Numerical Methods for Multiscale Inverse Problems and Applications to Sonar Imaging
多尺度反问题的数值方法及其在声纳成像中的应用
基本信息
- 批准号:1720306
- 负责人:
- 金额:$ 10万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-09-01 至 2021-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The principal investigator aims to develop mathematical and computational tools for data-driven research by using theoretically-sound prediction models and adaptive numerical methods that capture intrinsic features of complex physical processes. This research project is intended to provide new guarantees for the solvability of a class of inverse problems important in mathematics, commercial industries, and defense operations. The project will involve undergraduate and graduate students, who will receive training in numerical methods, analysis, and scientific applications. The principal investigator will pursue an original strategy for extracting details from large scale datasets using a new class of efficient methods that exploit problem-dependent features of processes occurring on multiple scales. The design of numerical schemes is adaptable to qualitative scientific knowledge and has the potential to significantly enhance the accessibility and performance of current inversion methods. The basis of the approach is the selection of a low-dimensional parameter that describes key microscopic details and the development of numerical methods that retain an intrinsic knowledge of parameter values while solving large-scale models, substantially reducing computational costs. Deliverables of the project will be the new methodology, as well as scientific applications to large scale inverse problems in sonar imaging, where the main challenge is to capture the appropriate physics while maintaining computational time and memory demands acceptable for current computer architectures.
首席研究员的目标是通过使用理论上合理的预测模型和自适应数值方法来捕获复杂物理过程的内在特征,为数据驱动的研究开发数学和计算工具。该研究项目旨在为数学、商业工业和国防行动中重要的一类反问题的可解性提供新的保证。该项目将涉及本科生和研究生,他们将接受数值方法、分析和科学应用方面的培训。首席研究员将寻求一种原始策略,使用一类新的有效方法从大规模数据集中提取细节,这些方法利用多尺度上发生的过程的问题相关特征。数值方案的设计适用于定性科学知识,并有可能显着提高当前反演方法的可访问性和性能。该方法的基础是选择描述关键微观细节的低维参数,并开发数值方法,在求解大型模型时保留参数值的内在知识,从而大大降低计算成本。该项目的成果将是新的方法,以及声纳成像中大规模反演问题的科学应用,其中主要挑战是捕获适当的物理现象,同时保持当前计算机体系结构可接受的计算时间和内存需求。
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Image Reconstruction in Quantitative Photoacoustic Tomography with the Simplified $P_2$ Approximation
使用简化的 $P_2$ 近似进行定量光声层析成像中的图像重建
- DOI:10.1137/18m1195656
- 发表时间:2018-01
- 期刊:
- 影响因子:2.1
- 作者:Frederick, Christina;Ren, Kui;Vallélian, Sarah
- 通讯作者:Vallélian, Sarah
Seafloor identification in sonar imagery via simulations of Helmholtz equations and discrete optimization
通过模拟亥姆霍兹方程和离散优化来识别声纳图像中的海底
- DOI:10.1016/j.jcp.2017.03.004
- 发表时间:2017-06
- 期刊:
- 影响因子:4.1
- 作者:Engquist, Björn;Frederick, Christina;Huynh, Quyen;Zhou, Haomin
- 通讯作者:Zhou, Haomin
Finding duality for Riesz bases of exponentials on multi-tiles
寻找多重瓦片上指数的 Riesz 基的对偶性
- DOI:10.1016/j.acha.2020.10.006
- 发表时间:2021-03
- 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:Frederick, Christina;Okoudjou, Kasso A.
- 通讯作者:Okoudjou, Kasso A.
Seabed classification using physics-based modeling and machine learning
使用基于物理的建模和机器学习进行海底分类
- DOI:10.1121/10.0001728
- 发表时间:2020-08
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Frederick, Christina;Villar, Soledad;Michalopoulou, Zoi
- 通讯作者:Michalopoulou, Zoi
Collective Motion Planning for a Group of Robots Using Intermittent Diffusion
使用间歇扩散的一组机器人的集体运动规划
- DOI:10.1007/s10915-021-01700-y
- 发表时间:2022-01
- 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:Frederick, Christina;Egerstedt, Magnus;Zhou, Haomin
- 通讯作者:Zhou, Haomin
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- 影响因子:0
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- 影响因子:0
- 作者:
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Z. Michalopoulou
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