L'acoustique en temps inversé dans l'imagerie biomédicale
Un son peut être décrit à n'importe quel point dans l'espace par une quantité scalaire et vectorielle. La quantité scalaire, à savoir la pression du son, peut être mesurée à l'aide de transducteurs. Cependant, le vecteur de la vitesse des particules acoustiques ne peut être mesuré que depuis peu grâce au développement de capteurs de vecteurs acoustiques. L'objectif du projet VECTRA (High-resolution and robust time reversal acoustics using vector sensor arrays) était de démontrer que les informations supplémentaires enregistrées par ces nouveaux systèmes acoustiques pouvaient être exploitées pour contrôler la propagation du son dans des supports complexes et améliorer la détection ciblée. Les chercheurs ont développé des algorithmes et techniques pour améliorer l'acoustique en temps inversé à l'aide de séries de capteurs de vecteurs acoustiques. La méthodologie utilisée nécessite du son enregistré en temps inversé et sa retransmission dans le support. Le signal retransmis se propage et se reconcentre sur la source. Trois indicateurs clés ont été utilisés pour mesurer les améliorations des performances dans l'acoustique en temps inversé. Il s'agissait de la résolution temporelle et spatiale de la cible d'inversion de temps, du taux de signal-à-bruit de la cible et du taux de convergence indiquant à quelle rapidité la cible peut être atteinte. Avec les nouveaux algorithmes et techniques, les chercheurs ont pu, en particulier, améliorer le taux de signal-à-bruit de 15 fois et le taux de convergence de 10 fois. Ils ont, de plus, développé une nouvelle méthode de traitement du signal pour des séries de 75-80 % plus petites sans perte de performance. La performance des algorithmes et techniques développés et testés par simulation numérique a été validée par des expériences dédiées. Autre fait important, l'hypothèse initiale émise par l'équipe de VECTRA – à savoir qu'il était possible d'améliorer de manière significative l'acoustique en temps inversé avec des capteurs de vecteurs acoustiques – a été confirmée. L'imagerie biomédicale devrait profiter des résultats de VECTRA. De nouvelles connaissances acquises par la recherche du projet seront utilisées dans le contexte d'un projet suivant visant l'amélioration des techniques existantes de dépistage de cancer du sein ainsi que l'augmentation de la résolution spatiale et temporelle. D'autres applications pourraient être concernées dans les systèmes de divertissement domestique où l'acoustique en temps inversé peut être utilisée pour caractériser l'environnement intérieur et localiser des personnes.
Mots‑clés
Acoustique en temps inversé, imagerie biomédicale, capteurs de vecteurs acoustiques, son, VECTRA
