Système de diagnostic de la maladie de Parkinson [601578]

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Système de diagnostic de la maladie de Parkinson

Remerciement

Au terme de ce projet, nous tenons tout d’abord à remercier notre cher encadrant
Monsieur JILBAB Abdelilah de nous avoir aidé à choisir et bien tenir notre projet. On
le remercie aussi pour son immense générosité en termes d’idée, de temps et de
matériels.

Nous adressons nos chaleureux remerciements à Monsieur ENASSIRI Omar pour le
temps qu’il nous a consacré et pour tous les services qu’il nous a rendu.

Un autre remerciement à M onsieur BENBA Achraf, et à tous les professeurs à qui
nous nous sommes adressés et qui ont accepté de nous aider et de nous orienter .

Nous tenons aussi à exprimer notre reconnaissance et notre gratitude aux ingénieurs et
aux élèves ingénieurs biomédicaux pour leur information, leur effort et leur soutien .

Nos sincères remerciements aux membres du jury, pour l’intérêt qu’ils portent à ce
travail, et pour l’honneur qu’ils nous font en acceptant de le juger.

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Système de diagnostic de la maladie de Parkinson

Introduction générale

Aujourd’hui de nombreuses études sont en cours pour a méliorer la prise en
charge de la maladie de Parkinson qui est une maladie neurodégénérative qui se
manifeste par la destruction des neurones à dopamine de la substance noire du cerveau.
Les patients souffrent des symptômes moteurs tels que l'akinésie ou des tremblements,
mais aussi des symptômes non moteurs comme des troubles cognitifs .

Notre projet vise à prendre en compte tous ces symptômes pour permettre aux
patients un diagnostic sûr et sécurisé.

Le système qu’on a choisit de concevoir, est basé sur un choix soigneux et exact
du système de sonorisation qui va permettre d’acquérir la voix du patient de manière la
plus conservatrice possible. Ce système de sonorisation va s’ajouter à une application
qu’on a préparée à l’aide de l’outil Guide sur Matlab pour former finalement une
interface homme machine qui va englober tous ces données pour finalement obtenir un
système de diagnostic de la maladie de Parkinson.

Ce présent rapport est divisé en cinq grand es parties . Dans un premier lieu , on
va découvrir notre cahier des charges et qu’est ce qu’on est censé de faire. Ensuite dans
un deuxième temps , on va découvrir un peu cette maladie et quelles sont s es
caractéristiques. Dans un troisième temps, on verra l e système de sonorisation qu’on a
choisit de travailler avec. Dans un quatrième temps , on va voir le capteur d’empreintes
avec lequel on va travailler , et finalement , on va regrouper tout ceci dans un seul
système qu’on va nommer : Le système de diagnostic de la maladie de Parkinson.

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Système de diagnostic de la maladie de Parkinson
Sommaire
Liste des figures : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 5
Liste des acronymes : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 6
Partie I : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 7
I. Introduction : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 8
II. Cahier des charges : ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 8
1. Contexte : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 8
2. Objectif : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 8
3. Architecture ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 8
4. Travail demandé : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 9
5. Perspectives :………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 9
III. Conclusion : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 9
Partie II : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 10
I. Introduction : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 11
II. Les symptômes majeurs de cette m aladie : ………………………….. ………………………….. ……………… 11
III. En quoi la maladie de Parkinson peut -elle affecter la parole? ………………………….. ……………….. 12
IV. Une dysarthrie: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 12
1. La voix : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 12
2. Les paramètres vocaux : ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 13
3. Les paramètres vocaux d’un parkinsonien : ………………………….. ………………………….. ……………. 13
V. Conclusion : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 14
Partie III :………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 15
I. Introduction: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 16
1. Choix du microphone: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 16
2. Choix de la carte son: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 23
II. Conclusion : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 26
Partie IV : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 27
I. Introduction : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 28
II. La biométrie :………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 28
1. C’est quoi la biométrie : ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 28
2. les différentes techniques biométriques : ………………………….. ………………………….. ……………….. 28
III. Les empreintes digitales : ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 28
1. Définition : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 28
2. Les caractéristiques des empreintes digitales : ………………………….. ………………………….. ………… 28
IV. Le capteur d’empreintes digitales : ………………………….. ………………………….. ………………………… 30
1. Introduction : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 30
2. Choix du capteur d’empreintes digitales : ………………………….. ………………………….. ………………. 31
3. Les caractéristique s du capteur : ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 31
4. Choix du logiciel : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 32
5. Problématique: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 38
6. Résultats : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 38

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Partie V : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 39
I. Introduction : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 40
II. Les étapes du développement de notre système : ………………………….. ………………………….. …………. 40
1. Base de données d’empreintes digitales : ………………………….. ………………………….. ………………… 40
2. Utilisation de l’outil GUIDE de Matlab : ………………………….. ………………………….. ………………… 40
Conclusion générale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 47
Webographie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 48

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Liste des figures :

