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Source and metric estimation in the eikonal equation using optimization on a manifold

Authors :
Fehrenbach, Jérôme
Weynans, Lisl
Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Modélisation et calculs pour l'électrophysiologie cardiaque (CARMEN)
Institut de Mathématiques de Bordeaux (IMB)
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Bordeaux - Sud-Ouest
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-IHU-LIRYC
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-CHU Bordeaux [Bordeaux]-CHU Bordeaux [Bordeaux]
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Source :
Inverse Problems and Imaging, Inverse Problems and Imaging, 2022, ⟨10.3934/ipi.2022050⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

We address the estimation of the source(s) location in the eikonal equation on a Riemann surface, as well as the determination of the metric when it depends on a few parameters. The available observations are the arrival times or are obtained indirectly from the arrival times by an observation operator, this frame is intended to describe electro-cardiographic imaging. The sensitivity of the arrival times is computed from \begin{document}$ {{{\rm{Log}}}}_x $\end{document} the log map wrt to the source \begin{document}$ x $\end{document} on the surface. The \begin{document}$ {{{\rm{Log}}}}_x $\end{document} map is approximated by solving an elliptic vectorial equation, using the Vector Heat Method. The \begin{document}$ L^2 $\end{document}-error function between the model predictions and the observations is minimized using Gauss-Newton optimization on the Riemann surface. This allows to obtain fast convergence. We present numerical results, where coefficients describing the metric are also recovered like anisotropy and global orientation.

Details

Language :
English
ISSN :
19308337 and 19308345
Database :
OpenAIRE
Journal :
Inverse Problems and Imaging, Inverse Problems and Imaging, 2022, ⟨10.3934/ipi.2022050⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....b52f1b731ebd0cfb2e5c47fd408d6a09