Введение к работе
Актуальность
Возможности физического эксперимента определяются в значительной степени алгоритмами , которые лежат в основе обработки и интерпретации экспериментальных данных. Часто возникает потребность определить те характеристики исследуемого процесса, которые прямым измерениям не доступны. Это - обратные задачи. По существу, проблему интерпретации результатов любого косвенного эксперимента можно рассматривать как обратную задачу.
Важный класс обратных задач возникает в реконструктивной томографии - принципиально новой методике восстановления изображения по их интегральным характеристикам. Эти задачи носят более общий характер, чем диагностика внутренней структуры объектов, поэтому необходимость ее решения возникает в самых различных облзстях науки и техники. Томография, как метод обработки, преобразования и отображения многомерных сигналов и изображения, нашла множество приложения: в радио- и рентгеновской астрономии, в радиолокационных системах бокового обзора, в системах сжатия и кодирования информации, в задачах диагностики плазменных и газодинамических экспериментов, в химии, молекулярной биологии,кристаллографии, при акустическом и лазерном зондировании атмосферы, геофизике и физике океана, и т.п. Особенную роль она играет в медицине, где соответствующие разработки были удостоены Нобелевской премии. Цель работы. Диссертационная работа является по своему
характеру комплексной и в ней рассматривается широкий круг научных проблем:
і) разработка алгоритмов и программ двумерной и трехмерной вычислительной томогрзфии;
исследование различных схем регистрации проекции, учет непрозрачных включений;
-
разработка методов дистанционного исследования астрофизических об'ектов с использованием томографических принципов, в частности, применение метода кодирования апертуры в задачах гелиотомографии, использование поляризационной томогрзфии для исследования анизотропной солнечной плазмы, приложения к задзчзм звездной статистики;
-
разработка томографических алгоритмов для задач газовой динамики и физики плазмы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработан пакет алгоритмов и программ по трехмерной томографии, включающий алгоритмы реконструкции по одномерным и двумерным проекциям и позволяющий исследовать и использовать различные способы регистрации проекций;
внесен вклад в развитие нового направления в солнечной физике -гелиотомографии; в частности, с использованием большого наблюдательного материала Крымской, Стенфордской, Саянской обсерваторий рассчитаны функции чувствительности различных апертур к глобальным осцилляциям Солнца с целью изучения возможности использования результатов таких расчетов для определения моды некоторых собственных колебаний Солнца ; разработан метод диагностики анизотропной среды по поляризационным характеристикам выходящего излучения; по результатам регистации собственного излучения плазмы получена временная последовательность томограмм для исследования динамики развития токового слоя, проведена трехмерная
реконструкция структуры плазмы микропинчевого разряда;
продемонстрирована возможность определения газодинамических
полей плотности по результатам многоракурсных оптических
измерения.
Научная и практическая значимость диссертации заключается в
том, что полученные в ней результаты могут быть использованы с диагностической целью в перечисленных выше приложениях. Кроме того, они способствуют лучшему пониманию физических процессов, происходящих в космической и лабораторной плазме , разреженном газе, окружающей среде. Разработанные алгоритмы являются мощным инструментом получения новой информации о различных физических явлениях. Расчеты пространственных функций отклика могут быть использованы для интерпретации наблюдений солнечных осцилляции в различных обсерваториях. Во многих случаях томографическая реконструкция является единственным способом получения изображения (например, в рентгеновской астрономии, в экспериментах малоуглового рассеяния). Автор выносит на защиту :
і. разработку алгоритмов и программ по трехмерной вычислительной томографии:
а) алгоритмы и программы обращения лучевого ( Р ) преобразова
ния и преобразования Радона ( R ), основанные на фурье-синтезе,
учитывающие неполноту набора проекций и различные геометрии
регистрации проекционных данных;
б) алгоритмы и программы обращения R- и Р- преобразования для
малого числа проекций, основанные на методах оптимизации.
г. разработку метода диагностики анизотропной среды (солнечной плазмы) по поляризационным характеристикам выходного излучения; з. метод идентификации отдельных мод собственных колебаний
Солнца. Расчет пространственных функция отклика для различных апертур наблюдения глобальных осцилляции Солнца; сделанный на основании таких расчетов вывод о предпочтительности отождествления известных 160 мин. пульсаций с модами г=з или і=г-, 4. скятезтровэние различными методами радиоизображения Солнца на Сибирском солнечном радителоскода при наблюдениях с ' ножевой диаграммой направленности.
5 исследование газодинамических и плазменных образований томографическими методзми. Апробация работы.
Основныо результаты диссертации опубликованы в 17 работах и представлялись в виде докладов на семинаре рабочей группы 'Колебания и волны на Солнце*' ( Рига,і9йо г.) , в-ой Всесоюзной конференции по динамике разреженных газов (Свердловск, іав7), Всесоюзном семинаре "Физические методы исследования прозрачных неоднородностей" (МДНТП .Москва, іева), Всесоюзном семинаре "Оптическая томография" (Таллинн,твв г.), 4-ом Всесоюзном симпозиуме по томографии(Ташквнт,1989 г.), Международной іііколе - семинаре по методам оптимизации и их приложениям (Иркутск,tees г.), її-ой Всесоюзной конференции " Радиоастрономическая аппаратура" (Еревзн.іева г.), іг-ои Всесоюзной конференции "Радиотелескопы и интерферометры" (Ереван,1990 г.), і-ой Всесоюзной конференции "Оптические методы исследования потоков" (Новосибирск, 1991 г.). Кроме того, по тематике диссертации делались сообщения на заседаниях солнечного отдела СибИЗМИР (Иркутск), семинарах Института теоретической и прикладной механики (Новосибирск). Об'єм и структура работы. Диссертация состоит из введения,
четырех глав, заключения и списка литературы. Ее об'єм
составляет ізз страницы, включая 37 рисунков, з таблицы и 172
наименования библиографических источников.
страницах.
