Statistical evaluation of visual quality metrics for image denoising

This paper studies the problem of full reference visual quality assessment of denoised images with a special emphasis on images with low contrast and noise-like texture. Denoising of such images together with noise removal often results in image details loss or smoothing. A new test image database, FLT, containing 75 noise-free "reference" images and 300 filtered ("distorted") images is developed. Each reference image, corrupted by an additive white Gaussian noise, is denoised by the BM3D filter with four different values of threshold parameter (four levels of noise suppression). After carrying out a perceptual quality assessment of distorted images, the mean opinion scores (MOS) are obtained and compared with the values of known full reference quality metrics. As a result, the Spearman Rank Order Correlation Coefficient (SROCC) between PSNR values and MOS has a value close to zero, and SROCC between values of known full-reference image visual quality metrics and MOS does not exceed 0.82 (which is reached by a new visual quality metric proposed in this paper). The FLT dataset is more complex than earlier datasets used for assessment of visual quality for image denoising. Thus, it can be effectively used to design new image visual quality metrics for image denoising.Comment: Submitted to ICASSP 201

Chaos-Based Spectral Keying Technique for Secure Communication and Covert Data Transmission between Radar Receivers over an Open Network Channel

Application of chaotic signals in modern telecommunication facilities and radars is an actual task that can significantly extend functionality of these systems and improve their performance. In this chapter, we propose a concept of chaos-based technique for secure communication and hidden data transmission over an open network channel which is based on a novel method for spectral keying of chaotic signal generated by nonlinear dynamical system with delayed feedback. In the technique developed, the modulating information sequence controls the parameter of nonlinear element, so that it switches the chaotic modes and changes the spectral structure of the signal, transmitted to the communication channel. A noncoherent reception is used for demodulation the information message from received waveform. We start from theoretical justification of the proposed scheme, and show then the numerical simulations and imitation modeling results, as well as demonstrate experimental validation of suggested technique. Also, the communication system reliability and its covert operation efficiency under impact of AWGN in the environment with high-level interferences have been shown by means of evaluation the system anti-jamming capabilities and unauthorized access immunity

Отношение бобовых растений к кислотности почвы

Most legumes grow and develop better in neutral soils, with the exception of lupine, which grows at pH 4.0–5.0. Red clover secretes hydrogen ions into the soil through its roots, changing soil pH. Legume root nodules form better at pH 6.5–7.0, and at pH values less than 3, the root cells’ cytoplasm breaks down. At pH 8.7, the plants are deficient in NO3-, phosphates, iron, manganese, copper, and zinc. In acidic soils, an excess of aluminium inhibits the uptake of phosphorus, calcium, potassium, iron, sodium, and boron by root cells. Legumes are sensitive to the concentration of aluminium ions in the soil. In aluminium-sensitive pea varieties, nutrient absorption is suppressed; lectin, hemicellulose, and cellulose synthesis is inhibited in root cell walls; membrane water permeability decreases; the number of SH groups in cells decreases; and enzyme activity is inhibited. In an acidic medium, clover growth is inhibited, nodules form poorly, and nitrogen fixation rate decreases. The higher the acidity, the harder it is to assimilate soil magnesium. Magnesium deficiency leads to reduced photosynthesis and decreased sugar transport to roots and nodules. As a result, nitrogen fixation stops, and the plant’s leaves turn yellow and fall off. For legumes, the Ca:Mg ratio is important. The combined application of calcium and magnesium increases plant biomass yield, reduces nodule formation in lupine, and increases it in beans. This difference is related to the fact that beans, clover, and haricot are calciphiles, whereas is calciphobous. The use of waste beet sugar production – defecate, calcium fertilizer, is very effective. Decreased acidity increases leghemoglobin content in nodules, increases nodule weight, and increases nitrogen fixation 3–4 times.La mayoría de las legumbres crecen y se desarrollan mejor en suelos neutros, con la excepción del lupino, que crece a un pH de 4.0 a 5.0. El trébol rojo secreta iones de hidrógeno en el suelo a través de sus raíces, cambiando el pH del suelo. Los nódulos de la raíz de las leguminosas se forman mejor a pH 6.5–7.0, y a valores de pH inferiores a 3, el citoplasma de las células de la raíz se descompone. A pH 8.7, las plantas son deficientes en NO3-, fosfatos, hierro, manganeso, cobre y zinc. En suelos ácidos, un exceso de aluminio inhibe la absorción de fósforo, calcio, potasio, hierro, sodio y boro por las células de la raíz. Las legumbres son sensibles a la concentración de iones de aluminio en el suelo. En las variedades de guisantes sensibles al aluminio, se suprime la absorción de nutrientes; la síntesis de lectina, hemicelulosa y celulosa se inhibe en las paredes celulares de la raíz; la permeabilidad del agua de la membrana disminuye; disminuye el número de grupos SH en las células; y se inhibe la actividad enzimática. En un medio ácido, el crecimiento del trébol se inhibe, los nódulos se forman mal y la tasa de fijación de nitrógeno disminuye. Cuanto mayor es la acidez, más difícil es asimilar el magnesio del suelo. La deficiencia de magnesio conduce a una fotosíntesis reducida y a un menor transporte de azúcar a las raíces y nódulos. Como resultado, la fijación de nitrógeno se detiene y las hojas de la planta se vuelven amarillas y se caen. Para las legumbres, la relación Ca: Mg es importante. La aplicación combinada de calcio y magnesio aumenta el rendimiento de la biomasa vegetal, reduce la formación de nódulos en el altramuz y aumenta en los frijoles. Esta diferencia está relacionada con el hecho de que los frijoles, el trébol y la judía son calciphiles, mientras que son calciphobous. El uso de la producción de residuos de azúcar de remolacha - defecar, fertilizante de calcio, es muy efectivo. La disminución de la acidez aumenta el contenido de leghemoglobina en los nódulos, aumenta el peso de los nódulos y aumenta la fijación de nitrógeno de 3 a 4 veces.Большинство бобовых растений лучше растут и развиваются на нейтральных почвах, исключением является люпин, растущий при рН 4,0-5,0. Клевер луговой через корни выделяет ионы водорода в почву, меняя рН. Клубеньки на бобовых растениях лучше формируются при рН 6,5-7,0. При рН менее 3 нарушается структура цитоплазмы клеток корня. При рН 8,7 растения испытывают дефицит NO3-, фосфатов, железа, марганца, меди, цинка. В кислых почвах избыток алюминия подавляет поглощение клетками корня фосфора, кальция, калия, железа, натрия, бора. Бобовые растения чувствительны к содержанию ионов алюминия в почве. У чувствительных к алюминию сортов гороха: подавляется поглощение элементов питания; тормозится синтез лектина, гемицеллюлозы и целлюлозы клеточных стенок корня; снижается проницаемость воды через мембраны; уменьшается количество SH- групп в клетке; подавляется активность ферментов. В кислой среде у клевера тормозится рост, слабо формируются клубеньки, снижается азотфиксация. Чем выше кислотность, тем труднее усваивается почвенный магний. При недостатке магния снижается активность процессов фотосинтеза, резко снижается транспорт сахаров в корни и клубеньки, фиксация азота останавливается, листья желтеют и опадают. Для бобовых растений важно соотношение Са:Mg. Совместное внесение кальция и магния повышает урожай биомассы растений, снижало формирование клубеньков у люпина и повышало у бобов. Разная реакция растений связана с тем, что бобы, клевер и фасоль относятся к группе кальциефилов, тогда как люпин – к группе кальциефобов. Высокой эффективностью отличается применение отхода свеклосахарного производства – дефеката, кальцийсодержащего удобрения. Снижение кислотности повышает содержание легемоглобина в клубеньках, растет масса клубеньков, а фиксация азота увеличивается в 3-4 раза

Color Image Database HTID for Verification of No-Reference Metrics : Peculiarities and Preliminary Results

The paper describes a new image database HTID for verification and training of no-reference image visual quality metrics. The database contains 2880 color images of size 1536×1024 pixels cropped from the real-life photos produced by the mobile phone cameras with various shooting and post-processing settings. Mean opinion scores for images of the database are obtained. Peculiarities of the database are considered. A comparative analysis of the state-of-The-Art no-reference image visual quality metrics is carried out. It is shown that the proposed database takes its own unique place in the existing image databases and can be effectively used for metrics' verification.acceptedVersionPeer reviewe

