Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов
Описаны алгоритм, задачи, функциональные блоки и основные принципы работы программы моделирования томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов. Приведены результаты исследования производительности алгоритма при различных вариантах сканирования. An algorithm tasks, functional blocks...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Реєстрація, зберігання і обробка даних |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
2005
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50788 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов / Е.А. Цыбульская // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2005. — Т. 7, № 4. — С. 54-576. — Бібліогр.: 6 назв. — pос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-50788 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Цыбульская, Е.А. 2013-11-02T23:56:08Z 2013-11-02T23:56:08Z 2005 Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов / Е.А. Цыбульская // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2005. — Т. 7, № 4. — С. 54-576. — Бібліогр.: 6 назв. — pос. 1560-9189 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50788 620.179.15:681.3.06 Описаны алгоритм, задачи, функциональные блоки и основные принципы работы программы моделирования томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов. Приведены результаты исследования производительности алгоритма при различных вариантах сканирования. An algorithm tasks, functional blocks and main principles of operation of the program for modelling of tomography algorithm for industrial plants reconstruction are described. The results of research of algorithm productivity are presented at various variants of scanning. Работа выполнена при участии научного руководителя, профессора М.В. Синькова и старшего научного сотрудника А.И. Закидальского. ru Інститут проблем реєстрації інформації НАН України Реєстрація, зберігання і обробка даних Математичні методи обробки даних Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов Modelling of a High-Efficiency Tomography Algorithm for Industrial Plants Reconstruction Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов |
| spellingShingle |
Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов Цыбульская, Е.А. Математичні методи обробки даних |
| title_short |
Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов |
| title_full |
Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов |
| title_fullStr |
Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов |
| title_full_unstemmed |
Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов |
| title_sort |
моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов |
| author |
Цыбульская, Е.А. |
| author_facet |
Цыбульская, Е.А. |
| topic |
Математичні методи обробки даних |
| topic_facet |
Математичні методи обробки даних |
| publishDate |
2005 |
| language |
Russian |
| container_title |
Реєстрація, зберігання і обробка даних |
| publisher |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Modelling of a High-Efficiency Tomography Algorithm for Industrial Plants Reconstruction |
| description |
Описаны алгоритм, задачи, функциональные блоки и основные принципы работы программы моделирования томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов. Приведены результаты исследования производительности алгоритма при различных вариантах сканирования.
An algorithm tasks, functional blocks and main principles of operation of the program for modelling of tomography algorithm for industrial plants reconstruction are described. The results of research of algorithm productivity are presented at various variants of scanning.
|
| issn |
1560-9189 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50788 |
| citation_txt |
Моделирование высокопроизводительного томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов / Е.А. Цыбульская // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2005. — Т. 7, № 4. — С. 54-576. — Бібліогр.: 6 назв. — pос. |
| work_keys_str_mv |
AT cybulʹskaâea modelirovanievysokoproizvoditelʹnogotomografičeskogoalgoritmarekonstrukciipromyšlennyhobʺektov AT cybulʹskaâea modellingofahighefficiencytomographyalgorithmforindustrialplantsreconstruction |
| first_indexed |
2025-11-27T03:57:06Z |
| last_indexed |
2025-11-27T03:57:06Z |
| _version_ |
1850798286157381632 |
| fulltext |
54
УДК 620.179.15:004.421.2
Е. А. Цыбульская
Институт проблем регистрации информации НАН Украины
ул. Н. Шпака, 2, 03113 Киев, Украина
Моделирование высокопроизводительного
томографического алгоритма реконструкции
промышленных объектов
Описаны алгоритм, задачи, функциональные блоки и основные принци-
пы работы программы моделирования томографического алгоритма
реконструкции промышленных объектов. Приведены результаты ис-
следования производительности алгоритма при различных вариантах
сканирования.
Ключевые слова: томографическая реконструкция, алгоритм, моде-
лирующая система.
Данная статья носит установочный характер и описывает алгоритм, задачи и
основные принципы функционирования программы моделирования томографиче-
ского алгоритма реконструкции промышленных объектов. В дальнейшем будет
представлено более детальное описание моделирования каждого из этапов пред-
ложенного алгоритма томографической реконструкции.
Исследование внутренней структуры промышленных объектов предполагает,
что алгоритм томографической реконструкции должен обеспечивать высокое
пространственное разрешение, большой диапазон изменения плотности, возмож-
ность работать с объектами, размеры которых превышают размер регистрирую-
щей системы, и вместе с этим небольшое время реконструкции.
Получить объемную томографическую модель объекта можно несколькими
путями. Один из методов — получение объема с помощью серии двумерных то-
мограмм, при котором исследуемый объект восстанавливается сечение за сечени-
ем [1]. Этот метод эффективен в вычислительном плане, но имеет невысокую раз-
решающую способность и довольно большое время сбора данных. Наиболее пер-
спективными сейчас являются томографы с коническими пучками и цилиндриче-
ской матрицей детекторов [2, 3], так как они имеют ряд преимуществ:
1) позволяют лучше использовать телесный угол излучения рентгеновских
источников;
2) приводят к заметному снижению времени сбора данных за счет одновре-
менного сканирования выбранной зоны восстановления;
© Е. А. Цыбульская
Моделирование высокопроизводительного
томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2005, Т. 7, № 4 55
3) обладают высокой разрешающей способностью.
