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Siviennは独自の画像的方法を提供する。これは相関関数に基づいたア プローチを使い、それを受動センサアレイで観測されたノイズ信号に対 して応用する。そのテクニックは応用確率論(プロバビリティ)の知見 に基づいており、その理論的結果を測定されたノイズ信号に応用するこ とを可能にしつつある。
Siviennは世界で最も先進的な数学者を動員し 、スクリプトからテクノロジカル・ブリックに至るまで、データの使用 に特化したサービスを提供する。

最新知識

波動は、音波であれ、弾性体を伝わるものであれ、電磁波であれ、未知 の媒体に関する情報を得るために使うことができる。その調査の第一段 階は、音響学であるならトランデューサー、地球物理学であるなら地震 計、電磁波であるならアンテナが波動を発生させ、受動アレイがその波 動を測定する。次の数値化の段階では、測定されたデータを処理して、 波動が伝わる媒体物が有している特徴の数々を評価することになる。す なわち波動の発信源、反射物の位置や形などである。


使用可能なモデルがまだまだ完成度の低いものであれ、使用可能なデー タが限られておりノイズがたくさん混じっているものだとしても、未知 の構造物の諸部分を評価することへのチャレンジはやめてはならない。 それを行うためのプロセスは、まさしく少量の内容物や歪んだ形を再構 築するべく発信源や反射物を検出し場所を特定することである。


2000年代に相互相関関数が導入され飛躍的な発展があったわけだが、 それにより画像化へ向けた特徴的なアプローチがなされた。この発見は 、観測されたデータの時間軸を逆行させるという実験で観察された結果 として予期せぬ形でもたらされた。受信装置のネットワークを使って波 動を記録し、それらの波動を時間軸を逆にして再生し媒体物に伝えるこ とで、それらの波動を発信源や反射物に集中させることができるように なったのだ。驚くべきことに、ランダムにチグハグとなった媒体に波動 を再集中させた方が、均質な媒体に再集中させるより、はるかに重要な 成果が得られる。

発展的応用

マルチ静止画像において中心となるテーマは、データサイズ、計算複雑 性、S/N比と解像度の間のトレードオフを数量化し理解することである 。解像度と安定性の間のトレードオフは、観測されたデータにノイズが 多い時には否定的に見られる。ノイズはマルチ静止画像では様々な形態 であらわれるだろう。受信装置に由来する測定ノイズが混入してしまう 場合がある。つまり、記録されたデータは、後から混入するデータその ものとは相関関係のないノイズによって質が低下してしまうと考えられ るのだ。このタイプのノイズは十分に理解され、古典的な画像化機能に よって軽減することができる。古典的な画像化関数とは、最小二乗画像 化(あるいは、フルウェーブインバージョン)、リバースタイムマイグ レーションあるいは移動時間マイグレーションのことである。


媒体に由来するノイズが生じる場合がある。バックグラウンドとなる媒 体は往々にして不均質であり、そのばらつきゆえにデータの中にクラッ ターノイズが発生する。測定ノイズと比べた場合、クラッターノイズは 、その重大な相関的な性質のゆえに、著しく異なった構造を持つ 。Siviennは、媒体に関する情報を伝える記録された信号の相関関係を 分析する。


発信源に由来するノイズが生じる場合がある。その場合、発信源が完全 にコントロールされていないのかもしれない。にもかかわらず、コント ロールされていない発信源はもちろんのことその周囲にあるノイズ源か らも波動は発生しているわけであり、その相関関係を計算することで媒 体に関する情報を得られることもある。Sivienn独自のアプローチは記 録された信号の相関関係の分析をしたり、それらに含まれている情報を 抽出することである。

進行中の研究

相互相関関数のテクニックは、深海あるいは稼働中の油井にある石油層 の調査に使われる。表層で検知される多少なりともコントロールされた 発信源から放たれた信号を得るために使われるセンサーアレイは、周囲 のノイズを記録する。相互相関関数のテクニックを使えば、油井に設置 された受動センサーをヴァーチャルな発信源に変換することが可能とな る。地震学においては、地震の発生は一般的に言って稀であり、その発 信源はコントロールされてはいないが、大型センサーアレイを設置する ことができる。相互相関関数のテクニックを使えば、これらのアレイの ネットワークに由来するデータをデジタル処理をして能動ネットワーク に由来するデータと同等な結果に変換することができる。特に、周囲の ノイズの受動画像化によって、火山の調査ができるようになる。観察調 査は、受動受信装置が記録した信号の相互相関関数化によって、ペアと なった受診装置間の波動方程式の関数を評価することで行う。
潜水環境は、受動相関型音響学によってモニターすることができる。受 動装置アレイに記録された信号の相互相関関数で処理することによって 、遠くから大洋の導波層のような複雑な環境を通して伝わってくる波動 の発信源の位置を特定することができる。反射物や変則も周囲のノイズ の発信源から放出された信号の相関関数を使うことによって検出され得 るだろう。
原子炉の炉心内部にある機械構造は、相関関数に基づいた炉心外の中性 子束の分析によってモニターすることができるが、そのために炉心の振 動のモードを特長づけなくてはならない。これらのモードの測定値は、 製造メーカーによる計算値と合致し得るものだ。モード周波数やモード の形における変則は、機械構造における変則の現れであると考えること ができる。
非破壊検査と構造ヘルスモニタリングは、材質や構造の特性を評価し、 損傷や変則を検出することによって行われる。超音波検査のような能動 的でコントロールされた発信源を使うことで、幾つかの方策を取ること ができる。例えば光素線を使い、Siviennは周囲のノイズ発信源から発 生した受動センサーの永久的なネットワークにおいて記録された信号を 使用する。
医療画像においては、たくさんの種類の波動を使って人体を検査するこ とができる。しかし、人の細胞は極めて複雑な媒体であり、画像化のメ ソッドは、クラッターノイズしか得られないということが往々にしてあ る。相関関数に基づく画像化のテクニックは、この種のノイズの効果を 軽減するべく使用されることによって、解像度とS/N比との間のトレー ドオフを改善し得るものである。

THE OPERATORS

Han WANG

Researcher

HAN

Jean-Louis Beffa

Special Advisor

JEAN-LOUIS

Jean-Philippe TOUFFUT

President

JEAN-PHILIPPE

Josselin GARNIER

Researcher

JOSSELIN

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