AI驱动的设计应用
三维图像处理包括三维图像数据的可视化、处理和分析,如由核磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)获得的数据经过转换、过滤、图像分割和形态学操作。使用这些图像数据就可以通过计算机模拟过程对真实结构进行定量评估。
借助于三维图像处理,可以构建极其复杂结构的模型,如人体解剖结构、材料样品的微观结构或工业部件的内在缺陷。通过创建物体精准的扫描得到的数字化模型,许多充满挑战的难题都可以利用结构分析和模拟的方式解决,例如患者定制化的植入体设计、具有目标特性的材料设计优化或高价值零部件的无损检测。
从CT或MRI扫描仪获取的原始数据必须要先通过重建过程转换成断层图像,才能够更好地解释和理解图像。这通常在扫描设备附带的软件中就可以实现。无论是CT还是MRI,输出结果都是灰度强度的三维位图,即体素(三维像素)网格。在CT扫描中,特定体素处的灰度强度与受试者在该位置(大致相当于受试者的密度)对X射线的吸收有关,而在MRI仪器中,它与质子在在施加非常强的磁场后弛豫过程中发出的信号强度有关,不同的组织会有不同的质子浓度,因此图像中出现不同的灰度强度。
重建的图像是三维图像处理的典型输入,接下来的目标通常是区分图像中的感兴趣的区域并构建这些结构的数字三维模型——这个过程称之为图像分割,可能涉及多种方法,方法的选择取决于受试者、目的和图像质量的限制。在 Synopsys Simpleware 的 三维图像处理软件中,用户可以:
3D成像对数字模型支持问题解决的价值是许多主要行业中日益增长的资产,但必须利用适当的工具来充分利用这项技术所能提供的洞察力。Synopsys的 Simpleware软件将图像数据置于其广泛的3D图像处理解决方案的中心。核心的Simpleware ScanIP软件环境包含上文讨论的图像处理、分割和测量工具,这些工具都通过易于使用的图形界面实现。
附加模块提供了特定工作流的补充解决方案。现有工具的灵活性可以说是其最强大的优势,可以从具有挑战性的图像中生成富有价值的模型,从三维图像处理导出合适的模型进入计算机辅助决策的新领域:
采用基于有限元的均质化计算材料微观结构的有效特性
举一个3D图像处理技术在现实世界中发挥作用的案例,Simpleware软件用户 360 Knee Systems可以设计针对患者的膝关节替换方案。与骨外科医生通力合作,设计并告知术前计划,解决个体患者各不相同的挑战性问题。工作流程如下: