Дослідження графічних бібліотек для завдання візуалізації зображень електроімпедансної томографії
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210523Ключові слова:
електроімпедансна томографія, програмне забезпечення, реконструкція зображення, медична візуалізація, графічні бібліотекиАнотація
Наведено структуру програмного забезпечення для електроімпедансної томографії. Дана структура побудови програми дозволяє реалізувати проведення ЕІТ дослідження в реальному часі та може бути реалізована на медико-технічних пристроях, зокрема, бути інтегрована в апарати ШВЛ.
Представлено алгоритм візуалізації результатів реконструкції поля провідності. В межах даного алгоритму існують два підходи до подання колірних моделей та вибору квітів для кожного конкретного кінцевого елемента. Вибір одного з цих підходів залежить від потреб дослідження та призводить або до більшої швидкості роботи, або до більшого якості зображення.
Запропоновано алгоритм сусідніх кінцевих елементів, що дозволяє зменшити час, що витрачається на візуалізацію моделі, за рахунок об'єднання сусідніх елементів, що мають подібний колір, в один багатокутник. Зменшення кількості кінцевих елементів призводить до більшої швидкості їх виведення на екран.
Представлено список графічних бібліотек, які можуть бути використані для завдань візуалізації результатів електроімпедансної томографії. В результаті досліджень було встановлено, що серед аналізованих бібліотек найкращий час демонструє бібліотека OpenGL, при використанні якої візуалізація відбувається на 0,02 с. швидше аналогів. Це пов'язано з високою швидкістю роботи, яка забезпечується реалізацією візуалізації на графічному процесорі.
Показано, що використання запропонованого алгоритму сусідніх кінцевих елементів дійсно дозволяє зменшити час, що витрачається на виведення моделі на екран з 0.05 с. до 0.03 с. для бібліотеки OpenGL. При цьому сумарний час, що витрачається на візуалізауію, залежить від використовуваної графічної бібліотеки.
Отримані дані можуть бути використані при розробці систем медичної візуалізації, до яких пред'являються підвищені вимоги в плані обсягу виведеної інформаціїПосилання
- Pekker, Ya. S., Brazovskiy, K. S., Usov, V. N. (2004). Elektroimpedansnaya tomografiya. Tomsk: NTL, 192.
- Draeger medical. Technical Data for PulmoVista 500 (2011).
- Joldes, G., Bourantas, G., Zwick, B., Chowdhury, H., Wittek, A., Agrawal, S. et. al. (2019). Suite of meshless algorithms for accurate computation of soft tissue deformation for surgical simulation. Medical Image Analysis, 56, 152–171. doi: https://doi.org/10.1016/j.media.2019.06.004
- Brown, A. C., Armstrong, G. S. J., Benda, J., Clarke, D. D. A., Wragg, J., Hamilton, K. R. et. al. (2020). RMT: R-matrix with time-dependence. Solving the semi-relativistic, time-dependent Schrödinger equation for general, multielectron atoms and molecules in intense, ultrashort, arbitrarily polarized laser pulses. Computer Physics Communications, 250, 107062. doi: https://doi.org/10.1016/j.cpc.2019.107062
- Nikolić, D., Milošević, Ž., Saveljić, I., Filipović, N. (2016). Development of the software tool for generation and visualization of the finite element head model with bone conduction sounds. AIP Conference Proceedings, 1703. doi: https://doi.org/10.1063/1.4939372
- Farhang, S., Foruzan, A. H., Chen, Y.-W. (2016). A real-time stable volumetric Mass-Spring Model based on a multi-scale mesh representation. 2016 23rd Iranian Conference on Biomedical Engineering and 2016 1st International Iranian Conference on Biomedical Engineering (ICBME). doi: https://doi.org/10.1109/icbme.2016.7890950
- Zhao, J., Guoqiang, Y., Hui, L. (2017). Optimization of 3D Reconstruction Technique for CT Image and Analysis of the Derived Model. 22017 IEEE International Conference on Computational Science and Engineering (CSE) and IEEE International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing (EUC). doi: https://doi.org/10.1109/cse-euc.2017.176
- Otani, N., Dang, D., Beam, C., Mohammadi, F., Wentz, B., M Kamrul Hasan, S. et. al. (2019). Toward Quantification and Visualization of Active Stress Waves for Myocardial Biomechanical Function Assessment. 2019 Computing in Cardiology Conference (CinC). doi: https://doi.org/10.22489/cinc.2019.425
- Courtecuisse, H., Jiang, Z., Mayeur, O., Witz, J. F., Lecomte‐Grosbras, P., Cosson, M. et. al. (2020). Three‐dimensional physics‐based registration of pelvic system using 2D dynamic magnetic resonance imaging slices. Strain, 56 (3). doi: https://doi.org/10.1111/str.12339
- Pozrikidis, C. (2007). Introduction to C++ Programming and Graphics. Springer, 372. doi: https://doi.org/10.1007/978-0-387-68993-7
- Romero, J., Bisson, M., Fatica, M., Bernaschi, M. (2020). High performance implementations of the 2D Ising model on GPUs. Computer Physics Communications, 256, 107473. doi: https://doi.org/10.1016/j.cpc.2020.107473
- Chotisarn, N., Merino, L., Zheng, X., Lonapalawong, S., Zhang, T., Xu, M., Chen, W. (2020). A systematic literature review of modern software visualization. Journal of Visualization, 23 (4), 539–558. doi: https://doi.org/10.1007/s12650-020-00647-w
- Dehal, R. S., Munjal, C., Ansari, A. A., Kushwaha, A. S. (2018). GPU Computing Revolution: CUDA. 2018 International Conference on Advances in Computing, Communication Control and Networking (ICACCCN). doi: https://doi.org/10.1109/icacccn.2018.8748495
- Prilozheniya MFC dlya rabochego stola. Available at: https://docs.microsoft.com/ru-ru/cpp/mfc/mfc-desktop-applications?view=vs-2019
- The GTK Project. Available at: https://www.gtk.org/
- OpenGL - The Industry Standard for high performance graphics. Available at: https://www.opengl.org/
- Windows Forms. Available at: https://docs.microsoft.com/ru-ru/dotnet/framework/winforms/windows-forms-overview
- Liang, C., Jiang, N., Yu, Y. W. (2011). Optimization and Implementation of the Surface Rendering Algorithm. Advanced Materials Research, 341-342, 152–157. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.341-342.152
- Lu, L., Chen, C., Cheng, W. (2007). Medical image visualization using true 3D display technology. 2007 IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering. doi: https://doi.org/10.1109/iccme.2007.4381873
- Liu, B., Yang, B., Xu, C., Xia, J., Dai, M., Ji, Z. Et. al. (2018). pyEIT: A python based framework for Electrical Impedance Tomography. SoftwareX, 7, 304–308. doi: https://doi.org/10.1016/j.softx.2018.09.005
- EIDORS: Electrical Impedance Tomography and Diffuse Optical Tomography Reconstruction Software. Available at: http://eidors3d.sourceforge.net
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Andrey Katsupeev, Grayr Aleksanyan, Ellina Kombarova, Roman Polyakov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
