Qu’est-ce qu’une carte thermique et comment est-elle créée ?
L’imagerie thermique consiste à convertir les valeurs de température obtenues avec une caméra thermique en images interprétables à l’aide d’une palette de couleurs donnée. Découvrez comment les images thermiques sont obtenues dans l’article Qu’est-ce que l’imagerie thermique et comment est-elle utilisée dans le sport ?.
Chaque processus d’analyse thermique commence par la séparation de la zone d’intérêt et de l’arrière-plan. L’ensemble des valeurs de température obtenu après avoir isolé les zones ou objets d’intérêt du fond d’une image thermique est appelé carte thermique (ou matrice de température). Les cartes thermiques peuvent être extraites à l’aide des outils de dessin fournis par les logiciels des caméras thermiques. Toutefois, comme ces analyses sont manuelles et que les outils de définition des régions d’intérêt peuvent manquer de précision, le processus peut être long et moins précis.
Dans le domaine médical, de nombreux modèles avancés d’intelligence artificielle ont démontré qu’il était possible d’obtenir de bons résultats de segmentation même avec des jeux de données limités [1]. Grâce à ses modèles avancés de segmentation musculaire basés sur l’IA, ai4sports segmente 40 groupes musculaires différents à partir d’images thermiques en quelques secondes et permet de générer des cartes thermiques rapides, automatisées et très précises [2-4].
L’image ci-dessous montre un exemple de segmentation musculaire réalisée par ai4sports à partir d’une image thermique brute, ainsi que la génération de cartes thermiques pour chaque muscle en quelques secondes.
Bien lire l’échelle de couleurs
Une caméra thermique collecte l’énergie infrarouge provenant de la zone observée et la convertit en valeurs de température. Cette matrice de température est ensuite convertie dans l’espace colorimétrique RGB selon la palette sélectionnée, puis présentée à l’utilisateur. Pour interpréter correctement l’image thermique obtenue, il faut connaître :
- L’échelle de couleurs sélectionnée
- La plage de température minimale et maximale
- La valeur d’émissivité de l’objet observé
Les caméras thermiques convertissent l’énergie infrarouge en une valeur de température pour chaque pixel en fonction de paramètres tels que l’émissivité, la distance et l’humidité. Les températures sont classées entre les valeurs minimale et maximale, puis un code couleur issu de la palette choisie est attribué à chaque pixel selon sa position dans cette plage. Cela permet d’obtenir une image thermique lisible et interprétable.
Remarque importante : L’émissivité de la peau humaine est de 0,98. Dans un logiciel utilisé pour l’analyse thermique chez l’être humain, le réglage d’émissivité de la caméra thermique doit donc être fixé à 0,98 [5].
Quels groupes musculaires peuvent être analysés ?
Lorsqu’on parle de température corporelle humaine, une plage d’environ 36,5-37,2°C est généralement indiquée. Chez une personne en bonne santé, cette valeur correspond à la température interne moyenne, ou température centrale. Les caméras thermiques ne mesurent pas la température centrale : elles mesurent l’énergie infrarouge émise par la peau. La chaleur produite par les processus métaboliques est transportée vers la peau par la circulation sanguine et la conduction tissulaire. L’image thermique montre donc la distribution de la température à la surface de la peau. Les asymétries de température entre des groupes musculaires symétriques peuvent être associées à des facteurs sous-jacents tels que des processus inflammatoires, des lésions physiologiques locales ou des variations de la perfusion sanguine.
Sur les images thermiques, la température de la peau humaine est généralement observée dans une plage de 32-35°C. Des zones telles que le globe oculaire ou l’oreille interne sont plus proches du centre du corps et peuvent donc présenter des valeurs davantage proches de la température centrale.
Les plus de 40 groupes musculaires analysés par ai4sports ont été définis selon ces principes et conformément à l’anatomie humaine, et les modèles d’IA ont été entraînés en conséquence. Avec ai4sports, chaque image thermique est segmentée selon l’anatomie de la personne photographiée, puis les groupes musculaires pertinents sont extraits.
