蔡司首次將AI技術應用于3D X射線斷層掃描重構中

 
眾所周知，軟件重構算法是X射線三維斷層掃描成像技術的重要基礎。好的CT產品除了硬件條件優秀以外，還應配備優秀的重構算法。蔡司Xradia X射線斷層掃描成像技術歷經20余年的發展，在硬件方面精雕細琢、軟件重構算法方面精益求精，使得產品系統能夠一直保持成熟穩定的品質，并贏得了廣大用戶的青睞。為了滿足廣大用戶對圖像質量和工作效率的追求，蔡司在 Xradia 3D X 射線顯微鏡 (XRM) 或 Context 微米CT系統上推出高級重構工具箱（ART）,可在不犧牲圖像質量下將掃描速度最多提高10倍或在相同速度下顯著提高圖像質量，將3D X射線斷層掃描重構技術提升到一個新的高度。

蔡司3D X射線高級重構（ART）包括OptiRecon、DeepRecon Pro 和PhaseEvolve模塊。尤其最新推出的DeepRecon Pro 和PhaseEvolve模塊采用了人工智能 （AI）技術，相對于基于"濾波反投影"或標準的FDK 算法的傳統重構算法，實現了成像速度和成像質量的顯著提高。
 
蔡司DeepRecon Pro
蔡司 DeepRecon Pro 是一種基于AI的重構技術，可針對各種不同樣品類型提供最多 10 倍的吞吐量或提升圖像質量的優勢，節約了大量的掃描時間。它適用于半重復和重復樣品的工作流程，也可用于單獨的某個樣品。用戶友好的界面可以讓用戶體驗“一鍵式”對機器學習網絡模型進行自我訓練，然后可將訓練的模型應用于類似樣品的重構中。
  蔡司 DeepRecon Pro 用于陶瓷基復合材料 （CMC） 樣品，在不犧牲圖像質量的情況下實現 10 倍的速度提升。這為原位研究提供更高的時間分辨率。左圖為標準重構（FDK）：掃描時間9小時，3001個投影；中間圖為標準重構（FDK）：掃描時間53分鐘，301個投影：右圖為蔡司DeepRecon Pro：掃描時間 53 分鐘，301 投影。
   蔡司 DeepRecon Pro 用于2.5D半導體中介層封裝，在不犧牲圖像質量的情況下實現 4 倍的速度提升，DeepRecon Pro的重構結果依然能觀察到1um左右的裂縫，信噪比顯著提升。左圖為標準重構（FDK）：掃描時間2小時，1201個投影；中間圖為標準重構（FDK）：掃描時間30分鐘，300個投影：右圖為蔡司DeepRecon Pro：掃描時間 30 分鐘，300 個投影。
  蔡司 DeepRecon Pro 用于智能手表中的電池樣品，相同的掃描時間下明顯提升了圖像質量，包括正極和負極材料圖像質量都有明顯提升。左圖為標準重構；右圖為蔡司DeepRecon Pro，掃描時間為6小時。
 
蔡司PhaseEvolve
蔡司PhaseEvolve 是一種針對重構數據的后處理算法，它通過軟件算法對低密度材料拍攝過程中因相位襯度產生的邊界效應進行處理，以改進的成像結果的襯度的均一性，便于后續數據分割更準確的定量分析，可節約大量定量分析的時間。
 

蔡司 PhaseEnvolve應用于藥物粉末樣品。高分辨率或低電壓成像可導致材料固有的圖像襯度被相位效應所遮蓋。蔡司 PhaseEnvolve有效去除相位增強的邊緣，以增強材料襯度并改善圖像分割。 左圖為標準重構；右圖為PhaseEvolve重構。
 
ART模塊適用范圍：
蔡司高級重構工具箱改進了數據采集和分析的流程，加快決策速度，適用于如電子半導體的失效分析、地球科學、制藥、電池、工程材料和4D原位實驗等研究，尤其適用于4D 原位研究中進行的相同參數多次掃描測試的情況，圖像質量和樣品掃描速度的兩難問題通過蔡司高級重構工具箱可以得到很好的解決。
 
作為蔡司高級重構工具箱ART 的首批用戶之一，荷蘭烏得勒支大學地球科學系 Markus Ohl 博士說：“蔡司 DeepRecon Pro 提供了基于AI和神經網絡技術的簡單而強大的應用，用戶無需了解深度學習技術，能非常容易的實現基于深度學習的 X 射線斷層掃描重構。”
 
蔡司OptiRecon、DeepRecon Pro 和PhaseEvolve模塊都可在現有的蔡司 Xradia Versa 系列X射線顯微鏡 和Context 微CT上進行升級。蔡司客戶體驗中心已經安裝升級就緒，歡迎感興趣的新老用戶們聯系我們，體驗基于AI技術高級重構功能帶來的全新成像效果。