Range test method in microwave imaging
Mikrodalga görüntüleme için menzil testi yöntemi
- Tez No: 467067
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM AKDUMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Mikrodalga görüntüleme (Microwave imaging) görüntülenmesi hedeflenen cisimlerin şekillerinin, pozisyonlarının ve elektriksel özelliklerinin uzaktan algılama ile sezilmesi veya hesaplanması amacıyla mikrodalga frekansındaki elektromanyetik dalgaları kullanan yenilikçi bir görüntüleme yaklaşımıdır. Günümüzde son derece yeni ve çok sıcak bir araştırma olmasının yanısıra mikrodalga görüntüleme teknolojisi çok askeri uygulamalardan hasarsız muayeneye kadar bir çok değişik uygulama alanları ile de üzerine en çok araştırma yapılan konulardan biri haline gelmiş bulunmaktadır.Günden güne bu yenilikçi teknolojinin fraklı kullanım alanları ve gereksinimine rağbet hızla artmaktadır.Gerek sivil alanlardaki uygulamalarda gerek ise askeri ve savunma alanlarında ki uygulama yöntemleri üzerinde oldukça yoğun çalışmalar süratle devam etmektedir. Mikrodalga görüntüleme yöntemlerine sivil alanlarda duyulan ihtiyaçlar başlıca sağlık uygulamalarında ve coğrafik uygulamalarda olmaktadır. Meme kanseri tümörü tespiti konusunda mikrodalga görüntüleme yöntemlerine duyulan ihtiyaç bir çok bilim insanını bu yönde çalışmaya teşvik etmiş ve şuan bu konudaki teknolji yarışı oldukça önemli bir hale gelmiştir. Günden güne meme kanseri vakkaları artmakta olup ve bu rahatsızlığın görülme yaşları daha erken yaşlara kaydıkça mevcut görünleleme sistemlerinin ilerki yaşlarda tümör gelişme riskini ciddi oranda arttırma ihtimali dolayısıyla erken teşhis için genel tarama yapılması mevcut teknolojiler ile uygulanamamaktadır.Mikrodalga görüntüleme yöntemlerini kullanmak üzere bir görüntüleme cihazı geliştirilmesi bir çok insanın hayatına doğrudan pozitif yönde katkıda bulunacaktır. Geliştirelicek bu mikrodalga görüntüleme sistemi erken teşhis ve tarama faaliyetlerine olanak vererek bir çok insanın hayatını kurtarmasına vesile olması beklenmektedir. Mikrodalga görüntüme yöntemlerinin bir diğer sağlık uygulama yeri de beyin tümörü veya beyin kanaması tespiti veya kanama durumunun izlenmesidir. Mevcut teknoji olan bilgisayarlı tomografi (Computed Tomography ) ile tespit yapılması şuan için hastanede mümkün olabilmekte iken mikrodalga görüntüleme yöntemleri kullanılarak geliştirilecek bir system ile hastanın durumu olay yerinde ki ambulans ile tespit edilebilir hale gelerek , doktorlara olay yerinde müdahale imkanı tanınabilmesinin hasta için hayati önlem taşımaktadır. Günümüzde mikrodalga görüntüme yöntemlerinin askeri ve güvenlik uygulamarı da oldukça popüler araştırma konularıdır. Duvar arkası ve içi görüntüleme, gömülü cisim ve mayın tespitinde mikrodalga görüntüleme yöntemleri geliştirelecek teknolojiye en önemli aday tekniklerden biridir. Mikrodalga görüntüleme yöntemleri hedefledikleri amaçlara göre temel olarak iki başlık altında toplanabilir: kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemleri, kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemleri. Burada ilk olarak , ikinci grup olarak sınıfladığımız kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemleri uzayda bir bölgede yer alan cisimlerin elektriksel özelliklerinin (göreli dielektrik katsayısı, iletkenliği ve/veya Debye parametreleri ve/veya Cole-Cole parametreleri) yanısıra aynı zamanda bu cisimlerin şekillerinin ve pozisyonlarının sezilmesini hedefler. Kualitatif (qualitative, nitel) yöntemler başlangıç bilgisi veya ön bilgi ( Apriori information ) olarak adlandırılan problemin çözülebilmesi için gerekli olan bilgiler gerçek uygulamalarda kantitatif (quantitative, nicel) yöntemlere oranla oldukça daha realistik olduğu açıktır. İkinci olarak, ilk görüntüleme yöntemi grubu olarak sınıflandırdığımız kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemleri ise uzayda bir bölgede olduğu bilinen hedeflerin sadece şekillerinin ve pozisyonlarının sezilmesini amaçlar ve cisimlerin elektriksel özellikleri (göreli dielektrik katsayısı, iletkenliği ve/veya Debye parametreleri ve/veya Cole-Cole parametreleri) ile ilgili hiç bir bilgi vermez. Bu özelliği ile kantitatif yöntemlerden ayrılmışlardır. Kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemleri genellikle yüksek hesap gereksinimleri (yüksek hesaplama alanı, yüksek hesaplama gücü, uzun hesaplama zamanları) ile tanınırken kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemleri ise hesaplama gereksinimleri açısından daha düşük beklentileri (düşük hesaplama alanı, düşük hesaplama gücü, oldukça kısa hesaplama zamanları) içindedir. Esas olarak kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemlerinin çıktıları daha genel olup kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemlerinin ürettiği şekil ve pozisyon bilgisinin yanısıra cisimlerin elektriksel özellikleri (göreli dielektrik katsayısı, iletkenliği ve/veya Debye parametreleri ve/veya Cole-Cole parametreleri) ile ilgili de bilgileri içermektedir. Bununla birlikte kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemlerinin basit bir şekilde cisimin şeklini üretmesi ve bu çıktının da kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemlerini başlatmak için kullanılarak ters saçılma probleminin non-lineerliğinin azaltılması mümkündür. Yukarıdaki bilgiler ışığında biz bu tezde 2000'li yıllarda Potthast tarafından geliştirilmiş bir kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemi olan Menzil Testi Yöntemi'ni (Range Test Method) ve bu yöntemin mikrodalga görüntülemedeki verimliliğini araştıracağız. Menzil Testi Yöntemi (Range Test Method) saçılan alanin rastgele olarak seçilen bir bölge üzerine analitik devamının mümkün olup olmadığını araştırmak suretiyle cisimlerin şekilllerini ve pozisyonlarının ortaya çıkarmaya çalışan bir yöntemdir. Bu yöntem dahilinde rastgele seçilmiş bir takım bölgeler üzerine saçılan alanin devam ettirilip ettirilemediği test edilir ve saçıcıların konveks kabukları (convex hull) bulunarak ters saçılma problemi saçıcıları kapsayan daha dar bir bölge üzerine indirgenir. Menzil Testi Yöntemi'nin (Range Test Method) bize sağladığı bu çıktı mikrodalga görüntüleme açısından oldukça önemlidir. Öyle ki, yukarıda da bahseldiği gibi ters saçılma probleminin çözüm bölgesinin daraltılması bu çıktının da kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemlerini başlatmak için kullanılıp ters saçılma probleminin non-lineerliğinin azaltılması mümkün olmaktadır.
Özet (Çeviri)
Microwave imaging is the imaging technology that utilizes the electromagnetic illumination at microwave frequency range to be able to remotely detect, sense or image the targeted objects located in some domain. Besides being a very popular and edge cutting technology of today's science, the microwave imaging attracts a lot attention due to its wide application areas ranging from nondestructive testing to military applications. The microwave imaging methods can be grouped into two main branches with respect to their aimed goals: qualitative microwave imaging techniques, quantitative microwave imaging methods. The latter group, quantitative microwave imaging methods, desires to estimate the electrical parameters of the targets in a host medium by means of the electromagnetic measurements realized at microwave frequency range whereas the first group of methods, qualitative microwave imaging techniques, aims only to estimate the shape and the position of targets hosted in a specific part of the space. The quantitative microwave imaging techniques is generally known with their higher demands, i.e. high computational cost, large computational space, longer computational times. On the other hand, the quantitative microwave imaging methods produces outputs of both the electrical parameters and the shape & locations of the targets, thus their potentials is higher. The qualitative microwave imaging techniques, which were developed in 1990s primarily by mathematicians, generally requires less computational space, efficient in computational cost and time. Giving outputs of the shape and location information, the qualitative microwave imaging techniques have a special importance due to their potentials in popular problems that is came across in today's microwave imaging technology. This thesis investigates the Range Test Method, which is one of the qualitative inversion algorithms developed by Potthast in 2000s. This method tests the scattered field with arbitrarily selected test domains for analytic extensibility on the selected domain. By doing so, the Range Test Method calculates the region to which the scattered field is analytically extensible. This region is called as the convex hull of the scattering targets and it is larger or equal to the exact support of the target. The advantages of the Range Test Method is in fact squeezing the investigation domain on which the quantitative methods searches for the exact shapes, locations and electrical properties of the targets. It is well known that the inverse scattering problem is severely ill-posed thus the initialization of the qualitative imaging methods is quite important to obtain accurate results. In this respect the Range Test Method can provide an important information, which is a squeezed region that encloses the scatterers, for accurate and efficient solution of the ill-posed inverse scattering problem.
Benzer Tezler
- Qualitative microwave imaging in non-destructive testing and evaluation applications
Nitel mikrodalga görüntülemede tahribatsız muayene ve değerlendirme uygulamaları
SEMİH DOĞU
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET NURİ AKINCI
- Meme tümörlerinin çok geniş bantlı radar tabanlı mikrodalga yöntemiyle tespiti
Detection of the breast tumors by ultra-wideband radar based microwave method
ALİ RECAİ ÇELİK
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDicle ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED BAHADDİN KURT
PROF. DR. SELÇUK HELHEL
- Microwave dielectric property based classification of prostate cancer with phantom materials
Mikrodalga dielektrik özellik bazlı fantom materyallerle prostat kanseri sınıflandırılması
NEGAR VARSHABI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM AKDUMAN
- Gemilerin ısar ile görüntülenmesinde radar saçılma yüzeylerinin fizik optik yardımıyla modellenmesi
Başlık çevirisi yok
E.ELİF TEPELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ERCAN TOPUZ
- Microwave imaging of breast cancer with contrast agents
Meme kanserinin kontrast ajanlarla mikrodalga görüntülemesi
SEMA YILDIRIM
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ÇAYÖREN