A Técnica Iterativa de Reconstrução Tomográfica Baseada em Sistemas de Partículas

A tomografia computadorizada tem se consolidado como uma alternativa bastante eficiente na investigação do processo industrial do refino de petróleo. O seu produto final, a imagem reconstruída, é objeto de estudo em uma área de intenso interesse, e inclui métodos de reconstrução advindos dos mais distintos campos de pesquisa. Esta tese apresenta um método de reconstrução iterativo baseado numa abstração chamada em computação gráfica de sistemas de partículas, o PSIRT. O método foi concebido originalmente para atuar em arranjos de tomógrafo com limitado número de trajetórias de raios gama, um requerimento de extrema importância para as aplicações industriais. O PSIRT representa fragmentos do objeto a ser reconstruído como partículas sujeitas a um campo de forças em torno das trajetórias. Tal campo é gerado pelas diferenças entre os dados de entrada de atenuação da trajetória e os dados computados numa dada iteração, baseados na quantidade de partículas presentes num envelope em torno da trajetória. O posicionamento do conjunto de partículas é iterativamente modificado para que essas diferenças atinjam um valor aceitável. Algumas iterações de ajustes de parâmetros são aplicadas de forma alternada com as iterações da dinâmica das partículas. Praticamente todos os diversos resultados da aplicação do PSIRT em dados simulados e também em dados experimentais sugerem uma superioridade qualitativa em relação a métodos algébricos consagrados. Os sinogramas simulados foram produzidos a partir de diferentes tipos de fantomas, incluindo duas configurações estacionárias observadas no estudo de fluidodinâmica, e as comparações foram feitas com o algoritmo ART e alguns de seus variantes, e incluiu uma métrica concebida para capturar formas geométricas. Uma das características mais marcantes do PSIRT é a ausência de ruídos de ordem global, um dos problemas enfrentados por outros métodos em número limitado de trajetórias. Os sinogramas de dados experimentais foram produzidos num tomógrafo de alta velocidade de raios gama (tomógrafo HSGT), como também num tomógrafo de 1ª geração. Embora os dados ruidosos tenham afetado sensivelmente o desempenho do PSIRT, verificou-se que este fato se deu menos no método do que nos métodos algébricos. Tais considerações presentes nesta tese conferem ao PSIRT a condição de um método bastante competitivo em aplicações de tomografia industrial