Шилягин Павел Андреевич
научный сотрудник, отдел 340
к.ф.-м.н.
Образование:
ННГу им. Н.И. Лобачевского, 2005 год, магистр радиофизики. Аспирантура ИПФ (2005-2008). Диссертация «Оптимизация приема и обработки сигнала в методе спектральной оптической когерентной томографии» под руководством Геликонова В.М., защищена 21.12.2009
Область профессиональных интересов:
Оптические методы измерений, оптическая когерентная томография, оптическое приборостроение, медицинская физика
Профессиональная карьера:
С 2003 года сотрудник ИПФ РАН (ст. лаборант исследователь 2003-2005, м.н.с. 2005-2010, н.с. 2010-н.в.)
Членство в профессиональных организациях:
С 2010 член SPIE
Педагогическая деятельность:
Преподаватель ФДО ННГУ, Борский филиал (в рамках программы «одаренные дети») (2005-2008)
Индивидуальная работа с учащимися в рамках программы ШЮИ ННЦ РАН (2006-н.в.)
Преподаватель ШЮИ ННЦ РАН (физика) (2010-н.в.)
Награды, премии, гранты:
Руководитель ГК № «Разработка системы регистрации для спектральной оптической когерентной томографии» 7379р/10164 от 28.12.2009 г. (У.М.Н.И.К.)
Проект РФФИ «Метод регистрации квадратурных компонент поля суммы интерферирующих волн линейным матричным фотоэлементом для использования в полнопольной широкополосной спектральной оптической когерентной томографии» №12-02-31754
Наиболее значительные работы и результаты:
1. Спектральный эндоскопический оптический когерентный томограф (результат в отчет РАН 2012)
Разработаны физические основы совершенствования одного из наиболее быстрых и чувствительных методов оптической когерентной томографии – спектрального, для устранения присущих методу недостатков и ограничений. Ложные автокорреляционные сигналы и неоднозначность в изображениях подавлены аналогово-цифровыми средствами с наибольшей из известных эффективностью в 30÷50 дБ. Устранен эффект уменьшения продольного разрешения с глубиной, обусловленный неэквидистантностью оптических спектральных отсчетов, устранено влияние движения при поперечном сканировании. В результате создан эндоскопический прибор на волне 1.3 мкм с быстродействием 20 кадров в секунду с глубиной сканирования 2 мм, продольным разрешением 8 мкм и динамическим диапазоном 45 дБ для клинической диагностики патологии внутренних органов в реальном времени.
2. Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Шилягин П.А. Оптимизация метода спектральной оптической когерентной томографии на базе интерферометров Физо и Майкельсона. // Известия АН: Серия Физическая 2008. Т.72, №.1, С. 104-109
Проведена оптимизация метода спектральной оптической когерентной томографии, реализованного на базе измерительного интерферометра Физо и компенсирующего интерферометра Майкельсона. Проведены оценки уровня шума и динамического диапазона системы при практической реализации метода. Временные параметры системы оптимизированы в соответствии с предложенной моделью шумов. Показано хорошее соответствие численных оценок и экспериментальных результатов.
3. Геликонов В.М., Касаткина И.В., Шилягин П.А. Подавление артефактов изображения в спектральном методе оптической когерентной томографии. // Изв. ВУЗов. Радиофизика 2009. Т.52, №.11, С. 897-909.
Настоящая статья посвящена обзору метода получения прижизненных оптических изображений биообъектов с разрешением от единиц до десятков микрон — спектральной оптической когерентной томографии. Освещены специфические для спектральной оптической когерентной томографии проблемы — наличие когерентного шума и зеркально симметричного фантома в изображении. На основании наиболее значимых публикаций проанализированы возможности исключения этих недостатков в современных устройствах.
4. Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Шилягин П.А. Линейный по оптической частоте спектрометр для реализации скоростного режима в спектральной оптической когерентной томографии. // Оптика и спектроскопия 2009. Т.106, №.3, С. 518-524.
Предложена и реализована схема эквидистантного по оптической частоте спектрометра для спектральной оптической когерентной томографии на основе дифракционной решетки, призмы-компенсатора и линейки фотоприемников. Введен критерий для оценки уровня остаточной неэквидистантности, позволяющий судить о пороговом уровне компенсации, необходимом для реализации спектрально ограниченного пространственного разрешения. Проведена апробация метода в установках для спектральной оптической когерентной томографии на длинах волн 1270 и 830 нм.
5. Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Касаткина И.В., Терпелов Д.А., Шилягин П.А. Компенсация когерентных помех в спектральной оптической когерентной томографии с параллельной регистрацией спектра. // Оптика и Спектроскопия 2009. Т.106, №.6, С. 1006-1011.
