×

逆光学层析成像问题的唯一性、Lipschitz稳定性和重建。 (英语) Zbl 1478.78035号

小结:在本文中,我们考虑从Neumann-to-Dirichlet映射恢复稳态光学层析成像问题中扩散系数(sigma)和吸收系数(q)的逆问题。我们首先证明了吸收参数的全局唯一性和Lipschitz稳定性估计,前提是扩散(sigma)已知,并说明了如何量化给定设置下的Lipschit稳定常数。然后,我们证明了同时回收\(\sigma\)和\(q\)的Lipschitz稳定性结果。在这两种情况下,参数都具有先验的已知边界,并且属于已知的有限维子空间。这些证明依赖于一个单调性结果,并结合了局域势技术。为了数值求解逆问题,我们提出了两个成本函数。通过Neumann-to-Dirichlet算子对最小化问题的重新表述,我们可以利用该算子及其逆算子的Fréchet可微性来获得最优性条件。然后,利用基于牛顿法和准牛顿法的迭代算法进行重建。最后,我们给出了一些数值结果。

MSC公司:

78A46型 光学和电磁理论中的逆问题(包括逆散射)
65J22型 抽象空间反问题的数值解法
65立方米 含偏微分方程初值和初边值问题反问题的数值方法
65K10像素 数值优化和变分技术
35A01型 偏微分方程的存在性问题:全局存在、局部存在、不存在
35B35型 PDE环境下的稳定性
35B45码 PDE背景下的先验估计
35兰特 PDE的反问题

软件:

凯利
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] G.S.Alberti和M.Santacesaria,有限测量数的Calderoín逆问题,论坛数学。西格玛,7(2019),e35·Zbl 1426.35235号
[2] G.S.Alberti和M.Santacesaria,《有限测量的无限维反问题》,预印本,arXiv:1906.100282019年·Zbl 1426.35235号
[3] G.Alessandrini,通过边界测量稳定测定电导率,应用。分析。,27(1988),第153-172页·Zbl 0616.35082号
[4] G.Alessandrini、E.Beretta和S.Vessella,《通过边界测量确定线性裂纹:Lipschitz稳定性》,SIAM J.Math。分析。,27(1996),第361-375页·Zbl 0855.35124号
[5] G.Alessandrini、M.V.de Hoop、R.Gaburro和E.Sincich,局部Cauchy数据中分段线性Schro-dinger势的Lipschitz稳定性,渐近。分析。,108(2018),第115-149页·Zbl 1401.35284号
[6] G.Alessandrini、V.Maarten、R.Gaburro和E.Sincich,具有分段线性电导率的静电逆边值问题的Lipschitz稳定性,J.Math。Pures应用程序。(9) ,107(2017),第638-664页·Zbl 1365.35223号
[7] G.Alessandrini和S.Vessella,逆电导问题的Lipschitz稳定性,高级应用。数学。,35(2005),第207-241页·兹比尔1095.35058
[8] L.Arnold和B.Harrach,《瞬态涡流问题中的独特形状检测》,《反问题》,29(2013),095004·Zbl 1293.78004号
[9] S.R.Arridge,医学成像中的光学层析成像,逆向问题,15(1999),第R41-R94页·Zbl 0926.35155号
[10] S.R.Arridge和W.R.Lionheart,基于扩散的光学层析成像中的非唯一性,Opt。莱特。,23(1998年),第882-884页。
[11] S.R.Arridge和M.Schweiger,光学层析成像基于梯度的优化方案,Opt。快报,2(1998),第213-226页。
[12] V.Bacchelli和S.Vessella,带未知多边形边界的平稳二维反问题的Lipschitz稳定性,反问题,22(2006),第1627-1658页·Zbl 1106.35128号
[13] A.Barth、B.Harrach、N.Hyvoïnen和L.Mustonen,电阻抗断层扫描中的随机夹杂物检测,逆问题,33(2017),115012·Zbl 1380.65346号
[14] M.Bellassoude、D.Jellali和M.Yamamoto,有限局部边界数据双曲反问题的Lipschitz稳定性,应用。分析。,85(2006),第1219-1243页·Zbl 1110.35098号
[15] M.Bellassoude和M.Yamamoto,确定密度和两个Lame系数时的Lipschitz稳定性,J.Math。分析。申请。,329(2007),第1240-1259页·Zbl 1154.35455号
[16] E.Beretta,M.V.de Hoop,和L.Qiu,Schro¨dinger型方程反边值问题的Lipschitz稳定性,SIAM J.Math。分析。,45(2013年),第679-699页·Zbl 1302.35429号
[17] E.Beretta和E.Francini,《电阻抗断层成像问题的Lipschitz稳定性:复杂情况》,《Comm.偏微分方程》,36(2011),第1723-1749页·Zbl 1232.35190号
[18] L.Bourgeois,关于反问题的Lipschitz稳定性的一个注记,C.R.数学。,351(2013),第187-190页·Zbl 1307.35317号
[19] T.Brander、B.Harrach、M.Kar和M.Salo,p-Laplace方程的单调性和封闭方法,SIAM J.Appl。数学。,78(2018),第742-758页·Zbl 1516.35500号
[20] A.Calderoön,《关于反边界问题》,数值分析及其在连续介质物理中的应用研讨会,巴西国家科学院。材料,61(1980),第65-73页。
[21] C.Clason,《均匀噪声反问题的L8拟合》,《反问题》,28(2012),104007·兹比尔1258.65055
[22] C.Clason和B.Jin,脉冲噪声非线性参数识别问题的半光滑牛顿方法,SIAM J.成像科学。,5(2012年),第505-536页·Zbl 1250.65134号
[23] C.Clason、B.Jin和K.Kunisch,一种基于二元性的自动正则化参数选择的电视图像复原分裂方法,SIAM J.Sci。计算。,32(2010),第1484-1505页·兹比尔1216.94009
[24] C.Clason、B.Jin和K.Kunisch,《自动选择正则化参数和噪声校准的数据拟合的半光滑牛顿法》,SIAM J.Imaging Sci。,3(2010年),第199-231页·Zbl 1190.65022号
[25] V.Druskin,《关于不完全边界数据反问题的唯一性》,SIAM J.Appl。数学。,58(1998),第1591-1603页·Zbl 0921.35185号
[26] S.Eberle、B.Harrach、H.Meftahi和T.Rezgui,线性弹性中拉梅参数的Lipschitz稳定性估计和重建,逆问题。科学。《工程》,29(2021),第396-471页·Zbl 1470.65188号
[27] R.Gaburro和E.Sincich,共形各向异性电导率反问题的Lipschitz稳定性,反问题,31(2015),015008·Zbl 1359.35225号
