BE EN

Поиск по сайту

Авторизация

Для сотрудников ОИПИ

Для обращений

Основные результаты научных исследований и разработок

2020 - 2023 год:

Микромодуль оперативного распознавания, отбора и сжатия видеоинформации на борту малых космических аппаратов

Нейросетевой программный комплекс для поддержки принятия решений при диагностике заболеваний легких на основе рентгеновских и томографических изображений (lung expert)

2013 год :

Информатика и космос. Задание 1.1.01 (ИК101)

Разработка методов, алгоритмов и программных средств для обнаружения взаимосвязей между структурой изображений легких и лекарственной устойчивостью больных туберкулезом

Авторы: Ковалев В.А., Левчук В.А.

Фундаментальный аспект: Впервые в мире обнаружены статистически значимые взаимосвязи между структурой изображений легких и лекарственной устойчивостью больных туберкулезом.

Прикладной аспект: Разработан и программно реализован метод поиска структурно-морфологических закономерностей строения изображений для определения взаимосвязей между лекарственной устойчивостью и морфологией легкого пациентов, больных туберкулёзом.

Рис 1. Пример визуализации участков КТ (слева) и рентгеновских (справа) изображений, соответствующих найденным корреляциям с лекарственной устойчивостью. Оттенками красного подсвечены области, соответствующие положительным корреляциям с лекарственной устойчивостью, оттенками синего – отрицательным.

С некоторыми текущими результатами выполнения смежного Международного проекта, финансируемого Национальным институтом здоровья США и посвященного созданию информационных ресурсов по проблеме лекарственной чувствительности туберкулеза, а так же разработке новых методов анализа рентгеновских и КТ изображений, можно ознакомиться на сайте проекта tuberculosis.by

Публикации.

Ковалев В.А., Левчук В.А., Сафонов И.В. Поиск взаимосвязей между лекарственной устойчивостью и морфологией изображений при туберкулезе, Информатика, 4(40), 2013, С.13-22.
Kovalev V., Liauchuk V., Safonau I., Astrauko A., Skrahina A., Tarasau A. Is there any correlation between the drug resistance and structural features of radiological images of lung tuberculosis patients? International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, Springer, vol. 8, supp. 1, June 2013, pp. S18–S20.
Kovalev V., Liauchuk V., Safonau I. Examining the feasibility of predicting drug resistance of lung tuberculosis using image data, Int. Conference on Computer Data Analysis & Modeling: Theoretical & Applied Stochastics (CDAM-2013), vol. 2, pp. 122-125.

Информатика и космос. Задание 1.1.01 (ИК101)

Модели, методы и базовые программные средства для поиска объектов на медицинских изображениях

Авторы: Алилу М.М., Ковалев В.А.

Фундаментальный аспект:

Разработана эффективная модель активных шаблонов для решения задач обнаружения и сегментации объектов на медицинских изображениях.
На основе модели разработано четыре метода для автоматического обнаружения сегментации цитологических, гистологических и компьютерно-томографических изображений.

Прикладной аспект: Разработанные методы и программные средства не уступают лучшим мировым образцам, представленным в ведущих международных журналах (Nature, IEEE Transactions on Medical Imaging.)

Рис 2. Общая схема метода

Публикации.

Alilou M., Kovalev V.A. Automatic object detection and segmentation of the histocytology images using reshapable agents, Image Analysis & Stereology. - 2013. - Vol. 32, № 2. pp. 89-99.
Alilou M., Kovalev V.A., Taimouri V. Segmentation of cell nuclei in heterogeneous microscopy images: A reshapable templates approach, Computerized Medical Imaging and Graphics. — 2013. — Vol. 37, № 7-8, pp. 488-499.
Alilou M., Kovalev V.A. A stochastic reshapable contour model for medical image segmentation. In: Proc. of 10th International Conference on Computer Data Analysis & Modeling. — Minsk, Belarus 2013. pp. 118-121.

Космические исследования. Задание КИ206

Разработка и исследование дескрипторов бинаризованных космических изображений, основанных на использовании статистик локальных конфигураций пикселов

Авторы: Калиновский В.А., Дмитрук А.А., Ковалев В.А.

Фундаментальный аспект:

1. Разработан быстродействующий алгоритм подсчета бинарных дескрипторов для поиска космических изображений, основанных на использовании статистик локальных конфигураций пикселов

2. Разработан эффективный алгоритм поиска участков изображений по шаблону, основанный на многомерной корреляции с предварительной фильтрацией набором (банком) дифференциальных фильтров, построенных по методу главных компонент, увеличивший точность поиска до 2х раз по сравнению со стандартным корреляционным алгоритмом поиска по интенсивности.

