|
|
Optimizing Image Reconstruction in Electrical Impedance Tomography
Dušek, Jan ; Brančík, Lubomír (referee) ; Sikora, inž Jan (referee) ; Mikulka, Jan (advisor)
Tato disertační práce pojednává o optimalizaci algoritmů pro rekonstrukci obrazu neznámé měrné vodivosti z měřených dat pořízených elektrickou impedanční tomografií. Danou problematiku zde věcně vymezuje několik různých prvků, zejména pak stručný matematický popis dopředné a inverzní úlohy řešené různými přístupy, metodika měření a pořizování dat pro rekonstrukci a přehled dostupných numerických nástrojů. Uvedenou charakteristiku rozšiřuje rozbor optimalizací parametrů modelu ovlivňujících přesnost rekonstrukce, způsoby paralelního zpracování algoritmů a souhrn dostupných zařízení pro měření tomografických dat. Na základě získaných poznatků byla navržena optimalizace parametrů matematického modelu, která umožňuje jeho velmi přesný návrh dle měřených dat. V této souvislosti dochází ke snížení nejistoty rekonstrukce rozložení konduktivity. Pro zefektivnění procesu získávání dat bylo navrženo zařízení k automatizaci tomografie s důrazem na cenovou dostupnost a snížení nejistoty měření. V oblasti tvorby numerického modelu byly dále zkoumány možnosti užití otevřených a uzavřených domén pro různé metody regularizace a hrubost sítě, a to s ohledem na velikost chyby rekonstruované konduktivity a výpočetní náročnost. Součástí práce je také paralelizace subalgoritmů rekonstrukce s využitím vícejádrové grafické karty. Předložené výsledky mají přímý vliv na snížení nejistoty rekonstrukce (optimalizací počáteční hodnoty konduktivity, rozmístění elektrod a tvarové deformace domény, regularizačních metod a typu domén) a urychlení výpočtů paralelizací algoritmů, přičemž výzkum byl podpořen vlastním návrhem jednotky pro automatizaci tomografie.
|
|
|
Improvement of the Biomedical Image Reconstruction Methodology Based on Impedance Tomography
Kořínková, Ksenia ; Bartušek, Karel (referee) ; Bachorec, Tibor (referee) ; Dědková, Jarmila (advisor)
Disertační práce, jež má teoretický charakter, je zaměřena na vylepšení a výzkum algoritmů pro zobrazování vnitřní struktury vodivých objektů, hlavně biologických tkání a orgánů pomocí elektrické impedanční tomografie (EIT). V práci je formulován teoretický rámec EIT. Dále jsou prezentovány a porovnány algoritmy pro řešení inverzní úlohy, které zajišťují efektivní rekonstrukci prostorového rozložení elektrických vlastností ve zkoumaném objektu a jejích zobrazení. Hlavní myšlenka vylepšeného algoritmu, který je založen na deterministickém přístupu, spočívá v zavedení dodatečných technik: level set a nebo fuzzy filtru. Kromě toho, je ukázána metoda 2-D rekonstrukce rozložení konduktivity z jediného komponentu magnetického pole a to konkrétně z-tové složky magnetického toku. Byly vytvořeny numerické modely biologické tkáně s určitým rozložení admitivity (nebo konduktivity) pro otestování těchto algoritmů. Výsledky získané z rekonstrukcí pomocí vylepšených algoritmů jsou ukázány a porovnány.
|
|
|
Portable digitally controlled stabilized source of symmetrical voltage
Hynek, David ; Drexler, Petr (referee) ; Mikulka, Jan (advisor)
This thesis deals with a design of a power supply for a measuring equipment for a geophysical mapping intended to do a reconstruction of an electrical impedance of a ground environment of water reservoirs. The power source is going to be used for laboratory measurements and for outdoor experiments. The thesis describes the selection of suitable components, equipment design and testing. The theoretical part explains the functions of used components and the principle of an electrical impedance tomography. The conclusion summarizes the properties of the proposed solution and evaluates the final product.
|
|
|
New Optimization Algorithms for a Digital Image Reconstruction in EIT
Kříž, Tomáš ; Koňas, Petr (referee) ; Král, Bohumil (referee) ; Dědková, Jarmila (advisor)
This doctoral thesis proposes a new algorithm for the reconstruction of impedance images in monitored objects. The algorithm eliminates the spatial resolution problems present in existing reconstruction methods, and, with respect to the monitored objects, it exploits both the partial knowledge of configuration and the material composition. The discussed novel method is designed to recognize certain significant fields of interest, such as material defects or blood clots and tumors in biological images. The actual reconstruction process comprises two phases; while the former stage is focused on industry-related images, with the aim to detect defects in conductive materials, the latter one concentrates on biomedical applications. The thesis also presents a description of the numerical model used to test the algorithm. The testing procedure was centred on the resulting impedivity value, influence of the regularization parameter, initial value of the numerical model impedivity, and effect exerted by noise on the voltage electrodes upon the overall reconstruction results. Another issue analyzed herein is the possibility of reconstructing impedance images from components of the magnetic flux density measured outside the investigated object. The given magnetic field is generated by a current passing through the object. The created algorithm for the reconstruction of impedance images is modeled on the proposed algorithm for EIT-based reconstruction of impedance images from voltage. The algoritm was tested for stability, influence of the regularization parameter, and initial conductivity. From the general perspective, the thesis describes the methodology for both magnetic field measurement via NMR and processing of the obtained data.
|
|
|
Analog-digital module for electrical impedance tomography
Zimniok, David ; Mikulka, Jan
The present text introduces the concept of data collecting (voltages and currents) from a phantom connected to electrical impedance tomography. The concept involves a method for signal multiplexing from up to 256 electrodes and the current source for such probes. Considering the high number of electrodes and the estimated extended distances between the probes and the measuring card, the method recommends using probes to convert the measured voltage to a current loop, making them suitable for measuring small voltage levels in the millivolt range.
|
|
|
Analog-digital module for electrical impedance tomography
Zimniok, David ; Hejtmánek, Tomáš (referee) ; Mikulka, Jan (advisor)
Tato bakalářská práce se zabývá elektrickou impedanční tomografií a jejími problémy. Prvním problémem je měření napětí v širokém rozsahu od milivoltů po desítky voltů. Druhým problémem je měření fáze impedance pomocí mikroprocesoru bez lidské pomoci. Také bylo třeba vyřešit problém s návrhem elektrod a s přenosem malého napětí na velké vzdálenosti mezi měřeným objektem a navrženým zařízením pro zpracování signálů. Ke zpracování signálů a komunikaci byl zvolen mikroprocesor ARM doplněný o zesilovač, který má nastavitelné zesílení a také lineární optočlen pro ochranu mikroprocesoru. Pro zajištění přenosu měřeného napětí na velké vzdálenosti bez ztráty dat je navržena aktivní sonda. Data jsou přenášena prostřednictvím proudové smyčky.
|
|
|
Laboratory current source with direct digital synthesis
Pěčonka, David ; Hejtmánek, Tomáš (referee) ; Mikulka, Jan (advisor)
The work deals with the design of a laboratory generator with a current output for supplying elements with a maximum impedance in units of k. The text itself discusses the designs of individual parts of the device and the choice of suitable components for their implementation. The sub-chapters deal with the design process of the power supply and digital parts are followed by the mechanical construction of the source, which ends with the verification of the expected properties of the designed and constructed source. The result of the work is a source with a current output of up to ±10 mA with the possibility of parameterization of the frequency, amplitude and shape of the signal using control elements and also digitally using the universal serial bus. The signal is generated using a direct digital synthesis (DDS) system. The generator itself is supplied by a rechargeable battery.
