Ill-posed sets of linear equations typically arise when discretizing certain types of integral transforms. A well known example is image reconstruction, which can be modelled using the Radon transform. After expanding the solution into a finite series of basis functions a large, sparse and ill-conditioned linear system arises. We consider the solution of such systems. In particular we study a new class of iteration methods named DROP (for Diagonal Relaxed Orthogonal Projections) constructed for solving both linear equations and linear inequalities. This class can also be viewed, when applied to linear equations, as a generalized Landweber iteration. The method is compared with other iteration methods using test data from a medical application and from electron microscopy. Our theoretical analysis include convergence proofs of the fully-simultaneous DROP algorithm for linear equations without consistency assumptions, and of block-iterative algorithms both for linear equations and linear inequalities, for the consistent case. When applying an iterative solver to an ill-posed set of linear equations the error typically initially decreases but after some iterations (depending on the amount of noise in the data, and the degree of ill-posedness) it starts to increase. This phenomena is called semi-convergence. It is therefore vital to find good stopping rules for the iteration. We describe a class of stopping rules for Landweber type iterations for solving linear inverse problems. The class includes, e.g., the well known discrepancy principle, and also the monotone error rule. We also unify the error analysis of these two methods. The stopping rules depend critically on a certain parameter whose value needs to be specified. A training procedure is therefore introduced for securing robustness. The advantages of using trained rules are demonstrated on examples taken from image reconstruction from projections. / Vi betraktar lösning av sådana linjära ekvationssystem som uppkommer vid diskretisering av inversa problem. Dessa problem karakteriseras av att den sökta informationen inte direkt kan mätas. Ett välkänt exempel utgör datortomografi. Där mäts hur mycket strålning som passerar genom ett föremål som belyses av en strålningskälla vilken intar olika vinklar i förhållande till objektet. Syftet är förstås att generera bilder av föremålets inre (i medicinska tillämpngar av det inre av kroppen). Vi studerar en klass av iterativa lösningsmetoder för lösning av ekvationssystemen. Metoderna tillämpas på testdata från bildrekonstruktion och jämförs med andra föreslagna iterationsmetoder. Vi gör även en konvergensanalys för olika val av metod-parametrar. När man använder en iterativ metod startar man med en begynnelse approximation som sedan gradvis förbättras. Emellertid är inversa problem känsliga även för relativt små fel i uppmätta data. Detta visar sig i att iterationerna först förbättras för att senare försämras. Detta fenomen, s.k. ’semi-convergence’ är väl känt och förklarat. Emellertid innebär detta att det är viktigt att konstruera goda stoppregler. Om man avbryter iterationen för tidigt fås dålig upplösning och om den avbryts för sent fås en oskarp och brusig bild. I avhandligen studeras en klass av stoppregler. Dessa analyseras teoretiskt och testas på mätdata. Speciellt föreslås en inlärningsförfarande där stoppregeln presenteras med data där det korrekra värdet på stopp-indexet är känt. Dessa data används för att bestämma en viktig parameter i regeln. Sedan används regeln för nya okända data. En sådan tränad stoppregel visar sig fungera väl på testdata från bildrekonstruktionsområdet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:liu-10030 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Nikazad, Touraj |
| Publisher | Linköpings universitet, Beräkningsvetenskap, Linköpings universitet, Tekniska högskolan, Matematiska institutionen |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Linköping Studies in Science and Technology. Thesis, 0280-7971 ; 1311 |
Page generated in 0.0035 seconds