Analysis of structural schemes of means of multispectral television measuring control parameters and diagnosing the state of heterogeneous biological media
Keywords:
multispectral control, means of control, television measurement control, inhomogeneous medium, mathematical modelingAbstract
In this paper, we analyzed the implementation of the structural diagrams of the multispectral television measurement control parameters and the diagnosis of the state of heterogeneous biological media. The aim of the work is to analyze the options for implementing the structural diagrams of multispectral television measurement control parameters and diagnosing the state of inhomogeneous biological media with indirect measurement of their biophysical and structural parameters. The essence of the method of multispectral television measurement control and diagnosis is the analysis of digital images of the object under investigation, obtained in several spectral ranges. Uneven biological environments for all tasks of environmental monitoring, biomedical diagnostics and product quality control can be reduced to the following physical models: semi-infinite macroscopically homogeneous biological environment; a thin layer of a macroscopically homogeneous biological medium; multilayer heterogeneous biological medium. Each of the layers of a multilayer heterogeneous biological medium is considered to be a thin macroscopically homogeneous layer. The analysis of variants of realization of structural schemes of means of multispectral television measuring control and diagnostics for various cases of their application is carried out and the general scheme is analyzed that allows to estimate errors of indirect measurement of biophysical and structural parameters of heterogeneous biological media by multispectral parameters, and, accordingly, reliability of measuring control. The means of multispectral television measurement control and diagnostics that can be used for ecological monitoring of water objects using bioindication on phytoplankton and macrophytes under in situ and in vitro conditions, biomedical diagnostics of humoral media under in vitro conditions, noninvasive biomedical diagnostics of normal and pathological skin tissues Human in vivo and in vitro conditions, food quality control. A model is proposed for estimating errors in the indirect measurement of biophysical and structural parameters of inhomogeneous biological media using multispectral parameters. Having repeatedly simulated the modeling of errors in the indirect measurement of biophysical and structural parameters of inhomogeneous biological media, one can obtain the laws of their distribution and estimate the reliability of control.
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. 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.
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.
Downloads
-
PDF (Українська)
Downloads: 130
Abstract views: 270
Published
2017-10-09
How to Cite
[1]
S. M. KVATERNIUK, “Analysis of structural schemes of means of multispectral television measuring control parameters and diagnosing the state of heterogeneous biological media”, Опт-ел. інф-енерг. техн., vol. 33, no. 1, Oct. 2017.
Issue
Section
Optical And Optical-Electronic Sensors And Converters In Control And Environmental Monitoring Systems
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
