Акимишин Орест Ігорович. Методи та засоби зменшення обсягів даних тріангуляційного опису об'єктів комп'ютерної томографії

Краткое описание

Акимишин Орест Ігорович. Методи та засоби зменшення обсягів даних тріангуляційного опису об'єктів комп'ютерної томографії : Дис... канд. наук: 05.13.05 2008

Акимишин О.І. Методи та засоби зменшення обсягів даних тріангуляційного опису об’єктів комп’ютерної томографії. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 комп’ютерні системи та компоненти. Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2008.
Дисертація присвячена питанням зменшення обсягів даних при поданні об’єктів комп’ютерної томографії тріангуляційними сітками. Запропонований метод забезпечує зменшення обсягів даних та збереження геометричної форми об’єктів у межах заданого відхилення. Розроблено графи алгоритмів та структури пристроїв для виконання основних операцій зменшення обсягів даних. На підставі аналізу тріангуляційного опису об’єктів запропоновано метод розбиття тріангуляції на окремі елементи, що дозволило пришвидшити обробку даних та на основі запропонованого в роботі методу розробити базову структуру апаратних прискорювачів зменшення обсягів даних. Результати експериментів із використанням запропонованого методу зменшення даних показали високу ефективність на реальних зображеннях комп’ютерної томографії.

Проведено огляд методів зменшення обсягів даних опису об’єктів тріангуляційними сітками, виділено їхні особливості, через які вони є неефективними для застосування в галузі неруйнівного контролю за даними комп’ютерної томографії. Обґрунтовано потреби розробки нових методів та вдосконалення існуючих шляхом збільшення ефективності їх роботи.
Розроблено метод зменшення обсягів даних тріангуляційного опису об’єктів комп’ютерної томографії, що забезпечує збереження форми об’єктів у межах заданого відхилення. Розроблений метод забезпечує вищу ефективність зменшення обсягів даних при однаковому рівні заданого відхилення (обсяги даних для представлення спрощених моделей є на 15-20 % менші порівняно з методом прорідження тріангуляції), час виконання в 1,9 раза менший порівняно з методом на основі квадратичної метрики похибок.
Розроблене програмне забезпечення, що базується на запропонованих у роботі методах, апробовано на реальних даних та використовується на практиці, як складова системи неруйнівного контролю на основі рентгенівської комп’ютерної томографії.
Встановлено, що доцільною є апаратна реалізація розробленого методу, оскільки процедура зменшення обсягів даних тріангуляційного опису об'єктів, відтворених за даними комп’ютерної томографії високої роздільної здатності з використанням універсальних комп’ютерів, виконується за неприйнятний час.
Вдосконалено метод розбиття тріангуляційних сіток на окремі елементи опрацювання, що дає можливість прискорення обробки даних шляхом їх конвеєрної чи паралельної обробки. Виконано програмну реалізацію розробленого методу та перевірено його працездатність на тестових даних.
Розроблено апаратно-орієнтовані алгоритми виконання основних операцій зменшення обсягів даних, зокрема обчислення нормалі до площини, обчислення коефіцієнтів для запису рівняння площини і обчислення відстані від вершини до площини в тривимірному просторі та відповідні їм структури спеціалізованих пристроїв.
Розроблено базову структуру, принципи функціонування та VHDL-модель реконфігурованого апаратного прискорювача зменшення обсягів даних тріангуляційного опису об'єктів, засновану на розроблених методах, а також проведено її функціональне моделювання. Розроблена структура дає можливість синтезу комп’ютерних пристроїв для зменшення обсягів даних, використовуючи засоби сучасних технологій.