- 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 uczenia się:
- 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 uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka TOMO_2st_W01
- Zna wybrane nowoczesne metody tomograficzne.
Weryfikacja: Zaliczenie egzaminu z materiału omawianego na wykładzie
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W06, K_W07, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_WG.o, P7U_W
- Charakterystyka TOMO_2st_W02
- Zna i rozumie zalety oraz zakres stosowalności poszczególnych metod tomograficznych.
Weryfikacja: Zaliczenie egzaminu z materiału omawianego na wykładzie
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka TOMO_2st_U01
- Potrafi dokonać krytycznej analizy artykułu naukowego opisującego wybraną nowoczesną technikę tomografii optycznej
Weryfikacja: Zaliczenie projektu
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U01, K_U04, K_U05, K_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, I.P7S_UK, I.P7S_UU, III.P7S_UW.o
- Charakterystyka TOMO_2st_U02
- Potrafi dobrać właściwą metodę tomografii optycznej do charakterystyki analizowanego obiektu
Weryfikacja: Zaliczenie projektu
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U15
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka TOMO_2st_K01
- Rozumie potrzebę ciągłego samorozwoju w obszarze metod obrazowania struktur biologicznych i technicznych.
Weryfikacja: Zaliczenie projektu
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_K, I.P7S_KK