14 research outputs found

    Absorption of Short-Pulsed Laser Radiation in Superficial Human Tissues: Transient Vs Quasi-Steady Radiative Transfer

    Get PDF
    Transient radiative transfer effects are pertinent to thermal treatment of superficial cancer via short-pulsed laser irradiation. The transient effects become particularly important due to relatively strong scattering and long attenuation path of radiation in human tissues in the therapeutic window until the complete absorption. Our analysis is based on transport approximation for scattering phase function and the Monte Carlo method for radiative transfer. One-dimensional radiative transfer problem is considered, which was proved to be applicable for simulation of heat transfer and thermal destruction of tumors in superficial human tissues in the case of indirect heating strategy. A series of Monte Carlo calculations enables us to find the threshold of the steady-state approach applicability. In the biomedical problem under consideration, the steady-state solution for absorbed radiation power is sufficiently accurate at duration of laser pulse more than about 10 ps. The calculations for human tissues with embedded gold nanoshells, which are used to increase the local volumetric absorption of the radiation, showed that overheating of the nanoshells with respect to the ambient biological tissue is strongly dependent of the laser pulse duration. This effect is quantified for short pulses by solving the unsteady radiative transfer problem

    ТЕХНОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ОДЕРЖАННЯ ВИСОКОЯКІСНОГО ЯДРА СОНЯШНИКУ ДЛЯ КОНДИТЕРСЬКОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

    Get PDF
    This article describes development of sunflower seed alternative technology of dehulling in frozen state. This technology allows to increase degree of seed dehulling and output of whole kernel. The authors have been tasked to give scientific justification of sunflower seeds fines dehulling technology in frozen state. Experimental pilot equipment for cooling seeds to subzero temperatures has been described and constructed. After obtaining a laboratory pattern of fines from sunflower seeds industrial fraction of confectionery variety "Lakomka", its main technological attributes were firstly determined. Then effective technological attributes of studied fraction dehulling, which provides maximum yield of whole and non-destructive kernel on the assumption seed temperature, were determined. It is determined that the highest yield of whole kernel is observed in the range of effective values rotor speeds. Second stage of scientific research was devoted to detection of regularities for seeds to subzero temperatures influence on composition of dehulled fraction and characteristics of dehulling in the range of effective values of dehullerꞌs rotor rotation speed. It has been established that sunflowerꞌs seeds of confectionery cooling before dehulling causes a positive effect on the yield of whole kernel and on its quality. Thus, it was determined effective technological attributes of confectionery seedꞌs fine fraction dehulling, which provide increase in the yield of whole kernel, as well as significantly increase the yield of non-destructive kernel, which is a mandatory requirement for confectionery production. Статья посвящена разработке ресурсосберегающей технологии обрушивания семян подсолнечника в замороженном состоянии. Эта технология позволяет повысить степень обрушивания семян и выход целого ядра. Целью исследования было научное обоснование технологии обрушивания мелкой фракции в замороженном состоянии. Была описана и построена экспериментальная установка для охлаждения семян до минусовых температур. После получения лабораторного образца мелкой фракции из промышленной фракции семян подсолнечника, были определены его основные технологические показатели, эффективные технологические параметры обрушивания исследуемой фракции, которые обеспечивают максимальный выход целого и неразрушенного ядра при условиях температуры семян. Определен наибольший выход целого ядра в интервале эффективных значений скоростей вращения ротора. Второй этап: выявлены закономерности влияния охлаждения до минусовых температур семян на состав рушанки и характеристики обрушивания в интервале эффективных значений скорости вращения ротора семенорушки. Установлено, что охлаждение семян подсолнечника перед обрушиванием оказывает положительный эффект на выход целого ядра и его качество; определены эффективные технологические параметры процесса обрушивания мелкой фракции семян, которые обеспечивают рост выхода целого ядра, а также существенно увеличивают выход неразрушенного ядра – обязательное требование производства.Стаття присвячена розробці ресурсозаощадної технології обрушування насіння соняшнику у замороженому стані, що дозволяє підвищити ступінь обрушування насіння і вихід цілого ядра. Метою дослідження було наукове обґрунтування технології обрушування дрібної фракції насіння соняшнику у замороженому стані. Була описана і побудована експериментальна установка для охолодження насіння до мінусових температур. Після одержання лабораторного зразку дрібної фракції з промислової фракції насіння соняшнику кондитерського сорту «Лакомка», було визначено його основні технологічні показники, ефективні технологічні параметри обрушування досліджуваної фракції, які забезпечують максимальний вихід цілого і незруйнованого ядра за умови температури насіння. Визначено найбільший вихід цілого ядра в інтервалі ефективних значень швидкостей обертання ротору. Другий етап дослідження було присвячено виявленню закономірностей впливу охолодження до мінусових температур насіння на склад рушанки і характеристики обрушування в інтервалі ефективних значень швидкості обертання ротору насіннєрушки. Встановлено, що охолодження насіння соняшнику перед обрушуванням має позитивний ефект на вихід цілого ядра та його якість; було визначено ефективні технологічні параметри обрушування дрібної фракції насіння, які забезпечують зростання виходу цілого ядра, а також суттєво збільшують вихід незруйнованого ядра – обов’язкова вимога виробництва

