Метод совмещения локально изменяющихся изображений в видеокапилляроскопии

Гуров И.П., Волков М.В., Маргарянц Н.Б., Потемкин А.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Гуров И.П., Волков М.В., Маргарянц Н.Б., Потемкин А.В. Метод совмещения локально изменяющихся изображений в видеокапилляроскопии // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 12. С. 35–42. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-12-35-42

Gurov I.P., Volkov M.V., Margaryants N.B., Potemkin A.V. Method of bringing locally varying images into coincidence in video capillaroscopy [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2019. V. 86. № 12. P. 35–42. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-12-35-42

Ссылка на англоязычную версию:

I. P. Gurov, M. V. Volkov, N. B. Margaryants, and A. V. Potemkin, "Method of bringing locally varying images into coincidence in video capillaroscopy," Journal of Optical Technology. 86(12), 774-780 (2019). https://doi.org/10.1364/JOT.86.000774

Аннотация:

Представлены результаты исследования метода оценивания и компенсации взаимных смещений локально изменяющихся изображений капиллярной сети при регистрации видеопоследовательности в целях определения скорости потока эритроцитов в капиллярах ногтевого ложа. Предложен метод совмещения изображений в видеопоследовательности на основе использования набора опорных кадров, относительно которых оценивается смещение каждого изображения. Показано, что предложенный метод обеспечивает малую (субпиксельную) погрешность совмещения изображений, в том числе при локальных деформациях изображений, обусловленных естественной природой живой биоткани. Получены экспериментальные оценки погрешности совмещения изображений, которая составила 0,11 пиксела при использовании 30-ти опорных кадров. Преимущество предложенного метода состоит в высокой помехоустойчивости и вычислительной эффективности при решении задач видеокапилляроскопии.

Ключевые слова:

капилляр, скорость эритроцитов, совмещение изображений, видеокапилляроскопия

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект №8.2501.2017/4.6).

Коды OCIS: 100.2960, 100.3010, 170.3880

Список источников:

1. Allen J., Howell K. Microvascular imaging: techniques and opportunities for clinical physiological measurements // Physiol. Meas. 2014. V. 35. P. R91–R141.
2. Daly S.M., Leahy M.J. ’Go with the flow’: A review of methods and advancements in blood flow imaging // J. Biophotonics. 2013. V. 6. P. 217–255.
3. Cutolo M., Pizzorni C., Secchi M.E. et al. Capillaroscopy // Best Pract. Res. Clin. Rheumatol. 2008. V. 22. P. 1093–1108.
4. Gurov I., Volkov M., Margaryants N. et al. High-speed video capillaroscopy method for imaging and evaluation of moving red blood cells // Opt. Lasers Eng. 2018. V. 104. P. 244–251.
5. Baker S., Matthews I. Lucas-Kanade 20 years on: a unifying framework // Int. J. Comput. Vision. 2004. V. 56. P. 221–255.
6. Хорн Б.К.П. Зрение роботов. М.: Мир, 1989. 487 с. Гл. 12.
7. Negahdaripour S., Lee S. Motion recovery from image sequences using only first order optical flow information // Int. J. Comput. Vision. 1992. V. 9. P. 163–184.
8. Horner J.L., Gianino P.D. Phase-only matched filtering // Appl. Opt. 1984. V. 23. P. 812–816.
9. Потапов А.С. Влияние взаимных геометрических искажений на возможность пространственного совмещения изображений методом локальной корреляции // Оптический журнал. 2004. Т. 71. № 8. С. 74–80.
10. Wernet M. Symmetric phase only filtering: a new paradigm for DPIV data processing // Meas. Sci. Technol. 2005. V. 16. P. 601–618.
11. Karimov K.A., Volkov M.V. The phase correlation algorithm for stabilization of capillary blood flow video frames // Proc. SPIE. 2015. V. 9528. P. 952810.
12. Wright C.I., Kroner C.I., Draijer R. Non-invasive methods and stimuli for evaluating the skin’s microcirculation // J. Pharmacolog. Toxicolog. Methods. 2006. V. 54. P. 1–25.
13. Johnson J.M., Minson C.T., Kellogg D.L. Cutaneous vasodilator and vasoconstrictor mechanisms in temperature regulation // Compr. Physiol. 2014. V. 4. P. 3–89.
14. Sagaidachnyi A.A. Reactive hyperemia test: methods of analysis, mechanisms of reaction and prospects // Reg. Blood Circ. Microcirc. 2018. V. 17. P. 5–22.
15. Sourice A., Plantier G. Red blood cell velocity estimation in microvessels using the spatiotemporal autocorrelation // Meas. Sci. Technol. 2005. V. 16. P. 2229–2239.
16. Watanabe M., Matsubara M., Sanada T., Kuroda H., Iribe M., Furue M. High speed video capillaroscopy: nailfold capillary shape analysis and red blood cell velocity measurement // J. Biomech. Sci. Eng. 2007. V. 2. P. 81–92.
17. Frontiers of blood pressure and heart rate analysis / Ed. by Di Renzo M., Mancia G., Parati G., Pedotti A., Zanchetti A. Amsterdam: IOS Press, 1997. 265 p.
18. Bračič Lotrič M., Stefanovska A. Synchronization and modulation in the human cardiorespiratory system // Physica A. 2000. V. 283. P. 451–461.