ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ ПРИ ЭЛЛИПСОИДАЛЬНОЙ ФОТОМЕТРИИ

Эллипсоидальная фотометрия с использованием прибора с зарядовой связью (ПЗС фотометрия) как новый вид оптической диагностики рассеивающих сред в отраженном и/или прошедшем свете требует разработки специфических принципов анализа полученных данных. Поэтому целью работы являлось обоснование принципов эллипсоидальной ПЗС фотометрии при реализации нового метода обработки данных о пространственном распределении рассеянного оптического излучения. Методика фотометрического анализа включает этапы определения области интереса изображения – части изображения, которая содержит необходимую информацию для последующей обработки, а также размеров, конфигурации и освещенности в соответствующих его зонах с учетом критериев оптимизации по форме и чувствительности выборки. Разработаны схемы зонного анализа фотометрических изображений для сред с радиально симметричным и направленным рассеянием. Рекомендовано использование метода сравнения с эталоном для исследования технических поверхностей и мутных сред с целью определения их шероховатости и оптических характеристик соответственно. При анализе биологических сред возможно прогнозировать пространственное распределение яркости изображений путем статистического моделирования распространения оптического излучения в системе «биологическая среда + эллипсоидальный рефлектор». Это было подтверждено путем сравнения результатов численного (методом Монте-Карло) и реального эксперимента для разнотолщинных образцов мышечной свиной ткани в условиях in vitro. Параметры оптического излучения, используемые в качестве входящих данных для моделирования, соответствовали длине волны лазерного излучения 632,8 нм с гауссовым профилем распределения мощности 2 мВт. В качестве ПЗС приемника была использована монохромная камера DMK-21Au04.AS, а эллипсоидальные рефлекторы с эксцентриситетом 0,66 имели рабочее отверстие 33,75 мм. Полученные результаты зонного распределения освещенности по полю реальных и экспериментальных фотометрических изображений при биометрии показали корреляцию с коэффициентами полного пропускания, поглощения и диффузного рассеянья. Таким образом, установленная взаимосвязь может стать неотъемлемой частью усовершенствованных инверсных методов определения оптических параметров биологических сред. 

1. Bezuglyi, M.A. Ellipsoidal reflectors in biomedical diagnostic / M.A. Bezuglyi, N.V. Bezuglaya // Proc. SPIE. – 2013. – P. 9032.

2. Romanishin, W. An Introduction to Astronomical Photometry Using CCDs / W. Romanishin. – University of Oklahoma, 2006. – 175 p.

3. Warner, B.D. A Practical Guide to Lightcurve Photometry and Analysis / B.D. Warner. – New York : Springer-Verlag, 2006. – 298 p.

4. Топорец, А.С. Оптика шероховатой поверхности. / А.С. Топорец. – Л. : Машиностроение, 1988. – 191 c.

5. Тучин, В.В. Исследование биотканей методами светорассеяния / В.В. Тучин // Успехи физических наук. – 1997. – Т. 167. – С. 517–539.

6. Bashkatov, A.N. Optical Properties of Skin and Subcutaneous Tissues: a review / A.N. Bashkatov, E.A. Genina, V.V. Tuchin. // Journal of Innovative Optical Health Sciences. – 2011. – No. 1. – P. 9–38.

7. Bashkatov A.N., Tissue Optical Properties. Chapter 5 in Handbook of Biomedical Optics / A.N. Bashkatov, E.A. Genina, V.V. Tuchin // Handbook of Biomedical Optics. / David A. Boas, Constantinos Pitris and Nimmi Ramanujam (editors), Taylor & Francis Group, LLC, CRC Press Inc. – 2011. – P. 67–100.

8. Bezuglyi, M.A. Optical biometry of biological tissues by ellipsoidal reflectors / M.A. Bezuglyi, N.V. Pavlovets // Proc. OSA-SPIE. – 2013. – Р. 87–98.

9. Безуглая, Н.В. Особенности анизотропии светорассеяния волокнистыми биологическими тканями / Н.В. Безуглая, М.О. Безгулый, Г.С. Тымчик // Вестник НТУУ «КПИ». Серия «Приборостроение». – 2015. – № 2(50). – C. 169–175.

10. Кривошлыков, А.Ю. Цифровая коррекция искаженного видеосигнала ПЗС-приемника / А.Ю. Кривошлыков, С.П. Сахно, В.О. Смирнов, Г.С. Тымчик // Вестник НТУУ «КПИ». Серия «Приборостроение». – 1986. – № 16. – С. 59–62.

11. Cheong, W.F. A review of optical properties of biological tissues / W.F. Cheong, S.A. Prahl, A.J. Welch // Journal of quantum electronics. – 1990. – No. 12. – P. 2166–2239.

12. Meglinski, I.V. Modeling the reflectance spectra of the optical radiation for random inhomogeneous multi-layered highly scattering and absorbing media by the Monte Carlo technique / I.V. Meglinski // Quantum Electron. – 2011. – No. 31. – P. 1101–1107.