Об одной модификации метода Хемминга суммирования дискретных рядов Фурье и её применение для решения задачи коррекции термографических изображений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе рассматриваются математические методы коррекции термографических изображений (термограмм), полученных с помощью тепловизора, в виде распределения температуры на поверхности исследуемого объекта. Термограмма воспроизводит изображение тепловыделяющих структур, расположенных внутри исследуемого объекта. Это изображение передаётся с искажениями, так как источники, как правило, удалены от его поверхности и распределение температуры на поверхности объекта передаёт изображение как размытое за счёт процессов теплопроводности и теплопереноса. В работе в качестве принципа коррекции рассматривается продолжение функции температуры как гармонической функции с поверхности вглубь исследуемого объекта с целью получения функции распределения температуры вблизи источников. Такое распределение рассматривается как скорректированная термограмма. Продолжение функции температуры осуществляется на основе решения задачи Коши для уравнения Лапласа - некорректно поставленной задачи. Построение решения проводится с использованием метода регуляризации Тихонова. Основная часть построенного приближённого решения представлена в виде ряда Фурье по собственным функциям оператора Лапласа. Дискретизация задачи приводит к дискретным рядам Фурье. Для суммирования рядов Фурье и вычисления коэффициентов в работе предложена модификация метода Хемминга.

Об авторах

Е. Б. Ланеев

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: elaneev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4255-9393

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor of Mathematical Department

ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, 117198, Россия

Обаида Бааж

Российский университет дружбы народов

Email: 1042175025@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-4813-7981

Post-Graduate Student of Mathematical Department

ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, 117198, Россия

Список литературы

  1. E. F. J. Ring, “Progress in the measurement of human body temperature,” IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, vol. 17, no. 4, pp. 19-24, 1998. doi: 10.1109/51.687959.
  2. E. Y. K. Ng and N. M. Sudarshan, “Numerical computation as a tool to aid thermographic interpretation,” Journal of Medical Engineering and Technology, vol. 25, no. 2, pp. 53-60, 2001. doi: 10.1080/03091900110043621.
  3. B. F. Jones and P. Plassmann, “Digital infrared thermal imaging of human skin,” IEEE Eng. in Med. Biol. Mag., vol. 21, no. 6, pp. 41-48, 2002. doi: 10.1109/memb.2002.1175137.
  4. G. R. Ivanitskii, “Thermovision in medicine [Teplovideniye v meditsine],” Vestnik RAN, vol. 76, no. 1, pp. 44-53, 2006, in Russian.
  5. A. N. Tikhonov, V. B. Glasko, O. K. Litvinenko, and V. R. Melihov, “On the continuation of the potential towards disturbing masses based on the regularization method [O prodolzhenii potentsiala v storonu vozmushchayushchih mass na osnove metoda regulyarizatsii],” Izvestiya AN SSSR. Fizika Zemli, no. 1, pp. 30-48, 1968, in Russian.
  6. E. B. Laneev, N. Y. Chernikova, and O. Baaj, “Application of the minimum principle of a Tikhonov smoothing functional in the problem of processing thermographic data,” Advances in Systems Science and Applications, vol. 1, pp. 139-149, 2021. doi: 10.25728/assa.2021.21. 1.1055.
  7. E. B. Laneev, “Construction of a Carleman function based on the Tikhonov regularization method in an ill-posed problem for the Laplace equation,” Differential Equations, vol. 54, no. 4, pp. 476-485, 2018. doi: 10.1134/S0012266118040055.
  8. A. N. Tikhonov and V. J. Arsenin, Methods for solving ill-posed problems [Metody resheniya nekorrektnyh zadach]. Moscow: Nauka, 1979, in Russian.
  9. R. W. Hamming, Numerical methods for scientists and engineers. New York: McGraw-Hill Book Company, 1962.
  10. E. B. Laneev, Numerical methods [Chislennye metody]. Moscow: RUDN, 2005, in Russian.
  11. O. Baaj, “On the application of the Fourier method to solve the problem of correction of thermographic images,” Discrete and Continuous Models and Applied Computational Science, vol. 30, no. 3, pp. 205-216, 2022. doi: 10.22363/2658-4670-2022-30-3-205-216.
  12. E. B. Laneev, Ill-posed problems of continuation of harmonic functions and potential fields and methods for their solution [Nekorrektnye zadachi prodolzheniya garmonicheskih funkcij i potencialnyh polej i metody ih resheniya]. Moscow: RUDN, 2006, in Russian.
  13. E. B. Laneev, M. N. Mouratov, and E. P. Zhidkov, “Discretization and its proof for numerical solution of a Cauchy problem for Laplace equation with inaccurately given Cauchy conditions on an inaccurately defined arbitrary surface,” Physics of Particles and Nuclei Letters, vol. 5, no. 3, pp. 164-167, 2002. doi: 10.1134/S1547477108030059.
  14. H. Pennes, “Analysis of tissue and arterial blood temperature in the resting human forearm,” J. Appl. Physiol., no. 1, pp. 93-122, 1948.
  15. J. P. Agnelli, A. A. Barrea, and C. V. Turner, “Tumor location and parameter estimation by thermography,” Mathematical and Computer Modelling, vol. 53, no. 7-8, pp. 1527-1534, 2011. doi: 10.1016/j.mcm. 2010.04.003.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».