Smart Engines 2021: Международная награда в ИТ-инновациях

Smart Tomo Engine — рентгеновская томография будущего

Получить консультацию

Smart Tomo Egnine

— видит то, что другие воображают.

 

Метод рентгеновской томографии позволяет увидеть морфологическую структуру (объемное изображение внутренних областей) объекта без его разрушения. Объект целиком или необходимая (интересующая) его часть помещается в томограф, рентгеновские проекции снимаются под разными углами и передаются на реконструкцию, результатом которой является цифровое 3D изображение всего томографируемого объема.

 

Smart Tomo Engine выполняет трехмерную томографическую реконструкцию объектов разной природы по набору рентгеновских проекций. Высокое качество изображения, получаемое при использовании Smart Tomo Engine, позволяет врачу легко поставить диагноз, а технологу построить экспертную оценку качества процесса. В этих применениях участвует человек, мозг которого способен отфильтровать мешающие искажения. Результат реконструкции Smart Tomo Engine может быть без дополнительной обработки использован в индустриальных системах распознавания, имитационного моделирования фильтрационных процессов в кернах, или передан для физического воспроизведения устройством 3D печати, вакуумно-литьевой машиной, где наличие искажений уже не так безобидно.

 

Smart Tomo Engine может быть установлено как на уже находящихся в эксплуатации лабораторных томографах и синхротронных станциях для замены штатного ПО, так и войти в качестве программной части во вновь создаваемые аппаратно-программные томографические комплексы.

 

Использование в Smart Tomo Engine уникальных алгоритмов реконструкции позволяет существенно сократить время вычислений без увеличения вычислительных мощностей. Нами создан инновационный алгоритм Hough Filtered Back Projection (HFBP), который обеспечивает непревзойденную скорость томографической реконструкции. Для обратного проецирования в нем используется алгоритм Брейди быстрого вычисления преобразования Хафа, а для ускорения линейной фильтрации — метод Дериша. В результате вычислительная сложность томографической реконструкции снижена до O(n^2) операций умножения. Предыдущий лидер — классический высокопроизводительный алгоритм Filtered Back Projection (FBP) требует O(n^2 log n) умножений для реконструкции изображения размера n x n.

 

Для обеспечения максимальной безопасности и приватности Smart Tomo Engine не передает данные на сторонние сервера, не требует доступа в интернет, вся обработка ведется на локальной рабочей станции, в оперативной памяти вычислительного узла.

 

Smart Tomo Engine поставляется в виде SDK (software developer kit), который содержит всю необходимую документацию к API (application programmable interface) по загрузке данных, выполнению томографической реконструкции и сохранению результатов. Документация также снабжена примерами. SDK просто интегрировать в программы на языках программирования Objective-C, Swift, C, C++, Java, C#, PHP, и Python для широкого круга систем: Linux, Windows, macOS, Эльбрус и др.

 

Заказать продукт

Ключевые возможности Smart Tomo Engine

Быстродействие
Непревзойденную скорость реконструкции обеспечивает инновационный алгоритм HFBP. Алгоритм реконструкции HFBP работает в 4 раза быстрее FBP. Замеры проводились на Эльбрусе-8С. Вход для Smart Tomo Engine — 1261 изображение размером 1175х400 (т.е. алгоритм реконструкции запускался 1261 раз на изображениях размером 1175х400), выход — трехмерное изображение размером 1261х1175х1175. Реконструкция проводилась в многопоточном режиме. Время работы алгоритма HFBP составило 223 секунд, алгоритма FBP — 956 с.

Надежное установление структуры
Мы создали уникальные алгоритмы, которые позволяют избежать появления т.н. артефактов реконструкции (структурных искажений, затрудняющих верную интерпретацию). Smart Tomo Engine позволяет справляться с артефактами, возникающими в следующих случаях: произошла раскалибровка оборудования; для зондирования используется излучение с широкополосным спектром; помимо целевой структуры низкой оптической плотности объект содержит сильно поглощающие включения; объект находился в движении; объект не помещается в поле вида детектора.

Точность
Если ваши изображения при реконструкции классическими методами оказываются слишком зашумлены или искажены для анализа внутренней структуры, то Smart Tomo Engine наверняка позволит вам улучшить результаты без замены оборудования за счет использования регуляризующих алгоритмов, методов учета поглощения вне поля вида и методик аналитического учета спектра зондирующего излучения.

Простота интеграции
Мы умеем работать с различными форматами входных данных, включая файловый и сетевой стандарты DICOM, форматы на основе директорий изображений и контейнеров HDF5. Модульная система ввода-вывода система Smart Tomo Engine позволяет с легкостью интегрироваться с аппаратурой и информационными системами, использующими нестандартные форматы данных.