Прикладной аспект:

Разработанные алгоритмы позволяют решать задачу поиска участка изображения по шаблону космических изображений, полученных с различных спутников. Бинарное представление дескриптора изображение обладает свойством устойчивости к линейным искажениям яркости изображения. Результат может быть использован для широкого круга задач, связанных с распознаванием изображений.

Рис 3. Пример банка дифференциальных фильтров

Задание ИТ11/4-04 ГНТП Информационные технологии

Разработать и внедрить программный комплекс анализа радиологических изображений для поддержки ранней диагностики злокачественных новообразований легких

Авторы: Алилу М.М., Ковалев В.А.

Фундаментальный аспект:

1. Разработан новый эффективный метод обнаружения и сегментации узловых образований в легких с использованием компьютерно-томографических изображений.

2. Метод реализован в виде программного модуля, который внедрен в медицинскую практику.

Прикладной аспект:

Предложенный метод превосходит большинство существующих методов. Использование метода улучшило качество сегментации на 11 %.

Рис 4. Пример обнаружения и сегментации узловых образований в легком

Хоздоговор 219/1

Комплекс программных средств подготовки и контроля информационного обеспечения полетных заданий

Авторы: Калиновский В.А., Дмитрук А.А., Ковалев В.А.

Краткое описание разработки:

1. Проведен комплекс исследований и разработан эффективный метод оценки информативности участков аэрокосмических изображений для решения задач навигации беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

2. Разработан метод многомерной нормированной векторной корреляции полей градиентов изображений, показавший свое быстродействие и эффективность в ходе сравнительных вычислительных экспериментов на реальных аэрокосмических изображениях.

3. Разработана методика уточнения координат БПЛА на местности по данным видеопоследовательности бортовой камеры.

Прикладной аспект: разработанные методы, методики и алгоритмы реализованы в виде макета специализированного программного комплекса подготовки зон коррекции по изображению при формировании и контроле полетного задания.

2012 год :

В рамках международного проекта МНТЦ B-1682 разрабатывается экспериментальное программное обеспечение, позволяющее оценить параметры развития капиллярной кровеносной сети при раке яичников у женщин на основе анализа гистологических изображений. Работа выполняется совместно с Минским городским клиническим онкологическим диспансером. Ожидается, что внедрение данного программного обеспечения позволит повысить эффективность диагностики данной формы рака.

2011 год

В рамках программы Союзного государства «Космос-НТ» разработана и реализована методика поиска линейных объектов и мест их пересечений на основе быстрого преобразования Хафа.

Разработанная методика поиска линейных объектов использована при создании модуля поиска опорных точек на аэрокосмических изображениях в составе экспериментального программного комплекса для решения задач оценки информативности и поиска спутниковых изображений в базе данных по образцу (КОИП, БГЛИ.30298), переданного в опытную эксплуатацию в научно-инженерное республиканское унитарное предприятие "Геоинформационные системы".

Получен патент № 14881 «Способ дифференциальной диагностики панкреонекроза», авторы: Литвин А.А., Ковалев В.А., Анасович Д.В., Юргель А.В., Супрунович А.В., Филюстин А.Е. (BY). Дата регистрации 2011.06.08, дата начала действия 2009.01.26, патентодержатель Республиканский научно-практический центр радиационной медицины и экологии человека (BY).

2010 год:

В рамках выполнения НТП Союзного государства «СКИФ-ГРИД» (задание 4.2.1) разработаны методы анализа и поиска рентгеновских изображений, а также методы обнаружения и визуализации внутренней структуры скрытых объектов (опухолей) на изображениях, реализованные в пилотном образце системы, проведены их тестирование и экспертная оценка. Отличительной особенностью метод метод является использование концепции многосортных матриц совместной встречаемости, позволяющих описывать специфическую текстуру рентгеновских изображений.
Разработан пилотный образец высокопроизводительной системы сегментации, структурного анализа, индексации и поиска медицинских изображений на основе ГРИД-технологий для решения задач предварительной диагностики заболеваний. Компоненты системы внедрены в опытную эксплуатацию виде соответствующих АРМов в двух медицинских учреждениях Беларуси.

(а) АРМ врача-диагноста флюорографических исследований, включающий программные компоненты поиска и анализа рентгеновских изображений внедрен в учреждении здравоохранения "2-ой городской противотуберкулезный диспансер" г. Минска.

