Трансформація операцій з нечіткими множинами для розв’язку задач оптимального руху безекіпажних безпілотних апаратів

Solution of an optimization problem of the minimum time of motion of the crewless and unmanned aerial vehicle (CUV) was stated and analyzed. A connection was established between projections of the velocity vector as a condition for solving the problem of minimum travel time. It was proposed to construct an algorithm of correcting parameters of the optimal path. It was shown that if a scale of the value «c» is introduced along the path between two transverse derivatives of the velocity vector module in two orthogonal directions and ensure action of forces which will connect the second derivatives of coordinates in these directions with the same scale of «c», then such path will minimize the total travel time. Separation of motions forms the possibility of control based on video images at a condition of satisfying restrictions of the magnitude of the «c» scale and imposes restrictions on the work of propellers. It was established that calibration of motions makes it possible to determine the «c» constant.Control actions were formed: forces and moments for a hydrodynamic model of the CUV. It was proposed to represent control actions through the number of revolutions of the propeller axle. The control action through a membership function and maximum and minimum ratings of propeller axle rotation speeds was presented.New qualitative concepts were introduced. They are specified by membership functions: speed of rotation of the propeller axle to the values realizable by the motor, µi(ns/nmax); propeller thrust which will provide accelerated motion of the CUV in accordance with rating, µsx(x*,t); lifting force which provides its excess, µsy(x*); speed of rotation of the propeller axle which provides mechanical power at an economical consumption of electric power.The process of choosing speed of rotation of the propeller axle during spatial motion of the CUV has been simulated taking into account influence of such qualitative factors. Simplification of the process of choosing relative speeds of the propeller axles during the period of CUV control has been demonstrated. Based on numerical examples, independence and stability of the calculated value of the function of the intersection belonging and the selected relative propeller axle rotation speeds from the choice of the angles of orientation of the propeller axle were shown.Поставлено и проанализировано решение оптимизационной задачи о минимуме времени движения беспилотного и безэкипажного аппарата (ББА). Установлена связь между проекциями вектора скорости как условия решения задачи о минимуме времени перемещения, предложено строить алгоритм коррекции параметров оптимальной траектории. Продемонстрированно, что если вдоль траектории ввести масштаб величины “с” между двумя поперечними производными от модуля вектора скорости по двум ортогональным направлениям, а также обеспечить действие сил, которые с тем же масштабом “с” свяжут вторые производные от координат по этим направлениям, то такая траектория минимизирует общее время движения. Разделение движений образует возможности управления на основании видеоизображений и при условии выполнения ограничений на величину масштаба “с”, и накладывает ограничения на роботу движителей. Установлено, что калибрование движений позволяет определять константу “с”.Сформированны управляющие воздействия: силы и моменты для гидродинамической модели ББА. Предложено представление управляющих воздействий через число оборотов вала движетеля ‑ пропеллера. Представлено управляющее воздействие через фукцию принадлежности и максимальное и минимальное паспортные числа оборотов движетеля ‑ пропеллера.Введені новые качественные понятия, которые заданы функциями принадлежности: скорости вращения вала движетеля до значений, реализуемых двигателем µi(ns/nmax); силы упора, которая обеспечит ускоренное движение ББА в соответствии с паспортом µsx(x*,t); подъймной силы, которая обеспечит ее избыток µsy(x*); скорости вращения вала движителя, которая обеспечит механическую мощность при економичном потреблении електроенергии.Промоделирован процес вибора скорости вращения вала движителя в период пространственного движения ББА с учетом влияния таких качественных факторов. Продемонстровано упрощение процесса вибора относительной скорости вращения вала движителя в период управления ББА. Показаны на основе числовых примеров независимость и устойчивость значения расчетной величины функции принадлежности пересечения и вибранной относительной частоты вращения вала движителя от выбора углов ориентации осей движителейПоставлено та проаналізовано розв’язок оптимізаційної задачі про мінімум часу руху безпілотного безекіпажного апарату (ББА). Встановлено зв’язок між проекціями вектору швидкості, як умовою розв’язку задачі про мінімум часу переміщення, запропоновано будувати алгоритм корегування параметрів оптимальної траєкторії. Продемонстровано, якщо на траєкторії обрано як масштаб величину “с” між поперечними похідними від модуля вектора швидкості за двома ортогональними напрямами, а також забезпечено дію сил, які з тим же масштабом “с” зв’язують другі похідні від координат за цими напрямами, то така траєкторія мінімізує загальний час руху. Розділення рухів утворює можливості керування на підставі відеозображень за умов дотримання обмежень на величину масштабу “с” та накладає обмеження на роботу двигунів ‑ приводів рушіїв. Встановлено, що калібрування рушіїв дозволяє визначити константу “с”.Сформовано керуючі впливи: сили та моменти для гідродинамічної моделі ББА. Запропоновано представлення керуючих впливів через число обертів валу рушія – пропелера. Представлено керуючі впливи через функцію належності та мінімальне і максимальне паспортне число обертів валу пропелеру рушія.Введено нові якісні поняття, що задано функцією належності: швидкості обертання валу рушія до таких значень, які могуть бути реалізовані двигуном µi(ns/nmax); сили упору, яка забезпечує прискорений рух ББА за паспортом µsx(x*,t); підймної сила, яка забезпечуватиме надлишок підйомної сили µsy(x*); швидкості обертання валу рушія, яка забезпечить механічну потужність при економічному споживанні електричної енергії.Промодельовано процес вибору швидкості обертання валу рушіїв під час просторового руху безпілотного, безекіпажного апарату з урахуванням впливу таких якісних факторів. Продемонстровано спрощення процесу вибору відносної швидкості обертання валу рушія під час керування ББА. Показано на числових прикладах незалежність і стійкість величини розрозрахованної функції належності перетину та обраної відносної частоти обертання валів рушіїв від вибору кутів орієнтації вісей рушії