Универсальность
Хотите поставить диагноз или обнаружить дефект в изделии для нас не имеет значения, Smart Tomo Engine подойдет для новейших нано-томографов, медицинских и промышленных сканеров всех поколений, синхротронных центров. Smart Tomo Engine поддерживает оборудование с любыми стандартными схемами сканирования: параллельной, послойно-веерной, конусной, спиральной и др.

Безопасность
Для повышения безопасности обработки данных и обеспечения программно-аппаратной независимости решения технология томографической реконструкции Smart Tomo Engine нативно поддерживает отечественную защищенную аппаратную платформу «Эльбрус» и совместима с операционными системами ОС Эльбрус, РЕД ОС и Astra Linux.

 

Спецификация

Список поддерживаемых архитектур CPU

  • x86
  • x86_64
  • ARMv7-v8 (AArch32 и AArch64)
  • Elbrus

Список поддерживаемых Российских процессоров

  • Эльбрус-4С
  • Эльбрус-8С
  • Эльбрус-8СВ
  • Эльбрус-1C+
  • Эльбрус-2С+
  • Эльбрус-16C

Список поддерживаемых операционных систем для PC

  • MS Windows (все официально поддерживаемые правообладателем версии)
  • Семейство ОС, основанных на ядре Linux (включая Ubuntu 14.04 и выше, CentOS 6 и выше, SUSE Linux Enterprise Server 12 и выше, и другие
  • Семейство отечественных ОС, основанных на ядре Linux: Astra Linux (версии 1.5 и выше), РЕД ОС (версии 7 и выше)
  • macOS (версии 10.13 High Sierra и выше)
  • ОС Эльбрус (версии 8.11 и выше)
  • Альт Линукс (версии 9.1 и выше)

Список совместимых языков программирования

Smart Tomo Engine содержит API для следующих языков программирования:

  • C (стандарт С11 и выше)
  • С++ (стандарт С++11 и выше)
  • C# (версия 6.0 и выше)
  • Java (версия 1.7 и выше)
  • Python (версия 3.7.2 и выше)
  • PHP (версия 5 и выше)

Интеграция с другими языками программирования обеспечивается за счет использования API на языке С.

Список поддерживаемых форматов входных данных

  • tif (float32, uint16, uint32)
  • png (uint16, uint32)
  • DICOM
  • DICOMDIR
  • NeXus

Список поддерживаемых форматов сохранения результатов реконструкции

  • tif (float32)
  • png (uint8)
  • DICOM
  • DICOMDIR

Список поддерживаемых измерительных схем

Геометрия пучка — модель распространения рентгеновских лучей.
Поддерживаемые геометрии: параллельная (2D, 3D), веерная (2D), конусная (3D).

Схема сканирования — взаимное положение рентгеновского источника, объекта и детектора рентгеновского излучения для каждого момента времени томографического эксперимента.
Поддерживаемые схемы: послойно-круговая, спиральная, any-time (схема сканирования с автоматической остановкой сканирования по достижению заданного качества) [1].

Список алгоритмов томографической реконструкции

Классические:

  • FBP
  • FDK
  • SIRT
  • SIRT-TV
  • CUDA FBP
  • CUDA FDK

Патентованные:

  • HFBP
  • HSIRT
  • HSIRT-TV
  • FOVEA
  • Monitored reconstruction [1]

Список выполняемых коррекций

  • Поиск и коррекция геометрических отклонений оси вращения образца
  • Автоматическая коррекция артефактов полихроматического излучения (“эффект чаши”)
  • Коррекция кольцевых артефактов
  • Подавление металлических артефактов
  • Реконструкция объекта, который целиком не помещается в поле вида детектора
  • Подавление артефактов малоракурсной томографии

Smart Tomo Engine может поставляться вместе с графическим интерфейсом, который позволяет использовать все инструменты, предоставляемые Smart Tomo Engine, включая загрузку данных, выполнение реконструкции с использованием различных алгоритмов, применение алгоритмов коррекции, предварительный просмотр и 2D/3D визуализацию, сохранение данных.
[1] DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3002019

Получить консультацию

Задайте свой вопрос или уточните нужную информацию,
а мы вернемся к вам с ответом.

    Наши клиенты

    Turkish Airlines

    Turkish Airlines использует технологии распознавания документов Smart Engines

    Альфа-Банк

    Альфа-Банк распознает документы клиентов в мобильном приложении с помощью Smart ID Engine

    Альфастрахование

    В онлайн-сервисах «АльфаСтрахование» и «АльфаСтрахование Мобайл» в 2018 г. распознано 1,6 млн паспортов РФ, ВУ и СТС

    Ренессанс Страхование

    Smart Engines является поставщиком решений по сканированию и распознаванию документов для Группы Ренессанс Страхование

    Получить консультацию

    Задайте свой вопрос или уточните нужную информацию,
    а мы вернемся к вам с ответом.