В работе рассматриваются практические вопросы использования компьютерной томографии в задачах неразрушающего контроля для оценки геометрических параметров объектов в промышленности и лабораторных исследованиях. Обзор источников показал, что большинство опубликованных работ опирается на закрытые данные, что существенно затрудняет проведение научных исследований в части воспроизведения результатов и сравнения различных методов томографической реконструкции и анализа реконструированных данных. В качестве решения этой проблемы предложено использовать численное моделирование с использованием программного обеспечения с открытым исходным кодом. Предложена оригинальная схема виртуального конвейера генерации тестовых данных. Программная часть конвейера реализована в виде набора python-скриптов, проведены численные эксперименты.
Идентификаторы и классификаторы
Рентгеновская компьютерная томография (КТ) является методом неразрушающего исследования внутренней структуры объектов [1-3] и широко используется в промышленности и научных исследованиях. При наличии большого количества работ посвященных особенностям практического применения КТ для неразрушающего контроля (НК) [4], практически отсутствуют публично доступные данные, что затрудняет воспроизведение результатов и сравнение различных алгоритмов. Дополнительную значимость тематике симуляционной генерации КТ данных придают успехи методов искусственного интеллекта в задачах КТ реконструкции и анализа [5-9], что требует все больше данных для обучения и тестирования. При этом во многих прикладных областях именно симуляционные данные становятся серьезным драйвером развития. Примером могут служить разработки робототехнических систем [10,11] или методы оптического распознавания текстовых фрагментов документов, для обучения которых используются полностью синтетические данные [12,13].
Список литературы
1. Buzug T.M.Computed tomography // Springer handbook of medical technology. Berlin; Heidelberg: Springer, 2008. P. 311-342. DOI: 10.1007/978-3-540-39408-2
2. Withers P.J., Bouman C., Carmignato S., Cnudde V., Grimaldi D., Hagen C.K., Maire E., Manley M., Du Plessis A., Stock S.R. X-ray computed tomography // Nature Reviews Methods Primers. 2021. Vol. 1. No. 1. P. 18. DOI: 10.1038/s43586-021-00015-4
3. Arlazarov V.L., Nikolaev D.P., Arlazarov V.V., Chukalina M.V. X-ray Tomography: the Way from Layer-by-layer Radiography to Computed Tomography // Computer Optics. 2021. Vol. 45. No. 6. P. 897-906. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-898 EDN: MSOZMK
4. Dewulf W., et al. Advances in the metrological traceability and performance of X-ray computed tomography // CIRP Annals. 2022. Vol. 71. No. 2. P. 693-716. DOI: 10.1016/j.cirp.2022.05.001 EDN: FIQCHY
5. Adler J., Oktem O. Learned Primal-Dual Reconstruction // IEEE Transactions on Medical Imaging. 2018. Vol. 37. No. 6. P. 1322-1332. DOI: 10.1109/TMI.2018.2799231
6. Ge R., He Y., Xia C., Sun H., Zhang Y., Hu D., Chen S., Chen Y., Li S., Zhang D. DDPNet: A Novel Dual-Domain Parallel Network for Low-Dose CT Reconstruction // Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention MICCAI 2022. Cham: Springer Nature Switzerland. 2022. P. 748757. DOI: 10.1007/978-3-031-16446-0_71
7. Niu C., Li M., Guo X., Wang G. Self-supervised dual-domain network for low-dose CT denoising // Developments in X-ray Tomography XIV. SPIE. 2022. Vol. 12242. P. 122420H. DOI: 10.1117/12.2633197
8. Yamaev A.V., Chukalina M.V, Nikolaev D.P., Kochiev L.G., Chulichkov A.I. Neural network regularization in the problem of few-view computed tomography // Computer Optics. Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of the Russian Academy of Sciences (IPSI RAS). 2022. Vol. 46. No. 3. P. 422-428. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1035 EDN: QUIYDE
9. Bulatov K.B., Ingacheva A.S., Gilmanov M.I., Kutukova K., Soldatova Z.V, Buzmakov A.V., Chukalina M.V., Zschech E., Arlazarov V.V. Towards monitored tomographic reconstruction: algorithm-dependence and convergence // Computer Optics. Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of the Russian Academy of Sciences (IPSI RAS). 2023. Vol. 47. No. 4. P. 658-667. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1238 EDN: LJPOUX
10. Zhou Z., Song J., Xie X., Shu Z., Ma L., Liu D., Yin J., See S. Towards Building AI-CPS with NVIDIA Isaac Sim: An Industrial Benchmark and Case Study for Robotics Manipulation // 2024 IEEE/ACM 46th International Conference on Software Engineering: Software Engineering in Practice (ICSE-SEIP). Los Alamitos, CA, USA: IEEE Computer Society. 2024. P. 263-274. DOI: 10.1145/3639477.3639740
11. Xu B., Gao F., Yu C., Zhang R., Wu Y., Wang Y. Omnidrones: An efficient and flexible platform for reinforcement learning in drone control // IEEE Robotics and Automation Letters. IEEE. 2024.
