Биотехническая система дерматоглифических исследований ладони (1025062), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Установлено, что дефекты ДИЛ проявляются в локальном нарушении структуры папиллярных линий, характеризующихся размытием границ между гребнями и впадинами узора, и интегральных нарушениях, характеризующихся отсутствием непрерывности потоков папиллярных линий. На основании исследований локальных и интегральных нарушений структуры гребней определены критерии качестваДИЛ, включающие обобщенный контраст изображения (1), среднюю пространственную частоту (2) и линейный коэффициент вариации нормированного углового пространственно-частотного спектра (3).(1)где L – уровень интенсивности, H(L) – гистограмма уровней интенсивности.(2)где– радиальный пространственно-частотный спектр,(3)гдеспектр;– нормированный угловой пространственно-частотный– максимум углового пространственно-частотного спектра;X TU V∆TOP Q QTRO, OSOS–радиальный пространственно-частотныйU11[\]Zспектр; Y QT[U^RO, OSOS–угловой пространственноQZчастотный спектр; RO, – пространственно-частотный спектр изображенияладони.Эмпирически определены граничные значения критериев качества дляразличных типов дефектов и изображений без нарушений потоков папиллярных линий, что позволило разработать алгоритм классификации дефектов ДИЛ.
Экспериментально установлено, что вероятность классификациидефектов, обусловленных нарушением методики регистрации изображений,составляет не менее 0,80; вероятность классификации дефектов, обусловленных биологическими особенностями гребешковой кожи, – не менее 0,78.Предложенные критерии качества ДИЛ позволяют обнаруживать иклассифицировать дефекты изображений ладони, что обеспечивает возможность маскирования областей дефектов для повышения достоверности результатов измерений структуры и формы дерматоглифических изображений.В четвертой главе приведены результаты создания и испытания макетааппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований ладони (АПК АДИЛ) и результаты апробации биотехнической системы дерматоглифических исследований ладони для скринингаИЭ.В состав макета АПК АДИЛ входят: биометрический сканер ладоней,персональный компьютер, прототип программного обеспечения автоматизированных дерматоглифических исследований ладони.Для обеспечения регистрации полноразмерных изображений ладони стребуемыми размерами, разрешением и контрастом в составе макета АПКАДИЛ использован биометрический сканер ладоней, обеспечивающий формирование изображения ладони из отдельных фрагментов размером 120×115мм×мм, с разрешением 19 мм-1 и контрастом более 0,5.Разработанный в процессе создания макета АПК АДИЛ прототип программного обеспечения выполняет функции регистрации полноразмерныхизображений ладони с биометрического сканера, автоматизированное определение КДПЛ на основе численных значений КДХЛ, хранение данных исследований, формирование отчетов и обеспечивает длительность автоматизированных дерматоглифических исследований менее tАвт < 5 мин., что соответствует предъявленным требованиям и более чем в три раза меньше, чемдлительность визуального исследования изображений ладони.Для проведения исследований разработанных критериев качества ДИЛи алгоритма классификации дефектов собрано и обработано 196 дерматоглифических изображений.На сформированной базе ДИЛ, содержащей изображения, полученныебескрасковым методом и имеющие дефекты различного происхождения, исследованы разработанные критерии качества ДИЛ.
Установлено, что 17%изображений содержат дефекты обусловленные нарушением методики регистрации изображений ладони – залипания и непропечатки, 5% изображенийT12 V∆ПетляЗавитокДвойная петляТенарГипотенарМежпальцеваяобластьКарпальныйСрединный0,920,990,880,980,930,990,920,990,930,990,910,990,890,990,880,980,930,980,92 0,910,98 0,99ЦентральныйПереходныйузорС дефектамиБез дефектовДугасодержат дефекты, обусловленные биологическими особенностями гребешковой кожи – низкий профиль и дисплазия гребней, поперечная исчерченность кожи. Полученные данные подтверждают эффективность разработанных критериев качества и соответствуют предложенной классификации дефектов ДИЛ.Для проверки адекватности разработанного КДХЛ параметрам КДПЛи эффективности разработанных критериев качества исследована вероятность классификации ТЛУ, ЛЛУ и ТЛТ на верифицированной выборке из196 дерматоглифических изображений с дефектами и после применения алгоритма оценки качества (табл.
3).Таблица 3.Вероятность классификации дерматоглифических параметров на основе разработанного алгоритма обработки ДИЛТип ДИЛВероятность классификацииТЛУЛЛУТЛТЭффективность спроектированной биотехнической системы дерматоглифических исследований ладони для скрининга ИЭ подтверждена результатами исследований 96 пациентов с ИЭ и 115 практически здоровых людей.На созданном макете аппаратно-программного комплекса выполнена оценкавероятности обнаружения ИЭ на основе автоматизированных дерматоглифических исследований ладони.В результате апробации созданного макета АПК АДИЛ, установлено,что вероятность обнаружения наследственной предрасположенности к ИЭ наоснове автоматизированных дерматоглифических исследований ладони составляет 0,86; вероятность ошибочного обнаружения ИЭ у практически здоровых людей составила 0,21.Полученные результаты подтверждают целесообразность и эффективность применения автоматизированных дерматоглифических исследованийладони и созданного макета АПК АДИЛ в практике медико-генетическогоконсультирования для скрининга ИЭ и исследований наследственных и хромосомных заболеваний по параметрам дерматоглифики ладони.13ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ1.