Влияние на госпитальные исходы острой дисфункции коронарных шунтов и неотложной эндоваскулярной реваскуляризации миокарда после планового аортокоронарного шунтирования

Highlights The authors conducted a comparative analysis of early postoperative complications, mortality and economic costs in patients who underwent additional urgent endovascular revascularization and patients with standard postoperative period.There are statistically significant differences between the groups in terms of the number of resternotomies performed, the need for transfusable blood components and economic costs.It is necessary to introduce routine intraoperative quality control of the intervention, and a set of measures aimed at early detection of coronary graft failure in real clinical practice. Abstract Aim. To assess the impact of coronary graft failure and subsequent urgent endovascular revascularization in the early postoperative period after elective coronary artery bypass grafting on hospital outcome.Materials and methods. 8801 patients underwent isolated coronary artery bypass grafting at the Federal State Budgetary Institution “Federal Center for Cardiovascular Surgery” of the Ministry of Health of the Russian Federation in Chelyabinsk from 2011 to 2020. Inclusion criteria were as follows: patients with stable coronary heart disease, patients undergoing elective coronary artery bypass grafting. Exclusion criteria were as follows: patients with unstable angina and acute myocardial infarction who underwent urgent revascularization. The primary endpoint was hospital mortality, secondary endpoints are bleeding requiring resternotomy, acute abdominal and infectious complications, and multiple organ failure. Due to suspected acute myocardial injury, 196 (2.23%) patients underwent urgent coronary angiography, and according to angiogram, additional endovascular correction was performed in 60 (0.68%) patients (the group I). To assess the impact of coronary graft failure and subsequent revascularization on hospital outcome we have analyzed: hospital mortality, complications in the early postoperative period, financial costs. Moreover, we have formed the group II of 60 people with uncomplicated postoperative period for comparative analysis.Results. Of 196 (2.23%) patients who underwent urgent angiography 60 (0.68%) patients required stenting of native coronary arteries or conduits due to coronary graft failure. Hospital mortality in the group with complicated postoperative period was 10 % (6 cases), hemorrhagic complications occurred in 13 (21.7%) patients, acute abdomen was noted in 4 patients, and sternal wound infection was noted in 5 patients, hemodialysis due to multiple organ failure was performed in 5 patients. An intergroup comparative analysis revealed a clear trend towards an increase in deaths in the group I (n = 6/10%) compared to the group II (n = 1/1.7%), however, there were no significant differences (p = 0.11F). Hemorrhagic complications occurred significantly higher in group I (13/21.7% versus 1/1.7%, p = 0.001F); there were no statistically significant differences associated with the other complications. The number of bed-days spent in the hospital and in the intensive care unit was statistically significantly higher in the group I, financial costs per patient were also significantly higher in the group I.Conclusion. Coronary bypass graft failure in the early postoperative period leads to an increase in hospital mortality, in the frequency of multiple organ failure and hemorrhagic complications, and significantly increases the amount of needed economic resources.Основные положенияПроведен сравнительный анализ ранних послеоперационных осложнений, летальности и материальных расходов в группах пациентов, подвергшихся экстренной дополнительной эндоваскулярной реваскуляризации, и больных со стандартным послеоперационным периодом.Определена статистически значимая разница между группами по количеству проведенных рестернотомий, потребности в донорских компонентах крови и экономических расходах.Необходимо внедрение в клиническую практику интраоперационного рутинного контроля качества проведенного вмешательства, а также комплекса мер, направленного на раннюю детекцию дисфункции коронарных шунтов. АннотацияЦель. Изучить влияние острой дисфункции коронарных шунтов и неотложной эндоваскулярной реваскуляризации миокарда в раннем послеоперационном периоде планового аортокоронарного шунтирования на госпитальные исходы.Материалы и методы. В ФГБУ «ФЦССХ» Минздрава России (г. Челябинск) с 2011 по 2021 г. 8 801 больному выполнено изолированное аортокоронарное шунтирование. Критерии включения: пациенты со стабильной формой ишемической болезни сердца, плановое аортокоронарное шунтирование. Критерии исключения: пациенты с нестабильной стенокардией и острым инфарктом миокарда, которым реваскуляризация миокарда проведена ургентно. Основная конечная точка – госпитальная летальность, вторичные конечные точки – кровотечение, требующее рестернотомии, острые абдоминальные и инфекционные осложнения, полиорганные нарушения. 196 (2,23%) больным в связи с подозрением на острое повреждение миокарда в экстренном порядке выполнена коронарошунтография, по результатам которой в 60 (0,68%) случаях произведена дополнительная эндоваскулярная коррекция (группа I). Для оценки влияния острой дисфункции коронарных шунтов и последующего стентирования на клинические исходы проанализированы госпитальная летальность, осложнения в раннем послеоперационном периоде и материальные расходы. Кроме того, с целью сравнительного анализа сформирована группа больных из 60 человек с неосложненным послеоперационным периодом (группа II).Результаты. Из 196 (2,23%) пациентов, подвергшихся экстренной коронарошунтографии, в 60 (0,68%) случаях в связи с дисфункцией коронарных шунтов потребовалось стентирование нативных венечных артерий или самих кондуитов. Госпитальная летальность в группе рентгенохирургического лечения составила 6 (10%) случаев, геморрагические осложнения возникли в 13 (21,7%) случаях, в 4 случаях зафиксирована острая абдоминальная патология, в 5 случаях отмечены инфекционные осложнения со стороны стернотомной раны, в 5 случаях потребовалось проведение гемодиализа в связи с явлениями полиорганной недостаточности. При межгрупповом сравнительном анализе выявлена отчетливая тенденция увеличения летальных исходов в группе I (n = 6; 10%) против группы II (n = 1; 1,7%), однако достоверных различий не установлено (p = 0,11F). Геморрагических осложнений было достоверно больше в группе I (13 (21,7%) против 1 (1,7%), p = 0,001F), по остальным осложнениям статистически значимых различий не установлено. Количество койко-дней, проведенных в стационаре и реанимационном отделении, было статистически значимо выше в группе I, материальные расходы, затраченные на одного пациента, также были существенно выше группе I.Заключение. Острая дисфункция коронарных шунтов в раннем послеоперационном периоде приводит к увеличению госпитальной летальности, большему развитию полиорганных нарушений и геморрагических осложнений, значительно увеличивает расход экономических ресурсов

