Abstrakti
Inversio-ongelma määritellään ongelmana, joka rikkoo yhtä hyvin asetetun ongelman klassisista kriteereistä: ongelmalla on ratkaisu, joka on yksikäsitteinen ja jatkuva datan suhteen jossain järkevässä topologiassa. Ongelman, joka ei ole hyvin asetettu, sanotaan olevan huonosti asetettu, ja huonosti asetettujen ongelmien ratkaisemiseen soveltuvien työkalujen kehitys on inversio-ongelmien tutkimusalan tavoite.
Kuvantamisessa tuntemattoman muuttujan korkea dimensio verrattuna mittausdatan dimensioon johtaa usein siihen, että ongelma on huonosti asetettu. Kuvantamisongelmassa yritetään rekonstruoida kohteena olevan kappaleen kaksi- tai kolmiulotteinen rakenne, minkä seurauksena tuntemattomien parametrien määrä voi olla satojatuhansia, tai jopa ylikin. Mittausdatan dimension sen sijaan määrittää sensorien lukumäärä, joten fyysisten rajoitteiden seurauksena se on yleensä vähintään kertaluokkaa matalampi. Toinen seuraus ongelman korkeasta dimensiosta on ratkaisemisen laskennallinen vaativuus.
Kuvantamisongelmassa datan keräämisestä seuraa myös kustannuksia, joten luonnollisena tavoitteena on minimoida tarvitun datan määrä. Yksi työkalu tähän on optimaalinen koesuunnittelu, jossa yritetään suorittaa koe niin, että saadun datan arvo olisi mahdollisimman suuri. Haasteena tässä on, että optimaalisen koeasetelman etsiminen johtaa yleensä laskennallisesti haastavaan ongelmaan, jonka koko riippuu sekä datan että tuntemattoman dimensiosta. Tämän haasteen ratkaiseminen on tämän väitöskirjan pääasiallinen tavoite. Ongelmaa voidaan lähestyä käyttämällä gaussisia approksimaatioita ongelman asettelussa, mikä johtaa käytännöllisiin ratkaisukaavoihin kohdemuuttujille. Tässä väitöskirjassa kehitetään työkaluja, jotka mahdollistavat mittausasetelmien odotusarvoisten hyötyjen tehokkaan laskennan, erityisesti sekventiaalisille kuvantamisongelmille ja ei-gaussisille priorimalleille. Lisäksi näitä työkaluja sovelletaan sekä lääketieteelliseen kuvantamiseen että tähtitieteeseen.
Julkaisun otsikon käännös | Bayesiläinen optimaalinen koesuunnittelu kuvantamisessa |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-1608-3 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-1609-0 |
Tila | Julkaistu - 2023 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- inversio-ongelma
- bayesiläinen mallinnus
- optimaalinen koesuunnittelu
- tomografiakuvantaminen
- tietokonetomografia
- magnetorelaxometriakuvantaminen
- adaptiivinen optiikka