В 2003–2005 гг. в Отделе специализированных средств моделирования были
разработаны алгоритмы объемной реконструкции объектов в конических пучках
для круговой орбиты сканирования, причем исследуемые объекты могут регист-
рироваться системой сбора данных как полностью, так и частично [4].
Основными составляющими этих алгоритмов были следующие шаги (рис. 1):
— получение конусных проекций;
— перепаковка данных конусных проекций в проекции параллельных веер-
ных слоев;
— быстрая свертка;
— 2-D вычисление обратных проекций.
Рис. 1. Алгоритм реконструкции
Для исследования производительности и качества данных алгоритмов при
различных вариантах сканирования был разработан программный комплекс,
1. Сканирование объекта 2. Получение конусных проекций
3. Перепаковка конусных
проекций в параллельные
веерные
4. Вычисление
свернутых проекций
5. Двумерная реконструкция
свернутых проекций
6. Реконструированный
объект
Е. А. Цыбульская
56
Рис. 2. Диалоговая система моделирования алгоритма реконструкции
представляющий собой многофункциональную диалоговую моделирующую сис-
тему (рис. 2).
Программный комплекс состоит из таких функциональных блоков.
1. Блок установки параметров виртуальной томографической системы.
Позволяет задавать следующие параметры: количество ракурсов (проекций),
угол конического луча, размер зоны восстановления (количество детекторов по
вертикали и горизонтали), охват объекта системой сбора данных (50 %, 100 %,
> 50 %).
2. Блок описания исследуемого объекта.
Объект состоит из нескольких элементарных объектов (эллипсоидов), кото-
рые помещают в определенные места зоны реконструкции. Они имеют опреде-
ленные ориентиры, размеры и плотность. Плотность элементарных объектов мо-
жет быть отрицательной. Плотность изображения в определенной точке зоны ре-
конструкции равна сумме плотностей всех элементарных объектов, которые на-
кладываются на данную точку.
3. Блок вычисления конусных проекций.
Позволяет получить М (количество проекций) наборов данных Pgj, где g —
угол отклонения от центрального луча в веерном слое, j — номер веерного слоя.
4. Блок перепаковки данных конусных проекций в проекции параллельных
веерных слоев.
В зависимости от параметров виртуальной томографической системы вычис-
ляются общие коэффициенты для всех проекций и данные конусных проекций пе-
Моделирование высокопроизводительного
томографического алгоритма реконструкции промышленных объектов
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2005, Т. 7, № 4 57
ресчитываются в данные проекций параллельных веерных слоев [5].
5. Блок вычисления свернутых проекций.
Для каждой проекции для данных параллельных слоев выполняется одномер-
ная быстрая свертка с использованием быстрого преобразования Фурье [6].
6. Блок вычисления обратных проекций (получение восстановленного объекта).
Выполняется двумерная реконструкция данных свернутых проекций. Для
уменьшения времени реконструкции вычисления проводятся для каждого угла g
одновременно по всем проекциям, что позволяет минимизировать количество
тригонометрических операций.
Блоки системы функционально независимы друг от друга и сохраняют про-
межуточные данные в файлах определенного формата, что дает возможность кон-
тролировать выполнение отдельных шагов алгоритма реконструкции.
Испытания производительности алгоритма проводились на компьютере Intel
P-IV 2,2 Гц. Полученные результаты сведены в таблицу.
№ Размер объекта Охват объекта
регистрирующей системой
Число
ракурсов
Время
реконструкции
1. 300×300×120 100 % 500 2 мин 03 сек
2. 300×300×120 50 % 500 1 мин 51 сек
3. 300×300×120 60 % 500 1 мин 53 сек
Полученные результаты показывают, что разработанный алгоритм реконст-
рукции и его программная реализация могут быть использованы при создании ре-
альной томографической системы.
Работа выполнена при участии научного руководителя, профессора
М.В. Синькова и старшего научного сотрудника А.И. Закидальского.
1. Терновой К.С., Синьков М.В., Закидальский А.И., Яник А.Ф. и др. Введение в современную
томографию. — К.: Наук. думка, 1983. — 345 c.
2. Caroline Jacobson. Fourier Methods in 3D-Reconstruction from Cone-Beam Data. —
Dissertation № 427. — Linkoping Studies in Science and Technology. — Sweden. — 1996
3. Henrik Turbell. Cone-Beam Reconstruction Using Filtered Backprojection. — Dissertation №
672. — Linkoping Studies in Science and Technology. — Sweden. — 2001.
4. Синьков М.В., Закидальский А.И., Самбыкина Э.Е., Цыбульская Е.А. Разработка алгорит-
мов объемной реконструкции «больших» объектов // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. —
2003. — Т. 5, № 4. — С. 43–50.
5. Закидальский А.И., Цыбульская Е.А. Преобразование конусного пучка в квазипараллель-
ные слои веерного типа для повышения производительности реконструкции томографических
изображений // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2004. — Т. 6, № 2. — С. 27–32.
6. Закидальский А.И., Цыбульская Е.А. Быстрая свертка на основе БПФ // Реєстрація, збері-
гання і оброб. даних. — 2005. — Т. 7, № 3. — С. 62–70.
Поступила в редакцию 01.12.2005
|