Разработанные в ДВФУ алгоритмы повысят точность акустической томографии

Сотрудники Дальневосточного федерального университета в рамках Стратегии научно-технологического развития РФ разработали алгоритмы фокусировки гидроакустических изображений. Это поможет составить более точные карты рельефа морского дна и повысить эффективность медицинских исследований.

На сегодняшний день для построения карт рельефа морского дна в основном используется эхолокация с использованием гидролокатора. Прибор испускает сигнал, а затем анализирует ту его часть, что отразилась от поверхностей. Однако из-за способности антенны принимать сигнал практически по всем направлениям объекты на дне расфокусируются вдоль направления движения прибора. На анализе отраженного сигнала основано получение изображений методом акустической томографии. Он широко применяется в различных областях, например, устройства ультразвуковой медицинской диагностики и визуализации позволяют получать высококачественные изображения внутренних органов и кровеносных сосудов.

Целью ученых, поддержанных Российским фондом фундаментальных исследований и стипендией Президента РФ, был поиск решения фундаментальных проблем, связанных с построением моделей дистанционного зондирования в случайно-неоднородных средах, приводящих к значительному понижению качества получаемых изображений. В ходе работы было исследовано уравнение переноса излучения в неограниченной среде, состоящей из областей с различными параметрами. Доказано, что оно имеет единственное решение, описывающее поведение среды, через которую проходит волна.

Также были разработаны алгоритмы фокусировки гидроакустических изображений. Один из них основан на решении систем линейных алгебраических уравнений, выходные параметры которых значительно варьируются при небольшом изменении начальных условий – к примеру, в пограничных состояниях. Результатом решения становятся зависимости различных характеристик среды между границами. Эксперименты показали, что применение методов, учитывающих все рассеянные лучи, наиболее эффективно для сред со слабым рассеянием, имеющих низкую плотность частиц, например воздуха. В ином случае количество рассматриваемых траекторий волн следует выбирать, исходя из разницы вклада отраженного и преломленного излучения.

«Разрабатываемые в рамках проекта методы позволят увеличить дальность зондирования, точность определения рельефа морского дна, коэффициента неоднородности либо коэффициента объемного рассеяния, а значит, сделать многие подводные акустические исследования более эффективными. В процессе исследования большое внимание было уделено обратным задачам. Можно выделить несколько областей применения их решений: медицина, дефектоскопия, акустика океана, сейсмология», — отметил ассистент кафедры информатики, математического и компьютерного моделирования ДВФУ Владимир Кан.

Материал подготовлен при поддержке Фонда президентских грантов

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.