Figure 1 : comparaison entre un cerveau d’un Parkinsonien et d’une personne normale. ………………. 11
Figure 2: exemple d’apparition d’un des symptômes ………………………….. ………………………….. ……. 12
Figure 3 : Fonctionnement d’un microphone statique. ………………………….. ………………………….. …… 17
Figure 4 : Fonctionnement d’un microp hone dynamique. ………………………….. ………………………….. . 18
Figure 5 :datasheet du microphone Neumann U87 ………………………….. ………………………….. ……….. 21
Figure 6 :Datasheet du microphone DPA CANON 4017 ………………………….. ………………………….. .. 22
Figure 7 :Datasheet du microphone D : Facto ………………………….. ………………………….. ……………… 23
Figure 8 :Datasheet de la carte son FOCUCRITIE ………………………….. ………………………….. ………. 25
Figure 9 :Datasheet de la carte son DIGIGESIGN ………………………….. ………………………….. ……….. 26
Figure 10 : les différentes caractéristiques des empreintes digitales. ………………………….. …………….. 29
Figure 11: les types de minuties qui existent. ………………………….. ………………………….. ………………. 29
Figure 12 : les trois grandes familles d’empreintes, BOUCLE (a), SPIRE(b), ARCHE (c) ……………. 30
Figure 13 : exemples sur des capteurs d’empreintes digitales intégré, Veridicom ( a, b) et Hitachi 31
Figure 14 : Capteur d’empreintes digitales BioEntryPlus ………………………….. ………………………….. .. 31
Figure 15 : Appareils compatibles avec le logiciel BioStar V1.91 ………………………….. ………………… 33
Figure 16 : BioEntry Plus ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 33
Figure 17 : Caractéristiques de l'appareil ………………………….. ………………………….. …………………….. 34
Figure 18 : Fenêtre de configuration du serveur ………………………….. ………………………….. ……………. 35
Figure 19 : Interface de BioStar V1.91 ………………………….. ………………………….. ……………………….. 36
Figure 20 : Précautions pour enregistrer une empreinte digitale ………………………….. …………………… 37
Figure 21 : Exemple de reconnaissance d'empreintes digitales ………………………….. ……………………. 37
Figure 22 : Base de données d'empreintes digitales ………………………….. ………………………….. ……….. 40
Figure 23 : Démarrage de GUIDE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 41
Figure 24 : Présentation de l'interface de GUIDE ………………………….. ………………………….. ………….. 41
Figure 25 : Première phase de diagnostic de la maladie de Parkinson ………………………….. …………… 42
Figure 26 : Lanc ement de la figure ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 43
Figure 27 : Première IHM du système de diagnostic de la maladie de Parkinson …………………………. 43
Figure 28 : Sélection d'une empre inte digitale ………………………….. ………………………….. ………………. 44
Figure 29 : Exemple de traitement ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 44

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Liste des acronymes :

IHM : Interface homme machine.

LAN : Local Area Network en français réseau local

TCP : Transmission Control Protocol (littéralement, « protocole de contrôle de
transmissions »)
CAT -5 : Câble catégorie 5.

MDI/MDIX : Medium Dependent Interface (MDI/MDI -X) ou interface dépendant du
support.
PCI : Peripheral Component Interconnect
SSL : Secure Socket Layer

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Partie I :

Contexte générale du projet

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I. Introduction :
La maladie de parkins on est une maladie dont les causes sont toujours mal connues mais elle est de
mieux en mieux comprise et les traitements médicamenteux s’améliorent. C’est pour cela qu’on a eu
l’idée bien sûr à l’aide de notre encadrant de préparer un système de diagnostic pour le suivi de la
maladie de Parkinson. Allant de l’identification du patient, l’acquisition de la voix ensuite le
traitement et finalement la reconnaissance de la maladie.

II. Cahier des charges :
1. Contexte :
La maladie de Parkinson est un trouble neurolo gique complexe, dû à la dégradation de la dopamine.
Chez les patients parkinsoniens, on constate des tremblements, des rigidités musculaires, une lenteur
des mouvements, des problèmes d’équilibre, une lenteur de l’élocution, des difficultés à écrire, des
troubles de la marche, des expressions faciales réduites et des postures voûtées. La mesure des
difficultés et lenteur de l’élocution, qui a été bien étudiée dans le domaine de recherche, peut être une
voie pour suivre l’évolution de la maladie de Parkinson .
2. Objectif :
On veut concevoir un système pour diagnostiquer la maladie de Parkinson en se basant sur l’analyse
vocale. Le système doit commencer par l’identification du patient, puis il procède à des sessions
d’acquisition du signal vocal selon une straté gie bien définie. Les échantillons prélevés sont ensuite
archivés, et une analyse par traitement vocal est déclenchée pour mesurer ou détecter la présence de la
maladie.
3. Architecture
4.

Acquisition
Vocale
Acquisition
Empreinte Traitement
Vocal
Identification Archivage &
Affichage

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4. Travail demandé :

 Proposer le matériel adéquat pour réaliser le système ;
 En se basant sur un algorithme de reconnaissance de la maladie de Parkinson, réaliser une
application permettant de faire :
– l’acquisition d’un signal vocal,
– l’identification du patient par traitement d’image de l’empreinte digitale,
– le déclen chement d’une analyse en utilisant un algorithme fourni,
– l’affichage et l’archivage des résultats.
5. Perspectives :
 Implémenter la solution dans un système embarqué ;
 Améliorer l’algorithme de reconnaissance de l’empreinte en l’adaptant aux difficultés d’un
parkinsonien ;
 Détecter les tremblements de l’empreinte pour améliorer le diagnostic.
III. Conclusion :
Cette partie introductive donne une idée globale sur l’objectif de ce projet, les différentes étapes
qu’on doit valider en se basant sur des études bien structurées.

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Partie II :

La maladie de Parkinson

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I. Introduction :
La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative après la maladie
d'Alzheimer . Elle se déclare généralement chez les gens âgés qui ont autour de 60 ans, mais 10 % des
cas se révèlent avant 50 ans, et environ 2 % des personnes de plus de 65 ans en sont atteintes en
France .
La maladie de Parkinson a été d écrite pour la première fois en 1817 par un médecin de Londres, le
docteur James Parkinson comme étant une maladie neuro -dégénérative c'est -à-dire une maladie qui
touche le cerveau et plus généralement le système nerveux , elle est caractérisée par la dest ruction des
cellules nerveuses qui sont responsables sur le comportement et les mouvements grâce au
neurotransmetteur dopamine . Se sont les neurones à dopamine de la substance noire du cerveau.