Рекурентна мережа як інструмент калібрування у автоматизованих системах та інтерактивних тренажерах

We have constructed a method for the auto-calibration and correction of values of the vector of magnetic induction, which is suitable for use under conditions of limited computational resources in microcontrollers and SoC System-on-a-Chip. The efficiency of the system in general was investigated experimentally by using an additional board, which holds six pairwise connected primary Hall sensors. Correctness of work of the algorithm was checked at the designed and fabricated microprocessor test module, the prototype of which was the most simplified variant of the popular microcontroller board Arduino. We have implemented the structure of a recurrent network that is built based on vectors-indicators and recurrent decomposition; and examined the efficiency of algorithms for the calibration and processing of peripheral information. The microprocessor module was designed and manufactured, using which we studied dependence of the magnitude of measurement error on the properties of the sensor and hardware features for the automated systems and interactive simulators. A principle of the modular structure of software was employed, which increases the percentage of reuse of software parts by the organization of requests, as well as makes it possible to create new functions without making significant changes to the existing code. To ensure the independence of software from the hardware platform of sensor realization and the system of data processing and transfer, it is equipped with a module that adapts the level of hardware abstraction. The result of its implementation is the simplified procedure for software deployment in other hardware means. All platform-dependent system functions are implemented at this level. Independence from the hardware features of platforms is provided by engaging the computational tools, techniques, tools and modules of SPI, UART interfaces, and Modbus-RTU protocol. They help configure and exchange data with peripheral devices for its further processing by a personal computer.Построен метод автокалибровки и корректировки значений вектора магнитной индукции, который пригоден для применения в условиях ограниченных вычислительных ресурсов микроконтроллеров и SoC-систем на кристалле. Предложена структура рекуррентной сети автоматизированных систем и интерактивных тренажеров. Исследована работоспособность алгоритмов калибровки и обработки периферийной информации, которая реализует систему и зависимость величины ошибки измерения от свойств датчика и аппаратных особенностейПобудовано метод автокалібрування та корегування значень вектору магнітної індукції, що є придатним до застосування в умовах обмежених обчислювальних ресурсів мікроконтроллерів та SoC-систем на кристалі автоматизованих систем та інтерактивних тренажерів. Досліджено працездатність алгоритмів калібрування і обробки периферійної інформації, що реалізують систему, та залежність величини похибки вимірювання від властивостей датчика та апаратних особливосте

