Methods and algorithms of polarization-correlation mapping of biomedical images
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2025-50-2-125-132Keywords:
Polarization, correlation, azimuth, ellipticity, birefringence, statistical moments, histological section, brain, craniocerebral traumaAbstract
The theory of a new method of polarization-correlation mapping of biomedical images is presented. Algorithms for the determination and digital "two-point" analysis of the distributed modulus and argument of the azimuth and ellipticity of polarization-correlation maps are obtained. Computer modeling of the effectiveness of polarization-correlation analysis in the differentiation of polycrystalline structures with different levels of birefringence was carried out. An example of the application of the method in the differentiation of polarization-correlation maps of native histological brain sections with different ages of craniocerebral trauma is given.
References
Ghosh, N. “Tissue polarimetry: concepts, challenges, applications, and outlook,” J. Biomed. Opt. 16, 110801 (2011).
Jacques SL “Polarized light imaging of biological tissues,” in Handbook of Biomedical Optics2 (eds. Boas, D., Pitris, C. & Ramanujam, N.) 649–669 CRC Press, (2011).
Layden D., Ghosh N. & Vitkin IA “Quantitative polarimetry for tissue characterization and diagnosis,” in Advanced Biophotonics: Tissue Optical Sectioning (eds. Wang, R. K) 73–108 CRC Press (2013).
Vitkin A., Ghosh N. & de Martino A. “Tissue Polarimetry,” in Photonics: Scientific Foundations, Technology and Applications (ed. Andrews, DL) 239–321. John Wiley & Sons, Ltd. (2015).
Tereikovskyi Igor, Zhengbing Hu , Chernyshev Denys, Tereikovska Liudmyla, Korystin Oleksandr, Tereikovskyi Oleh, " The Method of Semantic Image Segmentation Using Neural Networks ", International Journal of Image , Graphics and Signal Processing (IJIGSP), Vol.14, No.6, pp . 1-14, 2022. DOI:10.5815/ijigsp.2022.06.01.
Kamal Omprakash Hajari , Ujwalla Haridas Gawande , Yogesh Golhar , " Motion Pattern Based Anomalous Pedestrian Activity Detection ", International Journal of Image , Graphics and Signal Processing (IJIGSP), Vol.14, No.6, pp . 15-25, 2022. DOI:10.5815/ijigsp.2022.06.02 .
Zalinskyi Maxim, Shcherbyna Olga, Tereshchenko Lidiia, et al. " Shadow Image Processing of X- Ray Screening System for Aviation Security ", International Journal of Image , Graphics and Signal Processing (IJIGSP), Vol.14, No.6, pp . 26-46, 2022. DOI:10.5815/ijigsp.2022.06.03 .
Sithmini Gunasekara , Dilshan Gunarathna , et al. " Deep Learning Based Autonomous Real-Time Traffic Sign Recognition System for Advanced Driver Assistance ", International Journal of Image , Graphics and Signal Processing (IJIGSP), Vol.14, No.6, pp . 70-83, 2022. DOI:10.5815/ijigsp.2022.06.06 .
Jiashu Xu , Sergii Stirenko , " Self-Supervised Model Based on Masked Autoencoders Advance CT Scans Classification ", International Journal of Image , Graphics and Signal Processing (IJIGSP), Vol.14, No.5, pp . 1-9, 2022. DOI:10.5815/ijigsp.2022.05.01 .
Angelsky OV, Ushenko AG, Zenkova CY, et.al. Optical measurements : polarization and coherence of light fields . INTECH Open Access Publisher , 2012.
Pishak V, Ushenko A, Gryhoryshyn P, et.al. Study of polarization structure of biospeckle fields in cross-linked tissues of human organism : 1. Vector structure of skin biospeckles . Proceedings of SPIE- The International Society for Optical Engineering , 418-424 1997.
Ushenko A.G. Depolarization of a laser emission field as the correlation development of its polarization structure . International Conference on Correlation Optics 3317, 331-339 , 1997.
Ushenko AG, Burkovets DN, Yermolenko SB, et.al. Stokes polarimetry of biotissues . Fourth International Conference on Correlation Optics 3904, 527-533 , 1999.
Yermolenko S, Ushenko A, Ivashko P, et.al. Spectropolarimetry of cancer change of biotissues . Ninth International Conference on Correlation Optics , 7388, 404-410 , 2009.
Garazdyuk MS, Bachinskyi VT, Vanchulyak OY, et.al. Polarization-phase images of liquor polycrystalline movies in determining time of death . Applied optics 55 (12), B67-B71 , 2016.
Ushenko AG, Dubolazov OV , Ushenko VA, Novakovskaya OY, Olar OV. Fourier polarimetry of human skin in the tasks of differentiation of benign and malignant formations . Applied Optics 55 (12), B56-B60 2016.
Ushenko AG, Pishak VP. Coherent-Domain Optical Methods : Biomedical Diagnostics , Environmental and Material Science . Laser Polarimetry of Biological Tissue . Principles and Applications – Boston : Kluwer Academic Publishers , P.67-93, 2004.
Olar EI, Ushenko AG, Ushenko YA. Correlation microstructure of the Jones matrices for multifractal networks of biotissues . Laser Physics 14 (7), 1012-1018 , 2004.
Ushenko AG, Fediv AI, Marchuk YF. Correlation and fractal structure of Jones matrices of human bile secret . European Conference on Biomedical Optics , 7368_1Q , 2009.
Angelsky OV, Ushenko AG, Ushenko YA, Pishak VP, Peresunko AP, Handbook of Photonics for Biomedical Science . CRC press P. 22-67, 2010.
Jani Tervo , Tero Setala , Antoine Roueff , Philippe Refregier , and Ari T. Friberg . Two-point Stokes parameters : interpretation and properties . Optics Letters , Vol . 34, Issue 20 , pp . 3074-3076 , (2009) , https://doi.org/10.1364/OL.34.003074
https://injuryfacts.nsc.org/all-injuries/costs/societal-costs/data-details/
Jozwicki R, Patorski K, Angelsky OV, et.al. Automatic polarimetric system for early medical diagnosis by biotissue testing , Optica Applicata 32 (4), 603-612 , 2002 .
Zabolotna, N.I., Sholota, V.V. “Metod ta pidsystema pidtrymky pryiniattia rishennia dlia miuller-matrychnoi lazernoi poliaryzatsiinoi diahnostyky biolohichnykh tkanyn”, Optyko-elektronni informatsiino-enerhetychni tekhnolohii 1, 43-52 (2022).
Zabolotna, N. I., Sholota, V. V., Satymbekov, M., Komada, P., “Azimuthally invariant system of Mueller-matrix polarization diagnosis of biological layers with fuzzy logical methods of decision-making,” Proc.of SPIE, 12476, 1247608 (2022) doi: 10.1117/12.2659208.
Zabolotna, N., Sholota, V., Zhumagulova, S. et. al., “System of polarization mapping and intellec-tual analysis of Mueller matrix invariants of biological layers in the assessment of pathologies,” Proc. SPIE 12985, 129850Q. (2023) doi.org/10.1117/12.3023049.
Pavlov S. V. Information Technology in Medical Diagnostics //Waldemar Wójcik, Andrzej Smolarz, July 11, 2017 by CRC Press - 210 Pages.
Wójcik W., Pavlov S., Kalimoldayev M. Information Technology in Medical Diagnostics II. Lon-don: (2019). Taylor & Francis Group, CRC Press, Balkema book. – 336 Pages.
Downloads
-
PDF
Downloads: 0
Published
How to Cite
Issue
Section
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).
