Реконструкція тривимірних спеклових зображень біологічних середовищ

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЯницький, Денис Тарасович
dc.contributor.authorБогомолов, Микола Федорович
dc.date.accessioned2026-03-06T12:43:24Z
dc.date.available2026-03-06T12:43:24Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractУ статті представлено новий підхід до реконструкції тривимірних зображень біологічних середовищ на основі аналізу спекл-структур, що виникають внаслідок інтерференції когерентного світла, розсіяного від шорстких поверхонь. Основну складність у формуванні точного тривимірного зображення становить саме інтерференційна природа спеклів, яка зумовлює появу випадкових розподілів інтенсивності без прямого зв’язку із рельєфом досліджуваної поверхні. Для подолання цього ефекту запропоновано спеціальний фільтр-обмежувач інтерференції, конструкція якого дозволяє зменшити кількість світлових променів, здатних інтерферувати, завдяки селекції напрямків поширення. Особливістю конструкції фільтру є поєднання геометричних параметрів і оптичних властивостей матеріалів, що забезпечують просторове сортування променів ще до їх потрапляння на детектор. Фільтр складається з системи отворів, заповнених матеріалом з високим коефіцієнтом заломлення, що пропускає світло лише в межах певного діапазону кутів. Детально описано принцип дії фільтру, розрахунки граничного кута пропуску променів, геометричні параметри конструкції та їх вплив на зменшення зони потенційного перетину когерентних хвиль. Залежно від особливостей досліджуваного об’єкта, фільтр може бути модифікований для роботи з різними діапазонами кутів падіння та оптичними конфігураціями. Розроблено концепцію оптичної системи. Метод відкриває нові можливості для формування тривимірних оптичних зображень зі зниженим рівнем інтерференційних спотворень. Потенційні сфери застосування включають біомедичну діагностику, зокрема візуалізацію тканин, а також матеріалознавство, оптичну мікроскопію та нанотехнології. Перспективними напрямами подальших досліджень є удосконалення конструкції фільтру, збільшення кількості доступних кутових проекцій, а також впровадження алгоритмів машинного навчання для підвищення якості реконструкції зображень
dc.description.abstractotherThis article presents a new approach to the reconstruction of three-dimensional images of biological media based on the analysis of speckle structures that arise due to the interference of coherent light scattered from rough surfaces. The main challenge in forming an accurate 3D image lies in the interference-based nature of speckles, which results in random intensity distributions with no direct correlation to the surface topography of the studied object. To overcome this effect, a specialized interference-limiting filter is proposed. Its design reduces the number of light rays capable of interfering by selectively controlling their propagation directions. A key feature of the filter is the combination of its geometric parameters and the optical properties of the materials used, which enables spatial sorting of the rays before they reach the detector. The filter consists of an array of apertures filled with high-refractive-index material that allows light to pass only within a specific angular range. The paper details the filter’s operating principle, calculations for the critical transmission angle, and the influence of its geometric parameters on reducing the region of potential wavefront interference. Depending on the characteristics of the examined object, the filter can be modified to operate with different ranges of incidence angles and optical configurations. A conceptual optical system has been developed. The proposed method opens new possibilities for generating three-dimensional optical images with reduced levels of interference distortions. Potential applications include biomedical diagnostics—particularly tissue visualization—as well as materials science, optical microscopy, and nanotechnology. Promising directions for further research include improving the filter design, increasing the number of angular projections, and implementing machine learning algorithms to enhance image reconstruction quality.
dc.format.pagerangeС. 20-26
dc.identifier.citationЯницький, Д. Т. Реконструкція тривимірних спеклових зображень біологічних середовищ / Яницький Д. Т., Богомолов М. Ф. // Біомедична інженерія і технологія. – 2025. – № 18. – С. 20-26. – Бібліогр.: 10 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/.2025.18.328217
dc.identifier.orcid0009-0006-6521-145X
dc.identifier.orcid0000-0002-4351-527X
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/79281
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofБіомедична інженерія і технологія, № 18, 2025
dc.subjectспекл-зображення
dc.subjectінтерференція когерентного світла
dc.subjectлазерна лабораторна діагностика
dc.subjectформені елементи крові
dc.subjectфільтрація сигналів
dc.subjectоптичні сенсори
dc.subjectоптична мікроскопія
dc.subjectтривимірна реконструкція
dc.subjectspeckle images
dc.subjectinterference of coherent light
dc.subjectlaser laboratory diagnostics
dc.subjectformed elements of blood
dc.subjectsignal filtering
dc.subjectoptical sensors
dc.subjectoptical microscopy
dc.subjectthree-dimensional reconstruction
dc.subject.udc616-079
dc.titleРеконструкція тривимірних спеклових зображень біологічних середовищ
dc.title.alternativeReconstruction of three-dimensional speckle images of biological media
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
20-26.pdf
Розмір:
473.91 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Біомедична інженерія і технологія, Том 3, № 18