Optimization method and PCA noise suppression application for ultrasound transmission tomography

• Autorzy: Rymarczyk Tomasz , Sikora Jan

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2020.02.21

Warianty tytułu

PL

Metoda optymalizacji i redukcja szumu PCA do ultradźwiękowej tomografii transmisyjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the new version of imaging algorithm for Ultrasound Transmission Tomography was presented. This algorithm was comprehensively tested with both synthetic and real measurement data. Different configuration of an internal objects were considered. In order to improve the quality of imaging the input data were treated by Principal Component Analysis. The algorithm proved its usefulness and its weak sides which have to be improved in the future.

PL

W tym artykule przedstawiono nową wersję algorytmu w Ultradźwiękowej Tomografii Transmisyjnej. Przedstawiony algorytm był wszechstronnie przetestowany zarówno dla danych syntetycznych jak i na danych pomiarowych dla różnych konfiguracji obiektów wewnętrznych. W celu poprawienia jakości obrazowania, dane wejściowe poddane zostały Analizie Składowych Głównych. Zaproponowany algorytm wykazał się swoją użytecznością a także ujawnił swoje słabe strony, które w przyszłości mogą zostać usunięte.

Słowa kluczowe

EN

ultrasound transmission tomography; image reconstruction; optimization; linear inequality constrains; principal component analysis

PL

obrazowanie; Transmisyjna Tomografia Ultradźwiękowa; optymalizacja; liniowe ograniczenia nierównościowe; analiza składowych głównych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 96, nr 2
• Strony: 90--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Rymarczyk Tomasz

• Research & Development Centre Netrix S.A., Związkowa 26, 20-148 Lublin
• University of Economics and Innovation in Lublin, ul. Projektowa 4, 20-209 Lublin

autor

Sikora Jan

• University of Economics and Innovation in Lublin, ul. Projektowa 4, 20-209 Lublin

