Назад Русский/English


ЛАБОРАТОРИЯ РАДИОТОМОГРАФИИ

Создана в 2013 г. на базе сектора мониторинга динамических процессов и лаборатории радиоволновых методов контроля.

Заведующий лабораторией с 2013 года
Наумов Александр Олегович

Тел. 294-91-57, е-mail: naumov@iaph.bas-net.by

     Кандидат физико-математических наук. Лауреат премии им. Шибольда для молодых ученых Германского общества неразрушающего контроля, удостоен стипендии Президента Республики Беларусь талантливым молодым ученым на 2009 г.
     Специалист в области компьютерной томографии и обработки динамических изображений.
     Опубликовал более 50 научных работ.
     Совместно с чл.-корр. НАН Беларуси Артемьевым В.М. создал теорию и методологию нахождения алгоритмов реконструкции динамических изображений с приложениями для технической и медицинской томографии.

Основные направления НИОКР

     ориентированные фундаментальные исследования:

          - разработка теории и принципов построения систем с управляемой структурой;
          - разработка статистической теории, методов измерений и алгоритмов реконструкции динамических изображений в компьютерной томографии;
          - разработка методики обработки динамических изображений с движущимися объектами на сложном фоне;
          - исследование методов реконструкции внутренней структуры неметаллических объектов на основе решения обратных задач дифракции широкополосных сигналов СВЧ диапазона.

     прикладные исследования:

          - разработка алгоритмов и программного обеспечения для моделирования спутниковой радиотомографической системы мониторинга ионосферы;
          - разработка алгоритмов и программного обеспечения для обнаружения изображений объектов в двухспектральных оптико-электронных системах;
          - исследование и разработка радиоволновых методов обнаружения скрытых подповерхностных объектов;
          - разработка методов цифровой обработки радиолокационных сигналов в георадарах;
          - исследование радиоволновых методов визуализации структуры биологических объектов в целях ранней диагностики опухолей.

     разработки:

          - микроволновые толщиномеры диэлектрических покрытий на металлах;
          - бесконтактные СВЧ измерители вибраций и биений;
          - портативные измерители радиопрозрачности обтекателей антенн самолетных РЛС;
          - радиоволновые измерители уровня жидкостей в технологических емкостях;
          - подповерхностные радары для визуализации внутренней структуры строительных конструкций (выявление и визуализация дефектов в стенах, перекрытиях и т.п., определение толщин элементов конструкций), зондирования приповерхностного слоя почвы.

          Научные достижения лаборатории связаны с разработкой алгоритмов реконструкции динамических изображений для компьютерной томографии реального времени, восстановления нестационарных сигналов и динамических полей по результатам их наблюдения, а также с микроволновой структуроскопией диэлектрических сред, подповерхностной радиолокацией и разработкой новых методов измерения диэлектрической проницаемости и толщины листовых диэлектрических материалов.
          Разработана методология получения математических моделей статических и динамических изображений в классе многомерных марковских случайных процессов. Применительно к задачам томографии разработаны математические модели наблюдения проекций.
          Для решения задач восстановления и реконструкции изображений в реальном масштабе времени модифицирована теория фильтра Калмана. Это позволило получить рекуррентные оптимальные алгоритмы восстановления и реконструкции, что дало возможность осуществлять эти операции параллельно с процессом наблюдения изображений. Рассмотрен и изучен специальный класс нелинейных моделей, состоящий из последовательно соединенных линейного блока и безынерционного нелинейного преобразователя. Для этого случая получены квазиоптимальные нелинейные алгоритмы восстановления. Изучены особенности применения фильтра Калмана для решения некорректных задач в условиях неопределенности задания априорных данных. Для расширения возможностей методики при решении задач высокой размерности (104-106) предложена модификация алгоритмов восстановления на основе метода наименьших квадратов с учетом регуляризации. В целях повышения скорости сходимости процессов восстановления и реконструкции динамических изображений решена задача оптимального управления процессом наблюдения.
          В настоящее время проводятся с исследования в области обработки динамических изображений и процессов, протекающих в различных средах. Методология основана на использовании математического аппарата теории случайных процессов и полей. Особенностью исследований является разработка алгоритмов мониторинга, работающих в реальном масштабе времени. Разработана методика пространственной фильтрации объектов на динамическом фоне. Она основана на различиях в пространственных спектрах фона и изображений объектов и использует вейвлет-преобразование типа DoG-фильтр. Получена закономерность, позволяющая выбирать параметры вейвлет-фильтра, обеспечивающие заданные вероятности правильного обнаружения и ложных тревог. Результаты исследований используются при создании систем контроля в микро- и нанотехнологиях, а также в оптико-электронных системах наблюдения.
          В области радиоинтроскопии диэлектрических сред существенный прогресс достигнут в исследовании следующих проблем:
                          - изучение особенностей работы приемно-передающих антенн при их расположении в непосредственной близости от отражающей поверхности и разработка на этой основе усовершенствованных антенных систем подповерхностной радиолокации;
                          - создание новых методов калибровки подповерхностных радиолокаторов в свободном пространстве;
                          - исследование робастных методов реконструкции распределения диэлектрической проницаемости в неоднородных диэлектрических телах по результатам измерения параметров отраженных и рассеянных электромагнитных волн.

