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修正的亥姆霍兹方程模型的反势问题的非迭代重建方法。 (英语) Zbl 1391.31006号

摘要:本文讨论二维空间中的一个反势问题,其正问题由一个修正的亥姆霍兹方程控制。反问题包括从相关电位的部分测量值重建嵌入几何域的一组异常。由于我们正在处理的逆问题是以不适定边值问题的形式编写的,因此我们的想法是将其重写为拓扑优化问题。特别是,定义了形状函数来测量从模型获得的解与部分测量数据的不匹配。利用拓扑导数的概念,针对一组球形异常,将此形状泛函最小化。这意味着形状泛函是渐近展开的,然后截断到所需的阶项。所得到的表达式对于所考虑的参数来说是最小的,这导致了非迭代二阶重建算法。因此,重建过程对于噪声数据变得非常稳健,并且与任何初始猜测无关。最后,通过数值实验验证了该重建算法的有效性。

MSC公司:

31A25型 二维调和函数的边值问题和反问题
35J05型 拉普拉斯算子、亥姆霍兹方程(约化波动方程)、泊松方程
35J25型 二阶椭圆方程的边值问题
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参考文献:

[1] 阿马里,H。;Garnier,J。;Jing,W。;Kang,H。;Lim,M.先生。;瑟纳,K。;Wang,H.,《多静态成像的数学和统计方法》(2013),Springer·Zbl 1288.35001号
[2] 阿马里,H。;Garnier,J。;Jugnon,V。;Kang,H.,基于拓扑导数成像函数的稳定性和分辨率分析,SIAM J.Control Optim。,50, 1, 48-76 (2012) ·Zbl 1238.35180号
[3] 阿马里,H。;Kang,H.,存在小直径非均匀性时稳态电压势渐近展开的高阶项,SIAM J.Math。分析。,34, 5, 1152-1166 (2003) ·Zbl 1036.35050号
[4] 阿马里,H。;Kang,H.,《从边界测量重建小的不均匀性》(2004),施普林格-弗拉格出版社,柏林·Zbl 1113.35148号
[5] 阿马里,H。;Uhlmann,G.,《从薛定谔方程的部分柯西数据重建势》,印第安纳大学数学系。J.,53,1,169-183(2004)·Zbl 1051.35103号
[6] 鲍迈斯特,J。;Leitáo,A.,《反问题主题》(2005),IMPA数学出版物:IMPA数学出版,里约热内卢·Zbl 1087.35094号
[7] Bonnet,M.,二维势问题的高阶拓扑灵敏度,国际固体结构杂志。,46, 11-12, 2275-2292 (2009) ·Zbl 1217.74095号
[8] 汉堡,M。;哈克尔,B。;Ring,W.,将拓扑导数纳入水平集方法,计算机J。物理。,194, 1, 344-362 (2004) ·Zbl 1044.65053号
[9] Canelas,A。;劳伦,A。;Novotny,A.A.,反势问题的一种新的重建方法,J.Compute。物理。,268, 417-431 (2014) ·Zbl 1349.35425号
[10] Canelas,A。;劳伦,A。;Novotny,A.A.,从部分边界测量中重建反源问题的新方法,反问题。,31, 7, 075009 (2015) ·兹伯利1319.35296
[11] 卡普代博斯克,Y。;Vogelius,M.S.,低体积分数内部电导率不均匀引起的边界电压扰动的一般表示公式,数学模型。数字。分析。,37, 1, 159-173 (2003) ·Zbl 1137.35346号
[12] 卡皮奥,A。;Rapün,M-L.,用拓扑导数方法求解非齐次反问题,逆问题。,24, 4, 045014 (2008) ·Zbl 1153.35401号
[13] 卡皮奥,A。;Rapún,M-L.,电阻抗断层成像的混合拓扑导数和基于梯度的方法。,反向概率。,28, 095010 (2012) ·兹比尔1253.35215
[14] Céa,J。;加罗,S。;Guillaume,博士。;Masmoudi,M.,形状和拓扑优化连接,计算。方法应用。机械。工程,188,4713-726(2000)·Zbl 0972.74057号
[15] Cedio-Fengya,D.J。;莫斯科,S。;Vogelius,M.S.,《通过边界测量识别小直径导电缺陷》。连续依赖和计算重建,逆问题。,14, 3, 553-595 (1998) ·Zbl 0916.35132号
[16] 科尔顿,D。;Kress,R.,《逆声和电磁散射理论》(1992),Springer-Verlag:Springer-Verlag,纽约·Zbl 0760.35053号
[17] Doel,K。;阿舍尔,美国。;Leitáo,A.,《高度不适定问题中分段常数曲面重建的多水平集》,《科学杂志》。计算。,43, 44-66 (2010) ·Zbl 1203.65087号
[18] Feijóo,G.R.,基于拓扑导数的逆散射新方法,逆问题。,20, 6, 1819-1840 (2004) ·Zbl 1077.78010号
