Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : OPTIQUE, PHOTONIQUE ET TRAITEMENT D'IMAGE
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
imagerie,3d,tomographie,diffraction multiple,optique,problème inverse
Keywords
imaging,3d,tomography,scattering,optique,inverse problem
Titre de thèse
Tomographie de diffraction en régime de diffusion multiple
Diffraction tomography with multiple scattering
Date
Mardi 3 Décembre 2019 à 14:00
Adresse
52 Avenue Escadrille Normandie Niemen, 13013 Marseille, France Salle de thèse
Jury
Directeur de these |
M. Patrick CHAUMET |
Aix Marseille Université |
Rapporteur |
M. Emmanuel BOSSY |
Université Grenoble Alpes |
Rapporteur |
M. Jérôme IDIER |
Universite de Nantes |
Examinateur |
Mme Claire PRADA-JULIA |
ESPCI - Institut Langevin |
Examinateur |
M. Anthony DUBOIS |
CEA centre de Grenoble |
CoDirecteur de these |
M. Kamal BELKEBIR |
Aix- Marseille Université |
Résumé de la thèse
La tomographie de diffraction optique est une technique dimagerie dans laquelle un
objet est illuminé successivement par un faisceau laser sous différents angles dincidence
avec une méthode interférométrique qui permet denregistrer à la fois la phase et linten-
sité du champ dans lespace image dun microscope. La permittivité de lobjet est alors
reconstruite numériquement à partir du jeu de données des champs complexes à laide
dune méthode dinversion.
Dans ce tapuscript, nous étudions tout dabord leffet de la diffusion multiple dans
lobjet sur les reconstructions obtenues, en étudiant notamment différentes possibilités
dapproximation (Born) pour accélérer le calcul.
La mesure de la phase dans le domaine de loptique étant délicate, car obtenue par
une méthode interférentielle. Jai développé une technique de reconstruction basée unique-
ment sur les intensités. Jai notamment montré que les reconstructions ainsi obtenues sont
proches de celles avec le jeu de données complet champ + phase.
Enfin, nous proposons de coupler la tomographie de diffraction sans mesure de phase
à la microscopie de fluorescence à illumination structurée. Dans ce cadre, nous illustrons
limpact de la modélisation de lillumination excitatrice au niveau des fluorophores sur le
pouvoir de résolution de la technique dimagerie. Par ailleurs, nous présentons une méthode
dimagerie qui estime simultanément les fluorophores et le milieu qui les entoure à partir
de la mesure conjointe des intensités de diffraction et de fluorescence.
Thesis resume
Optical diffraction tomography is an imaging technique in which a target is successively
illuminated by a laser beam under different angles of incidence with an iterferometric setup
which enables to record both the phase and the intensity of the field in the image space
of a microscope. The permittivity of the target is then numerically estimated from the
complex field dataset thanks to an inversion procedure.
In this typescript, we first study the effect of multiple scattering inside the target on
the obtained reconstructions by studying different approximations (Born) to speed up the
computation.
The recording of the phase in the optical domain is tricky, for it requires a interfero-
metric setup. I have built a reconstruction technique based only on the intensities. I show
that the obtained reconstructions are close to those obtained with the complete dataset
field + phase.
Finally, we propose to adjoin phaseless diffraction tomography to fluorescence structu-
red illumination microscopy. In this framework, we illustrate the impact of the modeliza-
tion of the illumination excitating the fluorophores on the resolving power of the imaging
technique. Moreover, we demonstrate an imaging method which estimates simultaneously
the fluorophores and the surrounding media from the joint recording of diffraction and
fluorescence intensities.