Основные монографии и статьи

     1. Артемьев В. М. Теория динамических систем со случайными изменениями структуры.- Мн.: Выш. школа, 1979, 160с.
     2. Казаков И.Е. Артемьев В.М. Бухалев В.А. Анализ систем случайной структуры. Москва, Наука, 1993, 272с.
     3. Александров А.Г., Артемьев В.М. и др. Справочник по теории автоматического управления. Под ред. А.А.Красовского. М.:Наука, 1987, 712с.
     4. Artemiev V., Naumov A., Tillack G.-R. Adaptive image reconstruction with predictive model // Maximum Entrophy and Bayesian Methods / Eds. W. von der Linden e. a.- Kluwer Academic Publishers, 1999.- P. 123-130.
     5. Artemiev V.M., Naumov A.O., Tillack G.-R. Recursive Tomographic Image Reconstruction Using a Kalman Filter Approach in the Time Domain // J.Phys.D: Appl. Phys.- 2001.-Vol. 34.- P. 2073-2083.
     6. Наумов А.О. Оптимальная реконструкция динамических изображений на основе рекуррентного метода наименьших квадратов в целях томогрфии // Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук.- 2003.- № 2.- С. 90-95.
     7. G.-R. Tillack, U. Samadurau, V.M. Artemiev, A.O. Naumov Statistical characterization of multi-phase flow by dynamic tomography // Review of Progress in QNDE.- 2003.- Vol. 22.- P. 643-650.
     8. Артемьев В.М., Наумов А.О., Йениш Г.-Р. "Реконструкция динамических изображений в томографии процессов", Минск: Изд. центр БГУ, 2004, 168 с.
     9. Артемьев В.М., Наумов А.О., Степанов В.Л. Обработка изображений микроструктур с маркированными частицами с целью изучения динамики их движения и взаимодействия // Труды Восьмого международного форума "Высокие технологии ХХI века", Москва 2007, стр. 121-125.
     10. А.О. Наумов, В.М. Артемьев, В.Л. Степанов, Н.И. Мурашко Методика и результаты моделирования спутниковой радиотомографии ионосферы в реальном масштабе времени на основе теории фильтра Калмана // Пробл. упр. и информатики. - 2008. - N 1. - С. 128-138.
     11. Конев В.А., Кулешов Е.М., Пунько Н.Н. Радиоволновая эллипсометрия. - Мн.: Наука и техника, 1985. - 104 с.
     12. Конев В.А., Любецкий Н.В., Тиханович С.А. Радиоволновая эллипсометрия диэлектрических структур. - Мн.: Наука и техника, 1989. - 133 с.
     13. Михнев В.А. Реконструктивная микроволновая структуроскопия многослойных диэлектрических сред. Мн.: Светоч, 2002. 192 с.
     14. Михнев В.А. Реконструкция профиля распределения диэлектрической проницаемости листовых материалов методом направляемых волн. // Дефектоскопия.1996, № 4. С. 56 62.
     15. Михнев В.А., Любецкий Н.В. Поляризационный метод контроля толщины диэлектрических покрытий металлов с использованием диэлектрического волноводного датчика. // Дефектоскопия.1996, № 7. С. 91 97.
     16. Mikhnev V.A., Nyfors E. and Vainikainen P. Reconstruction of the permittivity profile using a nonlinear guided wave technique. // IEEE Transactions on Antennas and Propagation.1997. Vol. AP-45, № 9. P. 1405 1410.
     17. Mikhnev V.A. Iterative reconstruction of the one-dimensional dielectric permittivity profile using frequency domain microwave reflection measurements. // Studies in Applied Electromagnetics and Mechanics. - Vol. 13. - Non-Linear Electromagnetic Systems. IOS Press, Berlin, 1998. P.442 445.
     18. Михнев В.А., Палто А.А. Микроволновая реконструкция слоистого диэлектрического полупространства по частотной зависимости комплексного коэффициента отражения. // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 1998, № 2. - С. 10-14.
     19. Любецкий Н.В., Михнев В.А., Дещенко Г.Н. Микроволновый бесконтактный измеритель вибраций вращающихся изделий. // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 1998, № 2. - С. 55-57.
     20. Михнев В.А., Крутов Г.Ф., Дещенко Г.Н. Микроволновый измеритель толщины тонких алмазосодержащих покрытий металлов // Порошковая металлургия. - 1998, выпуск 21. - С. 45 47.
     21. Дещенко Г.Н. Использование СВЧ излучения переменной частоты для измерения толщины бетонных конструкций. // Дефектоскопия. - 1998, № 12. - С. 8-13.
     22. Mikhnev V.A. and Vainikainen P. Two-step inverse scattering method for one-dimensional permittivity profiles. // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2000. Vol. AP-48, № 2. P. 293 298.
     23. Mikhnev V.A. and Vainikainen P. Iterative step-like reconstruction of the stratified dielectric media from multifrequency reflected-field data. // Subsurface Sensing Technologies and Applications (International Journal). 2000. Vol. 1, № 1. P. 65 78.
     24. Mikhnev V.A. and Vainikainen P. Practical method for the frequency domain reconstruction of stratified dielectric media. // Proceedings of SPIE. - 2000. Vol. 4129. P. 380 386.
     25. Дещенко Г.Н., Любецкий Н.В., Палто А.А. Влияние высоты подвеса антенн подповерхностного радиолокатора на принимаемый сигнал. // Дефектоскопия. - 2001, № 5. - С. 18-24.