Tomography, which has been used in medical imaging and astronomy, is known to be a very useful diagnostic method for reconstructing local information from line integrated plasma emission in fusion devices. There are many methods for tomography such as the general maximum entropy method, the Phillips-Tikhonov regularization method, and so on, and the reconstruction by the first two tomographic algorithms are compared in this thesis.
For the reconstruction test, two phantoms that are expected in KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) were chosen: a single-peaked profile and a hollow profile in the core region of the poloidal cross-section. According to the results, the Phillips-Tikhonov method reconstructs the phantoms more accurately than the maximum entropy method. On the other hand, the Phillips-Tikhonov method required more computing time than the maximum entropy method. In order to simulate cases in the presence of random noise mixed with the experimentally acquired emission data, a random Gaussian noise was added to the phantom, and reconstructions were performed. In general, the Phillips-Tikhonov method displayed the reconstructed images closer to the phantoms than the maximum entropy method. To improve the reconstruction accuracy, the Phillips-Tikhonov method was modified considering the second-order correction of the chi-squared function. The modification brought about reduction of 30-50% mean squared error after about 6 iterations.
의료기기와 천체 물리학에 많이 쓰이는 토모그래피는 핵융합 장치의 플라즈마 방출광의 선적분된 신호로부터 국지적인 정보를 재구성할 수 있는 아주 강력한 도구이다. 토모그래피 방법에는 일반적인 엔트로피 최대화 방법이나 Phillips-Tikhonov 균일화 방법 등과 같이 여러 가지가 있다. 이 연구에서는 이러한 두 가지의 토모그래피 알고리듬으로 재구성한 결과를 비교하였다. 재구성 시험을 위해 KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)에서 기대할 수 있는 두 가지의 팬텀을 선택하였다. 하나는 폴로이달 단면이 단일 피크를 가지는 영상이고, 다른 하나는 공동 분포를 가지는 영상이다. 결과에 따르면 Phillips-Tikhonov 방법은 엔트로피 최대화 방법에 비해 더 정확한 재구성을 보여주었다. 반면, Phillips-Tikhonov 방법은 엔트로피 최대화 방법보다 더 많은 계산 시간이 필요하다. 무작위의 Gaussian 노이즈가 섞여 있는 경우에는 일반적으로 Phillips-Tikhonov 방법이 엔트로피 최대화 방법보다 팬텀에 더 가까운 영상을 보여주었다. 재구성의 정확성을 높이기 위해 Phillips-Tikhonov 방법을 chi-square 함수의 이차항까지 고려하여 수정하였다. 이 결과, 여섯 번의 반복 계산을 통해 평균 오차가 30-50% 정도 줄어들었다.
