Recalage d'images medicales multimodales par evolution differentielle adaptative

Conclusion générale

Dans ce travail, nous avons traité un problème d'optimisation très important dans le domaine de traitement et d'analyse d'images médicales. Il s'agit du recalage d'images médicales multimodales. Nous avons choisi l'algorithme de l'évolution différentielle (ED) comme un algorithme d'optimisation de base, et l'avons étendu pour avoir deux nouvelles variantes: L'évolution Différentielle Linéairement Adaptative (EDLA) et l'Evolution Différentielle Périodiquement Adaptative (EDPA).

Une approche iconique basée sur la maximisation de l'information mutuelle a été adoptée, vu qu'elle est la plus adaptée au cas des images médicales multimodales.

Les trois variantes, algorithme de base et les deux contributions, ont été testés sur différentes paires d'images médicales multimodales. Chaque variante a été exécuté 30 fois (excepte 5 pour le cas affine) et la moyenne, l'écart-type et la médiane ont été calculés. A base de ces mesures statistiques, des comparaisons et des analyses ont été offertes. Les résultats obtenus ont démontré que les deux nouvelles variantes sont meilleures dans la majorité des cas que la variante de base.

Une difficulté majeure qu'on a rencontré lors de la réalisation de ce travail était le besoin à des supports de calculs puissants, vu la complexité algorithmique élevée des approches iconiques (calcul de l'information mutuelle). Même avec un processeur CORE I5, l'exécution reste trop lente.

Comme perspective, nous voulons étendre nos contributions pour la résolution d'autres problèmes réels ou académiques, ainsi que la réalisation d'une étude plus fine de leurs performances.

Bibliographie

[Ardia, Boudt, 2011] D. Ardia, K.Boudt, C.Peter, M.Mullen and B.G. Peterson, « Differential Evolution with DE optimé », the R Journal Vol. 3/1, ISSN 2073-4859, 2011.

[Atif, 2004] J.Atif, « Recalage non-rigide multimodal des images radiologiques par Information mutuelle quadratique normalisée», Thèse de doctorat, Université de Paris XI - Orsay, 2004.

[Barrette, 2008] M.Barrette, « Methode de Comparaison Statistique des Performances D'algorithmes Évolutionnaire », Mémoire, École de Technologie Supérieure, Université du Québec 2008.

[Bendiab, 2003] E.Bendiab, « Recalage d'image par système immunitaires », Mémoire de magistère, Universite Mentouri, Constantine.

[Benlahrache, 2007] N.Benlahrache, « Optimisation Multi-Objectif Pour l'Alignement Multiple de Séquences », Mémoire de magistère, Université Mentouri, Constantine, 2007.

[Bloch] I.Bloch, « Recalage d'images 2D et 3D », Présentation, Ecole Nationale Supérieur des Communications - CNRS UMR 5141 LTCI, Paris-France.

[Boudieb, 2008] D.boudieb, «Application des algorithmes évolutionnaires en optimisation géométrique de forme », Mémoire de magistère, Université M'Hamed Bougara, Boumerdes, 2008.

[Brown, 1992] L.G.Brown, « A suvery of image registration techniques », ACM Computing Survey, 1992.

[Cooren, 2008] Y.Cooren, « Perfectionnement d'un algorithme adaptatif d'Optimisation par Essaim Particulaire. Applications en génie médical et en électronique », Thèse de doctorat, Université de Paris, 2008.

[Collette, 2002] Y. Collette et P. Siarry, « Optimisation multiobjectif. Eyrolles », 2002. [Chikhi, 2010] S.Chikhi, « systèmes complexes », cours sac master 1 stic, 2010.

[Das et Suganthan, 2011] S.Das, et P. N.Suganthan, « Differential Evolution: A Survey of the State-of the-Art. », IEEE Trans. Evolutionary Computation, 2011.

[KIR, 83] S. Kirkpatrick, C.D. Gellat et M.P. Vecchi, « Optimization by simulated anealing », Science, 1983.

[Devarenne, 2007] I.Devarenne, « Études en recherche locale adaptative pour l'optimisation combinatoire », Thèse de doctorat, 2007.

[Draa, 2011] A. Draa , « Modèles pour les systèmes complexes adaptatifs pour la résolution de problèmes : Automates cellulaires apprenants quantiques et évolution différentielle quantique », Thèse de doctorat, Université Mentouri, Constantine, 2011.

[Dutot, Olivier] A.Dutot, D.Olivier, « Optimisation par essaim de particules Application au problème des n-Reines», document, Université du Havre.

[Dutech, 2010] A.Dutech, « Méta-heuristiques pour l'optimisation : Differential Evolution et Particle Swarm Optimisation. », Séminaire MAIA, LORIA, Mai 2010. http://www.loria. fr/~dutech/Papier/pres_optim_maia_100503.pdf.

[Faugeras, 1993] O.Faugeras, « Three Dimensional Computer Vision. The MIT Press »,1993.

[Frija et Mazoyer, 2002] G.Frija, B.Mazoyer, site web de la Fondation pour la recherche médicale, 2002. www.frm.org.