Предложена и исследована эффективная методика выделения и компенсации когерентных помех в спектральной оптической когерентной томографии с параллельным приемом спектра. Выделение когерентных помех осуществляется в течение одной экспозиции регистрируемого спектра за счет введения модуляции взаимной задержки сигнальной и опорной волн по определенному закону. Показано, что снижение влияния внутренних движений в объекте на качество выделения когерентных помех может быть достигнуто за счет увеличения частоты модуляции. Проведена численная и экспериментальная апробация предложенной методики.
6. Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Ксенофонтов С.Ю., Терпелов Д.А., Шилягин П.А. Система управления пьезоволоконным модулятором оптического пути. // Приборы и техника эксперимента 2010. Т.53, №.3, С. 133-136.
Описан принцип действия пьезоволоконного модулятора оптического пути в волоконно-оптических интерферометрах. Система управления пьезоволоконным модулятором содержит контроллер на программируемой логической матрице, ц.а.п., аналоговый фильтр нижних частот и усилитель мощности. Достигнута скорость изменения оптической длины волокна 4400 мм/с с погрешностью 0.1% при длине модуляции оптического пути свыше 1 мм.
7. Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Терпелов Д.А., Шабанов Д.В., Шилягин П.А. Подавление автокорреляционных артефактов изображения в спектральной оптической когерентной томографии и цифровой голографии. // Квантовая электроника 2012. Т.42, №.5, С. 390-393.
Предложена и исследована эффективная методика выделения и компенсации когерентных помех в спектральной оптической когерентной томографии с параллельным приемом спектра. Выделение когерентных помех осуществляется в течение одной экспозиции регистрируемого спектра за счет введения модуляции взаимной задержки сигнальной и опорной волн по определенному закону. Показано, что снижение влияния внутренних движений в объекте на качество выделения когерентных помех может быть достигнуто за счет увеличения частоты модуляции. Проведена численная и экспериментальная апробация предложенной методики.
8. Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Терпелов Д.А., Шилягин П.А. Электронные интерфейсные системы для задач спектральной оптической когерентной томографии. // Приборы и техника эксперимента 2012. Т.55, №.3, С. 100-106.
Предложена и исследована эффективная методика выделения и компенсации когерентных помех в спектральной оптической когерентной томографии с параллельным приемом спектра. Выделение когерентных помех осуществляется в течение одной экспозиции регистрируемого спектра за счет введения модуляции взаимной задержки сигнальной и опорной волн по определенному закону. Показано, что снижение влияния внутренних движений в объекте на качество выделения когерентных помех может быть достигнуто за счет увеличения частоты модуляции. Проведена численная и экспериментальная апробация предложенной методики.
9. Моисеев А.А., Геликонов Г.В., Шилягин П.А., Геликонов В.М. Вычислительно эффективное преобразование Фурье по неэквидистантным отсчётам. // Изв. ВУЗов: Радиофизика 2012. Т.55, №.10-11, С. 727-735.
В данной работе представлен приближённый метод осуществления фурье-преобразования данных, полученных на неэквидистантных отсчётах. Показано, что можно осуществить пересчёт данных на эквидистантные отсчёты как «неоднородную свёртку», т. е. свёртку с некоторой функцией, форма которой зависит от вычисляемого элемента и характера неэквидистантности. Таким образом, данный пересчёт не требует вычисления значений исходных данных в промежуточных отсчётах (в отличие от линейной аппроксимации, сплайна или иных пересчётов). Поскольку размер ядра данной «неоднородной свёртки» порядка 9, предложенный в работе метод может быть основой для вычислительно эффективного алгоритма. Продемонстрирована применимость предложенного в работе подхода к спектральной оптической когерентной томографии.
10. Moiseev A.A., Gelikonov G.V., Terpelov D.A., Shilyagin P.A., Gelikonov V.M. Digital refocusing for transverse resolution improvement in optical coherence tomography. // Laser Physics Letters 2012. V.9, №.11, P. 826.
Based on the fact that spectral domain (SD) optical coherence tomography (OCT) data can be treated as digital holography (DH) data acquired pointwise, we develop a spectral refocusing algorithm and show its ability to shift the focal region of OCT images obtained from SD OCT data acquired with a tightly focused scanning beam. Although refocusing itself depends on the refractive index of the studied media, we propose a procedure capable of restoring images with resolution equal to the resolution in the focal plane in the whole volume even in case of unknown refractive index of the media. As the proposed refocusing method operates with phases of the 3D Fourier spectrum of the SD OCT signal, it is very sensitive to the object motion during data acquisition. Thus, we also propose phase equalization preprocessing, which allows compensating the influence of such motions.
