• Non ci sono risultati.

Evolutionary-based Optimization Techniques for Inverse Scattering: A Review

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Condividi "Evolutionary-based Optimization Techniques for Inverse Scattering: A Review"

Copied!
3
0
0

Testo completo

(1)

UNIVERSITY

OF TRENTO

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA E SCIENZA DELL’INFORMAZIONE

38123 Povo – Trento (Italy), Via Sommarive 14

http://www.disi.unitn.it

EVOLUTIONARY-BASED OPTIMIZATION TECHNIQUES FOR

INVERSE SCATTERING – A REVIEW

P. Rocca and A. Massa

January 2011

(2)
(3)

Evolutionary‐Based Optimization Techniques for Inverse Scattering ‐ A Review 

  P. Rocca and A. Massa  ELEDIA Research Group at DIT, University of Trento, Via Sommarive 14, I‐38050 Trento, Italy  Phone: +39 0461 882057, Fax: +39 0461 882093, E‐mail: andrea.massa@ing.unitn.it      The use of stochastic global optimizers has had a non‐negligible impact on several areas of research and  industry and they have been effectively applied to several problems in engineering and sciences [1]. Thanks  to the availability and growing of computational resources with the large diffusion of modern computers,  optimization techniques based on Evolutionary Algorithms (EAs) have received a wide attention because of  their  attractive  features.  As  a  matter  of  fact,  EAs  are  hill‐climbing  algorithms  and  do  not  require  the  differentiation  of  the  cost  function,  which  is  a  "must"  for  gradientbased  methods.  They  are  based  on  stochastic iterative procedures where a pool of trial solutions is used to sample the solution space at each  iteration  thus  improving  the  search  capability  as  compared  to  single‐agent  techniques  (e.g.,  Simulated  Annealing).  A‐priori  information  can  also  be  easily  introduced  in  terms  of  additional  constraints  on  the  actual solution or the boundaries of the solution space. Moreover, they can directly deal with real values as  well  as  with  coded  representations  of  the  unknowns  (e.g.,  binary  coding).  Their  main  drawback  (i.e.,  the  convergence  rate)  has  been  also  further  contrasted  by  exploiting  their  implicit  and  explicit  parallelism  thanks to modern computer clusters [2].  

Since  EAs  have  shown  to  effectively  deal  with  complex  functionals  characterized  by  large,  complex,  and  nonlinear  problems,  they  have  been  also  profitably  applied  to  the  solution  of  electromagnetic  inverse  scattering problems for microwave imaging [3][4]. The class of Genetic Algorithms (GAs) have been the first  population‐based  EAs  used  as  inversion  procedures  for  electromagnetic  diagnostic  problems.  Several  versions  of  GAs  have  dealt  with  the  shape  reconstruction  of  perfectly  conducting  objects  as  well  as  the  reconstruction  of  penetrable  scatterers  [5].  Successively,  other  evolutionary‐based  algorithms  has  been  introduced  to  overcome  the  main  drawback  of  GAs,  namely  the  low  convergence  rate.  In  such  a  framework,  the  Differential  Evolution  (DE)  algorithm  [6][7]  has  been  used  for  the  optimization  of  real‐ coded unknowns. Moreover, approaches inspired by the cooperative behaviour of swarms have been used.  More specifically, the Particle Swarm Optimizer (P SO) [8] and the Ant Colony Optimizer (ACO) have also  been  successfully  applied  [3].  In  order  to  exploit  the  high  converge  rate  of  gradient‐based  minimization  techniques, several hybrid approaches has been implemented to improve the efficiency of EAs [9], as well.   In  such  a  contribution,  a  review  of  the  evolutionary‐based  techniques  for  inverse  scattering  problems  is  presented  pointing  out  potentialities  and  limitations  of  state‐of‐the‐art  solutions  also  discussing  the  current trends of the research in such a field. 

 

References 

[1] R.  L.  Haupt  and  D.  H.  Werner,  Genetic  Algorithms  in  Electromagnetics.  Hoboken,  Ney  Jersey:  John  Wiley  &  Sons, 

2007.  

[2] A. Massa et al., "Parallel GA‐based approach for microwave imaging applications," IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 

53, pp. 3118‐3127, Oct. 2005.  

[3] M.  Pastorino,  "Stochastic  optimization  methods  applied  to  microwave  imaging:  A  review,"  IEEE  Trans.  Antennas 

Propag., vol. 55, no. 3, pp. 538‐548, Mar. 2007.  

[4] P. Rocca et al., "Evolutionary optimization as applied to inverse scattering problems," Inverse Problems, vol. 25, p. 1‐

41, 2009.   

[5] S.  Caorsi,  A.  Massa,  and  M.  Pastorino,  "A  computational  technique  based  on  a  real‐coded  genetic  algorithm  for 

microwave imaging purposes," IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., vol. 38, pp. 1697‐1708, 2000.  

[6] A.  Qing,  "Electromagnetic  inverse  scattering  of  multiple  two‐dimensional  perfectly  conducting  objects  by  the 

differential evolution strategy," IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 51, pp. 1251‐1262, 2003.  

[7] A.  Massa,  M.  Pastorino,  and  A.  Randazzo,  "Reconstruction  of  two‐dimensional  buried  objects  by  a  differential 

evolution method," Inverse Problems, vol. 20, pp. 135‐150, 2004.  

[8] M. Donelli and A. Massa, "Computational approach based on a particle swarm optimizer for microwave imaging of 

two‐dimensional dielectric scatterers," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 53, pp. 1761‐ 1776, 2005.  

[9] S. Caorsi et al., "Detection of buried inhomogeneous elliptic cylinders by a memetic algorithm," IEEE Trans. Antennas 

Riferimenti

Documenti correlati

Con los versos de Pizar- nik «y alguien entra en la muerte / con los ojos abiertos / como Alicia en el país de lo ya visto» (p. 11) se nos introduce en la pul- sión erotanática

Per questioni di fruibilità del percorso, il film non è naturalmente restituito nella sua interezza: in un’esplicita gerarchia imposta tra moda e cinema, la prima detta infatti

Although there was no significant difference between the two groups, in terms of age, gender, residence, education, income, and therapy received in hospi- tal and of that

Howev- er, schizoaffective patients are more frequently of the female gender, showing a better social premorbid adjustment and a somewhat more com- plicated clinical course in terms

In the second set of experiments, different formulations composed of the single agents investigated before were verify on cell viability and ROS production in order to obtain the

The expression profiles of those eight candidate genes were further characterized in 85 DH lines from a mapping population derived from the cross Wuhan 1/Nyubai, identifying two

Since LA is a potent chelator of divalent metal ions and vitD is able to prevent the damage induced by the accumulation, additional experiments were performed on astrocytes to

Esistono infatti alcune operazioni umane (come il temere, l’adirarsi e il sentire) che non derivano né dalla sola anima né dal solo corpo, ma dall’unione di entrambi; e se