12. Chernyshova J.S., Gayer A.V., Sheshkus A.V. Generation method of synthetic training data for mobile OCR system // ICMV 2017. Bellingham, Washington: Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE), 2018. Vol. 10696. P. 106962G1-106962G7. DOI: 10.1117/12.2310119 EDN: XXLKGT
13. Gayer A.V., Chernyshova Y.S., Sheshkus A.V. Effective real-time augmentation of training dataset for the neural networks learning // ICMV 2018. Bellingham, Washington: Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). 2019. Vol. 11041. P. 11041111-11041117. DOI: 10.1117/12.2522969 EDN: WXXYDL
14. Ketcham R.A., Hanna R.D. Beam hardening correction for X-ray computed tomography of heterogeneous natural materials // Computers & Geosciences. 2014. Vol. 67. P. 49-61. DOI: 10.1016/j.cageo.2014.03.003
15. Lifton J.J., Liu T. Evaluation of the standard measurement uncertainty due to the ISO50 surface determination method for dimensional computed tomography // Precision Engineering. 2020. Vol. 61. P. 82-92. DOI: 10.1016/j.precisioneng.2019.10.004 EDN: QJVGNC
16. Buscher K.J., Degel J.P., Oellerich J. A Comprehensive Survey of Isocontouring Methods: Applications, Limitations and Perspectives // Algorithms. MDPI. 2024. Vol. 17. No. 2. P. 83. DOI: 10.3390/a17020083
17. Shen T., Munkberg J., Hasselgren J., Yin K., Wang Z., Chen W., Gojcic Z., Fidler S., Sharp N., Gao J. Flexible Isosurface Extraction for Gradient-Based Mesh Optimization // ACM Transactions on Graphics. 2023. Vol. 42. No. 4. P. 37-1. DOI: 10.1145/3592430
18. Xue L., Xu J., Ma K., Li Z., Wang J. Adaptive and High-Precision Isosurface Meshes from CT Data // Journal of Nondestructive Evaluation. Springer. 2024. Vol. 43. No. 3. P. 85. DOI: 10.1007/s10921-024-01102-8
19. Leonard F., Brown S.B., Withers P.J., Mummery P.M., McCarthy M.B. A new method of performance verification for x-ray computed tomography measurements // Measurement Science and Technology. IOP Publishing. 2014. Vol. 25. No. 6. P. 065401. DOI: 10.1088/09570233/25/6/065401
20. Wu M., FitzGerald P., Zhang J., Segars W.P., Yu H., Xu Y., De Man B. XCIST-an open access x-ray/CT simulation toolkit // Physics in Medicine & Biology. IOP Publishing. 2022. Vol. 67. No. 19. P. 194002. DOI: 10.1088/1361-6560/ac9174
21. Paramonov P., Francken N., Renders J., Iuso D., Elberfeld T., De Beenhouwer J., Sijbers J. CAD-ASTRA: a versatile and efficient mesh projector for X-ray tomography with the ASTRA-toolbox // Optics Express. Optica Publishing Group. 2024. Vol. 32. No. 3. P. 3425-3439. DOI: 10.1364/OE.498194
22. Musy M., Jacquenot G., Dalmasso G., Lee J., Soltwedel J., Pujol L., de Bruin R., Tulldahl M., Zhou Z.-Q., Enjalbert R., Claudi F., Hacha B., Badger C., Lu X., Sol A., Pollack A., Schneider O., Daizhirui, ScottOZ R., Mitrano P., Brodersen P., Schlomer N., kerrinrapid M., Wor J., Matzkin F., Evan, Hrisca D., Lerner B., Sullivan B., Yershov A. marcomusy/vedo: 2024.5.2 // Zenodo. 2024. DOI: 10.5281/zenodo.11846434
23. Bartscher M., Illemann J., Neuschaefer-Rube U. ISO test survey on material influence in dimensional computed tomography // Case Studies in Nondestructive Testing and Evaluation. 2016. Vol. 6. P. 79-92. Special Issue: Industrial computed tomography. DOI: 10.1016/j.csndt.2016.04.001
24. Schroeder W., Maynard R., Geveci B. Flying edges: A high-performance scalable isocontouring algorithm // 2015 IEEE 5 th Symposium on Large Data Analysis and Visualization (LDAV). 2015. P. 33-40. DOI: 10.1109/LDAV.2015.7348069
25. Li C., Xue J., Zheng N., Du S., Zhu J., Tian Z. Fast and robust isotropic scaling iterative closest point algorithm // 2011 18th IEEE International Conference on Image Processing. 2011. P. 14851488. DOI: 10.1109/ICIP.2011.6115724
Выпуск
Другие статьи выпуска
С точки зрения системного анализа и управления выделяется фаза подготовки военных, боевых и специальных действий, охраны границы, когда намерения противника и условия обстановки неясны, скрыты. В этих условиях можно ориентироваться только на объективные возможности сторон, оценке которых и посвящена настоящая статья.
В работе предложены подходы к исследованию и решению вопроса определения технологий бизнес-управления и принципов активного менеджмента на основе налогового регулирования в российских нефтегазовых компаниях. Глобальная инфляция издержек в нефтегазовой отрасли становится существенным фактором, влияющим на реализацию и эффективность работы отраслевых проектов в этой стратегически важной сфере экономики. Одним из ключевых аспектов остается увеличение затрат на оборудование и технологии, рост цен на сырье, материалы и инновации. В связи с этим потенциальные инвесторы могут быть обеспокоены увеличением капитальных и текущих затрат, а, следовательно, и сроков окупаемости проектов. Это, в свою очередь, сказывается на общей динамике развития отрасли и на национальных энергетических стратегиях. Таким образом, для формирования процесса устойчивого развития бизнеса, необходима разработка четкой системы адаптивных механизмов налогового стимулирования и регулирования на основе национальных стандартов. Такой подход, позволит обеспечить грамотную последовательность принятия эффективных решений как для отраслевых компаний, так и для государства, что может положительно повлиять на бюджеты всех участников инвестиционных программ развития.
Статья посвящена анализу подходов к развитию процессов в России на современном этапе организации. В силу того, что инновационная деятельность связана с рисками и частными инвесторами, не всегда стремятся самостоятельно внедряться в инновации, для этого на ранних стадиях необходима поддержка со стороны государства, которая может осуществляться в форме государственных программ, грантов и льготных кредитов. Значимое место сейчас также занимает использование способностей высших учебных заведений. Образовательные организации в настоящее время активно участвуют в программной или проектной деятельности в виде сетевого взаимодействия с различными механизмами. В статье особое внимание уделяется анализу экономических проектов, реализуемых в рамках Постановления № 218 «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских вузов, государственных научных учреждений и организаций, ведущих сектор экономики в целях реализации комплексных проектов по созданию высокотехнологичных производств». Делается вывод, что основная цель Постановления, обеспечивающая более активное внедрение инноваций в экономический сектор экономики с использованием возможностей образовательных и исследовательских организаций, была реализована, во многом, способом установления технологического суверенитета в сфере экономики.
Работа продолжает серию статей, посвященных изучению теории онлайн социального капитала на сайтах социальных сетей. Несмотря на то, что концепции социального капитала уделяется значительное внимание для объяснения социальных взаимодействий и создания сетей в онлайн-сообществах она остается не доопределенной отчасти из-за многомерности самой концепции, отчасти из-за отсутствия эмпирических индикаторов, которые позволили бы оценить тип, объем социального капитала и его динамику. Эластичность самой концепции, приводящая к наличию множества определений, отсутствие сопоставимых данных делают весьма сложной задачу измерения социального капитала, разработку индикаторов, позволяющих проводить сравнительные исследования и оценивать социальный капитал на индивидуальном или коллективном уровне. В статье предпринята попытка на основе анализа и обобщения наиболее разработанных методов измерения социального капитала представить основные модели измерений, которые являются востребованными на эмпирическом уровне и привели к содержательным теоретическим результатам.
В работе проанализирована широко обсуждаемая в научной литературе диета EAT–Lancet, которая позиционируется как устойчивая планетарная. В то же время устойчивость этой диеты (рациона) в ряде работ подвергаются сомнению и одновременно делаются попытки улучшить отдельные аспекты диеты, которые не приводят к повышению ее устойчивости в целом. Выполненный анализ рациона EAT–Lancet с точки зрения нутриентной полноценности показал, что он может быть полноценным при включении в его состав пророщенных зерен. Рассмотрены такие аспекты устойчивости рациона, как профилактическая направленность, экологическая безопасность, доступность и приемлемость. Сделано обоснованное предположение, что использование, в рамках данного рациона, разнообразных пророщенных зерен и микрозелени может обеспечить рациону EAT–Lancet такие качества, как оздоровительная и профилактическая направленность, экологическая безопасность, а также доступность. Чтобы обеспечить культурную приемлемость рациона, необходима работа в сфере государственной политики с целью пропаганды здорового питания и внедрения соответствующих производственных технологий.