Coherent, mechanical control of a single electronic spin

The ability to control and manipulate spins via electrical, magnetic and optical means has generated numerous applications in metrology and quantum information science in recent years. A promising alternative method for spin manipulation is the use of mechanical motion, where the oscillation of a mechanical resonator can be magnetically coupled to a spins magnetic dipole, which could enable scalable quantum information architectures9 and sensitive nanoscale magnetometry. To date, however, only population control of spins has been realized via classical motion of a mechanical resonator. Here, we demonstrate coherent mechanical control of an individual spin under ambient conditions using the driven motion of a mechanical resonator that is magnetically coupled to the electronic spin of a single nitrogen-vacancy (NV) color center in diamond. Coherent control of this hybrid mechanical/spin system is achieved by synchronizing pulsed spin-addressing protocols (involving optical and radiofrequency fields) to the motion of the driven oscillator, which allows coherent mechanical manipulation of both the population and phase of the spin via motion-induced Zeeman shifts of the NV spins energy. We demonstrate applications of this coherent mechanical spin-control technique to sensitive nanoscale scanning magnetometry.Comment: 6 pages, 4 figure

Modeling of greenhouse radiant heating

Commercially available greenhouses are commonly used for provision of year-round growing of agricultural crops at protected ground. In order to provide favorable conditions for plants growth these agricultural constructions should be equipped by artificial heating systems in cold sea-sons. This work presents an overview of basic traditional and alternative heating systems which find their applications in agriculture. Advantages of application of roof radiant heating with infrared radiation sources for green-houses are discussed. It was discovered that now there is no appropriate mathematical model of greenhouse radiant heating, which takes into account both heat and mass exchange processes. Here we propose a mathematical model of radiant heating, which includes equation system of both heat and mass exchange processes for greenhouse, its enclosure and soil. The numer-ical calculations were performed for commercially available greenhouse “Farmer 7.5”. We investigated the impact of external air temperature and heat exchange rate on the following greenhouse radiant heating characteris-tics: internal air temperature, heating system thermal power and water dis-charge for soil watering

Combined No-Reference Image Quality Metric for UAV Applications

International audienc