Il faut garder à l’esprit que les caméras thermiques mesurent la température de surface. Les zones directement analysables sont donc principalement les groupes musculaires superficiels. Les tissus et muscles profonds, les ligaments qui ne sont pas proches de la surface ainsi que les organes internes ne peuvent pas être analysés directement, car leurs températures ne peuvent pas être mesurées depuis la surface cutanée.
Les groupes musculaires pouvant être analysés avec ai4sports comprennent :
| Région | Vue | Groupes musculaires |
|---|---|---|
| Groupes musculaires des membres inférieurs | Face antérieure | Pied, Cheville, Gastrocnémien et soléaire, Région patellaire, Rectus femoris, Quadriceps vastus, Tibial antérieur, Adducteur supérieur, Vaste médial |
| Groupes musculaires des membres inférieurs | Face postérieure | Tendon d’Achille, Biceps fémoral / ischio-jambiers latéraux, Région calcanéenne, Gastrocnémien latéral / mollet latéral, Gastrocnémien médial / mollet médial, Ischio-jambiers médiaux, Région poplitée, Adducteurs, Vaste latéral |
| Groupes musculaires des membres supérieurs | Face antérieure | Région abdominale, Biceps, Région cervicale, Deltoïde, Extenseurs, Fléchisseurs, Région hypochondriaque, Région carpienne, Région sus-claviculaire, Olécrâne, Région pectorale |
| Groupes musculaires des membres supérieurs | Face postérieure | Région cervicale, Deltoïde, Extenseurs, Fléchisseurs, Région glutéale, Région carpienne, Région lombaire (paravertébrale / grand dorsal), Olécrâne, Coiffe des rotateurs, Trapèze, Triceps |
Pour une présentation détaillée de l’analyse par groupe musculaire, consultez la page produit ai4sports.
Lecture par région : zone patellaire, mollet, épaule et autres régions
L’imagerie thermique peut se concentrer non seulement sur la distribution générale de la température corporelle et les principaux groupes musculaires, mais aussi sur l’évaluation indépendante de régions anatomiques spécifiques. En particulier, l’évaluation de la différence de température droite-gauche (ΔT) dans les muscles, tendons et régions articulaires pouvant être comparés de manière symétrique peut fournir des informations complémentaires sur la charge physiologique locale. Ainsi, des régions telles que la zone patellaire (genou), le mollet (muscles gastrocnémien et soléaire), la cheville ou les ischio-jambiers peuvent être suivies indépendamment à l’aide de cartes thermiques [6].
Découvrez comment réaliser des analyses de régions locales sur la page produit ai4body.
La région du tendon patellaire fait partie des zones où il est possible de suivre les variations thermiques associées à la répartition des charges dans les membres inférieurs. Dans nos études, des joueurs de football présentant des antécédents de blessure à la cheville ont montré des variations de l’asymétrie thermique au niveau du tendon patellaire après l’entraînement [7].
De même, le mollet constitue une autre région dans laquelle la réponse thermique à la charge peut être suivie. Dans la même étude, les différences de température entre les régions médiale et latérale du mollet ont évolué au cours de l’entraînement et ont pu être évaluées conjointement avec la charge appliquée aux membres inférieurs [7].
Au niveau des ischio-jambiers, les réponses thermiques peuvent également être étudiées en parallèle avec les propriétés mécaniques du muscle. Dans notre étude, les variations thermiques des ischio-jambiers avant et après l’entraînement ont été évaluées en même temps que des mesures myotonométriques, montrant qu’il est possible de suivre la réponse régionale à la charge à l’aide de plusieurs paramètres [8].
Le rectus femoris constitue lui aussi un exemple d’utilisation de l’analyse thermique dans le suivi après blessure. Dans notre étude menée chez des footballeurs de haut niveau, des réponses thermiques différentes ont été observées d’un individu à l’autre malgré une charge d’entraînement identique, ce qui souligne l’intérêt d’un suivi individualisé de cette région [9].
L’analyse locale ne se limite pas aux blessures et à la fatigue chez les sportifs. Des profils thermiques caractéristiques associés à différentes maladies sont également étudiés comme informations complémentaires pouvant contribuer aux systèmes d’aide à la décision des professionnels de santé. L’analyse thermique a ainsi été étudiée dans des pathologies allant du cancer du sein et du pied diabétique à la fibromyalgie et à la sclérodermie.
Mesure unique ou tendance ? Ce qui donne du sens à la carte thermique
Avec ai4sports, une seule acquisition thermique permet d’extraire des analyses pour plus de 40 groupes musculaires distincts, tandis que des acquisitions répétées permettent également d’effectuer des analyses de tendance pour chaque muscle. Une mesure thermique unique montre la distribution des températures à un instant donné et permet une interprétation à partir de cet instantané. Les mesures périodiques révèlent quant à elles la direction et la persistance de l’évolution par rapport à la courbe de tendance thermique propre à la personne. Une augmentation de température ou une asymétrie peut ainsi être comparée aux mesures antérieures afin de déterminer s’il s’agit d’une réponse temporaire à la charge ou d’une tendance thermique persistante. Dans ai4sports, cette approche en série temporelle permet un suivi plus systématique des variations régionales et globales grâce à des scores périodiques tels que PMCS, PMSS et PMTS.
Une carte thermique devient une donnée lorsqu’elle est correctement interprétée
Prise isolément, une image thermique est une carte thermique corporelle composée de couleurs. Lorsqu’elle est évaluée dans ai4sports à l’aide d’une analyse assistée par IA appropriée, d’une segmentation des régions anatomiques et d’une comparaison des groupes musculaires symétriques, elle devient une donnée mesurable pour chaque groupe musculaire. Chaque groupe musculaire superficiel peut être analysé séparément, tandis que les variations de ces régions au fil du temps peuvent être comparées à l’historique thermique propre à l’individu. L’objectif principal de l’analyse thermique par groupe musculaire n’est donc pas seulement de visualiser la température sur une image, mais de comprendre où elle change, dans quelle mesure et de quelle manière.
Références
- Ronneberger, O., Fischer, P., Brox, T. (2015). U-Net: Convolutional Networks for Biomedical Image Segmentation. MICCAI 2015. Lecture Notes in Computer Science, vol 9351. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24574-4_28
- Ergene, M.C., Bayrak, A., Çevik, M., Ceylan, M. (2023). Evaluation of Deep Learning Models for Lower Extremity Muscle Segmentation in Thermal Imaging. AIIIMA 2023. vol 14298. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-44511-8_9
- Çevik, M., Ceylan, M. (2023). Performance Evaluation of Convolutional Segmentation Models with Human Hand Thermal Images (H2TI) Dataset. In: Kakileti, S.T., Manjunath, G., Schwartz, R.G., Frangi, A.F. (eds) AIIIMA 2023. Lecture Notes in Computer Science, vol 14298. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-44511-8_6
- Yaşar, M.C., Çevik, M., Besnili, Ş., Ceylan, M. (2025). Comparison of Architectures of Deep Learning-Based Segmentation in Lower Extremity Human Thermal Imaging. In: Kakileti, S.T., Manjunath, G., Schwartz, R.G., Ng, E.Y.K. (eds) AIIIMA 2024. Lecture Notes in Computer Science, vol 15279. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-76584-1_10
- Lahiri BB, Bagavathiappan S, Jayakumar T, Philip J. Medical applications of infrared thermography: A review. Infrared Phys Technol. 2012 Jul;55(4):221-235. doi: 10.1016/j.infrared.2012.03.007. Epub 2012 Apr 13. PMID: 32288544; PMCID: PMC7110787.
- Besnili, Ş., Dinkul, İ., Bayrak, A., Çevik, M., Ceylan, M. (2025). The Effects of Balance and Strength on Thermal Heatmap. AIIIMA 2024. Lecture Notes in Computer Science, vol 15279. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-76584-1_9
- Bayrak, A., Çevik, M., & Ceylan, M. (2025). Thermal Asymmetry in Football Players Following Ankle Injury: Findings Related to Training Load.
- Bayrak, A., Çevik, M., & Ceylan, M. (2025). Relationship Between Myotonometric and Thermal Responses of Hamstring Muscles Before and After Training.
- Bayrak, A., Ergene, M. C., & Ceylan, M. (2023). Monitoring the Reactions of Athletes with History of Rectus Femoris Proximal Tear to Training Load.
