Design and development of a tomographic library with physical corrections for quantitative analysis

This thesis work is about the design and the implementation of a tomographic reconstruction library based on the Algebraic Reconstruction Techniques (ART), with the addition of a peculiar set of corrections. These corrections try to introduce some physical processes into the ART framework, in order to improve the reconstruction quality, and possibly deal quantitative results. The mathematical background, the implementation choices, and the code samples reported in this text, are the basis for the FreeART library, which is a tomographic library started from scratch and developed by the author, from the beginning of October 2010 until the end of March 2011 at the ESRF, Grenoble, France. This text can be considered both a handbook for the library, and a tutorial on how to write an ART code, with physical corrections. FreeART is an open source library and is distributed under a LGPLv2+ license, which makes it extremely useful for people interested in learning how to write a Simultaneous ART tool, or in using it freely. The sources can be downloaded from the website of the project: https://forge.epn-campus.eu/projects/freeart Where it is also possible to find information about the product and user guides.

Questo lavoro di tesi tratta il design e l’implementazione di una libreria per la ricostruzione tomografica, basata sulle Tecniche di Ricostruzione Algebrica (ART, acronimo della dicitura inglese), con l’aggiunta di un set peculiare di correzioni. Queste correzioni sono incentrate sull’introduzione di alcuni processi fisici nel contesto delle tecniche ART, per migliorare la qualità di ricostruzione, e possibilmente portare anche a risultati quantitativi. Le nozioni matematiche, le scelte implementative, e gli esempi di codice riportati in questo testo, sono la base per la libreria FreeART, la quale è una libraria tomografica sviluppata da zero dall’autore della tesi. Lo sviluppo è avvenuto dall’inizio di ottobre 2010 alla fine di marzo 2011 presso ESRF, Grenoble, Francia. Questo testo può esser sia considerato un manuale per la comprensione di FreeART, che un tutorial su come scrivere un codice ART con correzioni fisiche. FreeART è una libreria open source ed è distribuita con una licenza LGPLv2+, il che la rende estremamente utile per le persone interessate ad imparare come scrivere uno strumento di ricostruzione tomografica ART, o ad usarla liberamente. I sorgenti sono liberamente scaricabili dal sito del progetto: https://forge.epn-campus.eu/projects/freeart Dove possono anche essere reperite informazioni sul prodotto ed istruzioni per il suo utilizzo.