3D Abroncsszkenner

Projektgazda bemutatása

A Szegedi Tudományegyetem, Képfeldolgozás tanszéke:

A Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika Tanszék feladata elsődlegesen a képi információkkal kapcsolatos tudományos területek kutatása és oktatása. 1990 óta veszünk részt TEMPUS, ERASMUS és CEEPUS nemzetközi oktatási projektek munkájában. A Tanszék kutatásai elsősorban az orvosi képfeldolgozáshoz kapcsolódnak. 1993 óta veszünk részt különféle orvosi informatikai, illetve képfeldolgozó nemzetközi projektekben, pl. NSF, IAEA, COST. A tanszék dolgozói a Képfeldolgozók és Alakfelismerők Társaságában is aktívan részt vállalnak. A fejlesztés készen áll a piaci szereplők egyedi igényeknek megfelelő RTG és CT berendezés specifikus szoftver algoritmusfejlesztésre megfelelő kockázati tőke, vagy pályázati finanszírozás bevonását követően.

Mióta és milyen tudományos tevékenységet folytat a projektgazda?

Balázs Péter – Szegedi Tudományegyetem:

Programtervező-matematikus,
PhD „Binary Tomography Using Geometrical Priors: Uniqueness and Reconstruction Results"
Kutatás: képrekonstrukció, diszkrét tomográfia, gépi tanulás módszerei
Részvétel OTKA, TÁMOP projektekben
kb. 40 publikált cikk a területen
COST MP1207 projekt vezetőbizottságának tagja
Elérhetőség: https://www.inf.u-szeged.hu/~pbalazs/indexh.html

Jelenleg milyen szakmai együttműködésekkel rendelkeznek hazai és nemzetközi vonatkozásban (kutatási tevékenység, vállalkozói megbízás)?

Szegedi Tudományegyetem, Képfeldolgozás Tanszék:

A tanszék rendkívül sok együttműködésben vesz részt 2006 óta, amelyek a következőek

-          Ariana Group, INRIA - Sophia Antipolis, France

-          ASTRA, Vision Lab, University of Antwerp, Department of Physics, Antwerp, Belgium

Centre for Image Analysis, Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, Sweden
Centrum Wiskunde & Informatica, Scientific Computing Group, Amsterdam, The Netherlands
Computer Vision and Robotics Group, Universitat de Girona, Girona, Spain
Department of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, The University of Iowa, USA
Department of Computer Graphics and Image Processing, University of Debrecen, Hungary
Department of Computer Science and Engineering, The Hong Kong University of Science & Technology, Hong Kong
Department of Electrical Engineering and Information Systems, University of Pannonia, Hungary
Department of Mathematical Sciences, Durham University, UK
Distributed Events Analysis Research Group, Computer and Automation Institute of Hungarian Academy of Sciences, Hungary
Electrical and Computer Engineering Department, Ben-Gurion University of the Negev, Israel
Faculty of Information Technology, Péter Pázmány Catholic University, Hungary
Faculty of Technical Sciences, University of Novi Sad, Serbia
Institute for Computer Graphics and Vision, Graz University of Technology, Graz, Austria

Milyen nemzetközi pályázatokban vettetek részt (FP7, CIP stb.)?

Szegedi Tudományegyetem, Képfeldolgozás Tanszék:

A Tanszék a következő témákban vesz részt nemzetközi pályázatokban:

Számítógépes látás (Computer Vision)
Térinformatika (Geoinformatics)
Ipari alkalmazások (Industrial Applications)
Markov modellek (Markov Models)
Orvosi alkalmazások (Medical Applications)
Képregisztráció (Registration)
Távérzékelés (Remote Sensing)
Képszegmentálás (Segmentation)
Vázkijelölés (Skeletonization)
Műtéti tervezés (Surgical Planning)
Tomográfia - Diszkrét tomográfia (Tomography - Discrete Tomograpy)
Variációs eljárások (Variational Methods)

A projekt bemutatása

A szerkezeti anyagként felhasznált termékek gyártása során előforduló hibák (zárványok szakadások, belső hibák) minőségbiztosítása azok eltérő jellege miatt nehezen definiálható. A vizsgálatok elvégzésére vagy roncsolásos eljárást választanak, mely a mintadarab leselejtezését eredményezi, vagy röntgen képeket készítenek a belső részek feltárására, mely képt számítógépes szoftverek alapján rekonstruálják.

Az orvosi diagnosztikában elterjedt tomográfiás felvétel esetén röntgensugár-nyalábbal világítják át a vizsgált objektumot. A sugárnyalábbal több irányból átvilágított egy mintáról a forgatás során több száz képvetület készül, amikből egy nagyteljesítményű számítógép segítségével rekonstruált keresztmetszeti képek építhetők fel. A szeleteket egymásra helyezve állítható elő az objektum belső 3D -s képe. A többirányú radioszkóia képes az előállított késztermékek belső szerkezetének gyors és hatékony roncsolás-mentes vizsgálatára.

