Diffüz optik tomografi sistemlerinde optot yerleşimi ve ağırlık matrisi modifikasyonu
Optode arrangement and weight matrix modification in diffuse optical tomography systems
- Tez No: 793342
- Danışmanlar: PROF. DR. HERMAN SEDEF
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Bioengineering, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
İleri ve ters yol problemi Diffüz Optik Tomografi (DOT) sisteminin önemli parçalarıdır. Optot sayısının doğru belirlenmesi ve kaynak detektör eşleşmelerinin iyi yerleştirilmesi kadar, seçilen geometriye göre kullanılacak düzenlileştirme yöntemi de önemlidir. Maliyetler ve hesaplama süreleri, kaynak ve detektörlerin sayısıyla birlikte artar. Bu parametreler doğru kaynak detektör yerleşimi ile azaltılabilir. Bu tez çalışmasında, çok sayıda kaynak detektör eşleşmesinden elde edilecek başarının, doğru düzenlileştirme yöntemi ve optot geometrisi ile az sayıda kaynak detektör eşleşmesinden de elde edilebildiği gösterilmiştir. İlk olarak düşük maliyetli ve etkili bir optot geometrisi üzerinde çalışılmış ve özgün bir optot geometrisi tasarlanmıştır. Bu geometriye ek olarak, önerilen optot geometrisinin performansını test etmek için diğer çalışmalarda sıklıkla kullanılan dört farklı kaynak detektör yerleşimi seçilmiştir. Daha sonra tüm geometriler için ileri model ağırlık matrisi oluşturulmuştur. Ters yol problemini çözmek için sıradan En Küçük Kareler, En Küçük Mutlak Küçülme ve Seçim Operatörü Regresyonu, Ridge Regresyonu ve Elastik-Net düzenlileştirme yöntemleri kullanılmıştır. Ters yol problemi sonucu elde edilen üç boyutlu görüntülerin kalitesi, gürültülü ve gürültüsüz sentetik veriler karşılaştırılarak incelenmiştir. Son olarak, DOT sistemi üzerinde doğrudan etkiye sahip ağırlık matrisine, uygun ve özgün bir modifikasyon yöntemi uygulanmıştır. Bu tez çalışması kapsamında üretilen özgün ağırlık matrisi modifikasyonu, oluşturulan tüm geometrilere ait ağırlık matrislerine uygulanmış ve gürültülü ve gürültüsüz durumlar için test edilmiştir. Sonuçlar, önerilen geometrinin ve doğru düzenlileştirme yönteminin, diğer uygun maliyetli geometrilere göre çok daha iyi tahmin doğruluğuna ve gürültüye karşı daha dayanıklı ve daha düşük hesaplama süresine sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca ağırlık matrisi modifikasyonu ile doğruluğun daha da artırılabildiği ve yüksek maliyetli DOT sistemlerine eş değer bir sistem oluşturulabildiği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
The forward and inverse problem are the important parts of the Diffuse Optical Tomography system. As well as the correct determination of the optode number and good placement of the source-detector matches, the regularization method to be used relative to the selected geometry is also important. The higher the number of source-detector, the higher cost and computation time. These parameters can be reduced with a correct placement. In this study is to show that the success to be obtained from a vast amount of source-detector matches can also be obtained from few number of source-detector matches with the correct regularization method and optode geometry. Firstly, a low cost and effective optode geometry was studied and a custom optode geometry was designed. In addition to this geometry, four different source-detector placements that are frequently used in other studies were selected to test the performance of proposed optode geometry. Then forward model weight matrix was generated for all geometries. Ordinary Least Squares, Least Absolute Shrinkage and Selection Operator Regression, Ridge Regression and Elastic-Net regularization methods were used to solve inverse problem. The quality of the reconstructed images obtained from inverse problem were examined by comparing synthetic data with and without noise. Secondly, a suitable and unique modification method was applied to the weight matrix, which has a direct impact on the DOT system. The unique weight matrix modification produced in this thesis is applied to the weight matrices of all geometries created and tested for noisy and noiseless cases. The results show that the proposed geometry and the correct regularization method has better estimation accuracy and lower computation time more robust to noise than the other cost-effective geometries. It is also shown that by modifying the weight matrix, the accuracy can be further improved and a system equivalent to high-cost DOT systems can be created.
Benzer Tezler
- Diffüz optik tomografi sistemlerinde ters problem çözümü için yeni yöntemler
Novel methods for inverse problem solution in diffuse optical tomography systems
SİNEM UYSAL
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UMUT ENGİN AYTEN
- 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
- Difüz optik tomografide kullanılan geri çatım tekniğinde görüntü kalitesini arttıracak düzenlemeler yaparak görüntü oluşturma ve elde edilen görüntüleri karşılaştırma
Image is reconstructed by editing A reconstruction technique used in diffuse optic tomography to improve image quality and obtained images are compared
GENÇAY SEVİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
BiyofizikAkdeniz ÜniversitesiBiyofizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT CANPOLAT
- Difüz optik tomografi sisteminde sayısal görüntü işleme tekniklerinin geliştirilmesi ve test edilmesi
Development and testing of digital image processing techniques in diffuse optical tomography system
YİĞİT ALİ ÜNCÜ
- Difüz optik tomografide iki farklı geri-çatım tekniğiyle görüntü oluşturma ve elde edilen görüntüleri karşılaştırma
In diffuse optical tomography reconstructing with two different back projection techniques and comparing reconstructed images
TANJU MERCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
BiyofizikAkdeniz ÜniversitesiBiyofizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT CANPOLAT