Figure 1: comparaison entre un ce rveau d’un Parkinsonien et d’une personne normale.
II. Les symptômes majeurs de cette maladie :
Les symptômes de la maladie de parkinson peuvent apparaitre dans un mois, comme ils peuvent
apparaitre dans des années. Cette maladie touche essentiellement les mo uvements musculaires pour
causer :
 des tremblements dans une main ou un pied.
 des raideurs musculaires aux bras et aux jambes qui souvent peuvent être confondus avec des
douleurs articulaires surtout au niveau des épaules .
 une lenteur des mouvements (bradykinésie ).
 des troubles de l'équilibre qui peuvent se terminer par des chutes.
 Apparition d’une Dysarthrie c'est -à-dire apparition d’une affection au niveau des muscles de
la parole.

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Figure 2: exemple d’apparition d’un des symptômes
III. En quoi la maladie de Parkinson peut -elle affecter la parole?
La maladie de Parkinson se carac térise par des troubles moteurs qui ralentissent l es mouvemen ts,
rigidité musculaire et tremblements . Ces atteintes motrices peuvent également affecter les muscles
nécessaires à la parole et donc causer une dysarthrie. C’ est en effet une difficulté, non pas à trouver
les mots ou à les agencer, mais bien à les articuler.
IV. Une dysarthrie:
Cette affection peut varier d’une personne à une autre , et les personnes atteintes par cette trouble
motrice ont généralement :
 Voix très f aible qui, dans les cas extrêmes, est parfois réduite à un simple murmure.
 Manque de clarté c'est -à-dire la personne ouvre peu la bouche.
 Rythme lent.
 Absence de variation de volume entre les mots.
 Peu de différence de ton, entre questions et affirmations par exemple;
A. La voix :
1. La voix humaine :
Chaque individu possède sa propre voix , du fait de la forme et de la taille non seulement de ses cordes
vocal es, mais aussi du reste de son corp s. Les humains peuvent relâcher ou resserrer leurs cordes
vocales, ou c hanger leur épaisseur, ainsi que changer la pression d'air transférée. La forme de la
poitrine et du cou, la position de la langue, et la tension de nombreux muscles peuvent être altérée en
produisant un effet sur la hauteur, le volume et le timbre du son produit. Le son résonne aussi en
différentes parties du corps ; la taille et la structure osseuse d'un individu peuvent affecter sa voix .
2. Du coté physiologique :
La voix humaine est l'ensemble des sons produits par le frottement de l' air des poumons sur les replis

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du larynx de l'être humain . La voix permet donc de parler , de crier et de chanter .
En ce qui concerne la production de la voix, elle se fait au niveau de trois parties :
 Les poumons
 Les cordes vocales.
 L’articulation.
Les po umons doivent produire un flux d'air suffisant pour permettre la vibration des cordes vocales :
cette vibration module très rapidement le débit (et la pression) d'air, ce qui est la source du son. Les
muscles du larynx permettent d'ajuster la hauteur du son et dans une certaine mesure le timbre
(contenu harmonique). La cavité buccale fournit l'articulation, à l' aide de la langue , du palais et
des lèvres . Les cavités buccales et nasales altèrent le timbre de la voix et un peu la hauteur : elles
favorisent certaines fréquences au détriment d'autres en fonction de leur forme et de leurs dimensions,
et réagissent avec la cavité laryngée .
3. Les paramètres vocaux :
Les paramètres vocaux principaux sont les critères sur quoi on se base pour décrire une voix. Parmi
ces paramètres, on trouve : la fréquence, l’intensité, le timbre ainsi que le débit et la prosodie puisque
la voi x est porteuse de message.
 La fréquence : Elle correspond à la fréquence d’ouverture et de fermeture des cordes vocales,
on parle parfois de hauteur de la voix. Elle varie selon la taille du larynx.
Exemple : L’enfant a un larynx plus petit que celui de l a femme (14 -20 mm), qui a elle -même un
larynx plus petit que celui de l’homme (18 – 25 mm ).
 L’intensité : c’est la force de l’air envoyé par les poumons. Elle correspond au fait de parler
doucement ou fort.
 Le timbre : dépend des fréquences contenues dans un son qui se superposent, Il dépend donc
de la manière dont s’accolent les cordes vocales.
On peut décrire différents types de timbres : sombre, brillant, clair, éraillé…
 Le Débit : correspond à la vitesse avec laquelle on parle . Il peut être long, rapi de ou normal.
 Prosodie: correspond à l’expressivité de la voix c'est-à-dire la capacité de varier leur sons .et
donc on fait appelle : au ton, le rythme et le débit au niveau d’une communication.

4. Les paramètres vocaux d’un parkinsonien :
Les paramètres vocaux qui caractérisent un parkinsonien sont :

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Système de diagnostic de la maladie de Parkinson
 Fréquence très faible généralement.
 Une intensité faible.
 Il s’agit d’un débit très long.
 Ils ont une faible capacité de varier leurs sons .
V. Conclusion :
Il est nécessaire de passer par cette étape de compréh ension de la maladie pour cibler les paramètres
qu’il faut prendre en considération lors du développement de notre système de diagnostic de la
maladie de Parkinson.

