Nazwa przedmiotu:
Zaawansowane techniki tomograficzne
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Wojciech Krauze, dr inż. Arkadiusz Kuś, dr inż. Tomasz Kowaluk
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Wariantowe
Kod przedmiotu:
ZTTG
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów kształcenia:
1) Liczba godzin bezpośrednich 33, w tym: a) wykład - 15h; b) ćwiczenia - 0h; c) laboratorium - 0h; d) projekt - 15h; e) konsultacje - 3h; 2) Praca własna studenta 25, w tym: a) przygotowanie do kolokwium zaliczeniowego - 10h; b) przygotowanie prezentacji w ramach projektu - 10h; c) studia literaturowe - 5h; Suma: 58 h (2 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2 punkt ECTS - liczba godzin bezpośrednich: 33, w tym: a) wykład - 15h; b) ćwiczenia - 0h; c) laboratorium - 0h; d) projekt - 15h; e) konsultacje - 3h;
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1) Liczba godzin bezpośrednich 33, w tym: a) wykład - 15h; b) ćwiczenia - 0h; c) laboratorium - 0h; d) projekt - 15h; e) konsultacje - 3h; 2) Praca własna studenta 25, w tym: a) przygotowanie do kolokwium zaliczeniowego - 10h; b) przygotowanie prezentacji w ramach projektu - 10h; c) studia literaturowe - 5h; Suma: 58 h (2 ECTS)
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Kurs inżynierski matematyki i fizyki
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Zapoznanie się z zaawansowanymi technikami tomograficznymi wykorzystującymi promieniowanie rentgenowskie, optyczne oraz terahercowe.
Treści kształcenia:
Zakres wykładu (15h): 1. Tomografia rentgenowska – idea pomiaru tomograficznego, historia tomografii, problem odwrotny, oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego, generacja projekcji (obliczanie całki liniowej), zasada Beera-Lamberta, sinogram. 2. Podstawowe komponenty tomografu rentgenowskiego – źródło, detektor, gantry, slip-ring, generacje tomografów rentgenowskich. 3. Algorytmy rekonstrukcji w tomografii rentgenowskiej – zasada Fourier Slice Theorem, algorytm projekcji wstecznej, rekonstrukcja z wiązką rozbieżną, algorytmy iteracyjne. 4. Jakość rekonstrukcji tomograficznych – wybrane artefakty obrazu, metody określania jakości rekonstrukcji. 5. Wybrane zastosowania tomografii rentgenowskiej. 6. Tomografia optyczna – oddziaływanie promieniowania optycznego na tkankę, generacja projekcji (dyfrakcja), sinogram zespolony (metody odtwarzania i uciąglania fazy). 7. Podstawowe komponenty tomografu optycznego – źródło, detektor, rodzaje i budowa tomografów (tomografia z obrotem próbki badanej, tomografia ze skanowaniem wiązką oświetlającą). 8. Algorytmy rekonstrukcji w tomografii optycznej – podstawy matematyczne, Diffraction Slice Theorem, przybliżenia Borna i Rytova, algorytm Direct Inversion, Gerchberga-Papoulisa, metody wykorzystujące rozplot. 9. Jakość rekonstrukcji w tomografii optycznej – artefakty, wpływ aberracji, ocena jakości. 10. Tomografia terahercowa – właściwości promieniowania terahercowego, terahercowa tomografia komputerowa, tomosynteza, aparatura i algorytmy rekonstrukcji. 11. Wizualizacja danych 3D – dostępne narzędzia, techniki prezentacji danych trójwymiarowych (MIP, render objętości, render powierzchni). Projekt (15h): 1. Tomografia rentgenowska a. Wygenerowanie (samodzielnie lub w zespole) projekcji rentgenowskich wybranego obiektu wykorzystując tomograf Zeiss. b. Obliczenie rekonstrukcji badanego obiektu wykorzystując program ImageJ c. Wygenerowanie wizualizacji 3D rekonstrukcji (film) 2. Tomografia optyczna a. Otrzymanie sinogramu wybranego obiektu zmierzonego w układzie tomografu optycznego (pomiar w pełnym kącie) od prowadzącego. b. Obliczenie rekonstrukcji badanego obiektu wykorzystując algorytmy w Matlabie dostarczone przez prowadzącego. c. Wygenerowanie wizualizacji 3D rekonstrukcji (film) 3. Przedstawienie przygotowanych wizualizacji na zajęciach
Metody oceny:
Egzamin z treści wykładowych (50%), Ocena z projektu (50%)
Egzamin:
tak
Literatura:
Computed Tomography: Principles, Design, Artifacts, and Recent Advances, Jiang Hsieh, SPIE Press, 2003 Jin, D., Zhou, R., Yaqoob, Z., So, P.T.C., 2017. Tomographic phase microscopy: principles and applications in bioimaging [Invited]. J. Opt. Soc. Am. B, JOSAB 34, B64–B77. Guillet, J.P., Recur, B., Frederique, L., Bousquet, B., Canioni, L., Manek-Hönninger, I., Desbarats, P., Mounaix, P., 2014. Review of Terahertz Tomography Techniques. J Infrared Milli Terahz Waves 35, 382–411. Artykuły naukowe udostępniane przez prowadzących.
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:
brak

Efekty przedmiotowe

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt TOMO_2st_W01
Zna wybrane nowoczesne metody tomograficzne.
Weryfikacja: Zaliczenie egzaminu z materiału omawianego na wykładzie
Efekt TOMO_2st_W02
Zna i rozumie zalety oraz zakres stosowalności poszczególnych metod tomograficznych.
Weryfikacja: Zaliczenie egzaminu z materiału omawianego na wykładzie

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt TOMO_2st_U01
Potrafi dokonać krytycznej analizy artykułu naukowego opisującego wybraną nowoczesną technikę tomografii optycznej
Weryfikacja: Zaliczenie projektu
Efekt TOMO_2st_U02
Potrafi dobrać właściwą metodę tomografii optycznej do charakterystyki analizowanego obiektu
Weryfikacja: Zaliczenie projektu

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt TOMO_2st_K01
Rozumie potrzebę ciągłego samorozwoju w obszarze metod obrazowania struktur biologicznych i technicznych.
Weryfikacja: Zaliczenie projektu