WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаРізне → Підвищення візуальної інформативності термограм у оптоелектронних системах тепловізійної медичної діагностики (автореферат) - Реферат

Підвищення візуальної інформативності термограм у оптоелектронних системах тепловізійної медичної діагностики (автореферат) - Реферат

3

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ ім. В.Є. ЛАШКАРЬОВА

БЕХТІР ОЛЕНА ВОЛОДИМИРІВНА

УДК 621.384.3:621.397.3:004.932

Підвищення візуальної інформативностітермограм у оптоелектронних системах тепловізійної медичної діагностики

Спеціальність 05.12.20 – Оптоелектронні системи

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова Національної академії наук України

Науковий керівник:

член кореспондент Національної академії наук України, доктор фізико-математичних наук, професор Сизов Федір Федорович, Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, завідувач відділу

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Сорокін Віктор Михайлович, Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, завідувач відділу

кандидат технічних наук, доцент Микитенко Володимир Іванович, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", старший науковий співробітник кафедри оптичних та оптично-електронних приладів

Провідна установа:

Інститут проблем реєстрації інформації НАН України, відділ оптичних носіїв інформації, м. Київ

Захист відбудеться " 24 " березня 2006 р. о 1415 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.199.02 в Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова Національної академії наук України за адресою: проспект Науки, 45, м. Київ, 03028

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова Національної академії наук України за адресою: проспект Науки, 45, м. Київ, 03028

Автореферат розісланий " 20 " лютого 2006 р.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.199.02

доктор фізико-математичних наук, професор Іщенко С.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Підвищення візуальної інформативності медичних термограм є актуальним завданням зважаючі на особливості теплових зображень, сформованих та візуалізованих інфрачервоними оптоелектронними системами, які працюють у спектральному діапазоні =8 14 мкм. Такі термограми характеризуються низькою контрастністю, а також можливою наявністю шуму або геометричних спотворень. Розробка сучасного медико-діагностичного обладнання потребує оптимального інформаційного узгодження вигляду зображення на екрані дисплея з властивостями зорової системи людини на всіх її рівнях (сенсорному, перцептивному та операторному).

Якість зображення, в першу чергу, визначає оптична система, яка формує зображення в площині приймача випромінювання. Подальша обробка оптичного зображення, з урахуванням основних положень іконіки* дозволяє значно покращити візуальну якість термограм та отримати необхідні діагностичні дані, що особливо важливо при виявленні онкологічних патологій на початкових стадіях. Розширення можливостей теплобачення в медицині становить значний науковий та практичний інтерес тому, що термографічне обстеження проводиться реєстрацією власного інфрачервоного випромінювання людського тіла (в області 10 мкм), при цьому організм не ушкоджується опроміненням та інструментальним утручанням.

Існують різні методики та алгоритми поліпшення візуальної якості зображень у рамках іконічної моделі. Оскільки оптична система тепловізора (у першому наближенні) розглядається як лінійна інваріантна, яка являє собою фільтр низьких частот (зі зростанням просторової частоти контраст падає), в основі цих схем обробки лежить Фур'є-перетворення. Але на сьогодні, характерною тенденцією при аналізі та обробці зображень є перехід до використання вейвлет-обробки і фрактального кодування, а також перетворення напівтонових зображень у кольорові.

Основні проблеми створення оптико-електронного тракту тепловізійних пристроїв та розробки методів і засобів підвищення якості формування та відтворення зображень вирішені та подані в працях: Ллойда Дж., Мірошникова М.М., Претта У., Холста Дж. та інших.

Задачі поліпшення візуальної інформативності зображень, сформованих та відтворених оптоелектронною системою тепловізійного пристрою, потребують подальших досліджень і є актуальними, оскільки їх вирішення на основі комбінації традиційних методів іконіки та фрактальних і вейвлет-технологій дає змогу максимально врахувати особливості зорового сприйняття інформації (частотно-контрастну характеристику ока, інерційність зору, просторове інтегрування, фізіологічний контраст, роздільну здатність ока, психовізуальну надлишковість, залежність гостроти зору від поєднання кольорів тощо) при відтворенні медичних термограм та відкриває нові можливості для стиснення візуальної інформації. Наявність якісних візуалізованих теплових медичних зображень дозволяє збільшити надійність виявлення патологічних станів. У зв'язку зі значним збільшенням кількості онкологічних хворих в Україні виникла необхідність пошуку нових та оптимізації існуючих шляхів підвищення візуальної інформативності медичних термограм. Саме цим визначається важливість та актуальність основного завдання даної дисертаційної роботи, яке полягає у забезпеченні максимального інформаційного узгодження вигляду термограми, візуалізованої на екрані дисплея, з особливостями зорового сприйняття інформації людиною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проведені в рамках науково-дослідної роботи за державною програмою: "Розробка та виготовлення дослідних зразків вітчизняного інфрачервоного маммографа для діагностики пухлин", ДР № 0103U008835 від 2003 р. та інноваційного проекту: "Організація серійного виробництва портативного інфрачервоного тепловізора для медичної діагностики та контролю тепловтрат в промисловості та комунальній сфері", ДР № 0104U005839 від 2004 р., а також науково-дослідної роботи "Комплексні дослідження електронних явищ в матеріалах та структурах інфрачервоної фотоелектроніки", ДР № 0102U002699 від 2002-2005 рр.

Мета дисертаційної роботи - підвищення якості та забезпечення діагностичної інформативності термограм, візуалізованих оптоелектронною системою тепловізійного пристрою медичного призначення.

Для досягнення поставленої мети в роботі розв'язувалися такі задачі:

- аналіз прикладних застосувань традиційних методів іконіки і визначення способів поліпшення візуальної якості зображень у оптоелектронних системах для тепловізійної діагностики;

- визначення параметрів вейвлет-обробки та фрактального кодування для підвищення діагностичної інформативності медичних термограм;

- встановлення шляхів відновлення розмитих візуалізованих теплових медичних зображень;

- дослідження можливостей практичного використання інфрачервоних оптоелектронних систем для обстеження онкологічних хворих;

Об'єкт дослідження - візуалізація медичних термограм.

Предмет дослідження - якість та структура зображень, візуалізованих інфрачервоною оптоелектронною системою медичного призначення; підвищення діагностичної інформативності термограм; способи компресії зображень.

Методи дослідження. Використані математичний аналіз, методи перетворення матриць і цифрової обробки багатомірних сигналів - при відновленні дефокусованих та змазаних термограм; комп'ютерні методи роботи з напівтоновими та кольоровими зображеннями - при застосуванні традиційних методів іконіки до обробки теплових знімків онкологічних хворих; математичний апарат фракталів та вейвлетів - при стисненні та забезпеченні достатньої діагностичної інформативності термограм; методи статистики та теорії ймовірності - при виділенні характерних результатів візуалізації інфрачервоного випромінювання для різних нозологічних форм захворювань (нозологічна форма - це одиниця номенклатури та класифікації хвороб, тобто певна хвороба, виділена на основі встановленої причини (етіології) та особливостей розвитку (патогенезу) типових зовнішніх проявів, а також характерного ураження органів та тканин (клініко-морфологічна картина)); при практичному використанні - прикладні чисельні та математичні методи для виконання обчислювального експерименту та обробки отриманих даних.

Наукова новизна одержаних результатів:

- поширено методи деконволюції на відновлення розмитих медичних термограм, а також модернізовано традиційні методи іконіки в застосуванні до поліпшення візуальної якості теплових знімків онкологічних хворих;

- досліджено особливості вейвлет-перетворень двомірних сигналів і показано доцільність використання вейвлет-технологій для компресії та зменшення зашумлення напівтонових медичних термограм;

- уперше розповсюджено метод "фрактального збільшення" деталей зображення на випадок збільшення лінійних розмірів ділянок медичних термограм у 7-10 разів, що відкриває нові можливості для стиснення візуальної інформації, яка зберігається в пам'яті комп'ютера, та дає змогу підвищити інформативність теплових зображень, сформованих та відображених оптоелектронною системою тепловізійного пристрою;

Loading...

 
 

Цікаве