РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ КОНТРОЛЯ ТРИХИНЕЛЛЕЗА
Как было показано в первом разделе, каждому из имеющихся методов и средств ОК присущи определенные недостатки. Для того чтобы иметь возможность сравнить результаты использования различных методов и средств контроля необходимо иметь критерий качества проводимого контроля.
Поскольку при ОК трихинеллеза на первом плане находится доверие к результатам контроля, то в качестве такого критерия целесообразно выбрать именно достоверность контроля и с этой точки зрения оценить эффективность использование тех или иных методов и средств.
Также необходимо исследовать и проанализировать факторы влияющие на достоверность контроля, а на основе результатов этого анализа разработать средства повышения достоверности ОК трихинеллеза.
2.1. Критерий качества процесса контроля трихинеллеза.
На практике для определения достоверности контроля используют следующую методику [55]:
1. Полученный результат контроля сравнивается с истинным значением, используя матрицу решений, приведенную в табл. 2.1.
2. Далее определяются такие параметры процесса контроля:
- вероятность правильного обнаружения пробы с объектом (чувствительность): Nн/(Nн+Nп);
- вероятность правильного обнаружения чистой пробы (специфичность): Nо/(Nо+Nл);
- качество всего процесса контроля, т.е. достоверность = (Nн + Nо) / (Nн + Nп + Nо + Nл).
Здесь Nн, Nп, Nо, Nл - число принятых решений "Наличие", "Пропуск", "Отсутствие" и "Ложная тревога" соответственно.
Таблица 2.1
Матрица решений при контроле
Полученный результатИстинное значениеКонтроляЕстьНетЕсть"Наличие""Ложная тревога"Нет"Пропуск""Отсутствие"
Сам процесс контроля наличия в пробе объекта можно разделить на три этапа. На первом проводится его обнаружение. Тут принимается решение о присутствии в пробе объекта. Возможны только два решения: "присутствует" и "отсутствует". На втором этапе проводится распознавание к какому именно классу, типу относится исследуемый объект. Для этого выявляются его характерные параметры: форма, размер и т.д. Третий - идентификация объекта в пределах своего класса.
ОК трихинеллеза имеет свои особенности. Во-первых, процесс контроля довольно жестко ограничен во времени. Это не позволяет отводить много времени на контроль каждой пробы. Соответственно нет возможности проводить детальное исследование пробы на предмет распознавания и идентификации объекта. Во-вторых, высокая опасность пропуска зараженной пробы требует наличия высокой вероятности обнаружения, допуская при этом повышение уровня ложных тревог.
Таким образом, очевидно, что при оперативном контроле трихинеллеза наиболее важным является именно этап обнаружения, поскольку при этом необходимо лишь принятие решения о присутствии или отсутствии гельминта в пробе. Поскольку методика взятия проб уже разработана, апробирована и гарантирует наличие в пробе гельминта при наличии его в продукте, остается проблема обнаружения его в пробе. Именно вероятность обнаружения в пробе объекта определяет качество всего процесса контроля.
Для аналитической оценки достоверности ОК необходимо разработать соответствующую математическую модель и исследовать ее. Кроме того, очевидно, что визуальный и автоматический контроль с использованием ЭВМ будут использовать различные модели принятия решения, а значит, им будут соответствовать различные модели оценки вероятности обнаружения. В зависимости от используемой модели на процесс обнаружения объекта будут оказывать влияние различные факторы, влияние которых будет проанализировано ниже.
2.2. Обоснование и анализ модели определения достоверности обнаружения при контроле трихинеллеза.
2.2.1. Визуальное обнаружение гельминтов.
Для прогнозирования вероятности визуального обнаружения имеются различные подходы. Многие авторы для этого используют критерий минимума среднего риска и отношение правдоподобия [56, 57]. Вероятность обнаружения объекта, все параметры которого известны при наличии аддитивного белого шума:
, (2.1)
где - интеграл вероятности;
?? - отношение сигнал/шум;
р0, р1 - априорные вероятности наличия объекта на изображении и его отсутствия соответственно.
Заметим, что такой подход правомерен только когда известно распределение яркости в свободном от помех изображении, априорные вероятности его наличия и отсутствия в поле зрения и статистические характеристики помехи.
При ОК трихинеллеза эти параметры изображения не могут быть достоверно известны. Однако, хотя механизм визуального контроля человеком весьма сложен, поскольку связан с процессом восприятия и анализа изображения, закономерности восприятия для человеческого глаза у большинства людей статистически одинаковы [58, 59]. Это дает возможность использовать некоторые законы восприятия и анализа изображения для прогнозирования достоверности контроля. Для этого выделяют следующую группу факторов, влияющих на процесс обнаружения.
Во-первых, это контраст изображения. Возможность обнаружения объекта в первую очередь связана с отличием его яркости от яркости окружающего фона. Для отображения соотношение этих величин используют понятие контраста [60]. При этом считается, что поверхности объекта бесструктурные и имеют четкие границы. Спектральный состав излучения фона и объекта принимается одинаковым.
Определение контраста К имеет следующий вид:
, (2.2)
где Lmax, Lmin -яркость светлых и темных фрагментов изображения соответственно. При работе ПТК на линейном участке свет-сигнальной характеристики амплитуда сигнала пропорциональна яркости излучения, поэтому выражение контраста примет вид:
, (2.3)
где Umax, Umin - видеосигнал, соответствующий светлым и темным фрагментам изображения.
Во-вторых, это угловой размер изображения объекта. При известных линейных размерах объекта и расстоянии до него угловой размер, выраженный в угловы