КТИ НП СО РАН. Институт

ЛАБОРАТОРИЯ 1-3

Лаборатория систем компьютерного зрения

Заведующий лабораторией

Пальчикова Ирина Георгиевна, д. т. н.

Телефон: +7(383)306-58-74
E-mail: palchikova@tdisie.nsc.ru

Лаборатория ведет отсчет начала деятельности по новому направлению исследований - технологиям компьютерного зрения - с 2011 года.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ:

а - Общий вид Аппаратно-программного комплекса компьютерного зрения M-S-Unit.
б - Спектральные характеристики осветителей.

ПО ImgOpinion позволяет выполнить оптико-структурный анализ цифрового изображения объекта (мишени) методами компьютерного зрения, строит выходные данные в виде электронного паспорта огнестрельного повреждения, в котором приводятся криминалистически значимые характеристики объекта исследования, а также выявленных на нем следов выстрела. Разработанный инновационный аппаратно-программный комплекс компьютерного зрения M-S-Unit учитывает выработанные судебной баллистикой подходы к исследованию следов выстрела и адаптирован для автоматизированного решения задач криминалистической экспертизы. С 2019 г. прибор находится в эксплуатации в ФГКОУВО «Волгоградская академия Министерства внутренних дел Российской Федерации», г. Волгоград, Россия.
В рамках проекта РФФИ № 19-08-00874 а разработано адекватное метрологическое обеспечение для исследований функций клеток эндотелия роговицы глаза и исследования внутриклеточных сигнальных механизмов, активация или дисфункция которых, в условиях травматического воспаления и после консервации, может быть связана с развитием отеков роговицы и развитию болезни трансплантата роговицы; создана уникальная экспериментальная база, без которой экспериментальные данные не могут быть получены.
Предложен принципиально новый подход для оценки жизнеспособности донорской роговицы путем определения транспортного потенциала клеток эндотелия роговицы глаза. Впервые показано, что уровень концентрации внутриклеточного натрия [Na+]i, устанавливающийся после прекращения холодовой консервации при 37С, может выступать как один из критериев жизнеспособности клеток и функциональности препарата роговицы глаза. Впервые предложен и апробирован протокол определения концентрации натрия [Na⁺]_i в клетках роговицы флуориметрическим методом с помощью флуоресцентного красителя Sodium Green (MolecularProbes, США). Показано, что значимыми параметрами в разрабатываемом методе определения жизнеспособности клеток и функциональности препарата роговицы являются интегральная интенсивность флуоресценции препарата роговицы и ее динамика во времени. Созданы уникальная специализированная флуориметрическая установка «ПостКР-3151» и несколько проточных камер для проведения исследований функции клеток эндотелия роговицы глаза и внутриклеточных сигнальных механизмов, а так же экспериментов согласно разработанному протоколу.

Работы лаборатории поддержаны грантами РФФИ и РНФ в области научного знания «Физические основы инженерных наук»:
Научные проекты РНФ

№22-26/00198 “Создание метода и устройства оценки полового диморфизма эмбрионов яйца птицы на основе методов компьютерного технического зрения и искусственных нейронных сетей” (2022 - 2023 гг.).

Научные проекты РФФИ

2. № 19-08-00874-а “Разработать концепцию оборудования и протокол количественной оценки функциональных и биофизических характеристик клеток в реальном времени в процессе гипотермической консервации эндотелия роговицы глаза” (2019 - 2021 гг.)
3. № 17-47-540269-a «Развитие методов количественного колориметрического анализа цифровых изображений в задачах криминалистики». (2017 - 2019 гг.)
4. № 12-08-00396-a «Развитие методов компьтерного микроскопного сверхразрешения в количественных цитофотометрических измерениях» (2012 - 2014 гг.)
5. № 09-08-00651-a «Определение количественных параметров гомо - FRET между GFP маркированными белками из оцифрованных микроскопических изображений» (2010 - 2012 гг.)

Интеграционные проекты междисциплинарных фундаментальных исследований СО РАН

6. № 51 М «Динамичность молекулярной организации хроматина в специфических доменах геномов эукариот.» (2012 - 2014 гг.)
7. № 41 К «Разработка экспресс метода определения экологической безопасности, пищевой ценности и адекватности мясного сырья.» (2012 - 2015 гг.)
8. № 37 «Молекулярные механизмы образования избыточной ДНК в специфических доменах хромосом» (2012 - 2015 гг.)

В процессе реализации каждого проекта разработка адекватного метрологического обеспечения и уникальной экспериментальной базы реализуется с помощью современных информационных и когнитивных технологий, включенных в число критических технологий РФ и соответствует положениям Стратегии научно-технологического развития Российской и Перечню приоритетных направлений фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021 - 2030 годы.

Результаты
Одной из последних разработок является Аппаратно-программный комплекс компьютерного зрения M-S-Unit (Multispectral Unit). M-S-Unit - это мультиспектральная система визуализации и обработки цифровых изображений объектов с целью выявления на них криминалистически значимой информации. M-S-Unit состоит из Автономного спектрозонального осветительного прибора «Фотобокс 3138» с функцией белого света с высоким индексом цветопередачи, цифровой фотокамеры, компьютера и десктопного приложения ImgOpinion.

Информационно-оптические технологии компьютерного зрения для фундаментальных междисциплинарных исследований в биологии, медицине и криминалистике:
Разработка и изготовление проблемно-ориентированных систем компьютерного зрения для экспертной оценки специфических образцов, выявления на них критериев качества или пригодности или жизнеспособности или обнаружения следов взаимодействия с другими объектами, в частности, системы количественной колориметрии в задачах экспертной оценки малых цветовых различий.
Компьютерная цитофотометрия для медико-биологических исследований.
Разработка новых методик и количественных методов компьютерного цитоанализа во флуоресцентной и поляризационной микроскопии.
Теория дифракции света и дифракционных оптических элементов.

Внешний вид термостатированной проточной кюветы. В верхней части рисунка показаны гильза, грузик, сетка и кольца. которые служат для закрепления роговицы в кювете.

Созданные методы оценки транспортных функций живых клеток эндотелия, улучшат качество диагностики жизнеспособности и функциональной сохранности консервированной роговицы глаза человека. С 2021 г. «ПостКР-3151» находится в эксплуатации в «Федеральном исследовательском центре Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук» (ИЦиГ СО РАН) г. Новосибирск, Россия.