Список публикаций
[1-19]
1 Андронова И.А., Шилягин П.А. Влияние регенеративного усилителя на чувствительность резонансного волоконного кольцевого интерферометра к вращению. // Изв. ВУЗов. Радиофизика 2005. Т.XLVIII, №.5, С. 414-424.
2 Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Шилягин П.А. Оптимизация метода спектральной оптической когерентной томографии на базе интерферометров Физо и Майкельсона. // Известия АН: Серия Физическая 2008. Т.72, №.1, С. 104-109.
3 Геликонов В.М., Касаткина И.В., Шилягин П.А. Подавление артефактов изображения в спектральном методе оптической когерентной томографии. // Изв. ВУЗов. Радиофизика 2009. Т.52, №.11, С. 897-909.
4 Клочков Б.Н., Елисеева Ю.Ю., Шилягин П.А. Распространение низкочастотных волн в биологических тканях и сосудах. // Акустический журнал 2009. Т.55, №.4-5, С. 506-515.
5 Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Шилягин П.А. Линейный по оптической частоте спектрометр для реализации скоростного режима в спектральной оптической когерентной томографии. // Оптика и спектроскопия 2009. Т.106, №.3, С. 518-524.
6 Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Касаткина И.В., Терпелов Д.А., Шилягин П.А. Компенсация когерентных помех в спектральной оптической когерентной томографии с параллельной регистрацией спектра. // Оптика и Спектроскопия 2009. Т.106, №.6, С. 1006-1011.
7 Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Ксенофонтов С.Ю., Терпелов Д.А., Шилягин П.А. Система управления пьезоволоконным модулятором оптического пути. // Приборы и техника эксперимента 2010. Т.53, №.3, С. 133-136.
8 Моисеев А.А., Геликонов Г.В., Шилягин П.А., Геликонов В.М. Вычислительно эффективное преобразование Фурье по неэквидистантным отсчётам. // Изв. ВУЗов: Радиофизика 2012. Т.55, №.10-11, С. 727-735.
9 Дзамукова М.Р., Науменко Е.А., Закирова Е.Ю., Дзамуков Р.А., Шилягин П.А., Ильинская О.Н., Фахруллин Р.Ф. Полимер-стабилизированные магнитные наночастицы не оказывают токсического воздействия на магнитно-функционализированные клетки. // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2012. Т.7, №.3, С. 52-56.
10 Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Терпелов Д.А., Шабанов Д.В., Шилягин П.А. Подавление автокорреляционных артефактов изображения в спектральной оптической когерентной томографии и цифровой голографии. // Квантовая электроника 2012. Т.42, №.5, С. 390-393.
11 Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Терпелов Д.А., Шилягин П.А. Электронные интерфейсные системы для задач спектральной оптической когерентной томографии. // Приборы и техника эксперимента 2012. Т.55, №.3, С. 100-106.
12 Gelikonov G.V., Gelikonov V.M., Shilyagin P.A. Linear wave-number spectrometer for spectral domain optical coherence tomography. // SPIE Proc. 2008. V.6847, P. 68470N-7.
13 Gelikonov G.V., Gelikonov V.M., Kasatkina I.V., Terpelov D.A., Shilyagin P.A. Coherent noise compensation improvement in spectral-domain optical coherence tomography. // SPIE Proc. 2010. V.7554, P. 755431-8.
14 Gelikonov G.V., Gelikonov V.M., Shilyagin P.A. Single-shot full-complex spectrum spectrometer-based OCT. // SPIE Proc. 2011. V.7889, P. 788925-6.
15 Moiseev A.A., Gelikonov G.V., Shilyagin P.A., Gelikonov V.M. Using phase gradient autofocus (PGA) algorithm for restoration OCT images with diffraction limited resolution. // SPIE Proc. 2011. V.7889, P. 78893D-6.
16 Moiseev A.A., Gelikonov G.V., Terpelov D.A., Shilyagin P.A., Gelikonov V.M. Digital refocusing for transverse resolution improvement in optical coherence tomography. // Laser Physics Letters 2012. V.9, №.11, P. 826.
17 Moiseev A.A., Gelikonov G.V., Shilyagin P.A., Terpelov D.A., Gelikonov V.M. Digital refocusing in optical coherence tomography. // SPIE Proc. 2012. V.8213, P. 82132C-6.
18 Gelikonov G.V., Gelikonov V.M., Shilyagin P.A. Linear in-wavenumber optical spectrum registration in SD-OCT. // SPIE Proc. 2012. V.8213, P. 82133H-6.
19 Gelikonov G.V., Gelikonov V.M., Moiseev A.A., Shilyagin P.A. Single-shot full complex spectrum spectrometer-based OCT with a single-line photodiode array. // SPIE Proc. 2012. V.8213, P. 82133L-6.
