drait si l’on réalisait une acquisition dudit objet. La procédure nécessite d’estimer le trajet d’un rayon lorsqu’il traverse l’objet depuis sa position initiale sur la lentille de focalisation. Nous
FIGURE3.10 – Obtention du collier à partir du modèle CAO.
proposons d’utiliser le modèle CAO d’un objet pour estimer ce trajet. Une fois ce trajet estimé, il est nécessaire de calculer l’atténuation subie par le rayon pour obtenir la mesure simulée.
Un modèle CAO est une représentation 3D de l’objet, composé d’un ensemble fini de points que l’on nomme vertex qui, lors de l’affichage du modèle CAO, sont utilisés pour définir des triangles servant à la représentation des interfaces de l’objet. Chaque triangle peut être définit par trois sommets, trois arrêtes et une normale à sa surface représentant son orientation dans l’espace. Cette normale est attribuée à chaque sommet. Nous définissons un plan 2D du mo- dèle CAO 3D de l’objet. Pour obtenir ce plan 2D, la méthode consiste à identifier quels sont les arrêtes des différents triangles qui intersectent le plan 2D, et calculer les positions corres- pondantes à ces intersections. Dans le cas où une arrête est coplanaire avec le plan 2D, les deux sommets définissant le segment sont conservés. L’information sur l’orientation du tri- angle considéré est attribuée à chacun des points retenus. En reliant par des segments ces nou- veaux points, en fonction de leur proximité, on obtient ce que l’on nomme collier. Ce collier représente les interfaces de l’objet dans le plan 2D considéré, sur lequel le lancer de rayon est appliqué. La Fig. 3.10 représente un modèle CAO d’un cylindre (en noir) dans lequel un plan 2D (en vert) est définit. Les points d’intersection entre le modèle CAO et le plan 2D sont re- présentés en rouge. Les segments du collier, correspondant à ces points, sont représentés en bleu.
Afin de définir la déviation d’un rayon lors de la traversée du collier, il est nécessaire de définir l’angle d’incidence au point d’impact. Ce point d’impact se situant sur un des segments du collier, la normale au niveau du point d’impact est interpolée à partir des normales des deux points définissant le segment. L’inconvénient de cette solution est que l’angle d’incidence est dépendant de la finesse du modèle CAO considéré. Plus ce modèle est fin, meilleure est l’esti- mation de l’angle d’incidence. Une mauvaise estimation de l’angle d’incidence peut conduire à une déviation du rayon erronée, pouvant avoir un impact négatif sur la simulation des pro- jections de l’objet.
Dés lors que le rayon a traversé le collier, deux scénarios sont possibles. Soit le rayon atteint la lentille de collection, soit il ne l’atteint pas. Cependant, le fait qu’un rayon atteigne la lentille de collection ne garantit pas qu’il atteigne le détecteur. La Fig. 3.11 représente deux cas pour illustrer ce point :
• Un premier rayon – atteignant le détecteur – (en vert) avec un angle d’incidence θRa y1
faible sur la lentille de collection.
• Un second rayon – n’atteignant pas le détecteur – (en bleu) ayant une forte incidence θRa y2.
Ray1 Ray2
L3
L4
L5
Détecteur THz
FIGURE3.11 – Propagation des rayons jusqu’au détecteur THz: en fonction de l’angle d’incidence au
niveau de la lentilleL3, un rayon peut ne pas atteindre le détecteur THz.
Ainsi, il est nécessaire de calculer la propagation de chaque rayon jusqu’au détecteur. Une fois que l’on a déterminé si le rayon atteint le détecteur, il est nécessaire de définir les pertes d’intensité subies par le rayon au cours de son trajet dans l’objet. Ces pertes sont dépen- dantes des propriétés optiques de l’objet. Un modèle CAO pouvant être composé de plusieurs colliers, nous proposons d’attribuer à chaque collier l’information relative à ces propriétés optiques. Ce choix implique qu’entre deux colliers, les propriétés optiques sont considérées comme constantes. Étant donné que l’évaluation des paramètres optiques d’un matériaux cor- respond à la moyenne de ces propriétés, nous considérons que cette approximation est accep- table. Les pertes que peut subir un rayon sont :
• Les pertes par réflexion à chaque interface de l’objet. • L’atténuation subie lors du passage dans l’objet.
Concernant les pertes par réflexions, il est possible d’utiliser les coefficients de Fresnel qui définissent la portion d’intensité réfléchie – coefficient de réflexion – et celle transmise – coef- ficient de transmission. La pondération s’effectue en multipliant le coefficient de transmission à l’intensité du rayon au moment de sa traversée d’une interface selon un certain angle d’inci- dence. Ces coefficients de Fresnel dépendent de la polarisation du champ électromagnétique et sont définis selon deux cas généraux :
• Les ondes Transverses Électriques (TE) où le champs électrique incident est polarisé per- pendiculairement au plan d’incidence, le champ magnétique étant contenu dans le plan d’incidence.
• Les ondes transverses magnétiques où le champ magnétique incident est polarisé per-
pendiculairement au plan d’incidence, le champ électrique étant contenu dans le plan d’incidence.
La polarisation de l’onde THz que nous considérons étant réalisée en mode TE, les coeffi- cients de réflexionrhet de transmissionth à considérer lors de la traversée de lahi `eme interface s’expriment (voir Fig. 3.12) :
rh=
n1cos(Aih) − n2cos(Arh) n1cos(Aih) + n2cos(Arh)
r Ai A t H r h h h h h Interface h
FIGURE3.12 – Transmission et réflexion d’un rayon sur lahi `emeinterface.
th=
2n1cos(Aih) n1cos(Aih) + n2cos(Arh)
, (3.6)
où n1 (respectivement n2) est l’indice de réfraction du matériaux avant (respectivement
après) lahi `emeinterface etAih(respectivementArh) est l’angle d’incidence (respectivement l’angle réfracté) du rayon par rapport à la normale à laheme` interface.
Concernant les pertes par absorption subies par un rayon, connaissant l’intensité initialeI0 de ce dernier, il est possible de considérer que l’absorption subie par un segment s du rayon
traversant un objet (i.e. l’ensemble des points(x, z)tel que(x, z) ∈s) suit une loi de Beer-Lambert (Voir Eq. 2.17). En négligeant l’absorption induite par l’air et les différentes lentilles qui com- posent le système d’acquisition, l’intensitéIDet ec t eur d’un rayon mesurée par le détecteur s’ex- prime :
IDet ec t eur= I = I0exp µ − Z Z x,z∈s α(x, z)dxdz ¶ Y h th (3.7)
En répétant l’opération pour l’ensemble des rayons lancés, la projection simulée est ac- cessible en effectuant une moyenne arithmétique de l’intensité de chaque rayon, pour chaque projection de l’objet. Le choix d’une moyenne arithmétique permet de respecter la loi de conser- vation d’énergie.