Синтез інтегральної оцінки тренду за сукупністю показників даних часових рядів

The need for a qualitative estimation of social processes, trends, and activities executed by social governing institutions has been considered. It was determined that the information openness, availability of processing and informational tools create the conditions for efficient administration.An analysis of trends for a time series in the indicators’ dynamics has been performed. The number of priority indicators for analysis and generalization was limited to four, the data were selected from reports by the World Bank, Obozrevatel.ua, and Transparency International. The unified norm has been introduced, which would ensure the comparability of indicators that generate the conclusion on the state, trends, and processes. One of the norms that are applied for Euclidean spaces has been introduced.The system of basic estimation of the integral indicator has been substantiated, based on data about management efficiency, quality of regulation, political stability, absence of violence and CPI index. Expressions for estimation of prognostic values for the integral indicator were derived. It was proposed to use a lower boundary as the estimate to analyze the efficiency of public administration activities.Modeling of the processes of estimation of the integral indicator was performed and a five-year time series for the integral indicator was obtained. The relation between an error of the integral indicator, the size of the sliding window, jumps in first and second derivative from a generalized time series and a permissible error has been represented as a limited inequality. It was proposed to introduce the system of representation and mapping of time series in dimensionless, limited spaces by rotation at an angle around the common axis. The definitions were introduced, the theorem about retaining the local values for relative dimensions and errors were introduced. The influence of the quadratic form on a local relative error of the integral indicator has been shown. The prediction of the development was performed and the assessment of public administration activities was given based on the estimate of the integral indicatorРассмотрена необходимость количественной оценки общественных процессов, тенденций та действий социальных институций, которые осуществляют управление. Определено, что информационная открытость и наличие инструментов обработки и информирования формирует условия эффективного администрирования.Проведен анализ трендов для часовых рядов динамики индикаторов. Для анализа и обобщения ограничено количество приоритетных показателей четырьмя, а данные выбраны из отчетов Мирового Банка, Obozrevatel.ua, Transparency International. Введено унифицированную норму, которая обеспечит соизмеримость показателей, формирующих вывод о состоянии, тенденциях и процессах. Введена одна из норм, применяемых для евклидовых пространств.Обоснована система базисной оценки интегрального показателя по данным об эффективности управления, качестве регулирования, политической стабильности, отсутствии насилия и индексе СРІ. Получены выражения оценки прогнозных значений интегрального показателя. Предложено в качестве оценки для анализа эффективности действий публичного администрирования использовать нижнюю границу.Проведено моделирование процессов оценивания интегрального показателя и получен пятилетний часовой ряд интегрального показателя. Представлена связь ошибки интегрального показателя, размера окна скольжения, скачков первой и второй производной обобщенного часового ряда и допустимой ошибки как ограничение неравенство. Предложено вводить систему представления и отображения часовых рядов, в безразмерных, ограниченных пространствах поворотом на угол вокруг общей оси. Введены определения, доказано теорему о сохранении локальных значений относительных размеров и ошибок. Показано влияние квадратичной формы на локальную относительную ошибку интегрального показателя. Проведено прогнозирование развития и дана оценка действий публичного администрирования по оценке интегрального показателяРозглянуто необхідність кількісної оцінки суспільних процесів, тенденцій та дій соціальних інституцій, що здійснюють керування. Визначено, що інформаційна відкритість та наявність інструментів обробки і інформування формує умови ефективного адміністрування. Проведено аналіз трендів – часових рядів динаміки індикаторів. Для аналізу і узагальнення обмежено перелік пріоритетних показників чотирма та обрано данні звітів Світового Банку, Obozrevatel.ua, Transparency International. Введено уніфіковану норму, яка забезпечить спів-вимірність показників, що формують висновок про стан, тенденції та процеси. Введено одну із можливих норм, що застосовуються для евклідових просторів. Обґрунтовано систему базисної оцінки інтегрального показника за даними про ефективність урядування, якість регулювання, політичну стабільність та відсутність насильства та індекс СРІ. Отримані вирази оцінки прогнозних значень інтегрального показника. Запропоновано у якості оцінки для аналізу ефективності дій публічного адміністрування використовувати нижню межу. Промодельовані процеси оцінювання і отримано п’ятирічний часовий ряд для інтегрального показника. Представлено зв'язок похибки інтегрального показника, розміру вікна ковзання, стрибків першої та другої похідних узагальненого часового ряду та допустимої похибки, як обмеження нерівність. Запропоновано вводити систему представлення і відображення часових рядів у безрозмірних, обмежених просторах поворотом на кут навколо спільної вісі. Введені означення, доведено теорему про збереження локальних значень відносних розмірів та похибок. Показано вплив квадратичної форми на локальну відносну похибку інтегрального показника. Проведено прогнозування розвитку та дана оцінка дій публічного адміністрування за оцінкою інтегрального показник

