Stéphane CUENAT: "Utilisation de l’apprentissage profond et d’un microscope holographique pour la localisation d’objets avec une précision sub-micrométrique"

Résumé :  La localisation et le suivi d’objets à partir de données holographiques présentent des défis uniques. Obtenir une précision sub-micrométrique sur des distances centimétriques nécessite à la fois une grande précision spatiale et des performances computationnelles en temps réel. Les méthodes traditionnelles peinent face aux volumes massifs de données et au bruit intrinsèque de l’holographie. Celle-ci est principalement utilisée pour l’imagerie biologique et l’accès au relief 3D, statique ou dynamique, en imagerie à pixel unique (SPI). Son application à la localisation d’objets reste cependant largement inexplorée, soulignant l’originalité de ce travail. L’apprentissage profond (DL) s’impose comme une solution aux limites des approches classiques, permettant l’estimation robuste de l’autofocus, la récupération de position et la reconstruction de trajectoire. Cette thèse explore des méthodes DL combinées à une caméra holographique pour une localisation précise à six degrés de liberté (6-DoF) de cibles macroscopiques structurées. Les cibles de référence sont des motifs pseudo-périodiques, intégrant un codage robuste pour une estimation spatiale précise. Contrairement aux échantillons microscopiques, elles permettent des mesures jusqu’à 10 cm tout en conservant une résolution sub-nanomètre, atteignant un ratio plage-résolution de 10^8. Deux principes guident cette approche :

(i) des cadres périodiques pour des mesures de phase haute résolution et l’identification sans ambiguïté des périodes sur de longues distances,
(ii) des caractéristiques détectables sans optiques à fort grossissement, préservant un large espace de travail. [...]

Composition du jury : 

Raphaël COUTURIER Professeur des universités Université Marie et Louis Pasteur Directeur de thèse
Patrick SANDOZ Chargé de recherche Université Marie et Louis Pasteur CoDirecteur de thèse
Brahim TAMADAZTE Directeur de recherche Institut Systèmes Intelligents et de Robotique (ISIR) Examinateur
Stéphane CHRETIEN Professeur Université Lumière Lyon 2 Rapporteur
Flavien VERNIER Professeur Université Savoie Mont-Blanc Rapporteur

Localisation : Institut FEMTO-ST 15B, avenue des Montboucons 25000 BESANCON - salle Amphithéâtre Jean-Jacques Gagnepain