Чувствительность напряжений по обводу контура фантома к изменениям комплексных сопротивлений неоднородностей в электроимпедансной томографии

Проведено аналіз впливу значень поверхневої провідності неоднорідностей на зміну значень комплексних напруг по обводу контуру фантома, порівняно з однорідним фантомом з комплексною поверхневою провідністю. Проведено аналіз впливу анізотропії скінченного елемента та всього фантома в цілому на обчислювані комплексні напруги. Отримано модель скінченного квадратного елемента, який складається з 1024х1024 скінченних елементів, отриманих по спрощеним наближеним формулам. Констатовано, що незалежно від різниці абсолютних значень напруг, виміряних при різних положеннях джерела струму, їх відносні прирощення залишаються незмінними. Для боротьби з такого роду анізотропією запропоновано разом з джерелом обертати сітки фантомів, як скінченних елементів, так і зон провідності. Остаточні висновки про межі чутливості вимірювальних пристроїв можна буде зробити лише після накопичення статистичних даних розв’язання зворотної задачі, обраним авторами методом зон провідності.Introduction. The analysis of surface conductivity influence of inhomogeneities to the changes of complex phantom contour voltages comparing with a homogeneous phantom with complex surface conductivity is carried out. The analysis of the influence of finite element and all phantom generally anisotropy on the calculated complex voltages is conducted. The results. The model of square finite element is obtained. It consists of 1024х1024 finite elements obtained by simplified approximate formulas. The relative increments of voltage values are unchanged regardless of the difference in the absolute values of voltages measured at different positions of the current source. It is proposed to rotate the phantom grids of finite elements and conductivity zones with the current source rotation to overcome this anisotropy. Conclusions. Final conclusions about the limits of the measuring device sensitivity could be done only after the data accumulation of solving the inverse problem by zones conductivity method.Проведен анализ влияния значений поверхностной проводимости неоднородностей на изменение значений комплексных напряжений по обводу контура фантома в сравнении с однородным фантомом с комплексной поверхностной проводимостью. Выполнен анализ влияния анизотропии конечного элемента и всего фантома в целом на вычисляемые комплексные напряжения. Получена модель конечного квадратного элемента, составленного из 1024х1024 конечных элементов, полученных по упрощенным формулам. Отмечено, что независимо от разницы абсолютных значений напряжений, вычисленных при различных положениях источника тока, их относительные приращения остаются неизменными. Для борьбы с такого рода анизотропией предложено вместе с источником поворачивать сетки фантомов, как конечных элементов, так и зон проводимости. Окончательные выводы о границах чувствительности измерительных устройств можно будет сделать после накопления статистических данных решения обратной задачи, выбранным авторами метода зон проводимости

Optimal Parameter Estimation in Heterogeneous Clutter for High Resolution Polarimetric SAR Data

International audienceThis letter presents a new estimation scheme for optimally deriving clutter parameters with high-resolution polarimetric synthetic aperture radar (POLSAR) data. The heterogeneous clutter in POLSAR data is described by the spherically invariant random vector model. Three parameters are introduced for the high-resolution POLSAR data clutter: the span, the normalized texture, and the speckle normalized covariance matrix. The asymptotic distribution of the novel span estimator is investigated. A novel heterogeneity test for the POLSAR clutter is also discussed. The proposed method is tested with airborne POLSAR images provided by the Office National d'Études et de Recherches Aerospatiales Radar Aéroporté Multi-spectral d'Etude des Signatures system

Методи виявлення малорозмірних малорухомих цілей на фоні інтенсивного морського клатера

The search for methods of small targets detection by marine radars is carried out in this paper. As a result of the sources analysis three promising group of methods are selected – adaptive methods based on the clutter amplitude spherically invariant random process representation, methods based on non stohastic clutter representation and methods based on orthogonal transformations. Separately, neural networks and clutter polarization properties are noticed. Most of researches consider compound Gaussian distribution for high resolution sea clutter data modeling. Adaptive CFAR algoritm developed by Kelly for Gaussian clutter was extended for spherical invariant random process. This algorithm can detect target in compound Gaussian clutter and ensure CFAR detection if covariance matrix is precisely known. Many researches proposed different methods of covariance matrix estimating using information from cells adjacent with cell under test. Progress in this field is moving to finding less computation cost but more precise methods of covariance matrix estimation. Further progress for small slow moving targets in heavy sea clutter detection can develop in 3 ways – improving covariance matrix estimation, exploiting not stochastic methods and finding best orthogonal transform for sea clutter Doppler spectrum describing.В работе осуществляется поиск методов обнаружения малоразмерных малоподвижных целей морскими РЛС. В результате анализа источников избирается три перспективные группы методов – адаптивные методы, основанные на представлении амплитуды клатера сферически инвариантным случайным процессом, методы, основанные на моделирования клатера детерминированным процессом и методы, основанные на ортогональных преобразованиях. Отдельно отмечается использование нейронных сетей и поляризационных свойств клатера.В роботі здійснюється пошук методів виявлення малорозмірних малорухомих цілей морськими РЛС. В результаті аналізу джерел обирається три перспективні групи методів – адаптивні методи, основані на представленні амплітуди клатера сферично інваріантним випадковим процесом, методи, основані на представленні клатера детермінованим процесом, основані на ортогональних перетвореннях. Окремо відзначається використання нейронних мереж та поляризаційних властивостей клатера

