Δυναμικό σύστημα μοντελοποίησης και υπολογισμού διάδοσης συνεχούς και παλμικής ακτινοβολίας σε σκεδάζοντα μέσα αυθαίρετης 3Δ γεωμετρίας

Γεωργακόπουλος, Αναστάσιος

dc.contributor.author	Γεωργακόπουλος, Αναστάσιος
dc.date.accessioned	2025-09-22T10:01:14Z
dc.date.available	2025-09-22T10:01:14Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62535
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30231
dc.rights	Default License
dc.subject	μετάδοση ακτινοβολίας	el
dc.subject	σκέδαση	el
dc.subject	δυναμικό σύστημα	el
dc.subject	διάχυση	el
dc.subject	οπτική τομογραφία διάχυσης	el
dc.title	Δυναμικό σύστημα μοντελοποίησης και υπολογισμού διάδοσης συνεχούς και παλμικής ακτινοβολίας σε σκεδάζοντα μέσα αυθαίρετης 3Δ γεωμετρίας	el
dc.contributor.department	ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ, ΗΛΕΚΤΡΟΟΠΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Δυναμικά Συστήματα	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-07
heal.abstract	Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται μια νέα προσέγγιση χρησιμοποιώντας ένα δυναμικό σύστημα για το πρόβλημα της μεταφοράς ακτινοβολίας εντός μέσων με ιδιότητες έντονης σκέδασης και απορρόφησης. Αυτή η μεθοδολογία βασίζεται σε πρωταρχικές αρχές της φυσικής. Η μέθοδος αυτή, εν ονόματι Δυναμικό Σύστημα Μεταφοράς Ακτινοβολίας (Dynamic Radiative Transfer System, DRTS), ενσωματώνει την έννοια του δυναμικού συστήματος για τη μοντελοποίηση της μεταφοράς ακτινοβολίας. Για την υλοποίηση της συγκεκριμένης μεθοδολογίας κατασκευάστηκε ένας γενικός αραιός πίνακας, ο οποίος σχεδιάστηκε για να ενσωματώνει και να αντιπροσωπεύει τις διάφορες φυσικές, οπτικές και γεωμετρικές ιδιότητες που καθορίζουν τον συγκεκριμένο όγκο υλικού που αναλύεται. Σε αυτό το σύστημα, κάθε νέα κατάσταση (state) παράγεται από αυτόν τον πίνακα του συστήματος που είναι ανεξάρτητος του χρόνου, χρησιμοποιώντας πολλαπλασιασμούς πίνακα-διανύσματος, για κάθε επόμενο βήμα χρόνου. Βασικό πλεονέκτημα της DRTS είναι η ικανότητά της να υπολογίζει με υψηλή ακρίβεια την χρονική εξέλιξη της διάδοσης φωτονίων εντός μέσων που χαρακτηρίζονται από δομική πολυπλοκότητα και ποικίλα σε σχήμα. Επιπροσθέτως, αποδεικνύεται ως μία ευέλικτη μέθοδος καθώς μπορεί να ενσωματώνει πολλαπλά στοιχεία. Σε αυτά περιλαμβάνονται πηγές εξαρτώμενες από το χρόνο, διάφορες συνοριακές συνθήκες, διαφορετικές μορφές μέσων και διάφορα οπτικά φαινόμενα όπως η ανάκλαση και η διάθλαση, στοιχεία που εντάσσονται με ενιαίο και συνεκτικό τρόπο. Παρουσιάζονται διάφορα παραδείγματα αποτελεσμάτων προσομοιώσεων της DRTS που κυμαίνονται από συνεχή έως υπερ-ταχείας διάδοση παλμού φωτός στον τρισδιάστατο χώρο. Στα αποτελέσματα αναδεικνύεται η μειωμένη ανάγκη υπολογιστικών πόρων, συγκριτικά με άλλες υπάρχουσες μεθόδους. Με την περαιτέρω εφαρμογή απλής επεξεργασίας της κανονικοποιημένης έντασης, μπορούν να παραχθούν καθαρές εικόνες των εσωτερικών αντικειμένων. Η εξέλιξη του παλμικού σήματος μέσα στο μέσο προσομοιώνεται και απεικονίζεται με τη μορφή ακολουθίας στιγμιότυπων εικόνων, παρουσιάζοντας τη σταδιακή δημιουργία και εξασθένιση της εικόνας των όγκων. Επιπλέον, αποδεικνύεται ότι υπάρχουν σημαντικά πλεονεκτήματα από τον φωτισμό του μέσου από σκεδαζόμενα φωτόνια, αφού παρουσιάζονται καθαρές πλήρεις εικόνες, εξαλείφοντας την ανάγκη για παραδοσιακές τεχνικές σάρωσης του όγκου. Επιπλέον, η ανάκτηση εικόνας ενισχύεται σημαντικά με την καταγραφή φωτονίων που επιλέγονται με βάση συγκεκριμένες κατευθύνσεις, αποκαλύπτοντας τρισδιάστατα αντικείμενα που είναι βαθύτερα μέσα στο μέσο. Σε αντίθεση με την επικρατούσα αντίληψη ότι τα πρώιμα φωτόνια είναι η μόνη μέθοδος για τη δημιουργία εικόνας, η DRTS αποδεικνύει ότι υπάρχει δυνατότητα δημιουργίας εικόνας χρησιμοποιώντας τα σκεδαζόμενα φωτόνια. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων για το ευθύ πρόβλημα της σκέδασης έχουν ευρύτατες συνέπειες και πιθανές εφαρμογές σε διάφορους επιστημονικούς και τεχνολογικούς τομείς.	el
heal.advisorName	Πολιτόπουλος, Κωνσταντίνος
heal.committeeMemberName	Τσανάκας, Παναγιώτης
heal.committeeMemberName	Χριστοφόρου, Ευάγγελος
heal.committeeMemberName	Γλύτσης, Ηλίας
heal.committeeMemberName	Παπανάνος, Ιωάννης
heal.committeeMemberName	Χουρδάκης, Εμμανουήλ
heal.committeeMemberName	Γεωργίου, Ευστράτιος
heal.academicPublisher	Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	129
heal.fullTextAvailability	false