Рассматривается концептуальный смысл и содержание системного подхода к исследованию и регулированию процессов пространственной организации социоэкономического развития в особых условиях постсоветской трансформации. В основе подхода лежит интерпретация феномена организации социоэкономического пространства как большой сложной динамичной открытой антропогенной мегасистемы с присущими ей признаками целостности, структурной организации, прямыми и обратными связями, с мощным потенциалом естественной самоорганизации и саморазвития, дополняемым в особых переходных условиях постсоветских пространственных преобразований сильным регулятивным воздействием на них со стороны государства.
Работа посвящена анализу теоретических пределов равноконтрастности цветовых систем координат в общем случае. Доказаны теоремы, показывающие, что в общем случае нельзя гладким преобразованием пространства с метрическим тензором сделать его постоянным и получить внутреннюю метрику из невнутренней, однако его двумерное подпространство всегда можно сделать изотропным. Отсюда следует, что в общем случае построение равноконтрастного цветового пространства невозможно. В то же время доказанные теоремы не противоречат построению приблизительно равноконтрастных цветовых пространств, используемых на практике.
Тринитарное мышление в теории цивилизаций остается неотъемлемым элементом методологии решения острых проблем обеспечения совокупной безопасности на этапе затяжного системного кризиса. Предложена системная триада взаимодействия цивилизаций на основе принципа приятия: «признание – сочувствие – доверие». Разработаны Концепция и теоретическая Модель цивилизационного генотипа Планеты Земля, состоящие из шести взаимосвязанных системных триад управления, как единой системы всех шести элементов для достижения общей цели самосохранения и безопасного саморазвития стран мира.
Проанализированы вопросы системного анализа активных систем дистанционного зондирования Земли с привлечением элементов производной спектроскопии. Предложен метод оптимизации дистанционного зондирования Земли с применением основного и производного спектра отраженного и рассеянного сигналов при помощи метода вариационной оптимизации Эйлера. На базе 1-D модели отраженного и рассеянного сигналов получено дифференциальное уравнение, позволяющее вычислить основной спектр измерительного сигнала, при котором итоговый сигнал дистанционного зондирования Земли достигает максимума. Предложена структурная схема оптимальной системы дистанционного зондирования Земли. Проанализированы возможные режимы работы системы дистанционного зондирования Земли с использованием основного и производного спектров.
Рассматривается логический подход к задаче классификации по прецедентам. Предполагается, что прецеденты описаны в системе числовых признаков, каждый из которых имеет ограниченное число значений и кодируется целыми числами. Этап обучения классификатора заключается в поиске специальных фрагментов в признаковых описаниях прецедентов, позволяющих различать их из разных классов и называемых представительными элементарными классификаторами. Традиционно важным для рассматриваемого подхода является получение оценок количественных характеристик множества искомых элементарных классификаторов. В работе приведена верхняя асимптотическая оценка типичного числа так называемых правильных представительных элементарных классификаторов и оценка типичного «ранга» такого элементарного классификатора для важного в практическом отношении случая, когда число прецедентов существенно больше числа признаков.
В статье рассматривается аналитический и численный анализы устойчивости классической и обобщенной задачи А. Н. Колмогорова для уравнений Навье-Стокса, заданных на трехмерном периодическим растянутом торе. Выводятся обобщенная форма уравнений Орра-Зоммерфельда для анализа линейной устойчивости основного решения, проводится построение нейтральных кривых. В результате поиска отсоединенных решений для дискретной задачи найдены 22 отсоединенных решения для классической задачи и 6 решений для обобщенной задачи при линейной устойчивости базового решения. Показано, что хаотическая динамика системы при аналогичных значениях параметров определяется найденными отсоединенными решениями.
Издательство
- Издательство
- ИУ РАН
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 119333, Москва, Вавилова, д.44, кор.2
- Юр. адрес
- 119333, Москва, Вавилова, д.44, кор.2
- ФИО
- Соколов Игорь Анатольевич (Директор)
- E-mail адрес
- frccsc@frccsc.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 1356274