Cal 11 Guida Calcolatore Volume Dati FPD e Requisiti Hardware
Strumento per quantificare la mole di dati generati da flat panel in CND
e stimare le specifiche hardware necessarie
La Calcolatrice Analizzatore FPD & Hardware Advisor è
uno strumento tecnico progettato per stimare la quantità di dati digitali
generati da sistemi di acquisizione tomografica industriale basati su Flat
Panel Detector (FPD).
Il modello integra i principali parametri
dell’acquisizione CT, tra cui risoluzione del detector, binning, profondità in
bit, numero di proiezioni e formato del volume ricostruito, consentendo il
calcolo della dimensione del dataset RAW, del volume CT e del totale dei dati
prodotti.
La calcolatrice distingue in modo esplicito tra grandezze
digitali e grandezze fisiche: i byte dipendono esclusivamente dal numero di
pixel e voxel e dal formato di memorizzazione, mentre il pixel pitch viene
utilizzato solo per la stima delle dimensioni fisiche del sensore e del volume
ricostruibile.
Il volume CT è modellato assumendo una ricostruzione isotropica
con voxel a 32 bit.
Lo strumento include una stima del tempo di trasferimento in
funzione della velocità di rete e un Hardware Advisor che classifica il dataset
in base alla dimensione complessiva, supportando valutazioni preliminari e il
dimensionamento infrastrutturale di sistemi CT industriali.
Guida al Programma - Analizzatore FPD & Hardware Advisor
Documento tecnico: descrive formule, unità, assunzioni e logica di classificazione hardware.
Principio chiave: i dati digitali dipendono solo da numero di pixel/voxel e dal
formato (byte). Il pixel pitch influenza esclusivamente le dimensioni fisiche, non i byte.
1. Scopo del Programma
Questa applicazione calcola e visualizza:
- Dati digitali: dimensione singola proiezione, dataset RAW, volume CT ricostruito, totale.
- Tempo trasferimento: stima basata su rete selezionata e efficienza link.
- Informazioni fisiche: dimensione sensore e volume fisico massimo, solo a scopo contestuale.
- Hardware Advisor: suggerimenti dimensionali in funzione dei GB totali stimati.
Limite modello: non stima il tempo di ricostruzione (dipendente da algoritmo/pipeline); è una stima
data-size driven.
2. Schemi semplificati del flusso di calcolo
Di seguito alcuni diagrammi illustrativi (non in scala) per comprendere i passaggi logici: acquisizione → RAW → volume CT → trasferimento.
2.1 Acquisizione FPD (frame per proiezione)
Ogni proiezione produce un frame di dimensione dipendente da Wₑ×Hₑ e Byte/pixel.
2.2 Binning (riduzione risoluzione effettiva)
Il binning riduce i pixel effettivi. Meno pixel ⇒ meno byte/frame. Il pitch non incide sui byte.
2.3 Dataset RAW (Nₚ proiezioni)
Il RAW è la somma dei frame: Bytes_RAW = Bytes_frame × Nₚ.
2.4 Volume CT + Trasferimento rete
Totale dati: Bytes_tot = Bytes_RAW + Bytes_CT. Tempo rete: conversione Gbps→Byte/s con efficienza 85%.
3. Parametri di ingresso e unità
| Parametro | Simbolo | Unità | Impatto |
|---|---|---|---|
| Risoluzione nativa (larghezza) | Wₙ |
pixel | Dati digitali + fisica |
| Risoluzione nativa (altezza) | Hₙ |
pixel | Dati digitali + fisica |
| Binning | B |
fattore | Riduce pixel → riduce byte |
| Profondità bit | Bits |
bit | Determina Byte/pixel |
| Pixel pitch | P |
µm | Solo fisico (mm / volume fisico) |
| Numero proiezioni | Nₚ |
conteggio | Moltiplica il frame → RAW |
| Velocità rete | Vₙ |
Gbps | Stima tempo trasferimento |
Nota: nel codice il binning usa
floor. In caso di matrici non divisibili per B, i pixel residui vengono esclusi.