    PROCES UCZENIA WZGLĘDEM LOKALNEGO PROGU RÓŻNICY W FILTROWANIU NORMALNEGO SZUMU BIAŁEGO

    Get PDF
    The article was aimed at studying the process of learning by the local difference threshold when filtering normal white noise. The existing learning algorithms for image processing were analyzed and their advantages and disadvantages were identified. The influence of normal white noise on the recognition process is considered. A method for organizing the learning process of the correlator with image preprocessing by the GQP method has been developed. The dependence of the average value of readings of the rank CCF (RCCF) of GQPs of the reference and current images, representing realizations of normal white noise, on the probability of formation of readings of zero GQP is determined. Two versions of the learning algorithm according to the described learning method are proposed. A technique for determining the algorithm efficiency estimate is proposed.Celem pracy było zbadanie procesu uczenia za pomocą lokalnego progu różnicy podczas filtrowania normalnego białego szumu. Przeanalizowano istniejące algorytmy uczenia do przetwarzania obrazu oraz zidentyfikowano ich zalety i wady. Uwzględniono wpływ normalnego białego szumu na proces rozpoznawania. Opracowano metodę organizacji procesu uczenia korelatora z przetwarzaniem wstępnym obrazu przy użyciu metody GQP. Określono zależność średniej wartości próbek rangi CCF (RCCF) GQP obrazów referencyjnego i bieżącego, reprezentujących realizacje normalnego białego szumu, od prawdopodobieństwa utworzenia zerowych próbek GQP. Zaproponowano dwie wersje algorytmu uczenia opartego na opisanej metodologii uczenia. Zaproponowano metodę określania szacunkowej skuteczności algorytmu

    ZASTOSOWANIE Q-PREPARACJI DO FILTROWANIA AMPLITUDOWEGO ZDYSKRETYZOWANEGO OBRAZU

    Get PDF
    The article was aimed at improving the amplitude filtering process of the sampled image through the use of generalized Q-preparation. The existing correlation algorithms for image preprocessing were analyzed and their advantages and disadvantages were identified. The process of amplitude filtering and the main methods of preprocessing with such filtering were considered. A method of amplitude filtering of images based on the generalized Q-transformation with the use of sum-difference preprocessing of images has been developed. The efficiency of this method was analyzed, and a variant of the scheme for the corresponding preprocessing of images was proposed. The efficiency of the method was confirmed by computer simulation.Artykuł miał na celu usprawnienie procesu filtrowania amplitudy zdyskretyzowanego obrazu za pomocą uogólnionej Q-preparacji. Przeanalizowano istniejące algorytmy korelacji do wstępnego przetwarzania obrazu i określono ich wady i zalety. Omówiono proces filtracji amplitudowej oraz główne metody wstępnego przetwarzania z taką filtracją. Opracowano metodę filtrowania amplitudowego obrazów w oparciu o uogólnioną transformację Q z wykorzystaniem wstępnego przetwarzania obrazów na podstawie różnic sumy. Przeanalizowano skuteczność tej metody i zaproponowano wariant odpowiedniego schematu wstępnego przetwarzania obrazu. Skuteczność metody została potwierdzona symulacją komputerową

    SEGMENTACJA OBRAZÓW WIELOGRADACYJNYCH NA PODSTAWIE CECH ŁĄCZNOŚCI PRZESTRZENNEJ

    Get PDF
    The article aims to study the multi-level segmentation process of images of arbitrary configuration and placement based on features of spatial connectivity. Existing image processing algorithms are analyzed, and their advantages and disadvantages are determined. A method of organizing the process of segmentation of multi-gradation halftone images is developed and an algorithm of actions according to the described method is given.Artykuł ma na celu zbadanie procesu wielopoziomowego segmentacji obrazów o dowolnej konfiguracji i rozmieszczeniu w oparciu o cechy łączności przestrzennej. Przeanalizowano istniejące algorytmy przetwarzania obrazu oraz określono ich zalety i wady. Opracowano metodę organizacji procesu segmentacji wielogradacyjnych obrazów półtonowych i przedstawiono algorytm działań zgodnie z opisaną metodą