Синтез інтегральної оцінки тренду за сукупністю показників даних часових рядів

The need for a qualitative estimation of social processes, trends, and activities executed by social governing institutions has been considered. It was determined that the information openness, availability of processing and informational tools create the conditions for efficient administration.An analysis of trends for a time series in the indicators’ dynamics has been performed. The number of priority indicators for analysis and generalization was limited to four, the data were selected from reports by the World Bank, Obozrevatel.ua, and Transparency International. The unified norm has been introduced, which would ensure the comparability of indicators that generate the conclusion on the state, trends, and processes. One of the norms that are applied for Euclidean spaces has been introduced.The system of basic estimation of the integral indicator has been substantiated, based on data about management efficiency, quality of regulation, political stability, absence of violence and CPI index. Expressions for estimation of prognostic values for the integral indicator were derived. It was proposed to use a lower boundary as the estimate to analyze the efficiency of public administration activities.Modeling of the processes of estimation of the integral indicator was performed and a five-year time series for the integral indicator was obtained. The relation between an error of the integral indicator, the size of the sliding window, jumps in first and second derivative from a generalized time series and a permissible error has been represented as a limited inequality. It was proposed to introduce the system of representation and mapping of time series in dimensionless, limited spaces by rotation at an angle around the common axis. The definitions were introduced, the theorem about retaining the local values for relative dimensions and errors were introduced. The influence of the quadratic form on a local relative error of the integral indicator has been shown. The prediction of the development was performed and the assessment of public administration activities was given based on the estimate of the integral indicatorРассмотрена необходимость количественной оценки общественных процессов, тенденций та действий социальных институций, которые осуществляют управление. Определено, что информационная открытость и наличие инструментов обработки и информирования формирует условия эффективного администрирования.Проведен анализ трендов для часовых рядов динамики индикаторов. Для анализа и обобщения ограничено количество приоритетных показателей четырьмя, а данные выбраны из отчетов Мирового Банка, Obozrevatel.ua, Transparency International. Введено унифицированную норму, которая обеспечит соизмеримость показателей, формирующих вывод о состоянии, тенденциях и процессах. Введена одна из норм, применяемых для евклидовых пространств.Обоснована система базисной оценки интегрального показателя по данным об эффективности управления, качестве регулирования, политической стабильности, отсутствии насилия и индексе СРІ. Получены выражения оценки прогнозных значений интегрального показателя. Предложено в качестве оценки для анализа эффективности действий публичного администрирования использовать нижнюю границу.Проведено моделирование процессов оценивания интегрального показателя и получен пятилетний часовой ряд интегрального показателя. Представлена связь ошибки интегрального показателя, размера окна скольжения, скачков первой и второй производной обобщенного часового ряда и допустимой ошибки как ограничение неравенство. Предложено вводить систему представления и отображения часовых рядов, в безразмерных, ограниченных пространствах поворотом на угол вокруг общей оси. Введены определения, доказано теорему о сохранении локальных значений относительных размеров и ошибок. Показано влияние квадратичной формы на локальную относительную ошибку интегрального показателя. Проведено прогнозирование развития и дана оценка действий публичного администрирования по оценке интегрального показателяРозглянуто необхідність кількісної оцінки суспільних процесів, тенденцій та дій соціальних інституцій, що здійснюють керування. Визначено, що інформаційна відкритість та наявність інструментів обробки і інформування формує умови ефективного адміністрування. Проведено аналіз трендів – часових рядів динаміки індикаторів. Для аналізу і узагальнення обмежено перелік пріоритетних показників чотирма та обрано данні звітів Світового Банку, Obozrevatel.ua, Transparency International. Введено уніфіковану норму, яка забезпечить спів-вимірність показників, що формують висновок про стан, тенденції та процеси. Введено одну із можливих норм, що застосовуються для евклідових просторів. Обґрунтовано систему базисної оцінки інтегрального показника за даними про ефективність урядування, якість регулювання, політичну стабільність та відсутність насильства та індекс СРІ. Отримані вирази оцінки прогнозних значень інтегрального показника. Запропоновано у якості оцінки для аналізу ефективності дій публічного адміністрування використовувати нижню межу. Промодельовані процеси оцінювання і отримано п’ятирічний часовий ряд для інтегрального показника. Представлено зв'язок похибки інтегрального показника, розміру вікна ковзання, стрибків першої та другої похідних узагальненого часового ряду та допустимої похибки, як обмеження нерівність. Запропоновано вводити систему представлення і відображення часових рядів у безрозмірних, обмежених просторах поворотом на кут навколо спільної вісі. Введені означення, доведено теорему про збереження локальних значень відносних розмірів та похибок. Показано вплив квадратичної форми на локальну відносну похибку інтегрального показника. Проведено прогнозування розвитку та дана оцінка дій публічного адміністрування за оцінкою інтегрального показник

