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.

© Ланеев Е.Б., 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