Fast calibration and image reconstruction for magnetic particle imaging
Manyetik parçacık görüntüleme için hızlı kalibrasyon ve görüntü geriçatımı
- Tez No: 498469
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİNE ÜLKÜ SARITAŞ ÇUKUR, DR. CAN BARIŞ TOP
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
Manyetik parçacık görüntüleme (MPG), vücuda enjekte edilen manyetik nanoparçacıkların (MNP) uzamsal dağılımını görüntülemede kullanılan görece yeni bir tıbbi görüntüleme yöntemidir. Sistem matrisi (SM) yaklaşımı ile yapılan görüntü geriçatımında, tek bir MNP örneğinin tüm görüş alanı (GA) içine yerleştirilmesi ve taranması yoluyla yapılan ve uzun zaman süren bir kalibrasyon taramasına ihtiyaç vardır. Üstelik SM'nin boyutu, 3B yüksek çözünürlüklü ve görece geniş GA için standart geriçatım teknikleri ile gerçek zamanda yüksek kaliteli görüntüler elde edilemeyecek kadar büyüktür. Bu tezde, kalibrasyon taraması için GA'da birçok pozisyonda MNP örnekleri içeren kodlu kalibrasyon sahneleri (KKS) önerilmektedir. Ayrık kosinüs dönüşümü uzayında seyrek olan SM, l1-norm minimizasyonu ile Yön Değiştiren Çarpanlar Yöntemi (YDÇY) kullanılarak geriçatılmıştır. KKS'lerin etkinliği, farklı parametre kümelerinde benzetimler yoluyla analiz edilmiş ve sonuçlar standart seyrek geriçatım tekniği ile karşılaştırılmıştır. MPG görüntüleri doğal olarak seyrek oldukları için, YDÇY'nin toplam değişinti ve l1-normu birlikte minimize eden versiyonu, görüntü geriçatımı için de önerilmiştir. Görüntü kalitesi MPG görüntü geriçatımında çokça kullanılan şu algoritmaların sonuçları ile karşılaştırılmıştır: Cebirsel geriçatım tekniği, negatif olmayan kaynaşık LASSO ve X-uzayı tabanlı izdüşüm yöntemi. Dahası, YDÇY gerçek zamanlı görüntü geriçatımı için GPU üzerinde paralellenmiştir. Önerilen yöntemler kullanılarak elde edilen sonuçlara göre, sistem kalibrasyonu için gerekli ölçüm süresi büyük ölçüde azaltılmış, ve görüntü kalitesi ve hız açısından görüntü geriçatım performansı önemli oranda iyileştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Magnetic particle imaging (MPI) is a relatively new medical imaging modality that images the spatial distribution of magnetic nanoparticles (MNPs) administered to the body. For image reconstruction with the system matrix (SM) approach, a time-consuming calibration scan is necessary, in which a single MNP sample is placed and scanned inside the full field-of-view (FOV). Moreover, for a relatively large 3D high-resolution FOV, the reconstructed SM is too large to get high quality images in real-time using the standard state-of-the-art techniques. In this thesis, for the calibration scan, the use of coded calibration scenes (CCSs) is proposed, which utilizes MNP samples at multiple positions inside the FOV. The SM, which is sparse in the discrete cosine transform domain, is reconstructed using the Alternating Direction Method of Multipliers (ADMM) with l1-norm minimization. The effectiveness of the CCSs for different parameter sets is analyzed via simulations, and the results are compared with the standard sparse reconstruction technique. As the MPI images are naturally sparse, ADMM is also proposed for image reconstruction, minimizing the total variation and l1-norm. Image quality is compared with the images obtained by widely used MPI image reconstruction algorithms: Algebraic Reconstruction Technique, Nonnegative Fused LASSO, and X-space-based projection reconstruction. Moreover, ADMM is parallelized on a GPU for real-time image reconstruction. The results show that the required number of measurements for system calibration is substantially reduced with the proposed methods, and the reconstruction performance is significantly improved in terms of both image quality and speed.
Benzer Tezler
- Mikrodalga temelli klinik öncesi deneysel ortopedik görüntüleme sisteminin geliştirilmesi
Development of a microwave-based pre-clinical experimental orthopedical imaging system
ERCAN MENGÜÇ
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK HELHEL
- Photometric stereo considering highlights and shadows
Parlama ve gölgeleri gözönüne alan fotometrik stereo
SONER BÜYÜKATALAY
Doktora
İngilizce
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. UĞUR HALICI
YRD. DOÇ. DR. ÖZLEM BİRGÜL
- Isar imaging for moving targets
Hareketli hedefler için ısar görüntüleme
TOYGAR BİRİNCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLBİN DURAL
- Bilgisayar destekli kalite kontrol sistemleri
Computer aided quality control systems
ÖZGEN TURASI
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. MURAT DİNÇMEN
- Futbol maç analizi için maç yayın görüntüsünden kamera kalibrasyonu
Camera calibration from match broadcasting image for football match analysis
RAMAZAN SEYFELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHacettepe ÜniversitesiBilgisayar Grafiği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAR ARITAN