Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Reflective tomography using a TCSPC system - a study of current limitations and possible improvements
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Physics.
2012 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Time-correlated single photon counting (TCSPC) systems are used for range profiling. The systems offer cm precision at kilometer ranges. This opens up for long range imaging with high resolution, for example by reflective tomography. With range profiles from various aspect angles around a target reflective tomography can be used to create an image. The tomographic image is a reconstruction of the boundary of the cross-section of the target. Images can be used for various purposes, e.g. identification of satellites.

The quality of the tomographic reconstruction depends on the accuracy of the TCSPC system. Range profiles with a cm precision allows studies and reconstruction of complex objects. With this work we investigated the current limitations when reconstructing complex targets with reflective tomography and present possible solutions to existing problems.

The limitations were investigated by studying parameters such as the intensity of the laser beam, SNR, center of rotation, angular resolution, and the angular sector. We also present methods that can improve the tomographic image. A new pre-processing method that adjusts range profiles after estimating responses with RJMCMC was introduced. We also studied different types of filters in the reconstruction process. Lastly we introduced two new post-processing methods. One that removes artifacts by considering the convex hull and one that sharpens edges in the tomographic image.

The performance study showed that reflective tomography using a TCSPC system is robust in a controlled environment. Details in the low cm-range of an object can be reconstructed with high precision. However, for some target types issues appear. Of the tested performance parameters a high angle resolution was deemed to be the most important. When considering moving targets the importance of the center of rotation and integration time will also increase. The study of improvement methods showed that choosing the generalized ramp filter in the FBP more then doubled the SNR. Adjusting the range profiles, considering the convex hull, and sharpening edges are methods that work well for specific signal types. We showed that many issues that arise when measuring on complex objects can be solved with signal processing. Therefore we believe that reflective tomography can be used in various applications in the future.

Abstract [sv]

Tidskorrelerad räkning av fotoner (time-correlated single photon counting, TCSPC) är en teknik som används för att skapa avståndsprofiler med cm-precision på upp emot flera kilometers håll. Tekniken kan användas till att skapa avbildningar av föremål på långa avstånd, till exempel med reflektiv tomografi. Reflektiv tomografi kan användas när man har avståndsprofiler runt om ett föremål. Den tomografiska återskapningen beskriver de yttre kanterna av ett föremåls tvärsnitt.

Bildernas kvalité är starkt beroende av noggrannheten i TCSPC-systemet. En cm-precision möjliggör studier och återskapningar av föremål med små detaljer. Detta arbete går ut på att undersöka begränsningarna med återskapandet av detaljerade föremål och framlägga metoder som förbättrar återskapningarna.

Begränsningarna undersöktes genom att studera olika parametrar, såsom intensiteten i lasern, SNR, rotationscentrum, vinkelupplösning och vinkelsektorer. Vi presenterade också nya metoder som förbättrar återskapningarna. Vi tittade bland annat på en metod som korrigerar avståndsprofilerna med hjälp av anpassningar med RJMCMC. Sedan undersöktes olika filter i återskapningen. Avslutningsvis introducerades två nya metoder i efterbehandlingen. En som tar hänsyn till konvexa höljet och en annan som gör kanter i bilderna skarpare.

Prestandaundersökningen visade att reflektiv tomografi baserad på ett TCSPC-system är robust i en kontrollerad miljö. Centimeterstora detaljer kan återskapas med hög upplösning. För vissa förem\aa l uppstår dock problem. Av de testade prestandaparametrarna var en hög vinkelupplösning den viktigaste. Valet av rotationscentrum och integrationstiden kommer spela en större roll med föremål i rörelse. Studien av förbättringsmetoder visade att bilders SNR mer än dubblas om det generella rampfiltret används i FBP. Att korrigera avståndsprofilerna med RJMCMC, ta hänsyn till komplexa höljet och att göra kanter skarpare är metoder som fungerar bra med vissa signaltyper. Mer arbete finns att göra men vi visade att många problem i reflektiv tomografi går att lösa med signalbehandling. Vi tror därför att reflektiv tomografi går en ljus framtid till mötes.

Place, publisher, year, edition, pages
2012. , 57 p.
Keyword [sv]
Reflektiv tomografi, TCSPC, bildbehandling, RJMCMC
National Category
Other Physics Topics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-60461OAI: oai:DiVA.org:umu-60461DiVA: diva2:560433
External cooperation
FOI
Subject / course
Examensarbete i teknisk fysik
Educational program
Master of Science Programme in Engineering Physics
Presentation
2012-08-31, Universitetsklubben, Umeå Universitet, Umeå, 17:22 (Swedish)
Uppsok
Physics, Chemistry, Mathematics
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-10-15 Created: 2012-10-14 Last updated: 2012-10-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

OlofssonTomasExamensarbete(3818 kB)383 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3818 kBChecksum SHA-512
87abdbbe5619733641dbd43b496e510df7172175f98fa890c4619ffcb022cb05938b4e2571b1f5f487ac00cd99daaa714676dc8baa687746aca1bd35d4e40c3c
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Olofsson, Tomas
By organisation
Department of Physics
Other Physics Topics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 383 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 190 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf