О применении метода Фурье для решения задачи коррекции термографических изображений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Работа посвящена построению вычислительных алгоритмов, реализующих метод коррекции термографических изображений. Коррекция осуществляется на основе решения некоторой некорректно поставленной смешанной задачи для уравнения Лапласа в цилиндрической области прямоугольного сечения. Эта задача соответствует задаче аналитического продолжения стационарного распределения температуры как гармонической функции с поверхности исследуемого объекта в сторону источников тепла. Цилиндрическая область ограничена произвольной поверхностью и плоскостью. На произвольной поверхности измеряется (и таким образом, задано) распределение температуры, называемое термограммой и воспроизводящее изображение внутренней тепловыделяющей структуры. На этой поверхности - границе исследуемого объекта - имеет место конвективный теплообмен с внешней средой заданной температуры, который описывается законом Ньютона. Это третье краевое условие, которое в совокупности с первым краевым условием соответствует заданию условий Коши - граничным значениям искомой функции и ее нормальной производной. Задача некорректно поставлена. В статье применением метода регуляризации Тихонова получено приближённое решение поставленной задачи, устойчивое по отношению к погрешности к данным Коши, и которое может быть использовано для построения эффективных вычислительных алгоритмов. В работе рассматриваются алгоритмы, позволяющие существенно уменьшить объем вычислений.

Об авторах

Обаида Бааж

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: 1042175025@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-4813-7981

postgraduate student of Nikolskiy Mathematical Institute

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. A. N. Tikhonov and V. J. Arsenin, Methods for solving ill-posed problems [Metody resheniya nekorrektnyh zadach]. Moscow: Nauka, 1979, in Russian.
  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. 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.
  9. 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.
  10. R. W. Hamming, Numerical methods for scientists and engineers. New York: McGraw-Hill Book Company, 1962.
  11. H. Pennes, “Analysis of tissue and arterial blood temperature in the resting human forearm,” J. Appl. Physiol., no. 1, pp. 93-122, 1948.
  12. 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.

© Бааж О., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах