Abstrakti
Käänteiset reuna-arvo-ongelmat liittyvät läheisesti kuvantamismenetelmiin, joissa kappaleen sisäisiä ominaisuuksia rekonstruoidaan pintamittausten perusteella. Väitöskirjassa esitellään parannettuja rekonstruktiomenetelmiä ja uusia laskennallisia lähestymistapoja elliptisille ja parabolisille käänteisreuna-arvo-ongelmille. Sovelluskohteina tarkastellaan impedanssitomografiaa eli EIT:tä sekä lämpötomografiaa.
Tarkasteltavat käänteisongelmat ovat epälineaarisia ja rekonstruktiot lasketaan pienimmän neliösumman menetelmällä. Neliösumman minimointialgoritmit perustuvat kohdefunktion ja sen osittaisderivaattojen toistuvaan evaluointiin. Väitöskirjassa kohdefunktiot, jotka ovat osittaisdifferentiaaliyhtälöiden ratkaisuja, korvataan polynomisijaismalleilla eli -surrogaateilla, joiden evaluointi ja derivointi on suoraviivaista. EIT:n yhteydessä menetelmää käytetään sähköisten ominaisuuksien lisäksi kappaleen muodon estimointiin. Menetelmän todetaan toimivan lämpötomografiassakin, myös silloin, kun tieto kappaleen muodosta on epävarmaa.
Väitöskirjassa esitellään myös uusi logaritminen linearisointimenetelmä EIT:lle. Muuntamalla jännitemittaukset tietyllä logaritmisella tavalla voidaan vähentää sähköisten ominaisuuksien ja mittausten välistä epälineaarisuutta, jolloin rekonstruktio voidaan laskea pienemmällä määrällä minimointiaskeleita. Lisäksi EIT:n niin sanotulle täydelliselle elektrodimallille ehdotetaan uutta muotoilua, joka on yhteensopiva kokeellisten mittausten kanssa, mutta joka lisää ratkaistavan potentiaalin säännöllisyyttä ja siten nopeuttaa numeeristen menetelmien suppenemista.
Julkaisun otsikon käännös | Approksimaatioita ja surrogaatteja laskennallisille käänteisreuna-arvo-ongelmille |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-7611-9 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-7610-2 |
Tila | Julkaistu - 2017 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- inversio-ongelmat
- epävarmuuden kvantifiointi
- osittaisdifferentiaaliyhtälöt
- epälineaarinen pienimmän neliösumman menetelmä
- polynomisurrogaatti
- impedanssitomografia
- täydellinen elektrodimalli
- lämpötomografia