Imaging e Localizzazione

ABSTRACT

Il corso fornisce le conoscenze di base relative ai problemi inversi ponendo l'accento sulle tecniche di diagnostica ad imaging elettromagnetico e focalizzando l'attenzione sulle nozioni fondamentali relative alle applicazioni nel campo biomedicale ed industriale. A completamento dell'offerta didattica, varie esercitazioni sia a carattere sperimentale (mediante strumentazione disponibile presso il laboratorio didattico Wireless Technologies) che a carattere numerico (svolte con l'ausilio di programmi SW commerciale/industriale) seguiranno le lezioni teoriche.  

CONTENUTI DEL CORSO

Parte 1: NOZIONI PRELIMINARI

  • Tecnica della funzione di Green per la soluzione dell'equazione di Helmoltz in spazio libero
  • Il principio di equivalenza dei campi elettromagnetici (formulazione volumetrica)
  • Il problema del rilevamento e della diagnostica elettromagnetica
 

Parte 2: PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE DI UN PROBLEMA INVERSO

  • Il Problema Diretto ed il Problema Inverso
  • Caratteristiche di un Problema Inverso: Malposizione, Non linearità
 

Parte 3: IMAGING E LOCALIZZAZIONE MEDIANTE ONDE ELETTROMAGNETICHE

  • Ricostruzione della sorgente equivalente
  • Il Metodo dei Momenti
  • Ricostruzione delle caratteristiche dielettriche dell'oggetto
 

Parte 4: RICOSTRUZIONE TOMOGRAFICA

  • Introduzione alla ricostruzione tomografica
  • Algoritmo dei 3 passi
  • Estensione al caso multi-illuminazione, multi-vista; Tomografia a raggi X (TAC - Computerized Tomography)
  • Algoritmo di Back-Projection
  • Cenno alla Tomografia a Diffrazione
 

Parte 5: TECNICHE NUMERICHE PER LA SOLUZIONE DI PROBLEMI DI IMAGING E LOCALIZZAZIONE IN AMBITO BIOMEDICALE ED INDUSTRIALE

  • Approcci Lineari: Approccio dei "3 passi"
  • Problema di Inverse Source e Correnti Non Radianti
  • Approcci Non-Lineari: Tecniche di Regolarizzazione Deterministiche, Tecniche di Regolarizzazione Stocastiche (Simulated Annealing, Algoritmi Genetici)
  • Tecniche learning-by-examples (Reti neurali, MLP, RBF, SVM)
 

ATTIVITÀ DIDATTICHE

  • Lezioni Teoriche
  • Autovalutazione con e-Xam (dopo ogni lezione o periodicamente)
  • Esercitazioni MATLAB
  • Esame Finale con e-Xam
 

BIBLIOGRAFIA

  1. G. Franceschetti, Electromagnetics. Theory, Techniques, and Engineering Paradigms, Ed: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 1997.
  2. W. C. Chew, Waves and Fields in Inhomogeneous Media, Ed: Oxford University Press, 1996.
  3. M. Bertero and P. Boccacci, Introduction to Inverse Problems in Imaging, Ed: IoP Press, 1998.
  4. D. Colton and R. Kress, Inverse Acoustic and Electromagnetic Scattering Theory, Ed: Springer-Verlag, 1998.