Mathematics for Imaging with Waves
波成像数学
基本信息
- 批准号:2105956
- 负责人:
- 金额:$ 27.4万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-06-01 至 2024-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Inverse problems arise in all fields of science and technology when one seeks a cause for an observed effect or wants to produce a desired effect. The increase in computing power and the development of powerful algorithms have made it possible to apply the techniques of inverse problems to real-world problems of growing complexity. This research will focus on inverse problems with applications that include a number of medical techniques as well as other problems in imaging, such as locating oil and mineral deposits in the Earth's substructure, creating of astrophysical images from telescope data, finding cracks and interfaces within materials, shape optimization, and many others. The familiar medical imaging technologies of computed tomography (CT) scans, magnetic resonance imaging (MRI) and ultrasound are examples where inverse problems have played a fundamental role and have helped to save lives.This research will develop the mathematical theory of several fundamental inverse problems. The first project deals with a relatively new medical imaging technique called electrical impedance tomography. In EIT, one attempts to determine an object's electrical properties by making voltage and current measurements at the boundary of the object. One potential application is in medical imaging, particularly in detecting pulmonary edema or a cancerous tumor since such anomalies have very different electrical properties in normal situations. The second project is travel time tomography. In this imaging technique, the Principal Investigator (PI) will probe the object with different types of waves, like electromagnetic waves or sound waves. By measuring the travel times of the waves going through the medium, the PI will attempt to determine the properties of the medium. The third project is an inverse problem arising in nonlinear acoustics. It has applications in ultrasound, particularly in a medical imaging technique called tissue harmonic imaging (THI). THI is a routinely used component of diagnostic ultrasonography (US), and higher-frequency harmonic waves produced by nonlinear fundamental US wave propagation in the method generate images containing fewer artifacts.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
当人们寻找观察到的效果的原因或想要产生期望的效果时,所有科学技术领域都会出现逆问题。计算能力的提高和强大算法的发展使得将反问题技术应用于日益复杂的现实问题成为可能。这项研究将重点关注应用中的逆问题,包括许多医疗技术以及成像中的其他问题,例如定位地球下部结构中的石油和矿藏、根据望远镜数据创建天体物理图像、查找材料内的裂缝和界面、形状优化等等。计算机断层扫描 (CT) 扫描、磁共振成像 (MRI) 和超声波等常见的医学成像技术就是反问题发挥重要作用并帮助拯救生命的例子。这项研究将发展几个基本反问题的数学理论。第一个项目涉及一种相对较新的医学成像技术,称为电阻抗断层扫描。在 EIT 中,人们试图通过在物体边界进行电压和电流测量来确定物体的电特性。一种潜在的应用是医学成像,特别是检测肺水肿或癌性肿瘤,因为这种异常在正常情况下具有非常不同的电特性。第二个项目是走时断层扫描。在这种成像技术中,首席研究员(PI)将用不同类型的波(例如电磁波或声波)探测物体。 通过测量波穿过介质的传播时间,PI 将尝试确定介质的属性。第三个项目是非线性声学中出现的反问题。它在超声领域有应用,特别是在称为组织谐波成像 (THI) 的医学成像技术中。 THI 是诊断超声 (US) 的常规组成部分,该方法中非线性基波传播产生的高频谐波可生成包含较少伪影的图像。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过评估被认为值得支持利用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Single Pixel X-ray Transform and Related Inverse Problems
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- 发表时间:2022-12
- 期刊:
- 影响因子:2.1
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- 通讯作者:Zhou, Hanming
An inverse problem for a quasilinear convection–diffusion equation
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- DOI:10.1016/j.na.2022.112921
- 发表时间:2022-09
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Feizmohammadi, Ali;Kian, Yavar;Uhlmann, Gunther
- 通讯作者:Uhlmann, Gunther
Recovery of wave speeds and density of mass across a heterogeneous smooth interface from acoustic and elastic wave reflection operators
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- DOI:10.1007/s13137-022-00199-1
- 发表时间:2022-01-07
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Sombuddha Bhattacharyya;Maarten V. de Hoop;Vitaly Katsnelson;G. Uhlmann
- 通讯作者:G. Uhlmann
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