Формування методології перетворення моделі як основи розширення її інформаційності

A problem on building the methodology for transforming the implicit form of a model has been stated and solved, which improves the efficiency of replacing complex nonlinear forms of mathematical models to reducing them to a recurrent sequence in the form of analytical expressions that allow quick express calculations.New explicit forms of the models have been proposed that make it possible to use recurrent sequences for representing a solution to the problem and forming an error estimation expression, as well as and additional information. Given the fact that for many attributes the solution and an error estimation are critical, the analyticity of expressions reveals new properties and possibilities. Based on such factors as authenticity, accuracy, depth, materiality and completeness, the adequacy of the model is represented by a single analytical expression that would make it possible in future to simplify the process of comparison through the use of quantitative methods. Representation of transformations, according to which the connection between the error of two consecutive approximations and dependence on the approximation number was established, is predetermined by the necessity to analyze convergence dynamics based on the iteration number. Another variant, not less important, which can characterize the dynamics of convergence is the connection between an error of the first approximation and the arbitrary approximation. Based on the overall expansion of the implicit form of the model and the mean value theorem, the relationship between the two consecutive errors or norms has been established. It is demonstrated that if the error or a norm of error are assigned, the estimates for the first and second derivatives would make it possible to determine the boundary number of the iteration starting from which the error is less than the assigned one.An example has been given for deriving an estimation for the general model of the magnitude of a maximally possible error, the boundary number of the iteration, starting from which the error acquires a value less than the assigned one. A comprehensive analytical assessment of adequacy based on a single expression has also been derived.Representation of informational attributes in the quantitative form is predetermined by new opportunities that would emerge due to the obtained tools for quantitative analysis.Numerical modelling has been performed; the character of dynamics of new informational indicators and attributes has been examined. The data given for nine iterations demonstrate efficiency and completeness of information to perform a quick analysis and draw a conclusion. Based on the dynamics of quantitative attributes for a relative error, as well as new ones, proposed based on the results from implementing the model transformation methodology, it has been shown that the possibilities emerge to run a quick analysis and draw a conclusion. It was demonstrated that the introduced attributes expand the informativeness of the methodology implementation for the further representation of a nonlinear model in the form of a recurrent sequenceПоставлена и решена задача построения методологии преобразования неявной формы модели, что повышает эффективность замены сложных нелинейных форм математических моделей приведением к рекуррентной последовательности в виде аналитических выражений, которые допускают быстрые вычисления.Предложены новые явные формы моделей, которые позволяют применять рекуррентные последовательности для представления решения задачи и формирования выражений оценки ошибки и дополнительной информации. В связи с тем, что образующими для многих признаков являются решение и его ошибка, аналитичность их выражений открывает новые свойства и возможности. Основываясь на таких факторах как достоверность, точность, полнота глубина и существенность, адекватность модели представлена единным аналитическим выражением, что позволит в последуещем упростить процес сравнения за счет применения количественных методов. Представление преобразований, в соответствии с которыми устанавливается связь между ошибкой двух последовательных приближений и номером приближения, обусловлено необходимостью анализа динамики сходимости. Другим не менее важным вариантом, характеризующим динамику сходимости, является связь погрешности первого приближения и произвольного. На основании общего разложения неявной формы моделей и теоремы о среднем, установлена связь между двумя последовательными ошибками или нормами ошибками. Продемонстрировано, что если ошибка или норма ошибки заданы, то оценки первой и второй производной позволяют определять граничный номер итерации, начиная с которой ошибка будет меньше заданной.