Программная обработка терагерцовых тепловых изображений лица для выявления стабильных зон активации потовых желез под воздействием стресса

Цифровая обработка сигналов. 2026. № 3. С. 24–29.

Журин Ю. В., Бакшеева К. А., Ожегов Р. В., Кинев Н. В., Кошелец В. П., Гольцман Г. Н.

В статье представлен программный инструмент, разработанный для обработки терагерцовых тепловых изображений лица человека, полученных в ходе контролируемого психофизиологического эксперимента. В эксперименте однопиксельный детектор с частотой 500 ГГц в сочетании с двухзеркальной сканирующей системой формирует последовательность низкоразрешенных тепловых кадров (700 × 51 пиксель) лица испытуемого в условиях релаксации и стрессовых когнитивных и физических нагрузок. Целью обработки является автоматическое обнаружение и межкадровая группировка аномальных зон, характеризующихся вертикальными низкочастотными пульсациями, которые чаще всего наблюдаются в центральной области лба над бровями. Рабочей гипотезой служит предположение, что спиральные потовые протоки могут изменять электромагнитный отклик кожи в субтерагерцовом диапазоне при симпатической активации; оно задаёт выбор диапазона и области поиска устойчивых пространственных зон. Программа реализует практичный эвристический многоэтапный алгоритм, включающий нормализацию динамического диапазона путем сопоставления гистограммы с опорным кадром, построение внутренней маски лица, полосовую фильтрацию в Фурье-пространстве для усиления характерной пульсации, усиление морфологических пиков, обнаружение связанных компонентов ярких пятен и надежную группировку пятен по кадрам в стабильные логические зоны на основе близости центров и согласованности площадей. В результате для каждого субъекта получается компактный набор неперекрывающихся логических зон, которые визуализируются в виде хронологических коллажей, содержащих как исходные нормализованные тепловые фрагменты, так и соответствующие участки с усиленной пульсацией. Результаты демонстрируют устойчивое выделение стабильных пространственных зон с характерной рябью (центральная зона лба присутствует до 100 % кадров) и дают наглядный инструмент для последующего количественного анализа.

Ключевые слова: stress, стресс, цифровая обработка сигналов, bandpass filter, digital signal processing, Fast Fourier Transform, heuristic algorithm, быстрое преобразование Фурье, эвристический алгоритм, terahertz imaging, thermal images, sweat glands, терагерцовая визуализация, тепловые изображения, потовые железы, полосовой фильтр