Mikrodalga difraksiyon tomografisi için yeni bir görüntüleme algoritması ve diğer yöntemlerle karşılaştırılması
A New algorithm for microwave diffraction tomography and its comparison with the other reconstruction methods
- Tez No: 14189
- Danışmanlar: PROF.DR. BİNGÜL YAZGAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1990
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
ÖZET Mikrodalga difraksiyon tomografisi, dielektrik bir cisimden ileriye veya geriye saçılan elektromagnetik dalgaların örneklenmiş değerleri ile o cismin herhangi bir kesitindeki dielektrik sabitlerinin belirlenmesi ve dönüşüm algoritmaları kullanılarak cismin kesitsel görüntüsünün oluşturulması esasına dayanır. Birinci mertebe difraksiyon tomografisinde, saçılan alanlarla ilgili integral denklemin çözümü için yapılan Born ve Rytov yaklaşımları görüntüleme yöntemini belirli bazı özellikleri sağlayan cisimlerle sınırlar. Bu tez çalışmasında, genelde homogen olmayan dielektrik bir cismin görüntülenmesi amacı ile uzak saçılan alanları kullanan yeni bir difraksiyon tomografisi algoritmasının geliştirilmesi ve görüntü leme için uygulanması amaçlanmıştır. Bunun için saçılan alanları analitik olarak bilinen homogen ve tabakalı sonsuz uzun silindirler simülasyon amacı ile kulla nılmıştır. Geliştirilen algoritma ile saçılan alanlar uzak alan bölgesinde ve cismi çevreleyen bir daire üzerinde örneklenerek cisim fonksiyonlarının görüntüleri çıkarılmıştır. Bu yöntem, frekans uzayında daha geniş bir bölgenin doldurulmasına ve dolayısıyla görüntü kalitesinin iyileşmesine olanak sağlamaktadır. Ayrıca saçılan alanların uzak alanda örneklenmesi sonucu cisim fonksiyonu ile saçılan alanları birbirine bağlayan ifadede ortaya çıkan basitleşme yöntemin bilgisayar işlem zamanını azaltmıştır. Limit halde dairesel algoritmaya eşdeğer olan ve saçılan uzak alanların, cismin iki tarafında birbirine paralel sonlu uzunluklu iki çizgi boyunca sıralanmış, hem alıcı, hem de verici olarak çalışan anten dizileri ile örneklenmesi durumunda görüntüleme algoritmasının yapısı araştırılmıştır. Uzak alan algoritması, uzak saçılan alanların cisim etrafında kaynakla birlikte döndürülen düz bir çizgi üzerinde Örneklenmesi hali için uygulanmış ve görüntü çıkarıl mıştır. Kaynak sabit tutulup alıcı çizgisi ve cisim döndürüldüğünde algoritmanın göstereceği değişim ince lenmiştir. Dairesel görüntüleme algoritması ile elde edilen görüntüler, saçılan alanların cisimden belli bir uzaklıktaki düz bir alıcı çizgisi üzerinde yakın alanda örneklenmesine dayanan ve difraksiyon tomografisinde iyi bilinen Fourier difraksiyon izdüşüm algoritmasından bulunan görüntülerle, görüntü kalitesinin bir ölçüsü olan işaret/Gürültü oranı ve Ortalama Karesel Hata yönünden karşılaş t ırılm ıştır, örnekleme sayısının bu yöntem üzerindeki etkisi Nokta Dağılım Fonksiyonu (PSF) yardımıyla da incelenmiştir. Bütün yöntemler görüntü kalitesi, bilgisayar işlem zamanı ve işgal ettikleri bellek hacmi yönünden karşılaştır ılm ışlardır. (v)
Özet (Çeviri)
SUMMARY A NEW ALGORITHM FOR MICROWAVE DIFFRACTION TOMOGRAPHY AND ITS COMPARISON WITH THE OTHER RECONSTRUCTION METHODS The field of computed tomography involves the nondestructive reconstruction of a slice of an object from measurements made external to the object. There are a variety of ways in which the object is irradiated and in which the measurements are made. Electromagnetic waves are diffracted and refracted when they encounter scattering objects. For this reason the type of tomography is named diffraction tomography. Reconstruc tions can only be accurately obtained when the object under examination is a weakly scattering object. As object complexity increases, reconstruction quality. decreases. Electromagnetic diffraction tomography is the inversion of scattered waves from an object, based on the Helmholtz wave equation. For the case of weak scattering, the first order Born approximation gives the relation between the object function and the scattered fields as £*(*,;) = A:2 Jg(F-?)0(FM*^V (1) In the two dimensional case the Green's function is written as G(;-;') = -(//4)//a|2,(A: |r-r1 ) (2) where Ho(.) represents the Hankel function of the second kind and order zero. Here we used both the far field scattered data and the cylindrical geometry to develop a reconstruction algorithm for microwave imaging. (vi)Let us consider an infinite dielectric cylinder whose axis is taken to be parallel with the z-axis of a rectangular coordinate system. The incident plane wave, propagating in the direction of the unit vector so, which is normal to the a-axis is given by B'ikjy -Jta,.r (3) where k is the wavenumber of the surrounding medium, r is the position vector and exp(+jwt) is implied. The scattered fields from the object can be measurejd by a circular antenna array at a constant distance \~r\ from the center of the object as shown in Fig: 2. 2. If we assume that the observation point is in the far field, the distance from the scatter to the receiver point can be simplified as A-|r-?|- {r2+r'2-2r?f. (-?)) U2»r + ?'.s (4) where U is the unit vector in the opposite direction of r. By using the incident plane wave as in Eqn. (3) and the Hankel function representation of the Green's function in Eqn. (1) the scattered field is obtained as E'{k,r)-[jk2/4)fHT CkR)0[r)&“”^ d: (5) Since we assumed that the receiver point is in the far field region, the asymptotic expansion of the Hankel function can be used to obtain, £'{*>?)“-jJ -ğ^T e ”“4 e ~Jkr J0{?)e -**«&' dzr' (6) The integral term in Eqn. (6) represents the two dimensional^ 2-D) Fourier transformation of the object function 0(”r). In this case, the relation between the far field scattered wave and the 2-D Fourier transform of the object function can be obtained as £s(fc,;) = -/fc3/2 )"/*/¦ -/fcr V 8/CJ 3(*(s + 3.)) (7) Since the distance r is constant in the proposed circular antenna array, the multiplicative terms in Eqn. (7) yield a constant factor. To obtain the 0(x,y) distribution of the object function in Cartesian coordinate system, by inverse transformation, first the location of the O(k(s+so)) in the 0(u,v) frequency domain must be found. (vii)In the circular antenna array every antenna element in its turn, is considered to be the transmitter, while the others are receivers. Let the angle between the _^ direction of propagation of the plane wave (given by so) and the horizontal axis be Xo. Similarly, let the angle between the antenna position vector Is and the horizontal axis_J>e^X. The known values of the Fourier transform Q(k(s+so)) of the object function are on a circle as shown in Fig: 2. 3. This circle has its center at kiTo, and its radius is k. When the angle X changes with the receiver antenna element, the circle also changes position, but its radius k remains constant. When the circular antenna array has regular j^onstan t spacing, the points on the circle given by k(et+so) are also arranged regularly, with the incremental angle between subsequent points being constant._
Benzer Tezler
- Mikrodalga difraksiyon tomografisi için yeni bir paralel işleme algoritması
A New parallel processing algorithm for microwave diffraction tomography
MESUT KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. BİNGÖL YAZGAN
- Mikrodalga difraksiyon tomografisi için adaptif bir görüntü oluşturma algoritması
An Adaptive reconstruction algorithm for microwave diffraction tomography
SELÇUK PAKER
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. BİNGÜL YAZGAN
- Difraksiyon tomografisinde hankel dönüşümü algoritması ile görüntü oluşturma
Image reconstruction with the hankel transform reconstruction algorithm in microwave diffraction tomography
MEHMED NASUHİ ŞAMLI
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. BİNGÜL YAZGAN
- Experimental investigation of singular sources method for microwave imaging
Tekil kaynaklar yöntemiyle mikrodalga görüntülemenin deneysel olarak incelenmesi
TUĞHAN ÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ÇAYÖREN
- ACo2S4 üçlü metal sülfürlerin mikrodalga yöntemi ile sentezlenmesi, optimizasyonu ve boya duyarlı güneş hücrelerinde karşıt elektrot olarak kullanılması
Microwav-assisted synthesis and optimization of ACo2S4 tertiary metal sulfides and their use as counter electrodes in dye sensitized solar cells
MUHAMMED FURKAN ALTUNPAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRCAN YILDIRIM
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHİR GÜLEN