    SEGMENTATION OF MULTIGRADATION IMAGES BASED ON SPATIAL CONNECTIVITY FEATURES

    Get PDF
    The article aims to study the multi-level segmentation process of images of arbitrary configuration and placement based on features of spatial connectivity. Existing image processing algorithms are analyzed, and their advantages and disadvantages are determined. A method of organizing the process of segmentation of multi-gradation halftone images is developed and an algorithm of actions according to the described method is given

    Метод автоматичного визначення порогу градієнтного фільтра для швидкої обробки об’єктів динамічних сцен

    No full text
    In this paper, we present a new method based on the use of information provided by the gradient methods for determining the geometric parameters of objects with high accuracy. The algorithm is based on the use of data obtained after image processing by gradient filters. Also, it reacts to the slightest change in the contours of objects of the dynamic image scenes. Repeated experiments using more than 5000 real images were processed to improve the theory. Given a high refresh rate of modern systems, a position of the Center Of Gravity (COG) in the dynamic images is changing gradually even for rapid motion. Using this feature, COG for each frame of a training sample is defined under various threshold values by means of an algorithm. A number of elements (frames) in the training sample are selected depending on the type of the dynamic object, a task set and on the initial conditions. The suggested method is recommended for further use by the expert system, in parallel with its own operation, with a goal to maintain a threshold value on the optimal level in case of dynamic perturbing factors. After the research, we found that the prediction accuracy increased that essentially improved results. A number of experiments demonstrated increasing the accuracy of determination of the center of blurred objects. Also, we have eliminated the human factor. All of the calculations are done automatically. These data are very useful and important for all areas of science where high accuracy of the results is necessary.Данная статья посвящена новому методу нахождения порогового значения градиентных фильтров, для решения задач определения геометрических параметров объектов с повышенной точностью. Алгоритм основан на использовании данных полученных после обработки изображения градиентными фильтрами, а так же реагирует на малейшие изменения контуров объектов изображений динамических сцен.Дана стаття присвячена новому методу знаходження порогового значення градієнтних фільтрів, для розв’язання задач визначення геометричних параметрів об’єктів з підвищеною точністю. Алгоритм заснований на використанні даних отриманих після обробки зображення градієнтними фільтрами, а також реагує на найменші зміни контурів об’єктів зображень динамічних сцен

    Effects of short-pulsed laser radiation on transient heating of superficial human tissues

    No full text
    Transient radiative transfer effects are pertinent to thermal treatment of superficial cancer via short-pulsed laser irradiation. Importance of the transient effects arise from relatively strong scattering and long attenuation path of radiation in human tissues in the therapeutic window until the complete absorption. Our analysis is based on transport approximation for scattering phase function and the Monte Carlo method for solving the three-dimensional radiative transfer problem. Monte Carlo simulations are used to study applicability of the quasi-steady radiative transfer approach, and demonstrate that in the biomedical problem under consideration, the quasi-steady solution for absorbed radiation power is sufficiently accurate for laser pulse duration longer than 10 ps. The simulations for superficial tissues with embedded gold nanoshells, used to increase the local volumetric absorption, show that overheating of the nanoshells with respect to the ambient biological tissue is strongly dependent on the laser pulse duration. This effect becomes considerable for laser pulse duration shorter than 1-2 ns. The quasi-steady approach for radiative transfer results in significantly underestimated temperatures of human tissues for short laser radiation pulses. The latter is explained by a relatively strong reflection of the short pulsed radiation by highly scattering human tissues

    The Effect of Gold Nanorods Clustering on Near-Infrared Radiation Absorption

    No full text
    In this paper, the plasmonic resonant absorption of gold nanorods (GNRs) and GNR solutions was studied both numerically and experimentally. The heat generation in clustered GNR solutions with various concentrations was measured by exposing them to Near Infrared (NIR) light in experiment. Correspondingly, calculations based on the discrete-dipole approximation (DDA) revealed the same relationship between the maximum absorption efficiency and the nanorod orientation for the incident radiation. Additionally, both the plasmonic wavelength and the maximum absorption efficiency of a single nanorod were found to increase linearly with increasing aspect ratio (for a fixed nanorod volume). The wavelength of the surface plasmonic resonance (SPR) was found to change when the gold nanorods were closely spaced. Specifically, both a shift and a broadening of the resonance peak were attained when the distance between the nanorods was set to about 50 nm or less. The absorbance spectra of suspended nanorods at various volume fractions also showed that the plasmonic wavelength of the nanorods solution was at 780 ± 10 nm, which was in good agreement with the computational predictions for coupled side-by-side nanorods. When heated by NIR light, the rate of increase for both the temperature of solution and the absorbed light diminished when the volume fraction of suspended nanorods reached a value of 1.24×10−6. This matches with expectations for a partially clustered suspension of nanorods in water. Overall, this study reveals that particle clustering should be considered to accurately gauge the heat generation of the GNR hyperthermia treatments
    corecore