הפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן

תגיות:

החוקר.ת מאחורי המחקר

הדוקטורנט שי אלמלם, בהנחיה משותפת של פרופ' עמנואל מרום ז"ל וד"ר רג'א ג'יריס, מבית הספר להנדסת חשמל של הפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב , פרסמו השבוע מאמר בכתב העת היוקרתי ""Optica של ה-OSA בנושא: "תיקון טשטוש הנובע מתנועה באמצעות קידוד מפתח מרחבי-זמני".

האתגר הגדול

בשנים האחרונות השימוש במצלמות נהיה חלק אינטגרלי מחיי היום-יום וניתן למצוא אותן משולבות בטלפונים ניידים, מחשבים, מערכות אבטחה וכו׳. ישנה הערכה הגורסת כי בעולם יש כיום יותר מצלמות מבני-אדם. כדי לצלם תמונה טובה, דרוש כי עוצמת אור גדולה תגיע לחיישן. כדי להגדיל את עוצמת האור ניתן להגדיל את מפתח העדשה, אך המחיר של הגדלה זו הוא הקטנה של עומק השדה, וכתוצאה מכך טשטוש של עצמים שאינם במישור המוקד (שאינם ב'פוקוס'). פתרון אפשרי אחר הוא להגביר (אלקטרונית) את האות שהגיע לחיישן, אך הגברה זו תוסיף רעש ויזואלי לתמונה. האפשרות השלישית היא להגדיל את זמן הצילום (מכונה גם זמן החשיפה), וכך יגיע יותר אור לחיישן. מאידך, בזמן חשיפה ארוך ייתכן שתתרחש תנועה, בין אם של העצמים אותם אנחנו מצלמים (תמונה 1) ובין אם של המצלמה עצמה (תמונה 2), מה שיגרום למריחה ולירידה באיכות התמונה.

תמונה 1: מריחה כתוצאה מתנועה של העצם המצולם תוך כדי החשיפה

תמונה 2: מריחה כתוצאה מתנועה של המצלמה תוך כדי החשיפה

המפתח הוא באיזון

כדי לצלם תמונה איכותית נדרש לאזן את 'משולש החשיפה' (מפתח, זמן חשיפה והגבר), ואיזון זה הינו אתגר יסודי בצילום. השימוש הרווח במצלמות בימינו מכתיב דרישות מורכבות על התכנון שלהן, כיוון שמצלמות נדרשות להשיג ביצועים מצוינים מחד, ומאידך להיות קטנות וזולות ככל שניתן. בשיטות התכנון המקובלות, דרישות אלו הן דרישות סותרות.

פיצוי על הטשטוש

כדי להשיג ביצועי צילום טובים במצלמות קטנות וזולות, ניתן לעקוף את אילוצי משולש החשיפה ע״י צילום תמונות בצורה לא קונבנציונלית, ולאחר מכן ביצוע תיקון בתהליך עיבוד תמונה מתקדם. במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת Optica, שיטת תכנון כזו הודגמה כדי לפצות על טשטוש כתוצאה מתנועה, ע"י קידוד מרחבי-זמני של המריחה בצבעים שונים.

במסגרת המחקר בקבוצה, פותחה שיטת תכנון למצלמה הכוללת תכנון משולב של האופטיקה ושל אלגוריתם עיבוד התמונה בתהליך יחיד, מקצה לקצה (End-to-End), ע"י שימוש בכלים של למידה עמוקה (Deep Learning). בשיטה זו, המערכת נבחנת כיחידה אחת, וכלל דרגות החופש (פיזיות- באופטיקה, ודיגיטליות- באלגוריתם העיבוד) מנוצלות בתהליך התכנון כדי להשיג את המטרה הרצויה. שיטה זו הודגמה במאמרים קודמים לפיתוח מצלמת All-in-focus וכן למצלמה שמאפשרת מדידת מרחק מתמונה בודדת (עבודה זו זכתה ב-2018 במקום הראשון בתחרות סטודנטים של ה-OSA שכותרתה הייתה “The Optical System of the Future”).

