Всем привет! Страшно соскучились по нашим читателям и решили порадовать вас очередной порцией ужасно красивых видео, которую мы подготовили к Хэллоуину. В этом году мы предлагаем вам погрузиться в атмосферу Хэллоуина с помощью нашей программы для томографической реконструкции и визуализации Smart Tomo Engine. В статье мы продемонстрируем удивительные реконструкции тыквы и других атрибутов праздника. А напоследок покажем самый что ни на есть хэллоуинский томографический кошмар – реконструкцию с тысячью артефактами, с которыми, кстати, мы уже умеем бороться! Заинтриговали? Тогда вперед под каст.
Хэллоуин, пожалуй, один из самых мистических праздников в году. В Россию он пришел не так давно. Древние кельты полагали, что именно в ночь с 31 октября на 1 ноября распахивались ворота в загробный мир, а по церковному календарю католической церкви 1 ноября – День всех святых, не получивших в церковном календаре своего отдельного дня. Переплетение язычества и христианской религии, веры в жизнь и обращения к потусторонним темным силам стало рождением этого странного праздника.
Согласно легенде о Джеке одним из самых символичных элементов праздника Хэллоуина является тыква. Как же пропустить шанс заглянуть в голову Джека? А что, если мы можем посмотреть на всем нам привычный овощ по-новому с помощью инновационных технологий?
В ночь перед Хэллоуином, наша команда Smart Tomo Engine собралась в лаборатории, чтобы посмотреть на всем нам привычный овощ по-новому с помощью компьютерной томографии. Нашей целью было увидеть внутреннюю структуру тыквы без ее разрезания на кусочки.
Начали мы с подготовки тыквы. Как всем известно, вырезание тыквы – это одна из самых известных традиций Хэллоуина. Люди вырезают страшные лица на тыквах и ставят свечи внутрь, чтобы создать эффект светящихся глаз и рта. Конечно, по правилам безопасности свечи мы не использовали, но страаашное лицо вырезали. Кстати, мировой рекорд по скорости вырезания лица на тыкве был установлен в 2010 году. Рекорд установлен в Англии и составил всего 24,03 секунды. Мы, конечно, не такие специалисты, но даже у нас получилось не слишком долго, всего 15 минут! Полюбоваться нашим произведением искусства можно на изображении ниже.
Затем мы поместили одну из тыкв в наш томограф и запустили процесс сканирования.
Рентгеновская компьютерная томография – один из методов неразрушающего анализа внутренней структуры объекта, основанный на формировании изображения объекта с помощью рентгеновского излучения. Для этого исследуемый объект помещается между источником рентгеновского излучения и детектором. Рентгеновское излучение проходит сквозь объект под разными углами и регистрируется детектором. Полученный набор рентгенограмм обрабатывается с помощью программы, результатом работы которой является 3D‑изображение внутренней структуры объекта. Smart Tomo Engine (STE) как раз и является такой программой. И вот как у нас получилось реконструировать и визуализировать тыкву со скелетом.
Со второй тыквой мы сделали тоже самое. Размер тыквы этого сорта небольшой, в диаметре всего около 10 см. В тыквах этого сорта такого размера семечек еще нет. Из нее получится сделать только рожицу, для свечки она не годится.
Наша программа STE позволила нам померить линейные размеры семечек тыквы со скелетом. В ней-то уже семечки есть, а значит и свечу внутрь можно будет поставить, после удаления семечек.
Перейдём к ужасам? Самый хэллоуинский томографический кошмар – реконструкция с тысячью артефактами, но и с такой нечистью STE умеет бороться. На примере пористого объекта мы покажем, как и с какими артефактами мы умеем бороться.
Первое изображение в верхнем ряду – это реконструкция, которая получается из "сырых" данных. Первое, что бросается в глаза – двоение объекта. Знаток в томографии может сказать, что, скорее всего, это смещение оси вращения, поэтому первое, что мы сделали, это исправили параметры оси вращения. Результат коррекции представлен на втором изображении в верхней строке. Далее можно заметить свечение по краям – стандартное проявление эффекта ужесточения спектра рентгеновского излучения при прохождении через объект. Автоматическая коррекция этого типа артефактов показана на третьей картинке в верхнем ряду. Далее мы приблизили изображение и посмотрели наличие кольцевых артефактов. Результат на крайней правой картинке в верхнем ряду, зеленые стрелки указывают на кольцевые артефакты, они присутствуют в незначительном объеме, но мы их тоже автоматически подавили, результат на крайнем правом нижнем изображении. Далее мы сделали реконструкцию, результат которой показан на изображении слева во втором ряду. Трехмерная визуализация результата реконструкции после всех коррекций показана на втором рисунке в нижней строке. Трехмерная визуализация пористого образца в цветной палитре показано ниже.
Самое сладкое приберегли на конец. Мы ведь обещали вам "Trick or treat!" сладость или гадость. Наслаждайтесь! Мешок со сладостями.
Гадость или скорее ужас!
Заключение
Исследование тыквы с помощью компьютерной томографии стало настоящим приключением для команды Smart Engines. Кроме страшных и не очень изображений мы получили огромный датасет с проблемами: шумы, недостаточность данных, металлические включения. Датасет мы использовали для настройки автоматических режимов коррекции томографических данных (автопоиск оси вращения объекта, коррекция кольцевых артефактов, учёт эффекта ужесточения спектра рентгеновского излучения при прохождении через объект) и улучшения наших алгоритмов обработки томографических данных. Если Вам захотелось побольше узнать про наш продукт STE, то сделать это можно тут, если хочется почитать еще статей про томографию: что такое томография, наш томографический продукт STE, зачем томографию используют в промышленности, и еще немного красивых томографических видео от нас.