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Mallado basado en imágenes

El mallado basado en imágenes es el proceso automatizado de creación de modelos informáticos para dinámica de fluidos computacional (CFD) y análisis de elementos finitos (FEA) a partir de datos de imágenes 3D (como imágenes por resonancia magnética (MRI), tomografía computarizada (CT) o microtomografía ). Aunque actualmente está disponible una amplia gama de técnicas de generación de mallas , estas generalmente se desarrollaron para generar modelos a partir de diseño asistido por computadora (CAD) y, por lo tanto, tienen dificultades para mallar a partir de datos de imágenes 3D.

Generación de malla a partir de datos de imágenes 3D

La combinación de datos de imágenes 3D presenta una serie de desafíos, pero también oportunidades únicas para presentar una descripción geométrica más realista y precisa del dominio computacional. Generalmente existen dos formas de combinar datos de imágenes 3D:

Enfoque basado en CAD

La mayoría de los enfoques utilizados hasta la fecha todavía siguen la ruta CAD tradicional mediante el uso de un paso intermedio de reconstrucción de la superficie al que luego sigue un algoritmo de mallado tradicional basado en CAD. [1] Los enfoques basados ​​en CAD utilizan los datos escaneados para definir la superficie del dominio y luego crear elementos dentro de este límite definido. Aunque ahora se dispone de algoritmos razonablemente robustos, estas técnicas suelen consumir mucho tiempo y son prácticamente intratables para las topologías complejas típicas de los datos de imágenes. Tampoco permiten fácilmente que se malla más de un dominio, ya que múltiples superficies a menudo no se ajustan con espacios o superposiciones en las interfaces donde se unen una o más estructuras. [2]

Enfoque basado en imágenes

Este enfoque es la forma más directa ya que combina las etapas de detección geométrica y creación de malla en un proceso que ofrece un resultado más sólido y preciso que el mallado a partir de datos de superficie. Se ha propuesto la técnica de conversión de vóxeles que proporciona mallas con elementos de ladrillo [3] y con elementos tetraédricos [4] . Otro enfoque genera elementos tetraédricos o tetraédricos 3D en todo el volumen del dominio, creando así la malla directamente con superficies multiparte conformantes. [5]

Generando un modelo

Los pasos involucrados en la generación de modelos basados ​​en datos de imágenes 3D son:

Escaneo y procesamiento de imágenes.

Se puede utilizar una amplia gama de herramientas de procesamiento de imágenes para generar modelos de alta precisión basados ​​en datos de modalidades de imágenes 3D, por ejemplo, MRI, CT, MicroCT (XMT) y ultrasonido. Las características de particular interés incluyen:

Generación de mallas de volumen y superficie.

La técnica de mallado basada en imágenes permite la generación sencilla de mallas a partir de datos 3D segmentados. Las características de particular interés incluyen:

Uso típico

Ver también

Referencias

  1. ^ Viceconti et al, 1998. TRI2SOLID: una aplicación de métodos de ingeniería inversa a la creación de modelos CAD de segmentos óseos. Métodos y programas informáticos en biomedicina, 56, 211–220.
  2. ^ Young et al, 2008. Un enfoque eficaz para convertir datos de imágenes 3D en modelos computacionales de alta precisión. Transacciones filosóficas de la Royal Society A , 366, 3155–3173.
  3. ^ Fyhrie et al, 1993. Distribución de probabilidad de deformaciones a nivel trabecular para el hueso esponjoso vertebral. Transacciones de la 39ª Reunión Anual de la Sociedad de Investigación Ortopédica, San Francisco.
  4. ^ Frey et al, 1994. Generación de malla totalmente automática para dominios 3D basados ​​en conjuntos de vóxeles. Revista internacional de métodos en ingeniería , 37, 2735–2753.
  5. ^ Young et al, 2008. Un enfoque eficaz para convertir datos de imágenes 3D en modelos computacionales de alta precisión. Transacciones filosóficas de la Royal Society A , 366, 3155–3173.

enlaces externos