Mathematical and Experimental Simulation of Visibility Conditions for Inner Structure of Biological Medium in Therapeutic Spectral Window
- 1 аспирант, МГТУ им. Н.Э. Баумана
- 2 д.т.н., профессор, МГТУ им. Н.Э. Баумана
- 3 д.ф.-м.н., профессор, МГТУ им. Н.Э. Баумана
Abstract
The present paper is devoted to the peculiarities of process of vision in biological highly scattering media with low specific coefficient of absorption and highly anisotropic scattering. One of the most important characteristics to be concerned when speaking of vision through turbid media is a modulation transfer function (MTF) which describes the change in contrast of the object depending on the spatial frequency due to the process of scattering and absorption in medium. With the help of image transfer theory the scattering layer MTFs are investigated within three approaches used for radiative transfer equation solution: small angle approximation, diffuse approximation and hybrid method. Small angle approach is used in «close region», in turbid media with low absorption this method is valid for optical thicknesses  ≤ 6-8. Diffuse approximation can be used in «far range», for optically thick scattering layers ( > 15) with low absorption P1-method returns reliable results. And for solution of radiative transfer function for optical thicknesses of  > 5 hybrid method has been offered. It is based on two-staged procedure which takes into consideration the light field from photons, scattered in small angles, and diffusely scattered photons - photons being scattered multiply in large angles. The present paper provides MTFs for all three approaches and the applicability range of each depending on the value of optical thickness of scattering media with low ab-sorption.
How to cite
Иванова Е.М., Карасик В.Е., Орлов В.М. Математическое и экспериментальное моделирование условий видения внутренней структуры биоткани в терапевтическом окне прозрачности // Биомедицинская радиоэлектроника. 2011. № 10. С. 119–126.
References
- Кацев И.Л., Прихач А.С., Казак Н.С., Крининг М. Особенности распространения квазибездифракционнах световых пучков в сильно рассеивающих средах с поглощением // Квантовая электроника. 2006. Т. 36. № 4. С. 357-362.
- Хайруллина А.Я., Олейник Т.В., Кацев И.Л. О возможности оптической диагностики одно и многослойных структур, моделирующих органы человека // Оптика и спектроскопия. 1993. Т. 75. № 1.
- Долин Л.С., Левин И.М. Справочник по теории подводного видения. Л.: Гидрометеоиздат. 1991.
- Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения, М.: Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2001
- Зеге Э.П., Иванова А.П., Кацев И.Л. Перенос изображения в рассеивающей среде. Мн.: Наука и техника. 1985.
- Долин Л.С. Развитие теории переноса излучения в приложении к задачам инструментального видения в мутных средах // УФН. 2009. Вып. 10. С. 553-560.
- Бушмакова О.В., Зеге Э.П., Кацев И.Л. Распределение плотности радиации в рассеивающей среде от ограниченного источника // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1972. Т. 8. № 7.)
- Sergueeva E.A., Dolin L.S., Shchegolkov Y.B. // Proc. SPIE. 2000.V. 3911. Р. 355.
- Долин Л.С., Сергеева Е.А. Модель распределения облученности в слабо поглощающей мутной среде от направленного источника света. Препринт № 501. Н.Новгород. 1999
- Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. Т. 1. М.: Мир. 1981.
- Белов В.В., Борисов Б.Д. и др.Экспериментальное и математическое моделирование условий видения объектов через слой мутной среды // Изв. АН СССР.
Сер. ФАО. 1982. Т. 18. № 12. - Дрофа А.С., Усачев А.Л. О видимости в облачной среде // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1980. Т. 16. № 9.
- Лебединский Ю.А., Предко К.Г. Анализ функции передачи модуляции плотности радиации в светорассеивающем слое. Препринт. Мн.: ИФ. 1985.