Приведен пример вывода оценки для общей модели величины максимально допустимой ошибки, граничного номера итерации, начиная с которого ошибка будет иметь значение меньше заданного. Выведена также комплексная аналитическая оценка адекватности одним выражением.Представление информационных признаков в количественной форме обусловлено новыми возможностями, открывающимися за счет созданных интрументов количественного анализа.Проведено численное моделирование и исследован характер динамики новых информационных показателей и признаков. Представленые данные для девяти итераций демонстрируют эффективность и полноту информации для быстрого анализа и вывода. На основании динамики количественных признаков относительной погрешности и новых, которые предлагаются в результате применения методологии преобразования модели, показано, что открываются возможности анализа и выводов. Продемонстрировано, что введенные признаки расширяют информационность реализации методологии для последующего представления нелинейной модели в виде рекуррентной последовательностиПоставлена та розв’язана задача побудови методології перетворення неявної форми моделі, що підвищує ефективність заміни складних нелінійних форм математичних моделей зведенням їх до рекурентної послідовності у вигляді аналітичних виразів, які допускають швидкі експрес обчислення.Запропоновано нові явні форми моделей, що дозволяють застосовувати рекурентні послідовності для представлення розв’язку задачі і формування виразу оцінки похибки та іншої додаткової інформації. У зв’язку з тим, що утворюючими для багатьох ознак є роз’язок та оцінка похибки, аналітичність виразів відкриває нові властивості і можливості. Грунтуючись на таких факторах як достовірність, точність, глибина, суттєвість та повнота, адекватність моделі представлено єдиним аналітичним виразом, що дозволить у подальшому спрощувати процес порівняння, за рахунок застосування кількісних методів. Представлення перетворень, відповідно до яких встановлено зв'язок між похибкою двох послідовних наближеннь та залежністю від номеру наближення, зумовлено необхідністю аналізу динаміки  збіжності за номером наближення. Другим не менш важливим варіантом, що може характеризувати динаміку збіжності, є зв'язок похибки першого наближення та довільного. На підставі загального розвинення неявної форми моделі та теореми про середнє встановлено зв'язок між двома послідоними похибками або нормами. Продемонстровано, що якщо похибка або норма похибки задана, то оцінки першої та другої похідних дозволять визначати граничний номер ітерації, починаючи з якої похибка менша за задану.Наведено приклад виводу оцінки для загальної моделі величини максимально можливої похибки, граничного номеру ітерації, починаючи з якої похибка набуває значення менше за задане. Виведено також комплексну аналітичну оцінку адекватності за єдиним виразом.Представлення інформаційних ознак у кількісній формі обумовлено новими можливостями, що буде утворено за рахунок отриманих інструментів для кількісного аналізу.Проведено чисельне моделювання та досліджено характер динаміки нових інформаційних показників та ознак. Представлені дані для дев’яти ітерацій демонструють ефективність та повноту інформації. для швидкого аналізу і висновку. На підставі динаміки кількісних ознак відносної похибки та нових, що пропонуються за результатами імплементації методології перетворення моделі, показано, що відкриваються можливості швидкого аналізу і висновку. Продемонстровано, що введені ознаки розширюють інформаційність реалізації методології для подальшого представлення нелінійної моделі у вигляді рекурентної послідовност