A hagyományos képrekonstrukciós eljárás bizonyos alkalmazásoknál az objektumból kinyerhető vetületek száma miatt erősen korlátozott. Ekkor a több száz vetületet igénylő eljárások helyett a diszkrét tomográfiához fordulunk. Ezen algoritmusok az előállítandó képről rendelkezésünkre álló összes extra információt beépítik a képalkotás folyamatába.

Segítségével lehetőség nyílik ipari alkatrészek, hatékony, gyors, és pontos, roncsolás-mentes vizsgálatára és akár milliméteres tartomány alatti háromdimenziós szerkezetek meghatározásra.

Jelen projekt a piacon kapható számtalan típusú és funkcionalitással bíró röntgen és CT berendezéshez fejleszt egyedi szoftver algoritmust, mely a vizsgálati tárgy paramétereit figyelembe véve készíti el annak 2D vagy 3D-s képét.

A projekt célja

Jelen projekt célja, hogy az elkészült algoritmust minél több berendezésen, és különböző vizsgálati tárgyakon tesztelhessük. A Magyarországon lévő 6-8db CT berendezés teszt jellegű mérésekre való bérlése az előzetes egyeztetések alapján megoldott. Az 5 tagú fejlesztő csapat egy év alatt tudná véglegesíteni a berendezés specifikus szoftver fejlesztését.

A projekt megvalósításának szakmai tartalma

A rekonstrukciós algoritmus fejlesztésénél kihasználható, hogy megközelítőleg ismertek az elnyelődési intenzitások, valamint az objektum szerkezete. Ezáltal kevesebb vetületi képből, pontosabb eredmény érhető el. Így a gyanúsnak vélt elemekre fókuszáltan történik a rekonstrukció.

Emellett a hagyományos vizsgálatoknál megkövetelt 360o-os körbeforgatás helyett elegendő csupán 180o-ban elfordítani a vizsgálati tárgyat;
A speciálisan fejlesztett algoritmus biztosítja a kevesebb vetületi képből történő 3D-s modell rekonstrukciót;
A 3D-s modell forgatható, nagyítható, így a hibásnak ítélt részek pontos belső szerkezete megjeleníthető a fejlesztő mérnökök számára;
A képelemző szoftver képes a hibák pontos helyzetének meghatározására, a hibahelyek jellegének, alakjának és méretének értékelésére.

A fejlesztés során milyen prototípus/ termék/ technológia/ szolgáltatás jön létre?

Egy a gyári CT berendezések általános szoftvere mellett kapható lesz olyan szoftver, ami kifejezetten egy-egy vizsgálati tárgyra specializálódik. Tehát, ha egy vállalat dugattyú gyártással foglalkozik, és csak dugattyúkat vizsgál be, akkor mivel ismerjük a vizsgálati tárgy paramétereit, képesek vagyunk kifejezetten rá specifikus szoftvert írni, melynek előnyei:

kevesebb vetületi kép,
célzott CT vizsgálat,
elegendő a vizsgálati tárgy 180°-os körülforgatása,
50% idő megtakarítás; 3 perc alatti hibadetektálás;

Tehát ugyanaz a CT berendezés, egy célszoftver segítségével gyorsabb és hatékonyabb tud lenni.

A létrejövő termék/technológia milyen műszaki –tudományos újdonsággal bír?

A jelenlegi CT berendezések gyári szoftverei megkövetelik a vizsgálati tárgy 360°-os körülforgatását. A célszoftvernek elegendő a fele. Emellett a speciálisan fejlesztett algoritmus biztosítja a kevesebb vetületi képből történő 3D-s modell rekonstrukciót.

A létrejövő termék/technológia hasznosítása és üzleti modellje?

Az 4 programozóból, 2 mérnökből és egy projektvezetőből álló csapat egy év alatt 18-20 millió forintból tudná kifejleszteni azokat a referencia algoritmusokat, melyek a különböző CT vizsgálatokat végző magyarországi cégeknél (3-4 db) vizsgálati tárgyként (dugattyú, gumiabroncs, alumínium motorblokk) jelen vannak.

Ezen sikeres piaci szereplőknek teljesített megrendelések után a nemzetközi vásárokon való, illetve a szegmens szereplőinek direkt felkereséséből lehet megrendelést generálni.

Egy-egy megrendelő speciális célszoftverének elkészítése a berendezéstől és a különböző vizsgálat tárgyak mennyiségétől függően 20-25.000 EUR lenne. Ez a berendezések 500.000 EUR vételárának töredéke, hatékonyságuk azonban 30-50% al javul.

Miért lesz hasznos a társadalom számára?

Megvédi a környezetet a roncsolásos vizsgálatokból eredő értelmetlen selejttől.

Jobb és megbízhatóbb termékek készülnek, melyek élettartama hosszabb.

7 fiatal mérnök-programozónak biztosít megélhetést Szegeden.