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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/2538| Novel mathematical model for laser speckle contrast: effect of temporal and spatial correlation in specle contrast | |
| Julio César Juárez Ramírez | |
| JULIO CESAR RAMIREZ SAN JUAN | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Speckle Contrast blood flow mathematical model | |
| En este trabajo, se estudia el patrón de moteado generado por una fuente de luz coherente, más conocido como speckle. Este patrón de interferencia es aleatorio y se produce debido a la interacción de la luz con superficies que presentan rugosidades de un tamaño similar al de la longitud de onda. El patrón de speckle contiene información sobre la luz y el objeto que lo genera, mostrando una alta sensibilidad a cambios pequeños. En el caso de que el objeto que genere el patrón de speckle tenga algún tipo de dinámica, esta se reflejará en el propio patrón de speckle. Por lo tanto, al estudiar el movimiento del patrón de speckle, es posible inferir el movimiento en la superficie o el interior de la muestra. Existen varías técnicas para realizar este análisis, una de ellas es la formación de imágenes de contraste de speckle laser, (en inglés, laser speckle contrast imaging). El cual tiene aplicaciones en múltiples áreas de la ingeniería y la medicina como, por ejemplo; oftalmología, neurología, dermatología, entre otros. Por lo que un modelo matemático confiable capaz de describir correctamente las mediciones experimentales es muy necesario. La teoría fue desarrollada por Fercher y Briers, en el año de 1981 y desde entonces el modelo matemático se ha ido mejorando, para una descripción cada vez más exacta de las mediciones experimentales. Los modelos matemáticos actuales funcionan muy bien al momento de describir el contraste para dinámicas rápidas, por ejemplo, la dinámica del flujo sanguíneo. Sin embargo, hay una gran discrepancia al momento de medir dinámicas lentas, como podría ser el crecimiento de bacterias, hongos, semillas o el cambio estructural de diversos objetos, como la oxidación o degradación de alimentos, el secado de pintura entre otras. En este trabajo se desarrolla un nuevo modelo matemático para el contraste de speckle considerando tanto el formalismo espacial como el temporal que sea aplicable tanto a dinámicas lentas como rápidas. Para ello, se considera la correlación de los datos vecinos, pixeles adyacentes en el formalismo espacial, e imágenes adyacentes para el formalismo temporal. Nuestra propuesta tanto para el régimen espacial como para el temporal coincide con los modelos matemáticos previos para dinámicas rápidas y además se ajusta muy bien a datos experimentales y simulados para dinámicas lentas, obteniendo así un modelo más robusto, aplicable tanto para dinámicas lentas como rápidas. In this work, speckle patterns generated by coherent light are studied, commonly known as speckle, which is used in laser speckle contrast imaging with multiple application areas of engineering and medicine, for instance, ophthalmology, neurology, dermatology, among others. Therefore, a trustworthy mathematical model capable of describing the experimental measurements correctly is of vital importance. Fercher and Briers developed the theory in 1981. Since then, the mathematical model has been continuously improved to provide an increasingly accurate description of experimental measurements. The current mathematical models work well in describing fast dynamics, such as blood flow dynamics. However, there is a discrepancy with the experimental data when describing slow dynamics, such as bacteria or fungus colony growth, seed growth, or structural changes like oxidation or degradation of food, paint drying, among others. In this work a novel mathematical model is developed for speckle contrast, both temporal and spatial contrast applicable to slow as well fast dynamics. To achieve this, we consider correlations between neighboring data, using adjacent pixels for spatial contrast and adjacent frames for temporal contrast. Our proposal for temporal and spatial contrast match with the current mathematical models for fast dynamics. Furthermore, our proposal fits experimental and simulated data as well for slow dynamics getting a more robust model applicable both slow and fast dynamics. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2024-02 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Juárez Ramírez J. C., (2024), Novel mathematical model for laser speckle contrast: effect of temporal and spatial correlation in specle contrast, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| ÓPTICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Óptica |
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