Підвищення просторового та температурного розділення медичних тепловізорів на мікроболометричній матриці
| dc.contributor.author | Ахмед Малік Лазім Аль-Мзіраві | |
| dc.contributor.degreedepartment | оптичних та оптико-електронних приладів | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | приладобудівний | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-12-23T12:38:17Z | |
| dc.date.available | 2015-12-23T12:38:17Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Dissertation for the degree of candidate of technical science in specialty 05.11.07 – optical devices and systems. – National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2015. The dissertation work is devoted to the improvement the design methods of the relatively simple medical thermal imagers, which are based on the microbolometer matrix detector to provide the necessary spatial and temperature resolution under the thermodiagnostic. It have been justified the requirements for the characteristics of the advanced simple medical thermal imagers based on the analysis of the current state of the medical thermodiagnostic, namely thermal resolution 0,1K; spatial resolution on the surface of the patient within 1 mm-1; the dissolution of the number of elements in the frame of 320 × 240 pixels; angular field of view of 16 ° × 12 °. The improved model of the system "patient - thermal imager - physician," has been proposed ,which allows to consider more accurate approximation of the modulation transfer function of the visual system offered by Schultz, which made it possible to get the new equation to calculate the minimum resolvable temperature difference for the medical thermal imager. The method of designing the optical system of the medical thermal imager has been developed which allows to provide the given temperature and spatial resolution of the thermal imager. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученый степени кандидата технических наук по специальности 05.11.07 – оптические приборы и системы. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2015. Диссертационная работа посвящена усовершенствованию методов проектирования относительно простых медицинских тепловизоров на основе микроболометрических матриц для обеспечения необходимого при термодиагностике пространственного и температурного разрешения. В работе обоснованы требования к характеристикам перспективных медицинских тепловизоров на основе анализа современного состояния медицинской термодиагностики. С целью уменьшения стоимости тепловизора определены его рекомендуемые характеристики: температурное разрешение 0,1К; пространственная разрешающая способность около 1 мм-1; количество элементов разложения в кадре 320×240 пикселей; угловое поле зрения в пределах 16°×12°. Предложена усовершенствованная математическая модель системы «пациент – тепловизор – врач», которая учитывает реальные характеристики составляющих. В качестве тест-объекта паталогической зоны предложено использовать объект квадратной формы, который расположен на равномерном фоне и имеет параметры: объект и фон имеют коэффициент излучения 0,97; минимальный размер объекта 2 мм; температура фона 35°С; температурный контраст 0,1 °C. Для моделирования зрительной системы врача-оператора предложено использовать модуляционную передаточную функцию (МПФ) в виде аппроксимации Шульца, которая в наибольшей степени соответствует реальной МПФ глаза. На основе этой модели получено новое усовершенствованное уравнение для расчета минимальной разрешаемой разности температур (МРРТ) тепловизора. Анализ традиционного уравнения Ллойда для МРРТ и полученного показал, что значения МРРТ, полученные из этих уравнений, существенно отличаются между собой. Кроме того, коэффициент ширины полосы, который показывает отличие реальной полосы пропускания тепловизора с учетом зрительного восприятия от эффективной полосы эталонного фильтра, полученный Ллойдом, зависит от углового размера штриха миры Фуко, а для аппроксимации Шульца – не зависит. Разработан метод проектирования оптической системы медицинского тепловизора, позволяет обеспечить заданное температурное разрешение тепловизора. Рассмотренный пример расчета параметров объектива тепловизора NEC TH9100 и сравнение полученных результатов с паспортными данными, подтвердили эффективность и достоверность предложенного метода. Для согласования МПФ объектива и микроболометрической матрицы предложено использовать два критерия: равенство их МПФ на частоте Найквиста и при заданном контрасте, на основании которых исследовано влияние кружка рассеяния и периода микороболометрической матрицы на качество тепловизионного изображения.На основе этой модели получено новое усовершенствованное уравнение для расчета минимальной разрешаемой разности температур (МРРТ) тепловизора. Анализ традиционного уравнения Ллойда для МРРТ и полученного показал, что значения МРРТ, полученные из этих уравнений, существенно отличаются между собой. Кроме того, коэффициент ширины полосы, который показывает отличие реальной полосы пропускания тепловизора с учетом зрительного восприятия от эффективной полосы эталонного фильтра, полученный Ллойдом, зависит от углового размера штриха миры Фуко, а для аппроксимации Шульца – не зависит. Разработан метод проектирования оптической системы медицинского тепловизора, позволяет обеспечить заданное температурное разрешение тепловизора. Рассмотренный пример расчета параметров объектива тепловизора NEC TH9100 и сравнение полученных результатов с паспортными данными, подтвердили эффективность и достоверность предложенного метода. Для согласования МПФ объектива и микроболометрической матрицы предложено использовать два критерия: равенство их МПФ на частоте Найквиста и при заданном контрасте, на основании которых исследовано влияние кружка рассеяния и периода микороболометрической матрицы на качество тепловизионного изображения.Предложен метод расчета погрешности температурного разрешения тепловизора в зависимости от расстояния между пациентом и тепловизором, исследования которого показало, что при проведении термографических наблюдений необходимо учитывать поправку к измеряемой температуре, которая зависит от увеличения объектива или расстояния между тепловизором и пациентом; при увеличениях объектива менее 0,04 этот вид погрешностей можно не учитывать, так как они значительно меньше погрешностей, обусловленных изменением коэффициента излучения кожи пациента. Экспериментально показано, что в медицинской термодиагностике наряду с тепловизорами, использующими глубоко охлаждаемые приемники излучения,работающие в спектральном диапазоне 3–5 мкм, могут найти широкое применение сравнительно дешевые тепловизоры, использующими неохлаждаемые микроболометрические матрицы, которые работают в диапазоне 8–14 мкм. Проведены экспериментальные измерения МРРТ двух тепловизоров Wuhan Guide MobIR® M3 (Китай) и Thermal Eye TSC (США). Сравнение МРРТ тепловизора Thermal Eye TSC, полученных экспериментальным и расчетным методами, показало, что предложенный автором метод расчета, использующий аппроксимацию МПФ зрительной системы Шульца, является более достоверным, чем метод расчета, основанный на аппроксимации Ллойда. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.07 – оптичні прилади та системи. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2015. Дисертаційна робота присвячена удосконаленню методів проектування відносно простих медичних тепловізорів на основі мікроболометричних матриць для забезпечення необхідних при термодіагностиці просторової та температурної роздільної здатності. Обґрунтовано вимоги до характеристик перспективних простих медичних тепловізорів на основі аналізу сучасного стану медичної термодіагностики, а саме температурне розділення 0,1К; просторова роздільна здатність на поверхні пацієнта в межах 1 мм-1; кількість елементів розкладання в кадру 320×240 пікселів; кутове поле зору 16°×12°. Запропоновано удосконалену модель системи «пацієнт – тепловізор – лікар», що враховує більш достовірну апроксимацію модуляційної передавальної функції зорової системи, запропонованої Шульцем, яка дозволила отримати нове рівняння для розрахунку мінімальної роздільної різниці температур тепловізора. Розроблено метод проектування оптичної системи медичного тепловізора, який дозволяє забезпечити задане температурне і просторове розділення тепловізора. | uk |
| dc.format.page | 25 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/14394 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 621.384.3 | uk |
| dc.title | Підвищення просторового та температурного розділення медичних тепловізорів на мікроболометричній матриці | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.11.07 – оптичні прилади та системи | uk |