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Partie III :

Choix du système de
sonorisation convenable au x
Parkinsonien s :

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Système de diagnostic de la maladie de Parkinson

I. Introduction :

La maladie de Parkinson se caractérise par des troubles moteurs qui ralentissent les
mouvements ainsi cause une rigidité musculaire et des tremblements. Ces atteintes motrices
peuvent également affecter les muscles nécessaires à la parole et donc causer une dysarthrie.
C’est en effet une difficulté, non pas à trouver les mots ou à les agencer, mais bien à les
articuler. Cette affection peut varier d’une personne à une autre, et les personnes atteintes par
cette trouble motrice ont généralement :
 Voix très faible qui, dans les cas extrêmes, est parfois réduite à un simple
murmure. 
 Manque de clarté c'est -à-dire la personne ouvre peu la bouche.
 Rythme lent. 
 Absence de variation de volume entre les mots.
 Peu de différence de ton, entre questions et affirmations par exemple .
A cause de ces problèmes -là, le diagnostic de la maladie de Park inson par traitement vocal
demande une infrastructure d’acquisition adéquate. En effet, le choix du microphone doit se
baser sur une étude bien structurée ainsi que la carte son pour ne pas altérer le signal sonore
du patient.
1. Choix du microphone:
Le micr ophone est un élément extrêmement important de la chaîne du son. En effet, c’est le
premier élément incontournable qu’il nous faut pour enregistrer la voix ou un son en général.
Il est donc d’autant plus important d’avoir un bon micro et bien adapté à l’ut ilisation qu’on
veut en faire. Car si notre micro est mauvais, ou s’il est mal utilisé, il sera très compliqué de
rattraper le résultat souhaité.
Avant de voir les différentes technologies des microphones, il est nécessaire de savoir qu’un
microphone est u n transducteur qui permet de transformer l’énergie acoustique en énergie
électrique.
1.1. Les différents types de microphones :
a) Microphones statiques:

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Cette technologie exploite le fonctionnement d’un condensateur. Le condensateur est un
composant électronique composé de deux plaques polarisées (électrodes) se faisant face,
séparées par un isolant (l’air). La variation de distance entre les plaques polarisées va
modifier ce qu’on appelle la capacité du condensateur. Cette variation est facilement
traduisible en courant électrique. Pour un micro à condensateur, la membrane va jouer le rôle
d’une des deux électrodes, tandis que l’autre électrode sera fixe. On comprend facilement que
la variation de la pression sonore à la surface de la membrane va la déplacer et v a donc
modifier la distance entre la membrane et l’électrode fixe. Un petit système électronique est
ensuite chargé de transformer les variations de capacité en courant électrique.
Ce système électronique requiert une alimentation, so uvent appelée « alimentation
fantôme » (car elle transite par les mêmes conducteurs que le signal audio) et d’une valeur de
48V en tension continue. Cette alimentation sert aussi à la polarisation de la membrane .

Figure 3: Fon ctionnement d’un microphone statique.

b) Microphones dynamiques:

Ils ont une technologie dite passive qui ne nécessite pas d’alimentation extérieure.
Ils sont équipés d’une membrane (ou diaphragme) qui va capter les vibrations acoustiques de
l’air, d’une bobine métallique et d’un aimant . La bobine métallique placée dans le champ
magnétique de l’aimant, est solidaire de la membrane. La bobine vibre donc de la même
manière que la membrane et crée donc des perturbations dans le champ magnétique de
l’aimant permanent, qui lui est fixé au corps du micro. Selon la loi de Lenz -Faraday, toute
variation d’un flux magnétique induit un courant électrique. Ici, le courant est induit aux
bornes de la bobine et peut donc être récupéré.

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Système de diagnostic de la maladie de Parkinson

Figure 4: Fonctionnement d’un microphone dynamique .

c) Les microphones à Electret :

Leur principe est le même que celui du micro à condensateur à la différence près que la
membrane est fabriquée avec une polarisation perman ente. Elle n’est donc plus polarisée par
l’alimentation extérieure. Cela résulte en un cout de fabrication moindre et peut être une
alternative entre un micro dynamique (réponse en fréquence moins étendue) et un micro
statique (prix plus élevé). Le problèm e est que la polarisation de la membrane n’est pas
réellement permanente et s’efface avec le temps. Même si la plupart des membranes gardent
leur polarisation jusqu’à plusieurs années, il arrivera fatalement un moment où il faudra la
changer. Cela n’empêch e pas que le micro ait besoin d’une source d’alimentation pour ses
composants électroniques. Cette alimentation peut être de 48V mais peut aussi être fournie
par une pile (de 1,5V à 9V).
1.2. Les caractéristiques des microphones :

En général, ils existent tro is éléments basiques qui permettent de faire la différence entre les
types de microphones :
 Technologie.
 Directivité.
 Forme.

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a) Les technologies des Microphones :

Microphone
dynamique
Microphone
statique
Microphone
Electret

 Pas d’alimentation
électr ique ;
 Peu sensible au son : au
haut-parleur par exemple;
 Prix abordable ;
 Supporte les bruits des
mains.
 Grande fidélité du son ;
 Excellente courbe de
réponse ;
 Alimentation externe ;
 Extrêmement sensible au
son (on peut même
entendre les battements
du cœur en utilisant ce
type de microphones) ;
 Prix élevé ;
 Très fragile ;
 N’aime pas l’humidité ;
 Ils font des bruits de
mains.
 Alimentation par pile ;
 Sensible plus qu’un
microphone dynamique ;
 Enorme bruit ;
 Pas cher ;
 Peuvent être miniaturisé.
b) Les direct ivités du microphone:

Omnidirectionnel
Il ne privilégie aucune provenance. Il capte les sons
venant de toutes les directions. On l’utilise rarement en
sonorisation, mais surtout en enregistrement.
Cardioïde
(En forme
de cœur) Il est sensible aux sons venant de l’avant et peu
sensible aux sons provenant de l’arrière. On l’utilisera
chaque fois que l’on aura besoin d’isoler une source
par rapport à une autre ou en milieu réverbérant.

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Hypercardoïde
(En forme de
cœur) Il est plus directionnel que le cardioïde ; son champ de
captation est plus allongé vers l’avant et on note une
légère sensibilité vers l’arrière. On utilise ce type de
microphone lorsque l’on a besoin de davantage de
sélectivité vers l’avant.