Performance of two Low-Rank STAP Filters in a Heterogeneous Noise

International audienceThis paper considers the Space Time Adaptive Processing (STAP) problem where the disturbance is modeled as the sum of a Low-Rank (LR) Spherically Invariant Random Vector (SIRV) clutter and a zero-mean white Gaussian noise. To derive our adaptive LR-STAP filters, the estimation of the projector onto the clutter subspace is performed from the Sample Covariance Matrix (SCM) and the Normalized Sample Covari-ance Matrix (NSCM). We compute the theoretical performance of both corresponding LR-STAP filters through the analysis of the Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR) Loss, based on a perturbation analysis. Numerical simulations validate the theoretical formula and allow to show that the LR-STAP filter built from the SCM performance does not depend on the heterogeneity of the SIRV clutter whereas the LR-STAP filter built from the NSCM performance does

Generalized robust shrinkage estimator and its application to STAP detection problem

Recently, in the context of covariance matrix estimation, in order to improve as well as to regularize the performance of the Tyler's estimator [1] also called the Fixed-Point Estimator (FPE) [2], a "shrinkage" fixed-point estimator has been introduced in [3]. First, this work extends the results of [3,4] by giving the general solution of the "shrinkage" fixed-point algorithm. Secondly, by analyzing this solution, called the generalized robust shrinkage estimator, we prove that this solution converges to a unique solution when the shrinkage parameter $\beta$ (losing factor) tends to 0. This solution is exactly the FPE with the trace of its inverse equal to the dimension of the problem. This general result allows one to give another interpretation of the FPE and more generally, on the Maximum Likelihood approach for covariance matrix estimation when constraints are added. Then, some simulations illustrate our theoretical results as well as the way to choose an optimal shrinkage factor. Finally, this work is applied to a Space-Time Adaptive Processing (STAP) detection problem on real STAP data

Random signal detection in correlated non-Gaussian noise

Le problème de la détection d'un signal aléatoire noyé dans un bruit additif non gaussien modélisé par un processus sphériquement invariant est adressé. Une structure asymptotiquement optimale pour la détection d'un signal gaussien est synthétisée. Les performances de cette structure de détection sont obtenues par des simulations de Monte Carlo. De plus, des comparaisons sont effectuées avec le détecteur localement optimal et le détecteur optimal dans un bruit gaussien corrélé

Semiparametric Inference and Lower Bounds for Real Elliptically Symmetric Distributions

This paper has a twofold goal. The first aim is to provide a deeper understanding of the family of the Real Elliptically Symmetric (RES) distributions by investigating their intrinsic semiparametric nature. The second aim is to derive a semiparametric lower bound for the estimation of the parametric component of the model. The RES distributions represent a semiparametric model where the parametric part is given by the mean vector and by the scatter matrix while the non-parametric, infinite-dimensional, part is represented by the density generator. Since, in practical applications, we are often interested only in the estimation of the parametric component, the density generator can be considered as nuisance. The first part of the paper is dedicated to conveniently place the RES distributions in the framework of the semiparametric group models. The second part of the paper, building on the mathematical tools previously introduced, the Constrained Semiparametric Cram\'{e}r-Rao Bound (CSCRB) for the estimation of the mean vector and of the constrained scatter matrix of a RES distributed random vector is introduced. The CSCRB provides a lower bound on the Mean Squared Error (MSE) of any robust $M$-estimator of mean vector and scatter matrix when no a-priori information on the density generator is available. A closed form expression for the CSCRB is derived. Finally, in simulations, we assess the statistical efficiency of the Tyler's and Huber's scatter matrix $M$-estimators with respect to the CSCRB.Comment: This paper has been accepted for publication in IEEE Transactions on Signal Processin