name: Высокопроизводительное алгоритмическое и программно-техническое обеспечение приборов оптической когерентной томографии с интерактивным управлением и визуализацией
keyword_list: оптическая когерентная томография, обработка сигналов в реальном времени, 3D визуализация, метод проекции максимальной интенсивности, параллельные методы вычислений, методы асинхронного сбора данных и управления, фазовый анализ
abstract: Целью работы является создание высокопроизводительных алгоритмических и технических методов сбора, передачи, обработки и визуализации информации в реальном времени, для обеспечения её интерактивного использования в ОКТ-приборах. Научная новизна работы: предложен и разработан метод многократной взаимной синхронизации вычислительных потоков, обеспечивающий параллельные вычислительные процедуры на базе многоядерного центрального процессора и экспериментально подтверждена его эффективность; предложен и разработан метод организации параллельных вычислений и асинхронного сбора данных и управления, позволяющий в реальном времени визуализировать результаты исследований посредством мультимодальных ОКТ-систем и экспериментально подтверждена его эффективность; предложен и разработан метод численной фазовой коррекции и фильтрации пространственных частот сигнала спектральной ОКТ, позволяющий визуализировать в реальном времени микрокапиллярные сосуды в наружных биотканях живого организма, и экспериментально подтверждена его эффективность в условиях отсутствия жесткой фиксации исследуемого объекта; предложен и разработан метод численной кумулятивной фазовой коррекции сигнала спектральной ОКТ, компенсирующий влияние хаотических продольных перемещений зонда относительно исследуемого объекта и экспериментально подтверждена его эффективность в процедурах ОКТ-визуализации в реальном времени; предложен и разработан метод использования модуляции длины пробега опорного сигнала и численной фазовой коррекции сигнала спектральной ОКТ для подавления автокорреляционных артефактов и артефактов движения и экспериментально подтверждена его эффективность в процедурах ОКТ-визуализации в реальном времени; предложены и разработаны модификации метода проекции максимальной интенсивности и экспериментально подтверждена их вычислительная эффективность для задачи трёхмерной интерактивной визуализации и визуализации в реальном времени. Основные результаты работы: разработан метод взаимной синхронизации вычислительных потоков и экспериментально подтверждена его эффективность в процедурах непрерывного синтеза ОКТ-изображений при использовании многоядерного центрального процессора; разработан метод удержания круговой поляризации в спектральной оптоволоконной кроссполяризационной ОКТ-системе позволяющий осуществить одновременную ОКТ-визуализацию двух взаимно-ортогонально поляризованных результатов рассеяния; разработан метод численного фазового анализа сигнала спектральной ОКТ, позволяющий визуализировать в реальном времени эластографические характеристики исследуемой ткани; разработан метод численной фазовой коррекции и фильтрации пространственных частот сигнала спектральной ОКТ позволяющий визуализировать в реальном времени микрокапиллярные сосуды в наружных биотканях живого организма; создана мультимодальная ОКТ-система с возможностью одновременной визуализации в реальном времени кроссполяризационных, эластографических и микроангиографических свойств битокани, что не имеет мировых аналогов; разработан электронный модуль сбора данных и управления системы ОКТ-визуализации внутриглазных структур с интерфейсом USB 3.0, обеспечивающий скорость работы ОКТ-системы до 78 000 A-сканов в секунду, при размере A-скана в 2048 элементов, что превышает скорость информационных потоков у современных аналогов в 1,5 – 2 раза; разработаны методы численной фазовой коррекции ОКТ-сигнала, позволяющие компенсировать влияния разнообразных спонтанных движений в реальном времени в процессе ОКТ-сканирования; разработаны численные методы компенсации артефактов спектральной ОКТ-системы и экспериментально подтверждена их эффективность при использовании в процессе параллельных вычислений в реальном времени; разработан ряд модификаций метода проекции максимальной интенсивности и показана эффективность их применения в интерактивном режиме и в реальном времени в составе ОКТ-систем.
chairman_dissertation_council.surname: Рындык А. Г.
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
organization_supervisor.surname: Куркин А. А.
organization_supervisor.position: проректор по научной работе
organization_supervisor.degree: Доктор физико-математических наук
rubrics.code: 59.45.37
rubrics.name: Приборы для неразрушающего контроля изделий и материалов оптическим методом
oecds.code: 02.06.IG
oecds.name: ENGINEERING, BIOMEDICAL
speciality_codes.name: Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий
speciality_codes.code: 05.11.13
supervisors.fio: Геликонов Г. В.
supervisors.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
supervisors.speciality_code: Радиофизика
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Гончуков С. А.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Лазерная физика
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Захаров В. П.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Приборы и методы экспериментальной физики
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: НГТУ
protection_organization.name: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"
protection_organization.ogrn: 1025203034537
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИПФ РАН
author_organization.name: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук"
author_organization.ogrn: 1025203020193
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения