Durağan olmayan sesötesi doppler işaretlerinin zamana bağımlı adaptif parametrik modeller ile modellenmesi
Time dependet adaptive parametric modeling of nonstationary ultrasonic doppler signals
- Tez No: 50854
- Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. NECMİ TAŞPINAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1996
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Özet Sesötesi Doppler, vücut içerisindeki hareketli parçacıklara ait hızların ölçülmesi için kullanılan güçlü ve önemli bir tekniktir. Bu teknik, kan akışı ile ilgili bir takım zamana bağımlı parametrelerin, özellikle de kan akış hızının, zamanla değişiminin izlenmesinde etkin bir şekilde kullanılmaktadır. Sesötesi Doppler işaretlerinin benzetimi ve modellenmesi, hem çeşitli Doppler spektral analiz ve maksimum frekans kestirim tekniklerinin güvenilirliklerinin test edilmesini sağlaması hem de Doppler işaretinin ortaya çıkmasında rolü bulunan fiziksel süreçlerin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunması sebebiyle, son yılların popüler araştırma konularından birisi olmuştur. Bir Doppler işaretine ait zaman frekans spektrogramı çizildiğinde, spektral güç yoğunluğunun zaman ekseni boyunca olan değişiminin peryodiğe yakın ve değişim peryodunun da yaklaşık olarak ortalama kalp çevrimi süresine eşit olduğu görülür. O halde, bu işaret parametrik bir model ile modellenirse ve model derecesi yani modeldeki parametre sayısı sabit tutulursa, model parametrelerinin zamanla değişiminin de normal olarak işaretin spektral özelliklerine benzer şekilde peryodik olması beklenir. Bu gözlem ışığında, bu tezde sesötesi Doppler işaretlerinin modellenmesi için para metreleri zamana bağımlı bir ARMA modele dayanan yeni bir yaklaşım sunulmak tadır. Burada sunulan metodun literatürde mevcut olan diğer metodlara göre temelüstünlüğü Doppler işaretinin zamanla değişen güç spektral yoğunluk fonksiyonu için herhangi bir varsayım yapılmasını gerektirmemesidir. Model parametrelerinin zamana bağımlılığının peryodik ve peryodun ortalama kalp çevrimine eşit olduğu varsayılmıştır. Bunun sonucu olarak, bu parametrelerin zamanla değişimi az sayıda baz fonksiyonunun ağırlıklandırmalı bir toplamı ile temsil edilmiştir. Burada baz fonksiyonları olarak Fourier fonksiyonları seçilmiştir; ancak literatürde başka baz fonksiyonları da mevcuttur. Benzetim modelinin parametreleri doğrudan doğruya deneysel Doppler işaret örneklerinden kestirilmiştir. Hem zaman hem de zaman- frekans domenlerinde yapılan karşılaştırmalar sunulan metodun Doppler işaretlerinin modellenmesinde ve benzetiminde başarı ile kullanılabileceğini göstermektedir. Tezİn birinci bölümünde, sesötesi Doppler tekniklerinin gelişimi ve Doppler işaretlerinin işlenmesi ile ilgili bir literatür özeti verilmektedir. ikinci bölümde, sesötesi Doppler tekniği ile ilgili temel bilgiler verilmektedir. Üçüncü bölümde, durağan Doppler işaret çerçeveleri sentezlenmesine yönelik yeni bir metod sunulmaktadır. Bu bölümde ayrıca bilgisayar benzetimleri yardımıyla sunulan metodun performansı test edilmiştir. Dördüncü bölümde, Doppler işaretinin spektral özelliklerinin zamana göre değişimi incelenerek, bir sonraki bölümde sunulacak olan durağan olmayan Doppler işaretlerinin modellenmesine yönelik yeni bir metodun altyapısı hazırlanmaktadır. Beşinci bölümde, durağan olmayan Doppler işaretlerinin modellenmesine ve ben zetimine yönelik yeni bir metod sunulmaktadır. Bu bölümde bir önceki bölümde elde edilen sonuçlar ışığında bir matematiksel işaret modeli kurulmaktadır. Model parametreleri, bir en küçük kareler metodu yardımıyla kestirilmekte ve benzetim sonuçları deneysel sonuçlarla kıyaslanmaktadır. Altıncı bölümde ise, tezde elde edilen sonuçlar irdelenmekte ve sunulan yaklaşımın iyi ve kötü yanları ile gelecekte yapılabilecek ek çalışmalar tartışılmaktadır.
Özet (Çeviri)
vııı Summary Ultrasonic Doppler is a very powerful and important technique for noninvasive mea surement of the velocities of moving particles within the body. The technique is efficiently used for monitoring time variations of a number of time dependent para meters related with blood flow, particularly the flow velocity. Simulation and modeling of ultrasonic Doppler signals have been one of the popular research areas in the last decade since the models developed have not only pro vided useful signal simulators for the testing of various Doppler spectral analysis and maximum frequency estimation techniques but also contributed to a better un derstanding of the physical processes responsible for the generation of the Doppler signal. When the time-frequency spectrogram for a Doppler signal is calculated, it is seen that the variation of spectral power density along the time-axis is similar to periodic with a period approximately equal to the average cardiac cycle duration. Then, if this signal is modeled using a parametric model, one naturally expects the model parameters to show a similar periodic time variation provided that the model order, that is the number of the model parameters, is fixed. Based on this observation, a new approach for the modeling of the ultrasonic Doppler signals which employs an ARMA model with time dependent parameters is proposed in this thesis. The main advantage of the method presented here over other methodsIX in the literature is that it does not require an assumption for the time-varying power spectral density function of the Doppler signal. Time dependencies of the model parameters are assumed to be periodic with a period equal to the average cardiac cycle. Hence, time variations of these parameters are represented with a weighted sum of a small number of base functions. The Fourier base is chosen here while other base functions are also available in the literature. The parameters of the simulation model are directly estimated from the experimental Doppler signal samples available. Comparisons in both time and time-frequency domains show that the method proposed here can successfully be used for the modeling and simulation of the ultrasonic Doppler signals. The first chapter of the thesis provides a literature summary on the advances in ultrasonic Doppler techniques. Chapter two is an introduction to the fundamentals of ultrasonic Doppler. Chapter three presents a new method for the synthesis of stationary Doppler signal frames. Performance of the proposed method is also tested by computer simulations in this chapter. In chapter four, the background for a new modeling and simulation method for nonstationary Doppler signals, which will be presented in the next chapter, is estab lished by analysing the time variation of the spectral characteristics of the ultrasonic Doppler signal. Chapter five presents a new modeling and simulation method for nonstationary ultrasonic Doppler signals. A mathematical signal model is constructed by utilizing the findings of the previous chapter. The parameters of the model are estimated by employing a least squares method and simulation results are compared with the experimental data. Chapter six discusses the advantages and disadvantages of the new method proposed in the previous chapter.
Benzer Tezler
- Durağan olmayan sinyallerin parametrik izgel kestirimi
Parametrik spectral estimation of nonstationary signals
ALİ KADERLİ
Doktora
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİM KAYHAN
- Durağan olmayan sinyallerin anlık bantgenişliği kestirimi ve süzülmesi
Instantaneous bandwidth estimation and filtering of nonstationary signals
MURAT ŞANSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. SALİM KAYHAN
- Online minimax optimal density estimation and anomaly detection in nonstationary environments
Durağan olmayan ortamlarda çevrimiçi minimaks optimal yoğunluk tahmini ve anomali tespiti
KAAN GÖKCESU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SÜLEYMAN SERDAR KOZAT
- Durağan olmayan sinyallerin senkro sıkıştırma ve görgül kip ayrışım yöntemleri ile analizi
Analysis of non-stationary signals by synchrosqueezing and empirical mode decomposition methods
ALİ KARACA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT ÖZTÜRK
PROF. DR. AYDIN AKAN
- Advanced nonlinear and nonstationary methods for the analysis of financial time series
Finansal zaman serilerinin analizinde ileri lineer olmayan ve durağan olmayan yöntemler
ADİL YILMAZ
Doktora
İngilizce
2020
EkonomiYeditepe ÜniversitesiFinansal İktisat Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GAZANFER ÜNAL