|
|
|
Design of the system for the carbon composite conductive layers of the L-39NG aircraft testing and the optimization of the conductive material
Pham, Ngoc Nam ; Hönig,, Martin (referee) ; Háze, Jiří (advisor)
V posledních desetiletích je v leteckém průmyslu výrazně preferováno použití kompozitů. Nejnovější projekty českého leteckého průmyslu se zaměřují také na zvýšení využití kompozitů v nových letadlech. Tato práce se zaměřuje na výzkum elektrických vlastností kompozitu za účelem optimalizace výběru materiálu. Diplomová práce představuje návrh automatické měřicí stanice sloužící k měření a testování elektrických vlastností kompozitních vzorků vyráběných společností AERO Vodochody AEROSPACE as. K tomuto účelu je použito zařízení LCR bridge R&S HM8118 a řídicí program je navržen v prostředí MATLAB s použitím jazyka SCPI. Navržený systém je následně použit pro experimentální ověření elektrické vodivosti kompozitních vzorků. Výsledky měření budou základem pro vývoj kompozitů pro leteckou vodivost v nových letadlech. Tato práce také prezentuje výsledky testu úderu blesku na vybraných kompozitních vzorcích. Výsledky testu na úder blesku poskytují hlubší znalosti o schopnosti vzorků chránit před úderem blesku. V této práci je také představen vývoj nedestruktivního testovacího systému založeného na metodě elektrické impedance/odporové tomografie. Vývoj je v prvních fázích, ale očekává se, že systém bude využíván jako systém monitorování zdraví struktur.
|
|
|
Optimizing Image Reconstruction in Electrical Impedance Tomography
Dušek, Jan ; Brančík, Lubomír (referee) ; Sikora, inž Jan (referee) ; Mikulka, Jan (advisor)
Tato disertační práce pojednává o optimalizaci algoritmů pro rekonstrukci obrazu neznámé měrné vodivosti z měřených dat pořízených elektrickou impedanční tomografií. Danou problematiku zde věcně vymezuje několik různých prvků, zejména pak stručný matematický popis dopředné a inverzní úlohy řešené různými přístupy, metodika měření a pořizování dat pro rekonstrukci a přehled dostupných numerických nástrojů. Uvedenou charakteristiku rozšiřuje rozbor optimalizací parametrů modelu ovlivňujících přesnost rekonstrukce, způsoby paralelního zpracování algoritmů a souhrn dostupných zařízení pro měření tomografických dat. Na základě získaných poznatků byla navržena optimalizace parametrů matematického modelu, která umožňuje jeho velmi přesný návrh dle měřených dat. V této souvislosti dochází ke snížení nejistoty rekonstrukce rozložení konduktivity. Pro zefektivnění procesu získávání dat bylo navrženo zařízení k automatizaci tomografie s důrazem na cenovou dostupnost a snížení nejistoty měření. V oblasti tvorby numerického modelu byly dále zkoumány možnosti užití otevřených a uzavřených domén pro různé metody regularizace a hrubost sítě, a to s ohledem na velikost chyby rekonstruované konduktivity a výpočetní náročnost. Součástí práce je také paralelizace subalgoritmů rekonstrukce s využitím vícejádrové grafické karty. Předložené výsledky mají přímý vliv na snížení nejistoty rekonstrukce (optimalizací počáteční hodnoty konduktivity, rozmístění elektrod a tvarové deformace domény, regularizačních metod a typu domén) a urychlení výpočtů paralelizací algoritmů, přičemž výzkum byl podpořen vlastním návrhem jednotky pro automatizaci tomografie.
|
|
|
Measuring Card For Electrical Impedance Tomography V20
Balajka, Martin
This project aims to improve the first version of an electrical impedance tomography card. The main enhancement of this version is the replacement of Raspberry Pi with a better platform - STM32, implementation of voltage and phase shift measurements, and error correction in the first version. The main reason for moving from Raspberry Pi to STM32 is speed, power consumption and ease of use for the end user.
|
guest ::
