Görüntü işleme tabanlı EPR spektrum analizörü
Analysis of EPR spectra based on image processing
Yazar: MUSTAFA REŞİT TAVUS
Danışman: PROF. DR. BÜNYAMİN KARABULUT
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Bu çalışmada, Elektron Paramanyetik Rezonans (EPR) ve benzeri spektrumların, spektrum sinyallerinin analizi için önemli bir öznitelik değeri olan tepe ve çukur noktalarının tespiti için sayısal çözümleme teknikleri kullanılarak yeni bir yöntem önerilmiştir. Analog olarak EPR spektrometresinden alınan EPR spektrumlarının tepe ya da çukur değerleri cetvel kullanılarak elle ölçümü yapılmaktadır. Bu da analog sinyallerin elle ölçülmesinde zaman ve hatalı ölçümlere yol açarak spektrum analizlerinde hatalara yol açmaktadır. Bu hataları ve zaman kaybını ortadan kaldırmak için analog sinyalleri sayısal ortama aktararak spektrum ölçümlerinde oluşan hataların bilgisayar ortamında en düşük hata değeri ve en kısa zamanda tamamlanması amaçlanmıştır. Analog ortamda elde edilen spektrum görüntüleri sayısal ortama aktarılır ve bazı görüntü işleme yöntemleri kullanılarak bölüntü ve yoğunluk temelinde özyinelemeli bir algoritmaya tabi tutulur. Bu yeni yöntem sayesinde yüksek oranda başarım sağlanarak tepe ve çukur noktalarının tespiti sağlanır. Daha sonra üç farklı kristal ve bir toz yapıya ait EPR spektrumlar üzerinde Ortalama, Trapez, Simpson 1/3 ve Simpson 3/8 sayısal integral hesap yöntemleri kullanıldı. Başarım ölçütü yöntemlerinden biri olan hata matrisi kullanılarak anlamlı noktaların çıkarımındaki başarıları karşılaştırılarak gerekli yorumlar yapıldı. Bu çalışmalara ilaveten toz EPR spektrumlar için seç-hesapla prensibine dayanan hesaplama uygulaması geliştirilerek EPR Spin-Hamilton parametreleri olan g ve A değerleri elle yapılan hesaplamalardan daha başarılı bir sonuçla elde edildi.

Abstract:
In this study, a novel method was proposed to detect peak values which is important features in analysis of spectra signals of Electron Paramagnetic Resonance (EPR) and same spectra by using numerical analysis methods. The peak and valley points of EPR spectra recorded from spectrometers are calculated by using ruler manually. This induces incorrect analysis by causing waste of time and error measurements. To get rid of this waste of time and errors, it is aimed to analyze analog EPR spectra in shortest time and with lowest error margin by transferring to digital platform. In this study, analog images were converted to digital platform and subjected to a method which is recursive based on partition and intensity by using some image processing techniques. Detection of peak and valley points was fulfilled in high success with this novel method. Average, Trapezoid, Simpson 1/3 and 3/8 methods which are numerical calculation techniques was applied on the EPR spectrum images which are belonged to tree different crystal and a powder structure. Various comments about the study were made on the result obtained from confusion matrix which is a success definition method by comparing the numerical calculation techniques. In addition to this studies, an application based on "click and calculate" principle was developed and done more sensitive calculation for powder EPR spectra.