Полихромный источник света для реализации многоспектрального метода обработки изображений кожных новообразований

Зайченко К.В., Гуревич Б.С., Святкина В.И. Полихромный источник света для реализации многоспектрального метода обработки изображений кожных новообразований // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22, № 5. С. 846–853. doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-5-846-853

Предмет исследования. При диагностике онкологических заболеваний кожи остается актуальной проблема несвоевременного выявления патологий. Современные диагностические методы имеют ряд недостатков, связанных с ограниченными возможностями человеческого зрения, высокими требованиями к неинвазивным исследованиям и к цифровому представлению полученных результатов для их передачи по каналам связи. Важнейшие задачи ранней бинарной диагностики кожных новообразований могут быть решены с использованием методов биорадиофотоники. Метод. В работе рассмотрен авторский многоспектральный метод обработки изображений участков кожи с использованием нового специализированного полихромного источника света с программным управлением длиной волны излучения. Проанализирован принцип действия такого источника и обосновано применение набора светодиодов со специальным расположением, что позволяет направлять пучок света любой длины волны в одном направлении. Подтвержден выбор используемых диапазонов длин волн светодиодов, описан первый вариант макета такого источника света, приведены его оптическая и структурная схемы. Показано, что оптимальным способом программного управления длиной волны является ее грубая настройка переключением светодиодов и тонкая настройка установленными на выходе источника акустооптическими перестраиваемыми фильтрами. Основные результаты. Приведен ряд тестовых снимков пигментного пятна на коже размером 40 × 30 мм с длинами волн в пределах от ближнего ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазонов с использованием черно-белой камеры. При цифровой обработке полученных монохроматических изображений проведены гистограммная эквализация и медианная фильтрация снимков для расширения динамического диапазона уровней яркости и минимизации искажений, вызванных неравномерностью исследуемого участка кожи и наличием теневой засветки. Получены графики распределения амплитудной интенсивности в исходных и отфильтрованных снимках для выбранных длин волн светодиодов. Показано, что о наличии кожного новообразования можно судить по провалам кривой распределения интенсивности света. Обосновано радиальное расположение светодиодов на плате для минимизации теневой засветки при освещении кожи. Практическая значимость. Проведенные исследования многоспектральной обработки изображений с помощью реализованного полихромного источника света вносят вклад в развитие новых методов ранней диагностики кожных новообразований на основе фотоники и оптоэлектроники и могут найти практическое применение в медицинских технологиях.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License