[Gardeux, 2008] V.Gardeux, « Recalage d'image et méthodes d'optimisation », 2008.

[Grova, 2005] C.Grova, « Simulations réalistes de données de tomographie d'émission monophotonique (TEMP) pour l'évaluation de méthodes de recalage TEMP/IRM utilisant des mesures statistiques de similarité : application dans le contexte de la fusion de données en épilepsie», Thèse de doctorat, Université De Rennes I, 2005.

[Kajee-Bagdadi, 2007] Z. Kajee-Bagdadi, «Differential Evolution Algorithms for Constrained Global Optimization», A thesis submitted to the Faculty of Science, University of the Witwatersrand, Johannesburg in fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science, 2007.

[Karaboga, OKDEM, 2004] D.Karaboga, S.OKDEM «A Simple and Global Optimization Algorithm for Engineering Problems: Differential Evolution Algorithm», Department of Computer Engineering, Erciyes University, Kayseri-TURKEY, 2004.

[Purcina, Saramago, 2008] L.A.Purcina, P.Saramago, « Differential Evolution Applied to the Solution of Large Linear Systems », In ICEO, 2008.

[Kennedy et al., 1995] J. Kennedy, R.C. Eberhart, « Particle Swarm Optimisation », Proceedings of the IEEE International Conference on Neural Networks, IEEE, Press, 1995.

[Koza, 1999] J.R.Koza, Bennett, F.H., Andre, D., and Keane, M.A, « Genetic Programming III: Darwinian Invention and Problem Solving », Morgan Kaufmann, 1999.

[Larousse médicale, 2006] Larousse médicale, 2006.

[Labed, 2006] S.Labed, « Systèmes Complexes Adaptatifs Application au traitement des images », Université Mentouri, Constantine, 2006.

[Laboudi, 2009] Z.Laboudi, « Évolution d'automates cellulaires par algorithmes génétiques quantiques sur un environnement parallèle », Mémoire de magistère, Université Mentouri de Constantine, 2009.

[Layeb, 2010] A.Layeb, « Utilisation des Approches d'Optimisation Combinatoire pour la Vérification des Applications Temps Réel », Thèse de doctorat, Université Mentouri, Constantine, 2010.

[Lombaert et Thériault, 2005] H.Lombaert, J.Thériault, « Recalage par maximisation de l'information mutuelle », Rapport de projet, Ecole polytechnique de Montréal, 2005.

[Mashoul, 2004] S.Mashoul, « Optimisation par les systèmes complexes pour le recalage et la mise en correspondance en analyse d'image », Thèse de doctorat, Université Mentouri, Constantine, 2004.

[Nebti, 2005] S.Nebti, « Optimisation Par Écosystème Artificiels : Application à La

Segmentation D'images », Mémoire de magistère, Université Mentouri, Constantine, 2005.

[Neggaz et Benyettou] N.Neggaz, A.Benyettou, « Recalage des images médicales par les algorithmes évolutionnaires », Article, Université des Sciences et de la Technologie d'Oran, Oran.

[Noblet, 2006] V.Noblet, « Recalage non rigide d'images cérébrales 3D avec contrainte de conservation de la topologie», Thèse de doctorat, Université Louis Pasteur, Strasbourg, 2006.

[Roche, 2011] A.Roche, « Recalage d'images médicales par inférence statistique» Université de NICE - SOPHIA ANTIPOLIS, Version 2011.

[Rodriguez-Tello et al, 2005] E.Rodriguez-Tello, and LERIA J.K. Hao, « Recherche Tabou Réactive pour le Problème de l'Arrangement Linéaire Minimum », Proceedings of the ROADEF, 2005.

[Rubeaux, 2011] M.Rubeaux, « Approximation de l'information mutuelle basée sur le développement d'Edgeworth : application au recalage d'images médicales», Thèse de doctorat, Université DE RENNES 1 sous le sceau de l'Université Européenne de Bretagne, 2011.

[Saha] A.Saha, « Résolution des Problèmes Multi Objectifs à Base de Colonies de Fourmi», Université de Batna.

[Souquet et F.G .Radet, 2004] A.Souquet, F.G.Radet, «Algorithmes Génétiques», Thèse de fin d'année, 2004.

[Ston, Price, 1997] R.Ston, K.Price, «Differential Evolution - A Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces», Journal of Global Optimization, Kluwer Academic Publishers, Printed in the Netherlands, 1997.

[Talbi, 2000] E-G.Talbi, «Une taxinomie des métaheuristiques hybrides», ROADEF'2000, 2000.

[Talbi, 2009] H.Talbi, « Algorithmes évolutionnaires quantiques pour le recalage et la segmentation multi objectif d'images », Thèse de doctorat, Université Mentouri, Constantine, 2009.

[Troudi, 2006] F.Troudi, « Résolution du problème de l'emploi du temps : Proposition d'un algorithme évolutionnaire multi objectif », Mémoire de magistère, Université Mentouri, Constantine 2006.