A novel approach for the solution of forward and inverse problems associated with near field microwave imaging systems
Yakın alan mikrodalga görüntüleme sistemlerinde ileri ve geri problemlerin çözümüne yönelik yeni bir yaklaşım
- Tez No: 826907
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LALE ALATAN, DOÇ. DR. SEVİNÇ FİGEN ÖKTEM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektromanyetik Alanlar ve Mikrodalga Tekniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Günümüz yakın alan mikrodalga görüntüleme sistemlerinde, alıcı ve vericiler Çok Girdili Çok Çıktılı (ÇGÇÇ) konfigürasyonu ile düzenlenmektedir. Bu sistemlerde, görüntüleme bir ters problem olarak ele alınmaktadır. Ters problemin çözülebilir olması için ileri problemin bazı varsayımlarla oluşturulması gerekmektedir. Temel yaklaşımlardan biri, görüntülenecek cisim ile bulunduğu ortam arasındaki kontrast farkının az olduğunun varsayılmasıdır. Nesne ve görüntüleme sisteminin birbirlerinin uzak alanında olması da bir başka yaygın varsayımdır. Bu varsayımlar ters problemin çözümü için kritik olmalarıyla birlikte, çözümün doğruluğunu önemli bir şekilde kısıtlamaktadır. Çünkü, nesne özellikleri ve ölçüm modellemeleri genellikle gerçekçi olmamaktadır. Bu tez çalışması, yakın alan mikrodalga görüntüleme teknikleri alanında üç önemli katkı sunmaktadır. İlk olarak, akım yoğunluğu dağılımı ve dielektrik ve öziletkenlik profili arasında bir optimizasyon problemi, sıralı minimizasyon tekniği kullanılarak ele alınmaktadır. Karşılaşılan alt optimizasyon problemleri ayrı olarak ele alınıp, dielektrik ve iletkenlik profili için toplam değişim düzenlileştirmesi kullanılarak önerilen yöntem, ters problemin verimli ve hızlı çözülmesini sağlamaktadır. İkinci olarak, çalışma ile literatürde şimdiye kadar göz ardı edilmiş olan farklı anten polarizasyonlarının ve anten sayısının görüntüleme performansı üzerindeki etkisi incelenmektedir. Sonuçlar, alansal olarak sınırlı ortamlarda görüntüleme performansını iyileştirmek için polarizasyon çeşitliliğinin potansiyelini göstererek önemli uygulamalı sonuçlar sunmaktadır. Son olarak, önerilen yöntem ile antenlerin tam dalga analizlerinden elde edilen yakın alan örüntüleri verimli bir şekilde kullanılmakta, hesaplama karmaşıklığı aşılmakta ve bu sayede görüntü geriçatımı işlemi için pratik bir şekilde uygulanması sağlanmaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent near field microwave imaging systems, the transmitters and receivers are arranged in multiple-input multiple-output (MIMO) configuration. In these systems, imaging is regarded as an inverse problem. For the solution of the inverse problem, the forward problem is required to be constructed with certain approximations. Among principal ones of these approximations is the low contrast assumption between the electrical properties of the object and the ambient medium. The object being in the far zone of the transducers and vice versa is another principal approximation. Although these approximations are crucial for the solution of the inverse problem, they limit the accuracy of the solution, because the approximations are often not realistic in representing the actual object properties and modeling the measurement setup. This thesis study presents three significant contributions in the field of near-field microwave imaging techniques. Firstly, for image reconstruction, an optimization problem involving the current density distribution and the dielectric and conductivity profile of the body is addressed using the alternating minimization technique. By handling the subproblems for each unknown variable separately and utilizing total variation regularization, the proposed reconstruction method enables efficient and fast solutions for the inverse problem. Secondly, the study investigates the impact of different antenna polarizations and the number of antennas on imaging performance, a crucial aspect previously overlooked in experimental studies. The results demonstrate the potential of polarization diversity to enhance imaging results in space-constrained settings. Lastly, by efficiently utilizing near-field data obtained from full-wave analyses of antennas, the proposed methodology overcomes the computational complexity of full-wave solution approaches for the forward problem and allows for practical implementation in the image reconstruction process.
Benzer Tezler
- Computer aided fairing of ship hull forms
Tekne form yüzeylerinin bilgisayar destekli düzgünleştirilmesi
EBRU NARLI
Doktora
İngilizce
1999
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. KADİR SARIÖZ
- Robotic hand design using flexible and continuum structures
Esnek ve sürekli yapılarla robotik el tasarımı
HATİCE DİDEM ÜZGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PINAR BOYRAZ
- Image reconstruction with deep learning and applications in MR images
Derin öğrenme ile görüntü geriçatımı ve MR görüntülerinde uygulamaları
AMIR AGHABIGLOU
Doktora
İngilizce
2022
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENDER METE EKŞİOĞLU
- 1917 yılına kadar yayımlanan Kazak hikâye ve romanlarına tematik bir bakış
A thematic approach to the Kazakh short stories and novels published until 1917
NAZKHANYM PANAYEVA
Doktora
Türkçe
2014
Türk Dili ve EdebiyatıEge ÜniversitesiTürk Dili ve Edebiyatı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAVUZ AKPINAR
- Deep-learning based optimization framework for wireless powered communication networks
Enerji hasadı yapan kablosuz ağlar için derin öğrenme tabanlı eniyileme
AYSUN GURUR ÖNALAN KÖPRÜ
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNEM ÇÖLERİ