10 sont envoyés à la mémoire de transcodage pour sélectionner par adressage un code de sélection de la mémoire de transcodage et pour synchroniser indirectement le multiplexage vidéo 20.

On a représenté sur la figure 7 les codes de sélection contenus dans la mémoire de transcodage qui sont représentés sous forme binaire, l'état des signaux
ST/2 et A10 adressant la mémoire de transcodage en fonction de la voie vidéo d'entrée choisie dans le multiplexeur vidéo 20. La voie vidéo d'entrée Es1 correspondant à la caméra 101 est aiguillée vers la sortie S du multiplexeur durant toute la durée de la trame 1 (trame impaire) du signal vidéo représentatif de l'image formée par la caméra 101. La trame 1 (impaire) de l'image résultante est donc identique à la trame 1 (impaire) de l'image formée par la caméra 101.

La voie vidéo d'entrée ES2 correspondant à la caméra 102 est aiguillée vers la sortie S du multiplexeur durant la durée d'une ligne paire de la trame 2 (paire) du signal vidéo représentatif de l'image formée par la caméra 102. La voie vidéo d'entrée Es3 correspondant à la caméra 103 est aiguillée vers la sortie S du multiplexeur durant la durée d'une ligne impaire de la trame 2 (trame paire) du signal vidéo représentatif de l'image formée par la caméra 103. La trame 2 (paire) de l'image résultante correspond donc à une combinaison de lignes paires et impaires des images formées par les caméras 102, 103.

La table de transcodage délivre en temps réel les codes de sélection 10,11,01 sur les entrées de commande ECl, EC2 du multiplexeur vidéo 20 selon la séquence indiquée ci-dessus. Cette séquence correspond à une répartition de parties des signaux d'image formés par les caméras 101, 102, 103 dans le signal vidéo représentatif de l'image résultante.

Bien entendu, on peut prévoir une séquence différente de commande du multiplexeur vidéo sans pour cela sortir du cadre de l'invention.

Les codes de sélection sont chargés dans la mémoire de transcodage 30 par le biais de l'unité de traitement 80 agencée pour traduire une répartition déterminée en codes de sélection.

Les données numériques issues du convertisseur analogique numérique 40 et enregistrées dans la mémoire 50 représentent la luminance des points d'image de l'image résultante. L'unité de traitement 80 est agencée pour extraire de la mémoire 50 les données numériques correspondant à la trace lumineuse par comparaison avec une valeur de seuil de luminance prédéterminée et enregistrée dans un moyen de mémorisation associé à l'unité de traitement 80. A partir de données numériques extraites de la mémoire 50, l'unité de traitement 80 calcule les coordonnées spatiales des points du contour en fonction de ladite répartition et de l'angle de prise de vue. En particulier, chaque ligne de données numériques mémorisée dans la mémoire 50 est déterminée par un numéro de ligne (paire ou impaire) et un numéro de trame (paire ou impaire). En fonction de la répartition choisie, on retrouve facilement la caméra correspondante à la ligne de données numériques dans la mémoire 50.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les données numériques enregistrées dans la mémoire 50 sont transférées vers un moyen de mémorisation 100 associé à l'unité de traitement 80.

L'unité de traitement 80 est agencée pour démultiplexer les données numériques, c'est à dire pour séparer les lignes de données numériques afin de reconstituer trois images sous forme numérique correspondant aux trois champs de prises de vue de chacune des caméras 101, 102, 103 en fonction de ladite répartition. Puis, l'unité de traitement 80 effectue l'extraction des points des parties de contour contenues dans chacune de ces images comme décrit ci-dessus. Pour chacun des points du contour identifié, on calcule ces coordonnées spatiales. L'unité de traitement 80 est agencée pour afficher sur un dispositif de visualition 90 du type moniteur vidéo, les images reconstituées faisant apparaître chacune à la fois une partie de contour et le relief du corps du patient appartenant au champ de prise de vue de la caméra correspondante.En manoeuvrant un dispositif de désignation de points d'image 120, tel qu'une "souris", relié de façon connue à l'unité de traitement 90, on positionne sur l'une des images affichée, un repère visuel 140 sélectionnant un point d'image particulier de l'image et plus spécifiquement, mais non limitativement, un point de contour représenté par "l'image" 150 de la trace lumineuse visualisée. L'unité de traitement 80 est agencée pour marquer la donnée numérique correspondant à ce point d'image soit dans la mémoire 50, soit dans le moyen de mémorisation 100, de manière que lors de la visualisation du contour sur le dispositif d'affichage à partir des coordonnées spatiales des points du contour, le repère visuel apparaisse à l'endroit du contour correspondant au point d'image marqué.