(б) АРМ врача-диагноста томографических исследований, включающий программные компоненты дифференциации раковых опухолей и ателектаза, а также поиска шаровидных образований опухолевой или неопухолевой природы по трехмерным КТ-исследованиям органов грудной полости внедрен в государственном учреждении "Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова", пос. Боровляны.

Область применения - СППР при диагностике заболеваний.

Результат вошел в число лучших научных результатов Института за 2010 год.
задания 11 ГКПНИ «Инфотех» «Методы обработки, анализа и классификации многомерных данных и изображений»,
Грант Национальной академии наук Беларуси для выполнения научно- исследовательских работ докторантами, аспирантами и соискателями на 2009-2010 гг., задание «Разработка методов и программных средств поиска медицинских изображений в базах данных по содержанию для повышения эффективности диагностики рака легкого».
Стипендия Президента Республики Беларусь для аспирантов, обучающихся по очной форме в государственных учреждениях, обеспечивающих получение послевузовского образования

2009 год:

Разработана методика поиска медицинских изображений, основанная на идее многосортных матриц совместной встречаемости. В качестве элементарной структуры используются триплеты пикселей с их яркостными характеристиками. Кроме того, разработан алгоритм автоматизированного выявления патологических изменений на сегментированных изображениях легкого. Для описания структуры образований использовался составной дескриптор, включающий как само образование, так и область вокруг образования. Работа выполнена в рамках проекта № 4С-Г/07-225 программы Союзного государства «СКИФ-ГРИД».

В рамках инициативных исследований, проводимых лабораторией 225 совместно с Гомельским медицинским университетом (уставная обязанность регионального подразделения ОИПИ) разработана методика прогнозирования и диагностики инфицированного панкреонекроза, основанная на алгоритмах распознавания по методу опорных векторов.

Разработана и внедрена в ряде лечебных учреждений Беларуси «Система прогнозирования и диагностики инфицированного панкреонекроза» (номер Госрегистрации № 099, заявка № С20090027 от 11.06.2009, дата внесения в Реестр компьютерных программ 31.07.2009, правообладатель Гомельский государственный медицинский университет, авторы: Прус А.В., Ковалев В.А., Литвин А.А., Жариков О.Г.)

2008 год:

Разработана новая методика разведочного анализа формы объектов на изображениях (image shape mining) с целью обнаружения «интересных», т.е. нетривиальных природных закономерностей. Данная методика основана на использовании методов прокрустова анализа 2D формы, регистрации формы объектов с помощью алгоритма Букштейна, метода кусочно-линейной регрессии с обнаружением разрывов и различных статистических процедур анализа многомерных данных. Работа выполнена в рамках проекта № 4С-Г/07-225 программы Союзного государства «СКИФ-ГРИД».

В результате анализа цифровых рентгенограмм грудной клетки более 50 тысяч жителей г.Минска в возрасте от 20 до 80 лет было установлено, что процесс уменьшение объема (проекционной площади) легкого у женщин значительно ускоряется после достижения возраста 30-32 года и стабилизируется к 48-50 годам.

2007 год:

В рамках выполнения ГКПНИ «Научные основы информационных технологий и систем» (задание Инфотех-11) разработана методика вычисления многомерных матриц совместной встречаемости пикселов для описания структуры трехмерных медицинских изображений с непараллельными слоями. Проведена экспериментальная апробация предложенной методики на примере анализа трехмерных ультразвуковых изображений опухолей щитовидной железы.

Разработан новый метод поиска скрытых (в том числе невидимых для глаза человека) границ объектов на текстурных цифровых изображениях. Метод основан на многократном решении задачи классификации пикселов, взятых из разных половин скользящего окна с применением методики бутстрапа и современных классификаторов типа метода опорных векторов. Получаемая в результате классификации пикселов точность классификации интерпретируется как локальный «градиент» и строится выходная карта классификационного градиента. Экспериментальная апробация выполнена на синтетических 3D изображениях случайных текстур. Оценка эффективности метода на реальных данных проведена, с использованием трехмерных КТ изображений рака легкого. Работа выполнена по заданию Инфотех 36.

Получен патент. Михайлов А.Н., Хоружик С.А., Ковалев В.А. Способ лучевой визуализации раковой опухоли легкого на фоне его ателектаза. Заявитель: ГУО "Белорусская медицинская академия последипломного образования". Решение о выдаче патента на изобретение от 18.06.2007 № а 20050546.