במסגרת המחקר הנוכחי, בוצע תהליך תכנון משולב של העדשה ותהליך רכישת התמונה, והן של תהליך עיבוד התמונה הגולמית, במטרה לבצע תיקון לטשטוש כתוצאה מתנועה. מטרת התכנון היא 'לשתול' בתמונה הגולמית רמזים לנתוני התנועה, מה שיאפשר לבצע בתהליך עיבוד התמונה תיקון של המריחה שנוצרה כתוצאה מהתנועה. הרמזים נשתלים ע"י שני רכיבים אופטיים: לוחית שקופה שמשולבת בעדשה רגילה, ועדשת מיקוד (פוקוס) אלקטרונית. הלוחית מכילה מבנה מיקרומטרי שמתוכנן לייצר תלות בין צבע למיקוד. עדשת המיקוד מתוזמנת כך שתבצע שינוי מיקוד הדרגתי תוך כדי הצילום, וכתוצאה מכך המריחה של עצמים נעים נצבעת בצבעים שונים לאורך התנועה (תמונות 3,4). קידוד הצבעים נותן הכוונה חזקה לאלגוריתם העיבוד על כיוון ומהירות התנועה, מה שמאפשר תיקון של המריחה ושחזור תמונה חדה. השיטה הודגמה באמצעות אבטיפוס שמבוסס על מצלמה מסחרית, ששולבו בה לוחית הפאזה ועדשת המיקוד האלקטרונית. המערכת השיגה שיפור משמועתי בביצועי הצילום יחסית לשיטות קיימות שמתבססות על עיבוד תמונה בלבד (תמונה 5), והן ביחס לשיטות אחרות שמבצעות שינוי באופטיקה בשילוב עם עיבוד מותאם.

תמונה 3: תרשים זרימה של התהליך (התמונה מתוך המאמר)

תמונה 4: הדגמה לקידוד תנועה-צבע: צילום של נורית לבנה בתנועה עם המצלמה שפותחה. הקידוד משתנה תוך כדי החשיפה, כך שהנורה הלבנה נקלטת בצבעים שונים לאורך התנועה שלה, וסדר הצבעים והמרחק ביניהם נותן אינדיקציה לכיוון ומהירות התנועה (התמונה מתוך המאמר).

תמונה 5: צילומים של תמונה שמסתובבת תוך כדי החשיפה והשוואת ביצועים: משמאל: תוצאת המצלמה שלנו. מימין: צילום במצלמה רגילה וניסיון שחזור של הטשטוש עם אלגוריתם מבוסס למידה עמוקה (התמונה מתוך המאמר).

מאחורי העדשה

כאמור, המחקר בוצע ע"י הדוקטורנט שי אלמלם, בהנחיה משותפת של פרופ' עמנואל מרום ז"ל וד"ר רג'א ג'יריס. בצער רב, פרופ' מרום נפטר במהלך העבודה, והמאמר שפורסם מוקדש לזכרו. פרופ' מרום היה ממקימי הפקולטה להנדסה, שימש כדקאן הפקולטה בשנים 1980-1983, ובתפקידו האחרון היה סגן נשיא האוניברסיטה בשנים 1992-1997. לאחר פרישתו המשיך לעסוק במחקר פעיל ולהנחות סטודנטים לתארים מתקדמים, עד יומו האחרון.

קישור למאמר

אלה שמתאהבים בבעיה הם אלה שממציאים לה פתרון

מחקרים אחרונים

ד"ר איתי אפשטיין, יחד עם חוקרים מספרד, ארה"ב, פורטוגל וצרפת, הצליחו לבנות מהוד אופטי אשר

המהוד האופטי הקטן בעולם לקרינה אינפרא-אדומה >

ד"ר טלי אילוביץ מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת תל אביב ביחד עם חוקרים מאוניברסיטת

ד"ר טלי אילוביץ >

צוות חוקרים מהפקולטה להנדסה אוניברסיטת תל אביב פיתחו כלי תוכנה, עם קוד פתוח למפתחים שיאפשרו לנבא

קוד לאוויר לנשימה >

הנכם מוזמנים לסמינר של שחף ארמון - - רקמות אפיתל כמוצקים אקטיביים: מדפוסי כיווץ ועד התנגדות אקטיבית לקריעה

04 בינואר 2021, 14:00 - 15:00

הסמינר יתקיים בזום

הנכם מוזמנים לסמינר של שחף ארמון - - רקמות אפיתל כמוצקים אקטיביים: מדפוסי כיווץ ועד התנגדות אקטיבית לקריעה

"ZOOM" SEMINAR
SCHOOL OF MECHANICAL ENGINEERING SEMINAR
Monday, January 4, 2021 at 14:00

Epithelial tissues as active solids: from contraction patterns to rip resistance

Shahaf Armon
Physics of Complex Systems/WIS.

Confluent epithelial tissues can be viewed as soft active solids. These out of equilibrium substrates are made of active units (the cells) that are self-driven and act autonomously (crawl, contract, etc) in response to local conditions. In parallel, the substrate also supports continuum chemical and mechanical fields, which are capable of creating feedback loops. Perhaps surprisingly, little is known about the emergent dynamic patterns and mechanical properties in such materials, and there is no unified theory for these active solids. In this talk I will present my experimental work on the epithelium of T. adhaerens, an understudied organism, considered “the simplest living animal”. Made almost entirely of basal epithelium, with no neurons and muscles, it is yet capable of complex behavior (collective locomotion, taxis, external digestion, reproduction by fission). I will show the extreme contractile dynamics we discovered in the live epithelium, and present a generic model for the propagating of contraction pulses in such tissues, as seen in T. adhaerens and in other epithelial systems. These pulses are active-acoustic solitons, that do not attenuate despite the overdamped conditions. The model is based solely on the well-known single-cell response of contraction under tension, and it predicts another emergent phenomenon: enhanced rip resistance via homogenous distribution of external loads. Since keeping integrity is at the heart of epithelium function, the model is relevant to many epithelial tissues, especially such that are prone to repeated mechanical tensions (gut, airway, vasculature, bladder) in different medical contexts (from leaky gut to asthma but also in tissue engineering and implants). Finally, the model may inspire engineering of synthetic materials with enhanced resistance to rupture.