[19] 费雷拉,A.D。;Novotny,A.A.,电阻抗断层成像问题的一种新的非迭代重建方法,逆问题。,33, 3, 035005 (2017) ·Zbl 1362.65119号
[20] 加罗,S。;Guillaume,博士。;Masmoudi,M.,PDE系统的拓扑渐近性:弹性情况,SIAM J.控制优化。,39, 6, 1756-1778 (2001) ·Zbl 0990.49028号
[21] Hintermüller,M。;Laurain,A.,《电阻抗断层成像:从拓扑到形状》,《控制网络》。,37, 4, 913-933 (2008) ·Zbl 1194.49062号
[22] Hintermüller,M。;劳伦,A。;Novotny,A.A.,电阻抗断层扫描的二阶拓扑展开,高级计算机。数学。,36, 2, 235-265 (2012) ·Zbl 1243.49049号
[23] Isakov,V.,《偏微分方程的反问题》(2006),Springer:Springer,纽约·Zbl 1092.35001号
[24] 伊萨科夫,V。;Leung,S。;钱,J.,《反演重力测量的快速局部水平集方法》,Commun。计算。物理。,10, 4, 1044-1070 (2011) ·Zbl 1373.86012号
[25] 伊藤,K。;Kunisch,K。;Li,Z.,反界面问题的水平集函数方法,反问题。,17, 1225-1242 (2001) ·Zbl 0986.35130号
[26] Jleli,M。;萨梅特,B。;Vial,G.,孔边界阻抗条件下修正亥姆霍兹方程的拓扑灵敏度分析,J.Math。Pures应用。,103, 557-574 (2015) ·Zbl 1311.35068号
[27] Khludnev,A.M。;Sokołowski,J.,《固体力学中的建模与控制》(1997),Birkhauser:Birkhause,Basel-Boston-Berlin出版社·Zbl 0865.73003号
[28] Kovteneko,V.A。;Bergounioux,M。;Oudet,E。;伦普夫,M。;Carlier,G。;冠军,T。;Santambrogio,F.,《二维亥姆霍兹问题的高阶拓扑展开》,应用科学中的拓扑优化和最优传输,64-122(2017)·Zbl 1382.49043号
[29] Kovteneko,V.A。;伊图,H。;木村,M。;查卢佩克(Chalupeck),V。;大冢,K。;塔加米,D。;Takada,A.,具有非均匀性的亥姆霍兹问题的双参数拓扑展开,连续介质力学和工业应用的数学分析:国际会议论文集CoMFoS15(2017)
[30] Kovteneko,V.A。;Kunisch,K.,《物体的高精度识别:基于优化条件的成像概念》,SIAM J.Control Optim。,52, 1, 773-796 (2014) ·Zbl 1293.35366号
[31] 马查多·T·J。;Angelo,J.S。;Novotny,A.A.,一种新的单次逐点源重建方法,数学。方法应用。科学。,40, 15, 1367-1381 (2017) ·Zbl 1366.35242号
[32] Maz'Ya,V.G。;Nazarov,S.A。;Plamenevskij,B.A。,奇异摄动域中椭圆边值问题的渐近理论。第一卷,第111卷,共111卷算子理论:进展与应用Birkhäuser Verlag,巴塞尔。格奥尔格·海尼格和克里斯蒂安·波斯托夫译自德语(2000年)·Zbl 1127.35301号
[33] Nazarov,S.A。;Plamenevskij,B.A。,具有分段光滑边界的区域中的椭圆问题,德格鲁伊特数学博览会第13卷Walter de Gruyter&Co.,柏林(1994)·Zbl 0806.35001号
[34] Novotny,A.A。;费约奥,R.A。;帕德拉,C。;Taroco,E.,拓扑敏感性分析,计算。方法应用。机械。工程师,192,7-8,803-829(2003)·Zbl 1025.74025号
[35] Novotny,A.A。;Sokołowski,J.,形状优化中的拓扑导数(2013),Springer-Verlag:Springer-Verlag,柏林,海德堡·Zbl 1276.35002号
[36] 罗查,S.S。;Novotny,A.A.,基于拓扑导数概念的局部边界测量障碍物重建,结构。多光盘。最佳。,55, 6, 2131-2141 (2017)
[37] 萨梅特,B。;Amstutz,S。;Masmoudi,M.,亥姆霍兹方程的拓扑渐近性,SIAM J.控制优化。,42, 5, 1523-1544 (2003) ·Zbl 1051.49029号
[38] 索科·奥斯基,J。;Żochowski,A.,关于形状优化中的拓扑导数,SIAM J.Control Optim。,37, 4, 1251-1272 (1999) ·Zbl 0940.49026号
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