Digital Image Analysis of Vitiligo for Monitoring of Vitiligo Treatment

Vitiligo is an acquired pigmentary skin disorder characterized by depigmented macules that result from damage to and destruction of epidermal melanocytes. Visually, the vitiligous areas are paler in contrast to normal skin or completely white due to the lack of pigment melanin. The course of vitiligo is unpredictable where the vitiligous skin lesions may remain stable for years before worsening. Vitiligo treatments have two objectives, to arrest disease progression and to re-pigment the vitiligous skin lesions. To monitor the efficacy of the treatment, dermatologists observe the disease directly, or indirectly using digital photos. Currently there is no objective method to determine the efficacy of the vitiligo treatment. Physician's Global Assessment (PGA) scale is the current scoring system used by dermatologists to evaluate the treatment. The scale is based on the degree of repigmentation within lesions over time. This quantitative tool however may not be help to detect slight changes due to treatment as it would still be largely dependent on the human eye and judgment to produce the scorings. In addition, PGA score is also subjective, as it varies with dermatologists. The progression of vitiligo treatment can be very slow and can take more than 6 months. It is observed that dermatologists find it visually hard to determine the areas of skin repigmentation due to this slow progress and as a result the observations are made after a longer time frame. The objective of this research is to develop a tool that enables dermatologists to determine and quantify areas of repigmentation objectively over a shorter time frame during treatment. The approaches towards achieving this objective are based on digital image processing techniques. Skin color is due to the combination of skin histological parameters, namely pigment melanin and haemoglobin. However in digital imaging, color is produced by combining three different spectral bands, namely red, green, and blue (RGB). It is believed that the spatial distribution of melanin and haemoglobin in skin image could be separated. It is found that skin color distribution lies on a two-dimensional melanin-haemoglobin color subspace. In order to determine repigmentation (due to pigment melanin) it is necessary to perform a conversion from RGB skin image to this two-dimensional color subspace. Using principal component analysis (PCA) as a dimensional reduction tool, the two-dimensional subspace can be represented by its first and second principal components. Independent component analysis is employed to convert the twodimensional subspace into a skin image that represents skin areas due to melanin and haemoglobin only. In the skin image that represents skin areas due to melanin, vitiligous skin lesions are identified as skin areas that lack melanin. Segmentation is performed to separate the healthy skin and the vitiligous lesions. The difference in the vitiligous surface areas between skin images before and after treatment will be expressed as a percentage of repigmentation in each vitiligo lesion. This percentage will represent the repigmentation progression of a particular body region. Results of preliminary and pre-clinical trial study show that our vitiligo monitoring system has been able to determine repigmentation progression objectively and thus treatment efficacy on a shorter time cycle. An intensive clinical trial is currently undertaken in Hospital Kuala Lumpur using our developed system. VI

Abstracts 2012: Highlights of Student Research and Creative Endeavors

https://csuepress.columbusstate.edu/abstracts/1004/thumbnail.jp

Application of Nanomaterials in Biomedical Imaging and Cancer Therapy

To mark the recent advances in nanomaterials and nanotechnology in biomedical imaging and cancer therapy, this book, entitled Application of Nanomaterials in Biomedical Imaging and Cancer Therapy includes a collection of important nanomaterial studies on medical imaging and therapy. The book covers recent works on hyperthermia, external beam radiotherapy, MRI-guided radiotherapy, immunotherapy, photothermal therapy, and photodynamic therapy, as well as medical imaging, including high-contrast and deep-tissue imaging, quantum sensing, super-resolution microscopy, and three-dimensional correlative light and electron microscopy. The significant research results and findings explored in this work are expected to help students, researchers and teachers working in the field of nanomaterials and nanotechnology in biomedical physics, to keep pace with the rapid development and the applications of nanomaterials in precise imaging and targeted therapy

Scientific Advances in STEM: From Professor to Students

This book collects the publications of the special Topic Scientific advances in STEM: from Professor to students. The aim is to contribute to the advancement of the Science and Engineering fields and their impact on the industrial sector, which requires a multidisciplinary approach. University generates and transmits knowledge to serve society. Social demands continuously evolve, mainly because of cultural, scientific, and technological development. Researchers must contextualize the subjects they investigate to their application to the local industry and community organizations, frequently using a multidisciplinary point of view, to enhance the progress in a wide variety of fields (aeronautics, automotive, biomedical, electrical and renewable energy, communications, environmental, electronic components, etc.). Most investigations in the fields of science and engineering require the work of multidisciplinary teams, representing a stockpile of research projects in different stages (final year projects, master’s or doctoral studies). In this context, this Topic offers a framework for integrating interdisciplinary research, drawing together experimental and theoretical contributions in a wide variety of fields

In vitro expanded human CD4+CD25+ regulatory T cells suppress effector T cell proliferation.

Regulatory T cells (Tregs) have been shown to be critical in the balance between autoimmunity and tolerance and have been implicated in several human autoimmune diseases. However, the small number of Tregs in peripheral blood limits their therapeutic potential. Therefore, we developed a protocol that would allow for the expansion of Tregs while retaining their suppressive activity. We isolated CD4+CD25 hi cells from human peripheral blood and expanded them in vitro in the presence of anti-CD3 and anti-CD28 magnetic Xcyte Dynabeads and high concentrations of exogenous Interleukin (IL)-2. Tregs were effectively expanded up to 200-fold while maintaining surface expression of CD25 and other markers of Tregs: CD62L, HLA-DR, CCR6, and FOXP3. The expanded Tregs suppressed proliferation and cytokine secretion of responder PBMCs in co-cultures stimulated with anti-CD3 or alloantigen. Treg expansion is a critical first step before consideration of Tregs as a therapeutic intervention in patients with autoimmune or graft-versus-host disease