Bidirectionnel
Il est sensible aux sons provenant de l’avant et de
l’arrière de sa membrane ; par contre il ne captera pas
les sons venant des côtés.

c) La forme des microphones :
 Microphones à main ;
 Microphones cravate ;
 Microphones contact ;
 Microphones canon ;
 Microphones stéréophoniques ;
1.3. Etude des caractéristiques des microphones :
Le but de cette étude est de chercher un microphone capable de faire une prise de son sans
altérer le signal sonore. D’où l’intérêt de prendre en considération les caractéristiques
techniques de ces microphones telles que :
 La distorsion : qui est l'altération de la forme originale d'un signal audio, à mesure
que ce signal traverse les différents éléments d'un système. Autrement dit, si on
reprend notre chaîne sonore d'introduction (Source sonore  Micro  Carte son 
Haut -parleur) et qu'on enregistre ce qui sort du haut -parleur, tout son qui n'était pas
présent à l'origine constitue de la distorsion. 
 La réponse en fréquence : qui nous informe sur la transparence du signal, c’est à dire
sa fidélité ou au contraire sur sa coloration. Elle doit être dans notre cas une réponse
en fréquence linéaire.
 La directivité : qui définit la sensibilité du micro par rapport à la provenance du son
(angle d’incidence de l’onde acoustique) . Elle doit être bien prise en considération. 
 Le niveau du bruit : qui reflète le bruit de fond induit électroniquement par les
composants du microphone .

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Un microphone statique avec une directivité cardioïde ou hypercardioïde
s’il n’y a pas de son derrière le microphone.
Si on projette ces caractéristiques sur les différentes technologies qu’on a vues avant, notre
choix va être comme suit :

1.4. Les marques de microphones statiques les plus connues:
a) Neumann U87:

Figure 5: Datasheet du microphone Neumann U87

Estimation du prix = 3599 €

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b) DPA : MICROPHONE CANON 4017

Figure 6: Datasheet du microphone DPA CANON 4017

Estimation de prix = 1,594.86 €

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c) D : Facto microphone :

Figure 7:Datasheet du microphone D : Facto

Estimation de prix = 959 €

2. Choix de la carte son:
2.1. Généralité sur les cartes son :
Une carte son est une carte d’extension d’ordinateur. La principale fonction de cette carte
est de gérer tous les sons émis pour les envoyer vers le haut -parleur ou reçus par
l’ordinateur via un microphone. Elle se présente sou s la forme d’un périphérique que l’on
peut connecter à l’ordinateur via un bus PCI, PCI Express, ou USB

BUS PCI BUS PCI EXPRESS PCMCIA USB

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Système de diagnostic de la maladie de Parkinson
La carte son repose généralement sur un processeur DSP (Digital Signal Processor) pour
le traitement central (CPU) via le bus d’extension de l’ordinateur (PCI ou PCI -E). Elle est
équipée de CAN pour numériser des signaux externes (micro..), et de CAN pour restituer
les signaux audibles vers les enceintes ou le casque. La plupart possèdent également une
interface MIDI (Musical Instrument Digital Interface) pour communiquer avec des
synthétiseurs, également utilisée pour connecter un joystick.
Les DSP des cartes son, étant spécialisés pour le traitement des signaux sonores, sont
souvent appelés APU (Audio Processin g Unit). Pour un besoin d’efficacité, les APU
accident à la mémoire central par un bus DMA pour ne pas avoir à surcharger le
processeur central.
2.2. Evaluation de la qualité de la carte son :
Evaluer une carte son, c’est prendre en considération 3 critères pri ncipaux :
 La réponse en fréquence (ou plage de fréquence).
 La distorsion harmonique totale.
 Le rapport signal/bruit.
i. La réponse en fréquence :
C’est la plage de fréquence à l’intérieur de laquelle un appareil audio peut enregistrer ou
lire à un niveau d’am plitude constant et audible, tant que la plage est étendue tant qu’elle
est meilleure.
ii. La distorsion harmonique total :
Elle permet de mesurer la linéarité d’une carte son ou la droiture de sa courbe de réponse
en fréquence. Tout élément non linéaire provo que une distorsion sous la forme des
harmoniques et tant que le facteur de distorsion est faible tant que la carte son est
meilleure.
iii. Le rapport signal/bruit :
Il permet de mesurer la puissance du signal sonore par rapport au bruit de font .tant que le
rapport signal/bruit est grand tant que la qualité sonore est meilleure.
2.3. Les marques disponibles et les plus connues au monde :

a) FOCUCRITIE CLARETT 4PRE USB -C :

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Système de diagnostic de la maladie de Parkinson

Figure 8: Datasheet de la carte son FOCUCRITIE
Estimation de prix = 530 €

b) DIGIGESIGN :

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Figure 9: Datasheet de la carte son DIGIGESIGN
Estimation de prix = 585 €

II. Conclusion :
L’objectif de cette partie est d’é tudier les caractéristiques du signal vocal et particulièrement le cas
des ma lades parkinsoniens ; ainsi de proposer un matériel adéquat constitué de microphone et de
carte son pour l’acquisition du signal vocal des parkinsoniens en tenant compte bien sûre d’un
certain nombre de caractéristiques tels que le taux de distorsion, la réponse en fréquence ainsi le
rapport signal/bruit .

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Système de diagnostic de la maladie de Parkinson
Partie I V :

Choix du capteur d’empreinte s
digitales

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Système de diagnostic de la maladie de Parkinson
I. Introduction :
Dans ce chapitre, on va commencer par définir c’est quoi d’abord la biométrie ainsi voir les différentes
techniques biométriques. Ensuite on verra c’est quoi une empreinte digitale ainsi qu’est ce qu’un
capteur d’empreinte digitale et finalement on va découvrir notre système complet de reconnaissance
d’empreintes dig itales.
II. La biométrie :
1. C’est quoi la biométrie :
Le mot biométrie signifie mesure du vivant , et désigne dans un sens très large l'étude quantitative
des êtres vivants. Parmi les principaux domaines d'application de la biométrie, on peut citer
l'agronomie , l'anthropologie , l'écologie et la médecine .
L'usage de ce terme se rapporte de plus en plus à l'usage de ces techniques à des fins de
reconnaissance, d'authentification et d'identification .
2. les différentes techniques bio métriques :
Parmi les différentes techniques biométriques existantes on distingue trois catégories :
 l’analyse morphologique : les empreintes digitales, l’iris de l’œil, la forme de la main, les
traits du visage, le réseau veineux de la rétine.
 L’analyse des traces biologiques : l’ADN, la salive, l’urine, l’odeur.
 L’analyse comportementale : la reconnaissance vocale, la dynamique de frappe au clavier, la
dynamique de signature, la manière de marcher.
III. Les empreintes digitales :
1. Définition :
 Une empreinte di gitale est le dessin formé par les lignes de la peau des doigts, des paumes des
mains, des orteils ou de la plante des pieds. Ce dessin se forme durant la période fœtale.
 Il existe deux types d’empreintes : l'empreinte directe (qui laisse une marque visib le) et
l'empreinte latente (saleté, sueur ou autre résidu déposé sur un objet).
 Elles sont uniques et immuables, elles ne se modifient donc pas au cours du temps (sauf par
accident comme une brûlure par exemple).
 La probabilité de trouver deux empreintes d igitales similaires est de 1 sur 10 puissances 24. Les
jumeaux, par exemple, venant de la même cellule, auront des empreintes très proches mais pas
semblables.
 De nos jours les empreintes digitales sont toujours utilisées et reconnues comme méthode
d’ident ification fiable.
2. Les caractéristiques des empreintes digitales :

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a) Une empreinte digitale est constituée d’un nombre de lignes qui forment un motif unique pour
chaque personne. On distingue donc :
 Les stries : ou les crêtes, se sont les lignes en contact a vec une surface au toucher.
 Les sillons : se sont les creux qui existent entre deux stries.
b) Chaque empreinte possède un ensemble de points appelés :
 Globaux : les centres et les deltas
 Locaux : les minuties

Figure 10: les différentes caractéristiques des empreintes digitales.
c) Une étude a montré l’existence de seize types de minuties différentes :

Figure 11: les types de minuties qui existent.

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d) Le nombre de centres et de deltas permet de classifie r les empreintes selon différentes
catégories. On distingue généralement 3 grandes familles :
 Les boucles (loop ) : représentent 65% des empreintes rencontrées.
 Les spires (whorl) : représentent 30% des empreintes rencontrées.
 Les arches (arch) : représent ent 5% des empreintes rencontrées.

Figure 12: les trois grandes familles d’empreintes, BOUCLE (a), SPIRE(b), ARCHE (c)

IV. Le capteur d’empreintes digitales :
1. Introduction :
Aujourd’ hui, l es capteurs d’empreintes sont utilisés pour plusieurs raisons de sécurité, car ils
présentent peu de contraintes d’encombrement et utilisent pratiquement tous un système de mesure
optique des empreintes.
L’apparition des technologies de circuits intégrés puis des technologies microsystèmes a permis le
développement d’un grand nombre de solution de mesure d’empreintes digitales par des capteurs
intégrés.
Quelque soit le type, les capteurs d’empreintes digitales sont pratiquement tous fabriqués par du
silicium avec des technologies microélectroniques auxquelles on ajoute quelques opérations
supplémentaires visant à intégrer un matériau particulier .

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Figure 13: exemples sur des capteurs d’empreintes digitales intégré, Veridicom ( a, b) et Hitachi (c)
2. Choix du capteur d’empr eintes digitales :
Pour notre application , on a choisit comme capteur : Bio Entry Plus, Suprema

Figure 14: Capteur d’empreintes digitales BioEntryPlus
3. Les caractéristiques du capteur :
 C’est un dispositif de contrôle d'accès biom étrique vraiment sécurisé .
 Suprema Bio Entry Plus est un terminal de contrôle d´accès biométrique par empreintes
digitales, facile à installer et à utiliser
 Le terminal biométrique Bio Entry Plus comprend identification par empreintes digitales
et par car te RF et couvre un large éventail d’ applications de contrôle d’accès , du simple
contrôle d’entrée autonome à un complexe réseau de contrôle d´accès.
 Algorithme d’identification des empreintes digitales rapide et précis:
 Algorithme de grande préc ision et vi tesse (n ° 1 mondialement en 2004 et
2006) .

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 1: 2000 identification des empreintes digitales en 1 seconde .
 Facilité d’installation et connectivité:
 Interface Ethernet pour le protocole TCP / IP.
 Interface flexible (RS232/RS422/RS485)
 Relais interne pour une connexion directe à la serrure.
 Facilité d’utilisation et d’entretien:
 Lecteur de carte RFID intégrée pour authentification multimodale des
utilisateurs (empreintes digitales, carte) .
 Logiciel facile à utiliser pour le contrôle d’accès .
 En option la gesti on des utilisateurs autonome avec les cartes de commandes .
 Modèle sur la carte pour stocker des informations d ’empreinte digitale sur ne
carte à puce .
 Design fin et élégant :
 Terminal de contrôle d’accès avec un design élégant et fin pour les espaces
restr eints.
 LED multicolore et beeper multi tonalité pour une interface intuitive.
 128 groupes d’accès et 128 horaires.
 Zones de portes contre rentrée (antipassback) qui supportent 32 lecteurs.
4. Choix du logiciel :
Pour ce type de capteur le logiciel de contrôle d´accès Suprema est d isponible. C’est le logiciel
Biostar .
4.1. Le logiciel Biostar V1.91 :
Biostar est le système de contrôle d'accès de nouvelle génération de la société Suprema, basé sur la
connectivité IP et la sécurité biométrique. La plupart des périphé riques de ce système intègrent des
scanners d'empreintes digitales et des lecteurs de cartes pour plusieurs niveaux d'authentification des
utilisateurs. Cependant, les dispositifs biométriques de Suprema, installés à chaque porte, fonctionnent
non seulemen t comme des scanners de cartes ou d'empreintes digitales et des lecteurs de cartes, mais
aussi comme des contrôleurs d'accès intelligents.

