Специалисты компании Smart Engines создали семейство алгоритмов, значительно ускоряющее реконструкцию 3D-изображений в компьютерной томографии (КТ). Разработка позволит внедрить томографы нового поколения в медицину, промышленность и науку. 17 декабря 2024 года Бюро патентов и торговых марок США выдало патент на общий метод создания этих алгоритмов.
Компьютерная томография используется для диагностики в медицине и контроля качества на производстве. Устройство делает рентгеновские снимки объекта под разными углами, а затем специальные алгоритмы преобразуют их в цифровое 3D-изображение. В медицине это помогает врачу увидеть внутренние органы без хирургического вмешательства, а на производстве позволяет изучить внутреннюю структуру объектов, таких как двигатели или микросхемы, для выявления дефектов.
Однако традиционные алгоритмы томографической реконструкции требуют значительных вычислительных ресурсов, особенно с ростом разрешения современных томографов. Чтобы ускорить процесс, обычно используют либо более мощное оборудование, либо оптимизируют алгоритмы.
Исследователи смогли улучшить существующие алгоритмы, оптимизировав ключевой этап реконструкции — обратное проецирование, ранее занимавшее до 99% времени обработки. Благодаря идеям динамического программирования удалось сократить количество вычислений в сотни раз. Для ускорения этапа фильтрации использовали метод Дериша, заменяющий сложные операции оптимизированными рекуррентными фильтрами.
В медицине это открытие ускорит диагностику, что особенно важно в экстренных ситуациях, когда на счету каждая минута. Алгоритмы работают в связке с запатентованной нейросетью Smart Engines, которая отслеживает качество изображения во время сканирования. Если качество достаточно для диагноза, процедура завершается раньше, экономя время и ресурсы.
Для промышленности технология позволит быстрее и дешевле проводить дефектоскопию деталей, улучшая контроль качества на производстве.
«Наша команда создала алгоритмы, которые одновременно повышают скорость, точность и эффективность томографической реконструкции. Технология имеет огромный потенциал в медицине и промышленности. Получение американского патента подтверждает мировую значимость нашего труда и высокий уровень компетенций российских ученых», — отметил генеральный директор Smart Engines, доктор технических наук Владимир Арлазаров.
