Parallelization of the forward and inverse problems of electro-magnetic source imaging of the human brain
Elektro-manyetik kaynak görüntüleme ileri probleminin paralel bilgisayar ortamında çözülmesi
- Tez No: 143655
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Paralel Programlama, EMKG, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Uç alanı, Karşılıklı Yaklaşım, Geri Problem, Parallel Processing, EMSI, FEM, Lead Field, Reciprocal Approach, Inverse Problem
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Elektro-Manyetik Kaynak Görüntüleme (EMKG) ileri problem formülasyo- nu doğrudan ve karşılıklı yöntemler kullanılarak sayısal olarak uygulanmıştır. Manyetik karşılıklı problemi için basitleştirilmiş bir formülasyon önerilmiştir. Bu formülasyon ile manyetik alanların gerçekçi kafa modelleri ile hızlı çözümü mümkün olmaktadır. İleri problem formülasyonları Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) ile sayısal olarak çözülmektedir. EMKG problemlerinin hızlı çözümü için PC tabanlı bir paralel bilgisayar kümesi oluşturulmuştur. Büyük SEY matris denklemleri bu kümede paralel tekrarlaman yöntemlerle çözülmektedir. Doğrudan ve karşılıklı ileri problem yaklaşımlarının doğruluğu küresel model lerde elde edilen analitik çözümlerle karşılaştırılarak kontrol edilmiştir. Potan siyel ve manyetik alan çözümleri için iki yaklaşımda da %1'in altında Göreceli Fark Ölçütü (GFÖ) bulunmuştur. Karşılıklı yaklaşım kullanıldığında, 100000 düğümlü bir ağ yapısında 256 elektrot (algılayıcı) için elektrik (manyetik) uç alanı çözümü yaklaşık 3 saat sürmektedir. Uç alanları hesaplandıktan sonra voltaj ve manyetik alanların çözüm süresi analitik çözüm sürelerine yakın (yaklaşık milisaniye) olmaktadır. Elektrik ve manyetik ölçümlerin iletken lik değişimlerine duyarlılığı için formülasyonlar türetilmiş ve SEY ile uygu lanmıştır. Geri problem için de Levenberg-Marquardt ve karşılıklı yaklaşım kullanılarak gerçekçi kafa modelleri için çözümler alınmıştır. Karşılıklı yaklaşım, SEY ve parallel programlama ortamı ile EMKG ileri ve geri problemleri için güçlü bir çerçeve yaratılmıştır.
Özet (Çeviri)
The conventional and reciprocal approaches for the forward problem for mulation of the Electro-Magnetic Source Imaging (EMSI) are numerically im plemented. A simplified form of the formulation for the magnetic reciprocal problem is proposed. The formulation allows efficient solution of the magnetic fields using realistic head models. Numerical solutions of all forward prob lem formulations are based on the Finite Element Method (FEM). A parallel PC-based workstation cluster is constructed for efficient solution of the EMSI problems. Large FEM matrix equations are solved using an iterative paral lel solver. The accuracy in the solutions of the two approaches (conventional and reciprocal) are assessed by comparing the results with the analytical solu tions using a spherical head model. For potential and magnetic field solutions, both approaches yield Relative Difference Measures (RDMs) which are less than 1%. Using the reciprocal approach, the computation time for the electric (magnetic) lead field for 256 electrode pairs (sensors) is about 3 hours using the parallel platform for a 100000 node mesh. Once the lead fields are calcu lated, the solution times for the voltages and magnetic fields are comparable to the analytical solutions (on the order of milliseconds). Formulations for computing the sensitivity of electric and magnetic fields to conductivity per turbations are derived. These formulations are implemented using the FEM. The inverse problem is solved using the Levenberg-Marquardt algorithm and the reciprocal approach for realistic meshes. The reciprocal approach using the FEM and the parallel processing platform forms a powerful framework for the forward and inverse problems of EMSI.
Benzer Tezler
- Design and optimization of a general algorithm to calculate possible states of final tables of sport competitions
Spor yarışmalarının nihai tablo durumlarının hesaplanması için genel bir algoritmanın tasarımı ve optimizasyonu
MOUSLEM DAMKHI
Doktora
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKaradeniz Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN PEHLİVAN
- Parallelization of an interior point algorithm for linear programming
Bir iç nokta doğrusal programlama algoritmasının paralelleştirilmesi
HÜSEYİN SİMİTÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
1995
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiBilgisayar ve Enformatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CEVDET AYKANAT
- Implementation of the YOLOv8 convolutional neural network block on fpga
YOLOv8 evrişimsel sinir ağı bloğunun fpga üzerinde gerçeklenmesi
CELİLŞAMİL İLHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. TANKUT AKGÜL
- Development of a modular and open-sourcetomographic imaging software : enhancingthe reconstruction module for low-dose CT and dbt
Modüler ve açık kaynak kodlu tomografik görüntülemeyazılımı: düşük doz BT ve SMT taramaları içinrekonstrüksiyon alt modülünün geliştirilmesi
SEMA ALTUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSA YILDIRIM
- Generalized scattering matrix techniques for hybrid solutions of radiowave propagation problems
Radyodalgası yayılımı problemlerinin hibrit çözümlerine uygun genelleştirilmiş saçılma matrisi yöntemleri
ALİCAN UYSAL
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA AKLEMAN YAPAR