4. Formule utilizzate dal programma (Dati digitali)
4.1 Risoluzione effettiva dopo binning
Wₑ = floor(Wₙ / B)
Hₑ = floor(Hₙ / B)
Hₑ = floor(Hₙ / B)
4.2 Numero di pixel per frame
Pixel_frame = Wₑ × Hₑ
4.3 Conversione bit → byte per pixel (padding a byte interi)
| Condizione | Byte/pixel | Motivo |
|---|---|---|
Bits ≤ 8 |
1 | 1 byte per campione |
Bits ≤ 16 |
2 | campione memorizzato su 2 byte |
Bits ≤ 24 |
3 | campione memorizzato su 3 byte |
Bits > 24 |
4 | caso generico/esteso |
4.4 Dimensione singola proiezione (frame)
Bytes_frame = Pixel_frame × Byte_pixel
4.5 Dataset RAW completo
Bytes_RAW = Bytes_frame × Nₚ
4.6 Volume CT ricostruito (assunzione cubica isotropica)
Assunzione: profondità volume impostata uguale alla larghezza effettiva:
Depth_CT = Wₑ.
Se la tua ricostruzione usa una profondità diversa, la stima va ricalcolata.
Depth_CT = Wₑ
Voxel_tot = Wₑ × Hₑ × Depth_CT
Voxel_tot = Wₑ × Hₑ × Depth_CT
4.7 Formato voxel
Bytes_CT = Voxel_tot × 4
Il valore
4 corrisponde a float32 (4 byte/voxel).
4.8 Totale dati digitali
Bytes_tot = Bytes_RAW + Bytes_CT
Conferma: il pixel pitch
P non compare in alcuna formula dei byte.
5. Stima del tempo di trasferimento rete
5.1 Conversione Gbps → Byte/s
Byte/s = (Vₙ × 10⁹) / 8
5.2 Efficienza link
Byte/s_eff = Byte/s × 0.85
Il fattore 0.85 modella overhead protocollare e condizioni reali (non line-rate pieno).
5.3 Tempo
Tempo (s) = Bytes_tot / Byte/s_eff
6. Formule utilizzate (Informazioni fisiche – solo contesto)
Attenzione: queste formule non alterano i byte. Servono solo a tradurre i pixel in dimensioni fisiche.
6.1 Dimensione sensore
Width_mm = (Wₑ × P) / 1000
Height_mm = (Hₑ × P) / 1000
Height_mm = (Hₑ × P) / 1000
6.2 Profondità e volume fisico massimo (coerente con assunzione cubica)
Depth_mm = (Depth_CT × P) / 1000
Volume_mm³ = Width_mm × Height_mm × Depth_mm
Volume_mm³ = Width_mm × Height_mm × Depth_mm
7. Hardware Advisor – Logica di classificazione
7.1 Conversione Bytes → GB
GB_tot = Bytes_tot / 1024³
7.2 Soglie (come implementate)
| GB_tot | Classe | Finalità |
|---|---|---|
| < 10 | Entry-Level | Gestione base dataset + visualizzazione standard |
| 10–50 | Workstation | Ricostruzione e post-processing regolari |
| 50–200 | High-End CT | Pipeline pesanti, I/O elevato, dataset grandi |
| > 200 | Server/Cluster | Dataset molto grandi, multiutente, storage condiviso |
Le raccomandazioni sono orientative e basate sulla dimensione del dataset; non includono profili algoritmo-specifici.
8. Procedura di utilizzo (per tecnico)
- Impostare Wₙ × Hₙ in base alla matrice reale del FPD.
- Selezionare B (binning effettivo usato in acquisizione).
- Selezionare Bits coerente con il formato realmente salvato (attenzione al padding a byte interi).
- Inserire Nₚ secondo protocollo/rotazione.
- Selezionare Vₙ secondo link reale (1/10/40 Gbps) per la stima di trasferimento.
- Usare P solo per controllo dimensionale (mm/volume fisico), non per dati.
- Archiviare i risultati principali:
Wₑ×Hₑ,Bytes_frame,Bytes_RAW,Bytes_CT,Bytes_tot, tempo rete.
Buona pratica: se la profondità reale del volume ricostruito non è
Wₑ, documentare la profondità
usata dalla pipeline e ricalcolare Bytes_CT.