Avantageusement, selon le mode de réalisation de l'invention en utilisation hospitalière, chaque point spécifique repéré par le repère visuel matérialise des données liées au traitement par la radiothérapie. Il s'agit par exemple de l'intersection entre l'axe médian du patient et le contour du corps du patient, des directions de visée des générateurs à haute énergie, ou encore des coordonnées de la tumeur. On détermine une succession de contours, par translation de la table 250 ou du support des couples (laser-caméra) de manière à amener différentes sections du corps du patient dans le plan d'éclairage. Le calcul de la répartition de doses d'irradiation a pour but de contrôler qu'une tumeur reçoit une dose homogène et tumoricide pour un minimum de lésion des tissus sains avoisinants.Pour cela, on introduit les coordonnées spatiales des points de contours, préalablement mémorisées sur disque magnétique par exemple, dans un ordinateur agencé pour calculer la répartition des doses des radiations nécessaires. La localisation de la tumeur étant connue grâce à des radiographies orthogonales par exemple, on effectue l'étude balistique qui désigne les directions et les champs d'irradiation. Ces informations introduites aussi dans l'ordinateur permettent de faire apparaître sur un écran graphique, grâce à un logiciel spécialisé, des courbes isodoses à l'intérieur du contour et autour de la tumeur.

Selon une autre application de l'invention, on effectue un relevé et une mesure d'un contour sur une section du corps du patient, par exemple au niveau de la poitrine, on place du point spécifique sur l'axe de symétrie du corps, et par logiciel, on scrute les deux parties d image séparées par l'axe de symétrie pour quantifier la disymétrie et identifier une section différentielle. On répète cette opération pour plusieurs sections réparties sur la zone du corps étudiée, et à partir des différentes sections différentielles identifiées on établit un profil suivant la répartition des sections pour fabriquer une prothèse ou envisager une phase de chirurgie réparatrice.

Bien entendu, l'exemple de réalisation de l'invention est donné à titre illustratif et on peut prévoir d'autres utilisations du procédé et du système de relevé et de mesure d'un contour selon l'invention.

A titre d'exemple on pourrait utiliser ce système pour relever et mesurer les contours d'objets, tels que des pièces industrielles disposées sur un tapis roulant les amenant à vitesse constante face à une pluralité de sources lumineuses et de dispositifs optiques agencés conformément à l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 - Procédé de relevé et de mesure d'au moins un contour ou partie de contour, sur la surface d'un objet ou sujet tridimentionnel pour la détermination des coordonnées spatiales des points dudit contour dans un référentiel tridimensionnel, du type dans lequel on éclaire la surface de l'objet par une pluralité de faisceaux lumineux lamellaires issus d'une pluralité de sources lumineuses (15) réparties autour d'une section de l'objet, les faisceaux lumineux étant contenus dans un même plan d'éclairage (P) en vue de former une trace lumineuse continue sur ladite surface matérialisant un contour ou partie de contour dudit objet ou sujet, on observe ledit objet au moyen d'une pluralité de dispositifs optiques de formation d'une image (10), associés respectivement å chaque source lumineuse, suivant un angle de prise de vue déterminé par rapport au plan d'éclairage, pour délivrer des signaux vidéo représentatifs des images formées simultanément par chaque dispositif optique de formation d'une image, caractérisé en ce que

- on sélectionne une partie de chaque signal vidéo représentatif d'une image formée dudit objet ou sujet pour constituer, par un multiplexage temporel en temps réel des parties d'image et selon une répartition déterminée desdites parties de signaux correspondants, un signal vidéo représentatif d'une image résultante ;

- on mémorise ledit signal vidéo représentatif de l'image résultante pour obtenir des données numériques représentatives de la luminance des points d'image de l'image résultante ;;

- on extrait desdites données numériques, les données numériques correspondant à la trace lumineuse par comparaison avec une valeur de seuil de luminance et

- on calcule à partir des données numériques ainsi extraites, les coordonnées spatiales des points du contour correspondant en fonction de ladite répartition et dudit angle de prise de vue.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

- on reconstruit des images sous forme numérique correspondant sensiblement aux images formées simultanément, à partir de ladite répartition et desdites données numériques représentatives de la luminance des points d'image de l'image résultante

- on affiche sur un écran de visualisation (90) lesdites images reconstruites pour visualiser la surface de l'objet ou sujet observé selon les différentes prises de vues ainsi que la trace lumineuse matérialisant un contour, ou une partie de contour, sur cette surface

- on positionne sur ledit écran de visualisation un repère en correspondance avec un point d'image sélectionné de la trace lumineuse

- on marque la donnée numérique correspondant audit point d'image sélectionné et on associe ledit marquage aux coordonnées spatiales dudit point d'image sélectionné.

3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on éclaire la surface d'une partie du corps d'un sujet, tel qu'un être humain, par trois faisceaux lumineux lamellaires issus de trois sources lumineuses (151, 152, 153), et on observe ledit sujet au moyen de trois dispositifs optiques de formation d'une image (101, 102, 103), lesdites sources lumineuses et lesdits dispositifs optiques étant répartis par couple (source lumineuse, dispositif optique) sur la périphérie d'un arceau (200) entourant la partie du corps du sujet, un premier couple (151, 101) étant disposé au dessus du corps du sujet, un second couple (152, 102) étant disposé face à la partie latérale droite du corps du sujet et le troisième couple (153, 103) étant disposé face à la partie latérale gauche du corps du sujet, de manière que les faisceaux lumineux forment une trace lumineuse continue sensiblement sur la périphérie du corps du sujet et que les images formées simultanément par les dispositifs optiques correspondent respectivement aux vues de dessus et latérales du corps du sujet caractérisé en ce que ladite répartition consiste à affecter dans la partie du signal vidéo représentatif de la trame paire respectivement impaire de l'image résultante la partie du signal vidéo représentatif de la trame paire respectivement impaire de l'image formée par le dispositif optique (101) du premier couple dans la partie du signal vidéo représentatif de la trame impaire respectivement paire de l'image résultante , les parties de signaux vidéo représentatifs des lignes paires respectivement impaires des images formées par les dispositifs optiques (102, 103) des second et troisième couple.

