Nonlinearity parameter tomography leads to the problem of identifying a coefficient in a nonlinear wave equation (such as the Westervelt equation) modeling ultrasound propagation. In this paper we transfer this into frequency domain, where the Westervelt equation gets replaced by a coupled system of Helmholtz equations with quadratic nonlinearities. For the case of the to-be-determined nonlinearity coefficient being a characteristic function of an unknown, not necessarily connected domain $D$, we devise and test a reconstruction algorithm based on weighted point source approximations combined with Newton's method. In a more abstract setting, convergence of a regularised Newton type method for this inverse problem is proven by verifying a range invariance condition of the forward operator and establishing injectivity of its linearisation.


翻译:非线性参数层析成像涉及在建模超声波传播的Westervelt方程中识别系数的问题。本文将其转化到频域中,其中Westervelt方程被具有二次非线性性的Helmholtz方程耦合系统所取代。对于需要确定非线性系数为未知且不一定连通的域$D$的特征函数的情况,我们设计和测试了一种基于加权点源近似和牛顿迭代的重建算法。在更抽象的情况下,通过验证正演算子的范围不变性和建立其线性化的单射性,证明了该逆问题的正则化牛顿类型方法的收敛性。

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