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Le logiciel Biostar V1.91 supporte plusieurs types d’appareils:

Figure 15: Appareils comp atibles avec le logiciel BioStar V1.91

Il existe d’autres appareils qui sont compatibles avec ce logiciel, mais nous ne les avons pas cités là –
dessus.
4.2.Appareil utilisé :

Figure 16: BioEntry Plus

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 L’appareil qu’on a utilisé dans notre projet est le BioEntry Plus. Il s’agit d’un dispositif de
contrôle d'accès basé sur la technologie IP, et comprend à la fois la reconnaissance
d'empreintes digitales et la saisie via une carte d'accès. L'appareil peut êt re contrôlé
indépendamment via des cartes de commande ou entièrement géré via l'interface BioStar.

Figure 17: Caractéristiques de l'appareil

 Le BioEntry Plus se lie au PC à travers une connexion LAN. Il peut être connecté direct ement au PC
via un câble droit de type CAT -5, car il supporte une fonction MDI/MDIX automatique.

4.3.Configuration du serveur BioStar :

Dans certains cas vous devrez peut -être configurer manuellement le serveur BioStar. Si vous
rencontrez des problèmes pou r vous connecter au serveur à partir de l'application client, par exemple,
vous devrez peut -être modifier les paramètres de votre serveur.
En outre, vous devez arrêter et redémarrer l'application serveur pour appliquer les modifications que
vous avez appo rtées aux configurations de serveur ou aux paramètres de base de données.

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Sur le bureau, cliquez sur BioStar Server Config pour démarrer le programme de configuration du
serveur BioStar. Ou, dans Windows, Démarrer > Tous les programmes > BioStar 1.91 > Ser vice
Serveur > Config serveur BioStar .

Ensuite on aura l’affichage de la fen être ci-dessous :

Figure 18: Fenêtre de configuration du serveur
L'utilitaire de configuration du serveur vous permet de surveiller et de contrôler les éléments suivants:
 Statut : pour afficher et modifier l'état actuel du serveur BioStar (Arrêté ou Démarré) .
 Connexion : pour afficher et modifier les détails de la connexion entre le serveur et
dispositifs.
– Port TCP : pour entrer le port que les périph ériques et les applications client utilisent pour
se connecter au serveur. On utiliser un port qui n'est partagé avec aucun autre logiciel
applications. (Le port par défaut est 1480)

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– Nombre de threads: entrez le nombre maximal de threads que le serveur Bio Star peut créer.
On peut entrer n'importe quel nombre entre 32 et 512 .
– Liste des clients: cliquez sur ce bouton pour afficher la liste des périphériques connectés au
serveur BioStar.
 Server matching : elle dépend du nombre de cœurs de processeur dans le sy stème .
 Base de données : pour afficher et modifier les paramètres de la base de données.
 SSL : pour afficher ou modifier les paramètres pour OpenSSL .
4.4.Interface de BioStar :
BioStar est composé de divers éléments d'interface. Chaque élément utilise un nom s tandard .

Figure 19: Interface de BioStar V1.91

Afin d’ajouter un nouveau utilisateur, on insère son nom dans le champ « Name ». Pour ajouter son
empreinte digitale, on passe à la rubrique « Fingerprints », puis on clique sur « Scan ». L’utilisateur
sera invité à placer le doigt sur le lecteur d'empreintes digitales , et appuyer doucement pour améliorer
la reconnaissance, qui sera répété jusqu'à ce que vous ayez réussi l'analyse. Après un signal sonore, il
faut qu’il balaye à nouveau son doigt. (Le doigt doit être scanné deux fois pour l'enregistrement.)

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Si l’empreinte de cet utilisateur est déjà enregistrée sur le système, on clique sur « Verification Test »
pour s’assurer que la nouvelle empreinte scannée est compatible avec celle enre gistrée ou non.

Figure 20: Précautions pour enregistrer une empreinte digitale
Voici un test :

Figure 21 : Exemple de reconnaissance d'empreintes digitales

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5. Problématique :

Apres une longue durée de recherche et d’étude on a pu conclure que les données récupérées de ce logiciel
BioStar V1.91 ne peuvent pas être transférés au logiciel Maltab, pour être traitées.
6. Résultats :
On a choisi de créer notre propre interface homme/machine et l’élaborer nous-mêmes sur l’outil GUIDE sous
Matlab. En se basant sur une base de données d’empreintes de personnes normales et de parkinsoniens qu’on a
pu construire.

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Partie V :

Réalisation de l’interface
Homme / Machine
Pour le suivi de la maladie de
Parkinson

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I. Introduction :
Dans cette partie, on va voir les différentes étapes de la création de notre propre système de diagnostic
de la maladie de Parkinson où on va reg rouper toutes les études qu’on a fait auparavant allant de
l’identification jusqu’au traitement et reconnaissance de la maladie.
II. Les étapes du développement de notre système :
1. Base de données d’empreintes digitales :

Avant de commencer notre conception de l’interface homme/machine (IHM) sous Matlab, on a
collecté un ensemble d’empreintes digitales de personnes atteintes de la maladie de Parkinson ou non,
sous forme d’images (format .tif). Celles -ci vont être employées lors de la simulation de notre systè me,
vu qu’on n’a pas de capteur d’empreintes digitales à notre portée.

Figure 22: Base de données d'empreintes digitales

2. Utilisa tion de l’outil GUIDE de Matlab :

Le GUIDE (ou Graphical User Interface Development Environment) e st un environnement de
développement d'interfaces graphiques pour MATLAB.
Pour démarrer l’outil GUIDE, on tape « GUIDE » dans la fenêtre de commande de MATLAB. Une
fenêtre « GUIDE Quick Start » s’ouvrira nous donnant le choix entre quatre modèles. On choisit l e
premier et on clique sur « Ok», car il n’est pas prédéfini et ne contient aucun objet.

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Figure 23: Démarrage de GUIDE
La fenêtre de l’interface graphique s’ouvrira . C’est dans cette fenêtre qu’on placera les objets avec
lesquel s l’utilisateur va interagir.

Figure 24: Présentation de l'interface de GUIDE
Dans GUIDE, chaque événement généré par l’interface graphique génère un appel de fonction. Cette
fonction s’appelle : « Callback ».
Le code du progra mme réside principalement dans les fonctions que les sources d’événements
appellent. Le programmeur indique au GUIDE les événements pour lesquels il désire effectuer une
réponse. GUIDE place une déclaration du Callback dans le fichier *.m pour chaque fonct ion. Le
programmeur ajoute ensuite son code après la déclaration. Le code sera exécuté à partir de la

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déclaration jusqu’à la ligne précédant la prochaine déclaration.
Lorsqu’on s auvegarde notre fichier *.fig. On observe l’apparition d’un fichier *.m (conte nant le code)
portant le même nom que le fichier *.fig.
Ce fichier *.m contient :
– Entête du fichier : A éditer pour formaliser l’aide (help);
– Initialisation code : Ne pas toucher.
– OpeningFcn : Appelée après la création de tous les objets, avant de rendre visible la figure.
– OutputFcn : Renvoie à la ligne de commande les sorties qui ont été générées par l’exécution
de la figure.
– Callbacks des composants : Exécutés sur interaction avec utilisateurs.
Après avoir ajouté les composants dans nous avons besoin dan s notre application, et après avoir défini
les propriétés de chacun d’eux, on obtient finalement la figure suivante :

Figure 25: Première phase de diagnostic de la maladie de Parkinson
Pour le lancer «figure », on clique sur le b outon «Run» tel qu’illustré dans l’image suivante :

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Figure 26: Lancement de la figure
Une fen être s’ouvrira. C’est l’IHM de n otre programme. On peut identifier sur laquelle les élém ents
que n ous avons placés auparavant .

Figure 27: Première IHM du système de diagnostic de la maladie de Parkinson

En cliquant sur le bouton « Charger l’empreinte », on pourra sélectionner une image d’empreinte
digitale parmi la base de données déjà mise en place.

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Figure 28: Sélection d'une empreinte digitale

On prend un exemple d’empreinte digitale, et on teste:

Figure 29: Exemple de traitement

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Le diagnostic de la maladie de Parkinson repose aussi sur la voix du patie nt. Pour cela, on a conçu une
deuxième interface pour pouvoir enregistrer la voix du patient et indiquer s’il est atteint de la maladie
ou non, tout en se basant sur les caractéristiques de ce signal sonore.

Figure 30 : Deuxième phase de diagnostic de la maladie de Parkinson
En cliquant sur le bouton « Tester la voix », on se dirige vers l’interface suivante :

Figure 31 Deuxième IHM du système de diagnostic de la maladie de Parkinson
Et pour pouvoir enreg istrer la voix du patient en temps réel, et la récupérer sous forme de signal
temporel ainsi que le spectre de celui -ci, on doit cliquer sur le bouton « Enregistre r la voix ».

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En faisant un petit test, on obtient le résultat suivant:

Figure 32 Exemple d'enregistrement de la voix

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Conclusion générale

Dans ce présent rapport, nous avons exposé les étapes de conception et de
développement de notre système de diagnostic pour le suivi de la maladie de Parkins on.
Ce système pourra être exploité par les médecins, et plus précisément, par les
neurologues afin de faciliter leu rs tests qui permettent d’exclure des maladies pouvant
ressembler à la maladie de Parkinson. Et cela, vu qu’il n’existe aucune radiographie ni
aucun examen permettant la confirmation de l’existence de la maladie de Parkinson.

Ce projet se situe en effet, dans le cadre du projet de fin de la deuxième année du
cycle d’ingénieurs en génie biomédical. C’est une véritable expérience de travail e n
collaboration, qui nous a permis de bien gérer la répartition des tâches et de renforcer
l’esprit de partage de connaissances ainsi que la synchronisation de notre travail .

En effet, nous pouvons améliorer ce système de diagnostic en l’implémentant
dans un système embarqué, et en détectant les tremblements de l’empreinte digitale
d’un parkinsonien afin d’améliorer le diagnostic. Et cela, en améliorant l’algorithme de
reconnaissance de l’empreinte en l’adaptant aux difficultés du parkinso nien. De plus,
on pourrait raisonner sur la voix du patient pour détecter l’existence de la maladie.

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Webographie

https://matlabpourtous.com/matlab/les -interfaces -graphiques -sous-matlab/utilisation –
de-guide/

https://briot -jerome.developpez.com/m atlab/tutoriels/introduction -programmation –
interfacesgraphiques/

http://www.easysecure.nl/media/11378/biostar -191-administrator -guide -en_rev01.pdf

https://neurochirurgien -amrani -maroc.com/maladies/item/29 -maladie -de-
perkinson.html

http://www.docti ssimo.fr/html/sante/encyclopedie/sa_1085_parkinson.htm

https://www.youtube.com/watch?v=WN2dN3PceSQ&t=54s

http://we15hang.blogspot.com/2012/02/matlab -gui-inserting -background -image.html

https://fr.mathworks.com/help/matlab/creating_guis/about -the-simple -guide -gui-
example.html