Аналіз структурних схем засобів мультиспектрального телевізійного вимірювального контролю параметрів та діагностування стану неоднорідних біологічних середовищ

  • СЕРГІЙ МИХАЙЛОВИЧ КВАТЕРНЮК Вінницький національний технічний університет
Ключові слова: мультиспектральний контроль, засіб контролю, телевізійний вимірювальний контроль, неоднорідне середовище, математичне моделювання

Анотація

У роботі проаналізовано варіанти реалізації структурних схем засобів  мультиспектрального телевізійного вимірювального контролю параметрів та діагностування стану неоднорідних біологічних середовищ. Метою роботи є аналіз варіантів реалізації структурних схем засобів мультиспектрального телевізійного вимірювального контролю параметрів та діагностування стану неоднорідних біологічних середовищ при опосередкованому вимірюванні їх біофізичних та структурних параметрів. Суть методу мультиспектрального телевізійного вимірювального контролю та діагностування полягає у аналізі цифрових зображень досліджуваного об’єкту, отриманих у декількох спектральних діапазонах. Неоднорідні біологічні середовища для усіх задач екологічного моніторингу, біомедичної діагностики та контролю якості продукції можна звести до наступних фізичних моделей: напівнескінчене макроскопічно однорідне біологічне середовище; тонкий шар макроскопічно однорідного біологічного середовища; багатошарове неоднорідне біологічне середовище. Кожен із шарів багатошарового неоднорідного біологічного середовища вважається тонким макроскопічно однорідним шаром. Проведено аналіз варіантів реалізації структурних схем засобів мультиспектрального телевізійного вимірювального контролю та діагностування для різних випадків їх застосування та проаналізовано загальну схему, що дозволяє оцінити похибки опосередкованого вимірювання біофізичних і структурних параметрів неоднорідних біологічних середовищ за мультиспектральними параметрами, а, відповідно, і достовірність вимірювального контролю. Проаналізовано засоби  мультиспектрального телевізійного вимірювального контролю та діагностування, що можуть використовуватись для задач екологічного моніторингу водних об’єктів з використанням біоіндикації по фітопланктону та макрофітам в умовах in situ та in vitro, біомедичної діагностики гуморальних середовищ в умовах in vitro, неінвазивної біомедичної діагностики нормальних і патологічних тканин шкіри людини в умовах in vivo та in vitro, контролю якості харчових продуктів. Запропоновано модель для оцінювання похибок  опосередкованого вимірювання біофізичних і структурних параметрів неоднорідних біологічних середовищ за мультиспектральними параметрами. Провівши багатократне імітаційне моделювання похибок опосередкованого вимірювання біофізичних і структурних параметрів неоднорідних біологічних середовищ можливо отримати закони їх розподілу та оцінити достовірність контролю.

Біографія автора

СЕРГІЙ МИХАЙЛОВИЧ КВАТЕРНЮК, Вінницький національний технічний університет

к.т.н., доцент кафедри екології та екологічної безпеки

Посилання

1. Methods and means of measuring control and diagnostics of biological tissues in vivo based on measurements of color coordinates and multispectral image / V. Petruk, O. Kvaternyuk, S. Kvaternyuk [et al.] // Proc. SPIE, 2015. Vol. 9816, 98161H (17 December 2015). – P. 98161H-1– 98161H-5; doi:10.1117/12.2229034.
2. The method of multispectral image processing of phytoplankton processing for environmental control of water pollution / V. Petruk, S. Kvaternyuk, V. Yasynska [et al.] // Proc. SPIE, 2015. Vol. 9816, 98161N (17 December 2015). – P. 98161N-1–98161N-5; doi: 10.1117/12.2229202.
3. Multispectral televisional measuring control of the ecological state of waterbodies on the characteristics macrophytes / V. Petruk, S. Kvaternyuk, A. Kozachuk [et al.] // Proc. SPIE, 2015. Vol. 9816, 98161Q (17 December 2015). – P. 98161Q-1–98161Q-4;. doi: 10.1117/12.2229343.
4. Мультиспектральний телевізійний вимірювальний контроль екологічного стану водних об'єктів за параметрами фітопланктону / В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк, А. О. Слободянюк, Я. І. Безусяк // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2015. – № 1(29). – С. 145–149.
5. Multispectral television monitoring of contamination of water objects by using macrophyte-based bioindication / R. V. Petruk, V. D. Pohrebennyk, S. М. Kvaternyuk [et al.] // 16th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2016, SGEM2016 Conference Proceedings, June 28 – July 6, 2016, Book 5, Vol. 2. – P. 597–602.
6. Martsenyuk V. Multispectral control of water bodies for biological diversity with the index of phytoplankton / V. Martsenyuk, V. G. Petruk, S. M. Kvaternyuk [et al.] // 2016 16th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS 2016), Oct. 16-19, 2016 in HICO, Gyeongju, Korea. – P. 988–993. doi: 10.1109/ICCAS.2016.7832429.
7. Спосіб мультиспектрального телевізійного вимірювального контролю екологічного стану водних об’єктів за параметрами фітопланктону / Петрук В.Г., Кватернюк С.М., Кватернюк О.Є., Петрук Р.В. // Патент України №99580 МПК G01N 21/21 (2006.01)/ заявл. 05.01.2015; опубл. 10.06.2015; Бюл. № 11. – 5 с.
8. Petruk V. Experimental studies of phytoplankton concentrations in water bodies by using of multispectral images / Petruk V., Kvaternyuk S., Pohrebennyk V. [et al.] // Water Supply and Wastewater Removal. Editors: Henryk Sobczuk, Beata Kowalska. – Lublin : Lublin University of Technology, 2016. – 229 p.
9. Petruk V. Multispectral Methods and Means of Water Pollution Monitoring by Using Macrophytes for Bioindication/ V. Petruk, S. Kvaternyuk, O. Bondarchuk [et al.] // Water Security. Editors: O. Mitryasova, C. Staddon. – Mykolaiv: PMBSNU – Bristol: UWE, 2016. – 308 p.
10. Мультиспектральний вимірювальний контроль та діагностування стану неоднорідних біологічних середовищ на основі нечіткої логіки / Г.О. Черноволик, В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк. – Вінниця : ВНТУ, 2015. – 147 с.
11. Гиперспектральная диагностика современной техносферы В.К.Шухостанов, Л.А. Ведешин, А.Г. Цыбанов // Пятая юбилейная открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» : Сборник тезисов конференции, 12-16 ноября 2007 р. – Москва: ИКИ РАН, 2007. – С. 243-248.
12. Кватернюк С. М. Метод та засоби мультиспектрального телевізійного вимірювального контролю стану неоднорідних біологічних середовищ / С. М. Кватернюк // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2017. – № 1. – С. 15–22.
13. Кватернюк С.М. Математичне моделювання переносу випромінювання у багатошарових неоднорідних біологічних середовищах для задач мультиспектрального вимірювального контролю та діагностики / С.М. Кватернюк // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2016. – № 2(32). – С. 57–63.
14. Моделювання спектральних характеристик шару епідермісу біотканини шкіри як об’єкту біомедичної діагностики / В. Г. Петрук, О. Є. Кватернюк, Ю. С. Любчик, С. М. Кватернюк // Вісник Хмельницького національного університету. Серія: Технічні науки. – 2015. – № 2. – С. 218–222.
15. Математичне моделювання впливу параметрів окремих шарів на спектральні характеристики неоднорідних біотканин / В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк, О. Є. Кватернюк [та ін.] // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2015. – № 3. – С. 50–56.
REFERENCES
1. Methods and means of measuring control and diagnostics of biological tissues in vivo based on measurements of color coordinates and multispectral image / V. Petruk, O. Kvaternyuk, S. Kvaternyuk [et al.] // Proc. SPIE, 2015. Vol. 9816, 98161H (17 December 2015). - P. 98161H-1 98161H-5; doi: 10.1117 / 12.2229034.
2. The method of multispectral image processing of phytoplankton processing for environmental control of water pollution / V. Petruk, S. Kvaternyuk, V. Yasynska [et al.] // Proc. SPIE, 2015. Vol. 9816, 98161N (17 December 2015). - P. 98161N-1-98161N-5; doi: 10.1117 / 12.2229202.
3. Multispectral televisional measuring control of the ecological state of waterbodies on the characteristics macrophytes / V. Petruk, S. Kvaternyuk, A. Kozachuk [et al.] // Proc. SPIE, 2015. Vol. 9816, 98161Q (17 December 2015). - P. 98161Q-1-98161Q-4 ;. doi: 10.1117 / 12.2229343.
4. Multyspektralniy televiziyniy vimiryuvalniy kontrol ekolohichnoho stanu vodnykh ob'yektiv za parametramy fitoplanktonu / V. H. Petruk, S. M. Kvaternyuk, A. O. Slobodyanyuk, YA. I. Bezusyak // Optyko-elektronni informatsiyno-enerhetychni tekhnolohiyi. - 2015. - № 1 (29). - S. 145-149.
5. Multispectral television monitoring of contamination of water objects by using macrophyte-based bioindication / RV Petruk, VD Pohrebennyk, S. M. Kvaternyuk [et al.] // 16th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2016, SGEM2016 Conference Proceedings, June 28 - July 6, 2016, Book 5, Vol. 2. - P. 597-602.
6. Martsenyuk V. Multispectral control of water bodies for biological diversity with the index of phytoplankton / V. Martsenyuk, VG Petruk, SM Kvaternyuk [et al.] // 2016 16th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS 2016), Oct. 16-19, 2016 in HICO, Gyeongju, Korea. - P. 988-993. doi: 10.1109 / ICCAS.2016.7832429.
7. Sposob multyspektralnoho televiziynoho vymiryuvalnoho kontrolyu ekolohichnoho stanu vodnykh ob'yektiv za parametramy fitoplanktonu / Petruk V.H., Kvaternyuk S.M., Kvaternyuk O.YE., Petruk R.V. // Patent Ukrayiny №99580 MPK G01N 21/21 (2006.01) / zayavl. 05.01.2015; opubl. 10.06.2015; Byul. № 11. - 5 s.
8. Petruk V. Experimental studies of phytoplankton concentrations in water bodies by using of multispectral images / Petruk V., Kvaternyuk S., Pohrebennyk V. [et al.] // Water Supply and Wastewater Removal. Editors: Henryk Sobczuk, Beata Kowalska. - Lublin: Lublin University of Technology, 2016. - 229 p.
9. Petruk V. Multispectral Methods and Means of Water Pollution Monitoring by Using Macrophytes for Bioindication / V. Petruk, S. Kvaternyuk, O. Bondarchuk [et al.] // Water Security. Editors: O. Mitryasova, C. Staddon. - Mykolaiv: PMBSNU - Bristol: UWE, 2016. - 308 p.
10. Multyspektralniy vimiryuvalniy kontrol ta diahnostuvannya stanu neodnoridnikh biolohichnykh seredovyshcha na osnove nechitkoyi lohiky / H.O. Chernovolik, V. H. Petruk, S. M. Kvaternyuk. - Vinnytsya: VNTU, 2015. - 147 s.
11. Hiperspektralnaya diahnostyka suchasnoyi tekhnosfery V.K.Shukhostanov, L.A. Vedeshin, A.H. Tsybanʹ // P'yata yuvileyna vidkryta Vserosiyskaya konferentsiya «Suchasni problemy dystantsiynoho zonduvannya Zemli z kosmosu»: Zbirnyk tez konferentsiyi, 12-16 lystopada 2007 r. - Moskva: IKD RAN, 2007. - S. 243-248.
12. Kvaternyuk S. M. Metod ta zasoby multyspektralnoho televiziynoho vymiryuvalnoho kontrolyu stanu neodnoridnikh biolohichnykh seredovyshche / S. M. Kvaternyuk // Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu. - 2017. - № 1. - S. 15-22.
13. Kvaternyuk S.M. Matematychne modelyuvannya perenosu vyprominyuvannya u bahatosharovikh neodnoridnikh biolohichnykh seredovyshche dlya zadach multyspektralnoho vymiryuvalnoho kontrolyu ta diahnostyky / S.M. Kvaternyuk // Optyko-elektronni informatsiyno-enerhetychni tekhnolohiyi. - 2016. - № 2 (32). - S. 57-63.
14. Modelyuvannya spektralnykh kharakterystyk kuli epidermisu biotkanini kozhy yak ob'yektu biomedichnoyi diahnostyky / V. H. Petruk, O. YE. Kvaternyuk, YU. S. Lyubchyk, S. M. Kvaternyuk // Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu. Seriya: Tekhnichni nauky. - 2015. - № 2. - S. 218-222.
15. Matematychne modelyuvannya vplivu parametriv okremyy shariv na spektralni kharakterystyky neodnoridnikh biotkanin / V. H. Petruk, S. M. Kvaternyuk, O. YE. Kvaternyuk [ta in.] // Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu. - 2015. - № 3. - S. 50-56.
Опубліковано
2017-10-09
Як цитувати
[1]
С. КВАТЕРНЮК, Аналіз структурних схем засобів мультиспектрального телевізійного вимірювального контролю параметрів та діагностування стану неоднорідних біологічних середовищ, ОЕІЕТ, vol 33, no 1, Жов 2017.
Розділ
Оптичні та оптико-електронні сенсори і перетворювачі в системах керування та екологічного моніторингу