В результате анализа научно-технической литературы и современного состояния проблемы обоснована актуальность и практическая значимость создания биотехнической системы автоматизированных дерматоглифическихисследований ладони для скрининга ИЭ.2. Анализ и обобщение данных научно-технической литературы позволилсформировать КДПЛ для проведения дерматоглифических исследований ладони, в который входят тип и локализация ладонных узоров, тип ладонныхтрирадиусов, значения гребневого счета и ладонных углов между трирадиусами.3. В результате экспериментальных исследований особенностей потоков папиллярных линий различных типов узоров, локализации узоров и трирадиусов на поверхности ладони разработан КДХЛ, включающий количество итип характерных точек, число мод НУПЧС, координаты характерных и антропометрических точек ладони, среднюю пространственную частоту гребней, расстояние между характерными точками, адекватный КДЛП для скрининга ИЭ.4.
На основе экспериментальных исследований интегральных характеристикПЧС дуг и переходных узоров установлено, что для классификации типовладонных узоров необходимо использовать характеристику НУПЧС – число мод по пороговому уровню α = 0,7.5. На основе геометрических исследований изображений ладони, содержащих область тенара, гипотенара и межпальцевую область, разработан алгоритм для определения границ ладонных областей, позволяющий на основерасположения характерных точек узора и антропометрических точек ладонивыполнять классификацию ладонных узоров и определять тип ладонныхтрирадиусов.6.
Разработан и исследован КДХЛ, адекватный КДПЛ, обеспечивающийчисленное описание структуры и формы дерматоглифических изображенийладони.7. Разработаны и исследованы критерии качества ДИЛ, включающие значение обобщенного контраста, среднюю пространственную частоту гребней илинейный коэффициент вариации НУПЧС, позволяющие обнаруживать иклассифицировать дефекты изображений ладони, обусловленные нарушением методики регистрации ДИЛ и биологическими особенностями гребешковой кожи, такими как залипания, непропечатка, низкий профиль гребней,дисплазия и поперечная исчерченность.8.
Разработанный алгоритм классификации дефектов и сформированная базаизображений, содержащих классифицированные дефекты, позволяют проводить испытания различных устройств регистрации ДИЛ и алгоритмов обработки дерматоглифических изображений.9. На основе экспериментальных исследований изображений ладони определены значения характеристик устройства регистрации ДИЛ: окно регистра14ции – не менее 130×112 мм×мм, разрешение – не менее 18 мм-1, контраст –не менее 0,3; вычислительных и программных средств: объем памяти дляхранения данных – не менее 170 Гбайт, обработка данных – не более 200 с,тип архитектуры – открытая, модульная, расширяемая, язык программирования – типизированный, модель хранимых данных – реляционная.10.
Разработано программное обеспечение для автоматизированных дерматоглифических исследований, обеспечивающее оценку качества ДИЛ, определение КДХЛ, хранение ДИЛ и результатов дерматоглифических исследований ладони.11. Апробация созданного макета АПК АДИЛ на верифицированных историях болезни показала эффективность применения автоматизированныхдерматоглифических исследований ладони для скрининга ИЭ.12. Результаты апробации разработанных алгоритмов обработки ДИЛ и вычисления КДХЛ, алгоритмов классификации дефектов ДИЛ и созданногомакета, позволяют рекомендовать АПК АДИЛ к применению в центрах медико-генетического консультирования для исследования врожденных и наследственных болезней, профессиональном отборе, в судебно-медицинскойэкспертизе.ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ1.
Исследование алгоритма вейвлет-кодирования дерматоглифических изображений / Е.В. Бурлай, А.А. Хрулев, И.Н. Спиридонов, В.Н. Рождествин//Биомедицинские технологии и радиоэлектроника М.: МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2007. – №10, С. 16-24.2. Автоматизированные дерматоглифические исследования наследственныхформ эпилепсии /Е.В. Бурлай, И.В. Новикова, В.А. Галченков, Н.В.Птицын,И.Н. Спиридонов //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника М.:МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008. – №10, С. 10-20.3. Бурлай Е.В., Новикова И.В., Спиридонов И.Н. Метод автоматизированнойобработкидерматоглифическихизображенийладони//Медикоэкологические информационные технологии-2009: сборник материалов XIIМеждунар. науч.-техн.
конф. / Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2009. – С. 197200.4. Бурлай Е.В., Новикова И.В., Спиридонов И.Н. Автоматизированные дерматоглифические исследования ладони для выявления идиопатической эпилепсии // Научно-техническая конференция «Медико-технические технологии на страже здоровья». Сборник докладов 19-26 сентября 2009 г., Черногория,– М.:НИИ РЛ МГТУ им.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
