Przykłady prac magisterskich

Praca podejmuje tematykę algorytmów w tomografii impedancyjnej - dziedzinie obrazowania wewnętrznych struktur obiektu na podstawie analizy napięcia elektrycznego, zmierzonego na jego brzegu. W celu uzyskania wiedzy o rozkładzie właściwości materiałowych wewnątrz badanego ciała zmierzone napięcia przetwarzane są przez specjalne algorytmy. Impedancyjna tomografia komputerowa (ITK ) wraz z tomografią pojemnościową oraz tomografią prądów wirowych należy do rodziny elektromagnetycznych metod obrazowania. ITK nie wymaga zastosowania silnych pól, czy promieniowania.

Stworzone programy symulacyjne, dostarczają danych, imitując realny pomiar, zastępując aparaturę doświadczalną. Otrzymane dane stanowią materiał testowy dla programów rekonstrukcji rozkładu konduktywności analizowanych obiektów. Zaimplementowano dwa algorytmy rekonstrukcji: algorytm Wexlera oraz symulowanego wyżarzania. Modele symulacyjne pozwoliły przebadać wpływ głównych parametrów prawdziwego układu pomiarowego (takich jak: liczba elektrod, ich szerokość oraz stosowana strategia pomiarowa) na jakość rekonstruowanych obrazów konduktywności.

Rysunek 2: Przykładowy układ pomiarowy ITK z 16-ma elektrodami. Zaznaczono na nim podłączenie zasilania prądowego do elektrody e1 oraz masy do elektrody e9.

Rysunek 3: Przykładowe wyniki symulacji numerycznych zagadnienia ITK wewnątrz cylindra (algorytmu Wexlera) dla układu z 16-ma elektrodami. Pierwszy wiersz przedstawia trzy testowe konfiguracje - odpowiednio 1, 2 lub 3 obiekty do wykrycia przez algorytm (z osią symetrii wzdłuż osi cylindra). Drugi wiersz to wyniki symulacji komputerowej (każdej ramce odpowiada konfiguracja wyżej, z pierwszego wiersza). Kolorami przedstawiono wartości konduktywności otrzymane z symulacji (skala w simensach na metr [S/m], wratości minimalne i maksymalne zaznaczone w prostokątach po prawej stronie każdej kwadratowej ramki).

Programy wykonujące obliczenia zostały odpowiednio zoptymalizowane aby mogły wydajnie pracować na architekturach wielordzeniowych. Poddano analizie wzrost ich wydajności w zależności od wykorzystywanej liczby rdzeni procesora.

Praca magisterska zawiera dużą dawkę informatyki - student ukończył specjalność Fizyka gier komputerowych i robotów, gdzie nabył niezbędnych umiejętności. Następnie wykorzystał je w pracy nad skomplikowanym zagadnieniem fizycznym.