Range test method in microwave imaging

Mikrodalga görüntüleme (Microwave imaging) görüntülenmesi hedeflenen cisimlerin şekillerinin, pozisyonlarının ve elektriksel özelliklerinin uzaktan algılama ile sezilmesi veya hesaplanması amacıyla mikrodalga frekansındaki elektromanyetik dalgaları kullanan yenilikçi bir görüntüleme yaklaşımıdır. Günümüzde son derece yeni ve çok sıcak bir araştırma olmasının yanısıra mikrodalga görüntüleme teknolojisi çok askeri uygulamalardan hasarsız muayeneye kadar bir çok değişik uygulama alanları ile de üzerine en çok araştırma yapılan konulardan biri haline gelmiş bulunmaktadır.Günden güne bu yenilikçi teknolojinin fraklı kullanım alanları ve gereksinimine rağbet hızla artmaktadır.Gerek sivil alanlardaki uygulamalarda gerek ise askeri ve savunma alanlarında ki uygulama yöntemleri üzerinde oldukça yoğun çalışmalar süratle devam etmektedir. Mikrodalga görüntüleme yöntemlerine sivil alanlarda duyulan ihtiyaçlar başlıca sağlık uygulamalarında ve coğrafik uygulamalarda olmaktadır. Meme kanseri tümörü tespiti konusunda mikrodalga görüntüleme yöntemlerine duyulan ihtiyaç bir çok bilim insanını bu yönde çalışmaya teşvik etmiş ve şuan bu konudaki teknolji yarışı oldukça önemli bir hale gelmiştir. Günden güne meme kanseri vakkaları artmakta olup ve bu rahatsızlığın görülme yaşları daha erken yaşlara kaydıkça mevcut görünleleme sistemlerinin ilerki yaşlarda tümör gelişme riskini ciddi oranda arttırma ihtimali dolayısıyla erken teşhis için genel tarama yapılması mevcut teknolojiler ile uygulanamamaktadır.Mikrodalga görüntüleme yöntemlerini kullanmak üzere bir görüntüleme cihazı geliştirilmesi bir çok insanın hayatına doğrudan pozitif yönde katkıda bulunacaktır. Geliştirelicek bu mikrodalga görüntüleme sistemi erken teşhis ve tarama faaliyetlerine olanak vererek bir çok insanın hayatını kurtarmasına vesile olması beklenmektedir. Mikrodalga görüntüme yöntemlerinin bir diğer sağlık uygulama yeri de beyin tümörü veya beyin kanaması tespiti veya kanama durumunun izlenmesidir. Mevcut teknoji olan bilgisayarlı tomografi (Computed Tomography ) ile tespit yapılması şuan için hastanede mümkün olabilmekte iken mikrodalga görüntüleme yöntemleri kullanılarak geliştirilecek bir system ile hastanın durumu olay yerinde ki ambulans ile tespit edilebilir hale gelerek , doktorlara olay yerinde müdahale imkanı tanınabilmesinin hasta için hayati önlem taşımaktadır. Günümüzde mikrodalga görüntüme yöntemlerinin askeri ve güvenlik uygulamarı da oldukça popüler araştırma konularıdır. Duvar arkası ve içi görüntüleme, gömülü cisim ve mayın tespitinde mikrodalga görüntüleme yöntemleri geliştirelecek teknolojiye en önemli aday tekniklerden biridir. Mikrodalga görüntüleme yöntemleri hedefledikleri amaçlara göre temel olarak iki başlık altında toplanabilir: kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemleri, kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemleri. Burada ilk olarak , ikinci grup olarak sınıfladığımız kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemleri uzayda bir bölgede yer alan cisimlerin elektriksel özelliklerinin (göreli dielektrik katsayısı, iletkenliği ve/veya Debye parametreleri ve/veya Cole-Cole parametreleri) yanısıra aynı zamanda bu cisimlerin şekillerinin ve pozisyonlarının sezilmesini hedefler. Kualitatif (qualitative, nitel) yöntemler başlangıç bilgisi veya ön bilgi ( Apriori information ) olarak adlandırılan problemin çözülebilmesi için gerekli olan bilgiler gerçek uygulamalarda kantitatif (quantitative, nicel) yöntemlere oranla oldukça daha realistik olduğu açıktır. İkinci olarak, ilk görüntüleme yöntemi grubu olarak sınıflandırdığımız kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemleri ise uzayda bir bölgede olduğu bilinen hedeflerin sadece şekillerinin ve pozisyonlarının sezilmesini amaçlar ve cisimlerin elektriksel özellikleri (göreli dielektrik katsayısı, iletkenliği ve/veya Debye parametreleri ve/veya Cole-Cole parametreleri) ile ilgili hiç bir bilgi vermez. Bu özelliği ile kantitatif yöntemlerden ayrılmışlardır. Kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemleri genellikle yüksek hesap gereksinimleri (yüksek hesaplama alanı, yüksek hesaplama gücü, uzun hesaplama zamanları) ile tanınırken kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemleri ise hesaplama gereksinimleri açısından daha düşük beklentileri (düşük hesaplama alanı, düşük hesaplama gücü, oldukça kısa hesaplama zamanları) içindedir. Esas olarak kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemlerinin çıktıları daha genel olup kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemlerinin ürettiği şekil ve pozisyon bilgisinin yanısıra cisimlerin elektriksel özellikleri (göreli dielektrik katsayısı, iletkenliği ve/veya Debye parametreleri ve/veya Cole-Cole parametreleri) ile ilgili de bilgileri içermektedir. Bununla birlikte kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemlerinin basit bir şekilde cisimin şeklini üretmesi ve bu çıktının da kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemlerini başlatmak için kullanılarak ters saçılma probleminin non-lineerliğinin azaltılması mümkündür. Yukarıdaki bilgiler ışığında biz bu tezde 2000'li yıllarda Potthast tarafından geliştirilmiş bir kalitatif (qualitative, nitel) görüntüleme yöntemi olan Menzil Testi Yöntemi'ni (Range Test Method) ve bu yöntemin mikrodalga görüntülemedeki verimliliğini araştıracağız. Menzil Testi Yöntemi (Range Test Method) saçılan alanin rastgele olarak seçilen bir bölge üzerine analitik devamının mümkün olup olmadığını araştırmak suretiyle cisimlerin şekilllerini ve pozisyonlarının ortaya çıkarmaya çalışan bir yöntemdir. Bu yöntem dahilinde rastgele seçilmiş bir takım bölgeler üzerine saçılan alanin devam ettirilip ettirilemediği test edilir ve saçıcıların konveks kabukları (convex hull) bulunarak ters saçılma problemi saçıcıları kapsayan daha dar bir bölge üzerine indirgenir. Menzil Testi Yöntemi'nin (Range Test Method) bize sağladığı bu çıktı mikrodalga görüntüleme açısından oldukça önemlidir. Öyle ki, yukarıda da bahseldiği gibi ters saçılma probleminin çözüm bölgesinin daraltılması bu çıktının da kantitatif (quantitative, nicel) görüntüleme yöntemlerini başlatmak için kullanılıp ters saçılma probleminin non-lineerliğinin azaltılması mümkün olmaktadır.