automesh

自动网格生成

简介

当前Autotwin工作流程有以下几个基本步骤

1. 医学影像
2. 分割
3. 网格生成
4. 模拟
5. 伤害风险评估

截至2024年6月24日，该工作流程已经在超过100个患者的医学影像数据集上展示了自动化，可以在分割和网格生成步骤中完成部分工作而无需人工干预。然而，模拟和伤害风险评估步骤仍然是未来的工作。

自项目启动以来，生产开源软件产品一直是其核心理念和愿望。当前网格生成步骤的一部分使用的是闭源、专有软件服务，这存在三个局限性：（1）该软件不是开源的，因此无法进行广泛的协作，（2）必须将空隙作为网格的一部分[注：空隙包含]，（3）无法轻松进行针对特定研究的网格实验（例如，Taubin平滑，双空间适应性）。

[注：空隙包含]：空隙包含可能导致模型不必要地膨胀。例如，最近使用IXI012-HH-1211-T1数据集进行的一次实验表明，从分割数据创建的高保真网格中，空隙占网格总元素数的2,389,783个（55%），而头骨、脑脊液和大脑分别占剩余部分的240,895个（6%）、448,654个（10%）和1,250,593个（29%）。

消除不必要的空隙网格是提高网格质量的首要任务。其他网格增强主题包括平滑和适应性。

提高网格质量可以改善求解器的收敛速度，降低开销（内存占用），并为底层人体解剖学提供更好的整体几何保真度。

项目任务

任务1：求解器自动化

• 网格输出文件。网格输出是求解器的输入。网格输出必须自动化，以便为Sierra固体力学（SSM）在Genesis/Exodus格式、ABAQUS（.inp格式）和通用ASCII（例如，.vtk）中提供求解器集成和自动化，具体格式待定。
• 求解器输入文件。当前的求解器运行使用了硬编码和手工定制的输入文件。这个过程必须被重写并实现完全自动化。

任务2：伤害风险自动化

• 全球化措施。当前的流程（例如，MPS，MPSR，95百分位云图）将被重写以实现标准化和灵活性，从而实现自动化。
• 本地化措施。当前的整个大脑可视化流程将被正式化为可重复和灵活的软件食谱，使得手工的“点击式”GUI步骤变得不再必要。

任务3：开源网格生成

• 开源。将Sculpt网格生成功能作为开源软件组件进行复现。

任务4：网格增强

• 滤波。对网格进行高频滤波处理（例如，Taubin平滑）。
• 自适应。处理网格以实现自适应，在感兴趣的区域细化，在不需要网格分辨率丰富的区域进行粗化。

参考：2024-06-21-1218-EST-ONR-Statement-of-Work.pdf

具体下一步行动

将使用字母“F”模型的letter F的最小工作示例（MWE）（见https://github.com/autotwin/mesh/blob/main/doc/npy_to_mesh.md）作为单元测试，通过以下具体下一步行动

• 给定
  • 语义分割（作为一个.spn文件）
  • 配置食谱（作为一个.yml文件）
• 创建
  • Rust命令行应用程序，输出等效的Sculpt输出，不将空隙作为网格组成部分，作为
    • ABAQUS ASCII网格文件（作为一个.inp文件）
    • SSM准备好的网格文件（作为一个.e文件，Genesis/Exodus NetCDF二进制格式）
    • ASCII中性网格文件（作为一个目前尚待确定的文件类型）
• 下一步行动
  • Taubin平滑（见Taubin 1995和Chen 2010）
  • 对偶化