Développement de stratégies de reconstruction à grandissement variable pour la tomographie X robotisée // Development of new strategies for robotic computed tomography with variable magnification

Le Département Instrumentation Numérique regroupe des compétences très variées à travers plusieurs plateformes expérimentales et logicielles. Dans le Service Monitoring, Contrôle et Diagnostic, une des thématiques de recherche est l’inspection par méthodes RX. Dans ce cadre, une cellule d’inspection robotisée est en service depuis plusieurs années et sert comme plateforme d’expérimentation pour des développements algorithmiques et sur le plan de l’instrumentation. Un enjeu important des configurations de scan robotisées est la possibilité d’inspecter des pièces de grandes dimensions. Pour la plupart des cas d’application, des zones d’intérêt sont définies, pour lesquelles une résolution spatiale plus élevée est souhaitée. Dans ce contexte, un programme comportant plusieurs axes de développement est proposé avec l’objectif principal de faciliter la mise en œuvre et l’utilisation pour des cas d’application industriels.

Un premier volet du travail consistera à développer des algorithmes de reconstruction tomographique pour une stratégie à grandissement variable, via une approche analytique comme proposé par Dennerlein [1] et ensuite d’adapter des algorithmes itératifs de type SART.

Un deuxième volet concernera l’adaptation des algorithmes pour permettre une représentation multi-échelle des volumes reconstruits, par des décompositions de type de type octree ou ondelettes. Une approche de corrélation entre les données expérimentales et le modèle de la pièce inspectée permettra une meilleure adaptation pour améliorer la méthodologie de tomographie VOI (volume d’intérêt).

Un troisième volet visera la phase de validation expérimentale et aussi le développement d’un système de vérification du positionnement des éléments de la scène à l’aide de capteurs de distance. Une mesure simultanée de la distance source – surface de la pièce avec la prise d’image radiographique permettra de corriger les erreurs de positionnement pour chaque acquisition et de les intégrer à terme directement dans le processus de reconstruction.


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The Department of Numerical Instrumentation joins expertise on different research fields through experimental and software platforms. In the Monitoring, Control and Diagnostic Unit, one of the important research areas is the industrial inspection with X-ray methods. Within this framework, a robotic inspection facility is being employed for innovative research and validation of new algorithms and on instrumentation aspects.
One of the most important features of robotic inspection is the possibility to scan large samples. In most application cases, region-of-interest areas are defined, for which a higher spatial resolution is targeted. In this context, a research program covering several topics is proposed, with the main objective of facilitating the setup and the use of the robotic inspection configuration for industrial application cases. A focus can be set on one or two research topics, depending on the background and on personal R&D interests and initiatives of the candidate.

A first topic will consist of developing CT reconstruction algorithms for a scan configuration using a variable magnification ratio, in a first phase with analytical algorithms such as the one proposed by Dennerlein [1] and then to adapt iterative reconstruction algorithms of SART type.

A second topic will consist on a work related to adapt the algorithms towards a multi-resolution representation of the reconstructed volumes, through octree or wavelet decomposition. An approach involving the correlation of experimental data to the CAD model of the sample will allow a better implementation in order to improve the VOI (volume of interest) tomography.

A third topic focused on instrumentation will deal with the experimental validation and additionally it will aim to develop a system capable to verify the accurate positioning of the scene elements with the help of precision distance sensors. A simultaneous measure of the distance source - to part surface together with the radiographic image will allow implementing corrections for positioning errors for every scan point and in a second phase to use this additional information directly in the reconstruction process.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service Monitoring, Contrôle et Diagnostic
Laboratoire : Laboratoire Instrumentation Multi TEChniques
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : LAZARO-PONTHUS Delphine
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/LIST/DIN
URL : https://list.cea.fr/fr/plateformes/plateforme-de-controle-non-destructif-developper-et-valider-des-technologies-innovantes-de-controle-industriel/

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service Monitoring, Contrôle et Diagnostic

M2 mathématiques appliquées, traitement d'images, physique