[28] B.Gebauer,电阻抗断层扫描中的局部电位,逆问题。《成像》,2(2008),第251-269页·Zbl 1154.35464号
[29] A.Gibson、J.Hebden和S.R.Arridge,漫反射光学成像的最新进展,物理学。医学生物学。,50(2005),第R1-R43页。
[30] R.Griesmaier和B.Harrach,无界区域上逆介质散射的单调性,SIAM J.Appl。数学。,78(2018),第2533-2557页·Zbl 1400.35232号
[31] M.Hanke,《逆向问题的尝试:基本理论和示例》,其他标题适用。数学。153,费城SIAM,2017年·Zbl 1381.65042号
[32] B.Harrach,《漫射光学层析成像中的唯一性》,《反问题》,25(2009),055010·Zbl 1169.35388号
[33] B.Harrach,有限多电极电阻抗断层成像中的唯一性和Lipschitz稳定性,《反问题》,35(2019),024005·Zbl 1491.92080号
[34] B.Harrach,离散逆椭圆Robin传输问题的唯一性、稳定性和全局收敛性,Numer。数学。,147(2021),第29-70页·Zbl 1459.35392号
[35] B.Harrach和M.Lassas,从边界数据同时测定扩散系数和吸收系数,逆问题。《成像》,第6期(2012年),第663-679页·Zbl 1261.35153号
[36] B.Harrach、Y.-H.Lin和H.Liu,《关于电磁场的局部化和集中》,SIAM J.Appl。数学。,78(2018),第2558-2574页·Zbl 1408.35180号
[37] B.Harrach和H.Meftahi,逆Robin传输问题的全局唯一性和Lipschitz稳定性,SIAM J.Appl。数学。,79(2019),第525-550页·兹比尔1509.35377
[38] B.Harrach和J.K.Seo,通过电阻抗断层扫描中的一步线性化进行精确形状重建,SIAM J.Math。分析。,42(2010年),第1505-1518页·Zbl 1215.35167号
[39] B.Harrach和M.Ullrich,部分数据反边值问题的局部唯一性,Proc。阿默尔。数学。Soc.,145(2017),第1087-1095页·Zbl 1364.35433号
[40] A.Hauptmann,部分边界电极测量的全边界数据近似,反问题,33(2017),125017·Zbl 1421.92004年
[41] J.Heino和E.Somersalo,各向异性背景下光学吸收的估算,反问题,18(2002),第559-574页·Zbl 1003.35124号
[42] O.Y.Imanuvilov和M.Yamamoto,Carleman估计反抛物问题的Lipschitz稳定性,《反问题》,14(1998),第1229-1246页·兹比尔0992.35110
[43] O.Y.Imanuvilov和M.Yamamoto,《内部观测反双曲问题中的全局Lipschitz稳定性》,《反问题》,17(2001),第717-728页·Zbl 0983.35151号
[44] V.Isakov,偏微分方程反问题,应用。数学。科学。127,施普林格,纽约,2006年·Zbl 1092.35001号
[45] K.Ito、B.Jin和T.Takeuchi,非光滑Tikhonov正则化的正则化参数,SIAM J.Sci。计算。,33(2011),第1415-1438页·Zbl 1235.65054号
[46] M.A.Kazemi和M.V.Klibanov,涉及双曲方程和不等式的不适定Cauchy问题的稳定性估计,应用。分析。,50(1993年),第93-102页·Zbl 0795.35134号
[47] C.T.Kelley,优化迭代方法,Front。申请。数学。18,SIAM,费城,1999年·Zbl 0934.90082号
[48] A.D.Klose和A.H.Hielscher,基于辐射传输方程的光学层析成像迭代重建方案,医学物理。,26(1999),第1698-1707页。
[49] A.D.Klose和A.H.Hielscher,使用与时间无关的辐射传输方程的光学层析成像——第(2)部分:逆模型,J.Quant。光谱学。辐射传输。,72(2002),第715-732页。
[50] A.D.Klose和A.H.Hielscher,光学层析图像重建中的准牛顿方法,反问题,19(2003),第387-409页·Zbl 1022.65142号
[51] A.D.Klose、U.Netz、J.Beuthan和A.H.Hielscher,使用与时间无关的辐射传输方程的光学层析成像——第(1)部分:正向模型,J.Quant。光谱学。辐射传输。,72(2002),第691-713页。
[52] R.V.Kohn和M.Vogelius,通过边界测量测定电导率II。内部结果,Comm.Pure Appl。数学。,38(1985),第643-667页·兹比尔0595.35092
[53] N.Mandache,薛定谔方程反问题的指数不稳定性,反问题,17(2001),第1435-1444页·Zbl 0985.3510号
[54] C.Miranda,椭圆型偏微分方程,Erged。数学。格伦兹格布。(3) 2,施普林格,纽约,2013年。
[55] E.Sincich,问题中逆Rob的Lipschitz稳定性,《逆问题》,23(2007),第1311-1326页·Zbl 1118.35076号
[56] J.Sylvester和G.Uhlmann,反边值问题的整体唯一性定理,数学年鉴。(2) 第125页(1987年),第153-169页·Zbl 0625.35078号
[57] G.Uhlmann,电阻抗断层扫描和Calderón问题,反问题,25(2009),123011·Zbl 1181.35339号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。