Підвищення візуальної інформативності термограм у оптоелектронних системах тепловізійної медичної діагностики - Автореферат

Підвищення візуальної інформативності медичних термограм є актуальним завданням зважаючі на особливості теплових зображень, сформованих та візуалізованих інфрачервоними оптоелектронними системами, які працюють у спектральному діапазоні l=8-14 мкм. 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. Практичне значення одержаних результатів: - розроблено алгоритм поліпшення візуальної якості та діагностичної інформативності медичних термограм, який дозволяє виявити певні особливості структури зображень, візуалізованих інфрачервоною оптоелектронною системою, у кожному конкретному клінічному випадку; Самостійно визначені та розроблені основні положення, які винесені на захист: шляхи відновлення дефокусованих та змазаних результатів роботи оптоелектронних систем при тепловізійній медичній діагностиці методами деконволюції [6]; алгоритми поліпшення візуальної якості низькоконтрастних і зашумлених напівтонових термограм (з урахуванням особливостей зорового сприйняття інформації) [4, 5] та розширення діагностичних можливостей інфрачервоної візуалізації через представлення попередньо оброблених напівтонових термограм у хроматичних псевдокольорах [7, 15]; параметри вейвлет-обробки [8, 9, 17] та фрактального кодування [9, 18] візуалізованих теплових медичних зображень; характерні структури теплових знімків онкологічних хворих при різних нозологічних формах захворювань [2, 3, 13, 14, 16]; схеми обробки та дослідження медичних термограм, а також їх практичне використання в тепловізійній діагностиці онкологічних захворювань, що дає можливість підвищити діагностичну цінність результатів термографічного обстеження. Здобувачем також здійснено абераційний та енергетичний аналіз оптичного тракту тепловізора [10], з урахуванням особливостей розробки інфрачервоних оптоелектронних систем [12], і запропоновано алгоритми обробки візуалізованих теплових медичних зображень [4-6, 8, 9, 17, 18] на основі традиційних методів іконіки та із застосуванням фрактального кодування й вейвлет-технологій; встановлено фактори, які визначають величину та спектральний розподіл світлового потоку, що надходить у око, в залежності від поєднання кольорів у полі зору людини [1, 11], досліджено особливості зорового сприйняття термограм, візуалізованих оптоелектронною системою в ахроматичних та хроматичних псевдокольорах [15], запропонована методика цифрової обробки теплових зображень, що дозволяє скоротити кількість кольорів візуалізації [7].У другому розділі подано фізико-математичну модель інфрачервоної оптоелектронної системи та загальну математичну модель візуалізованого теплового зображення, розглянуто особливості формування і візуалізації термограм, розраховано NETD та інформаційний потенціал тепловізорів з одноелементним та багатоелементним приймачами випромінювання, наведено результати досліджень застосування тепловізійної оптоелектронної системи в онкології при комплексній діагностиці захворювань та післяопераційному моніторінгу хворих. У третьому розділі представлено результати відновлення дефокусованих термограм та термограм із лінійним змазом методами деконволюції; розглянуто можливості підвищення візуальної якості напівтонових зображень, які відтворені тепловізійною оптоелектронною системою в градаціях сірого, традиційними методами іконіки; наведено, розроблений у рамках іконічної моделі, алгоритм цифрової обробки медичних термограм. Основними етапами даного алгоритму є аналіз структури термограми та виділення областей, які потребують більш детального вивчення; підвищення контрасту, що полягає в узгодженні динамічного діапазону візуалізованого теплового зображення та екрана, за допомогою якого здійснюється візуалізація; зменшення зашумлення, підсилення контурів деталей та фільтрація термограми. Експериментально показано, що задовільну візуальну якість термограм при достатньому стисненні забезпечує використання, як базисної вейвлет-функції, коіфлета 5-го порядку (‘coif5’) або симлета 4-го порядку (‘sym4’) при рівні декомпозиції зображення lev=3, а найліпшу візуальну якість відфільтрованих напівтонових контрастованих термограм дозволяє отримати вейвлет-фільтрація з такими параметрами: тип вейвлета - коіфлет 2-го порядку (‘coif2’) або обернений біортогональний вейвлет за номером 2.4 (‘rbio2.4’); рівень декомпозиції зображення - lev=2; показник, через який задається кількість коефіцієнтів грубої апроксимації - Alpha=1,1. Збіл

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