Bibliografia

• [1] Rymarczyk T., “Tomographic Imaging in Environmental, Industrial and Medical Applications", Innovatio Press Publishing Hause, (2019)
• [2] Rymarczyk T., Sikora J., Waleska B., Coupled Boundary Element Method and Level Set Function for Solving Inverse Problem in EIT, 7th World Congress on Industrial Process Tomography, WCIPT7, (2013), 312-319
• [3] Smolik W., Forward Problem Solver for Image Reconstruction by Nonlinear Optimization in Electrical Capacitance Tomography, Flow Measurement and Instrumentation, (2010), vol. 21, 70-77 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 96 NR 2/2020 93
• [4] Soleimani M., Mitchell C.N., Banasiak R., Wajman R., Adler A., Four-dimensional electrical capacitance tomography imaging using experimental data, Progress in Electromagnetics Research, (2009), vol. 90, 171-186
• [5] Rymarczyk, T.; Kozłowski, E.; Kłosowski, G.; Niderla, K. Logistic Regression for Machine Learning in Process Tomography. Sensors, 19 (2019), 3400.
• [6] Romanowski, A.; Łuczak, P.; Grudzień, K. X-ray Imaging Analysis of Silo Flow Parameters Based on Trace Particles Using Targeted Crowdsourcing. Sensors, 19 (2019), No. 15, 3317;
• [7] Kozlowski, Edward; Mazurkiewicz, Dariusz; Kowalska, Beata; et al., Binary Linear Programming as a Decision-Making Aid for Water Intake Operators, 1st International Conference on Intelligent Systems in Production Engineering and Maintenance, Wroclaw, Poland 28-29.09.2017, Intelligent systems in production engineering and maintenance (ISPEM 2017), Book Series: Advances in Intelligent Systems and Computing, 637 (2018), 199-208
• [8] Galazka-Czarnecka, I.; Korzeniewska E., Czarnecki A. et al., Evaluation of Quality of Eggs from Hens Kept in Caged and Free-Range Systems Using Traditional Methods and Ultra- Weak Luminescence, Applied sciences-basel, 9 (2019), No. 12, 2430.
• [9] Korzeniewska E., Walczak M., Rymaszewski J., Elements of Elastic Electronics Created on Textile Substrate, Proceedings of the 24th International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, MIXDES 2017, 447-45.
• [10] Szczęsny A., Korzeniewska E., Selection of the method for the earthing resistance measurement, Przegląd Elektrotechniczny, 94 (2018), No. 12, 178-181.
• [11] Goclawski J., Korzeniewska E., Sekulska-Nalewajko J. et al., Extraction of the Polyurethane Layer in Textile Composites for Textronics Applications Using Optical Coherence Tomography, POLYMERS, 10 (2018), No. 5, 469
• [12] Bartušek, K.; Drexler, P.; Fiala, P.; et al., Magnetoinductive Lens for Experimental Mid-field MR Tomograph, Progress in Electromagnetics Research, Symposium Location: Cambridge, MA JUL 05-08, (2010), 1047-1050
• [13] Dušek, J.; Hladký, D.; Mikulka, J., Electrical Impedance Tomography Methods and Algorithms Processed with a GPU. In PIERS Proceedings (Spring), (2017), 1710-1714, ISBN: 978- 1-5090-6269-0
• [14] Kak A.C., Slaney M., Principles of Computerized Tomographic Imaging, IEEE Press, New York, 1999
• [15] Kłosowski G., Rymarczyk T., Using Neural Networks and Deep Learning Algorithms in Elecrical Impedance Tomography, Informatyka, Automatyka Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska (IAPGOŚ), (2017), nr.3, 99-102
• [16] Kłosowski G., Rymarczyk T., Gola A., “Increasing the Reliability of Flood Embankments with Neural Imaging Method", Applied Sciences, 8 (2018), (9), 1457
• [17] Lawson Ch.L., Hanson R.J., Solving Least Squares Problems, "Classics in Applied Mathematics" (1995), 15, SIAM
• [18] Mikulka, J., GPU- Accelerated Reconstruction of T2 Maps in Magnetic Resonance Imaging, Measurement Science Review, (2015), vol. 4, 210-218, ISSN: 1335-8871
• [19] Smolik W., Kryszyn J., Olszewski T., Szabatin R., “Methods of small capacitance measurement in electrical capacitance tomography", Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska IAPGOS, vol. 7, (2017), no. 1, 105-110
• [20] Koulountzios P., Rymarczyk T., Soleimani M., Ultrasonic Tomography for automated material inspection in liquid masses. 9th World Congress on Industrial Process Tomography, Bath, Great Britain, 2-6 Sept. (2018)
• [21] Ming Yang, Schlaberg H.I., Hoyle B.S., Beck M.S., Lenn C., Real-Time Ultrasound Process Tomography for Two-Phase Flow Imaging Using a Reduced Number of Transducers, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 46, (1999), No. 3
• [22] Rymarczyk T, Kłosowski G. Innovative methods of neural reconstruction for tomographic images in maintenance of tank industrial reactors. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability, 21 (2019), No. 2: 261-267
• [23] Polakowski, K., Filipowicz, S.F., Sikora, J., Rymarczyk, T., Quality of imaging in multipath tomography, Przeglad Elektrotechniczny, vol. 85, (2009), Issue 12, 134-136
• [24] Rymarczyk T., Sikora J., Polakowski K., Adamkiewicz P., Efektywny algorytm obrazowania w tomografii ultradźwiękowej i radiowej dla zagadnień dwuwymiarowych, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 94 NR 6 (2018), doi:10.15199/48.2018.06.11 (in Polish)
• [25] http://www.mathworks.com/products/matlab/[access: June 2018]
• [26] Dwinnell W., Data Mining in MATLAB, https://matlabdatamining.blogspot.com/2010/02/putting-pca-towork. html[access: July 2019]

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).