4 - Système pour le relevé et la mesure d'au moins un contour ou partie de contour, sur la surface d'un objet ou sujet tridimensionnel pour la détermination des coordonnées spatiales des points dudit contour dans un référentiel tridimensionnel du type comprenant une pluralité de sources lumineuses (15) engendrant des faisceaux lumineux lamellaires contenus dans un même plan d'éclairage pour former une trace lumineuse continue sur ladite surface matérialisant un contour, ou partie de contour dudit objet ou sujet, une pluralité de dispositifs optiques (10) de formation d'une image dudit objet associés respectivement aux sources lumineuses, les axes optiques desdits dispositifs optiques faisant un angle de prise de vue déterminé avec le plan d'éclairage, les dispositifs optiques délivrant une pluralité de signaux vidéo représentatifs d'images formées simultanément, caractérisé en ce qu'il comprend en outre

- un moyen multiplexeur (20) de parties d'images recevant sur ses entrées (Es1, Es2, Es3) les signaux vidéo représentatifs des images formées simultanément délivrés par la pluralité de dispositifs optiques (101, 102, 103) et fournissant sur une sortie (s) et en temps réel un signal vidéo représentatif d'une image résultante, ledit signal vidéo représentatif de l'image résultante étant composé de parties des signaux vidéo en entrée du moyen multiplexeur selon une répartition déterminée,

- un moyen de conversion analogique numérique (40) recevant en entrée ledit signal vidéo représentatif de l'image résultante pour fournir une série de données numériques représentatives des points d'image de l'image résultante

- un moyen de mémorisation (50) pour enregistrer lesdites données numériques

- une unité de traitement (80), du type à microprocesseur, reliée au moyen de mémorisation et agencée pour extraire desdites données numériques, les données numériques correspondant à la trace lumineuse par comparaison avec une valeur de seuil de luminence préalablement enregistrée et pour calculer en fonction de ladite répartition et de l'angle de prise de vue, les coordonnées spatiales des points du contour correspondant auxdites données numériques extraites.

5 - Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen générateur de signaux de synchronisation vidéo (60), recevant en entrée un signal vidéo synchrone de signaux vidéo en entrée du moyen multiplexeur, tel que le signal vidéo représentatif de l'image résultante, pour fournir en sortie des signaux de synchronisation vidéo et un moyen de pilotage (30) du moyen multiplexeur (20), recevant en entrée lesdits signaux de synchronisation vidéo, pour sélectionner, en fonction de l'état desdits signaux de synchronisation, une voix d'entrée vidéo (es, ES2, Es3) déterminée du moyen multiplexeur.

6 - Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen multiplexeur (20) comprend des entrées de commande (ECl, Ex2) pour la sélection d'une voix d'entrée vidéo (Esl, Es2, Es3) en fonction de l'état desdites entrées de commande correspondant à un code de sélection et en ce que ledit moyen de pilotage (30) est agencé pour engendrer des codes de sélection déterminés en fonction de l'état desdits signaux de synchronisation.

7 - Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de pilotage (30) est une table de transcodage dans laquelle sont enregistrés une pluralité de codes de sélection, ladite table de transcodage étant chargée par l'unité de traitement (80) agencée pour traduire une répartition prédéterminée en une série de codes de sélection.

8 - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de visualisation d'image (90) reliée à l'unité de traitement (80), ladite unité de traitement étant agencée pour afficher une image sur le dispositif de visualisation d'image à partir des données numériques enregistrées dans la mémoire (50), un dispositif (120) relié à l'unité de traitement (30) pour désigner un point d'image de l'image reconstituée visualisée sur le dispositif de visualisation (90), ladite unité de traitement étant en outre agencée pour marquer la donnée numérique enregistrée dans la mémoire (50) et correspondant au point d'image désigné.

9 - Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite unité de traitement (80) est agencée pour afficher sur ledit dispositif de visualisation d'image (90) les points du contour à partir des coordonnées spatiales des points de contour et pour afficher un repère visuel sur un point dudit contour correspondant à une donnée numérique marquée.

10 - Utilisation du système selon les revendications 4 à 9, pour le calcul de la répartition de doses d'irradiation en vue d'effectuer une radiothérapie transcutanée sur un patient atteint d'une lésion tumorale.

11 - Utilisation du système selon les revendications 4 à 9, pour le calcul de volumes différentiels en vue de quantifier la répartition desdits volumes appliquée à la chirurgie réparatrice.