Join Zoom Meeting

https://zoom.us/j/96584758181?pwd=WC9PMXdsYzJ3NFdEN2Q5ZUtOZEVjdz09 The meeting will be recorded and made available on the School’s site.

Senior SW DevOps Engineer

Requirements:

« חזרה לכל המשרות

קרא עוד אודות Senior SW DevOps Engineer

Java Backend SW Engineer

Requirements:

Define, Design and Develop software solutions for various SW Products
Interface with internal and external customers
Interact with remote vendors for requirements analysis, development and schedule
Troubleshoot a variety of complex software issues

Education:

« חזרה לכל המשרות

קרא עוד אודות Java Backend SW Engineer

Global Product Support

Engineers (B.Sc. / M.Sc.) from the faculties: Electrical Engineering / Mechanical / Biomedical Engineering.
Experience in technical support (hardware) and working with customers. Advantage.
Travel to worldwide customers - 30% travel abroad
High level English.
Experience in significant positions in the military (technical or command) - Advantage

« חזרה לכל המשרות

קרא עוד אודות Global Product Support

Senior System Engineer

Requirements

MSc in electrical engineering, Mechanical engineering or physics
At least 5 years’ experience in R&D

Advantages

System engineering experience in a multidisciplinary company
Matlab or python programming capabilities
Experience in semi-conductor industry
PHD in electrical engineering, Mechanical engineering or physics

« חזרה לכל המשרות

קרא עוד אודות Senior System Engineer

11 אוקטובר 2020

הסטודנטים והסטודנטיות הלומדים בפקולטה להנדסה נמצאים במרדף יומי אחר בעיות ומציאת פתרונות יצירתיים לשיפור עולם הרפואה, שדרוג איכות הטיפולים, פתרונות הומניים משפרי חיים וייעול הפעילות המבצעית. כמו כן נעשים מחקרים שונים ומגוונים במעבדות הפקולטה להנדסה בכדי להביא שיפור בתחומי הים והתעופה.

בית הספר להנדסה מכנית נותן לנו הצצה לפיתוחים המבריקים של מהנדסי ומהנדסות העתיד בתערוכת פרויקטים המתקיימת כמידי שנה, עליהם עבדו תקופה ארוכה. חלק מהפרויקטים מבוצעים בשיתוף פעולה עם חיל האוויר, תעשייה אווירית, אלביט, סטארט אפים, אלתא, סימנס, אורבוטק ועוד.

הפרויקט של אופק דרורי ובר הר זהב העוסק ב "הורדת גרר להתקן ESSS" משך תשומת לב רבה וזיכה אותם בתעודת הצטיינות ומדליה של אילן רמון על פרויקטי גמר מצטיינים.

בתמונה (מימין לשמאל) אופק דרורי ובר הר זהב מציגים את הפרויקט "הורדת גרר להתקן ESSS"

הורדת כוח הגרר

יעילות אווירודינמית הינה אבן יסוד בעת פיתוח פלטפורמות אוויריות. אחד הגורמים העיקריים הפוגעים ביעילות זו הינו כוח הגרר הפועל על כלי הטייס. כוח הגרר פועל בכיוון מנוגד לכיוון הטיסה ולכן פוגע במהירות הטיסה ובביצועים אווירודינמיים נוספים. פוטנציאל הורדת כוח הגרר הינו עצום - טיסות מהירות יותר, תמרונים חדים יותר, זמן טיסה ארוך יותר, חסכון בדלק ובכסף. "פרויקט הגמר אותו הובלתי עסק בהורדת כח הגרר הפועל על יחידה לנשיאת אמצעי לחימה, חיישנים ומיכלי דלק, ובמילים אחרות: ESSS- External Store Support System, המותקנת על מסוקי בלאק הוק - במקרה זה, כח הגרר נובע כתוצאה מהינתקות שכבת הגבול מגוף ה-ESSS" מספר אופק דרורי.

השלב הראשון - אב טיפוס

פרויקט הגמר היווה את השלב הראשון בפרויקט אב אשר מבוצע בשיתוף עם התעשייה האווירית לישראל וצבא ארה"ב ומטרתו להוריד בכ-15% את כוח הגרר הפועל על חתך מייצג של ה-ESSS ולהציג הבשלה של טכנולוגיה חדשנית לבקרת זרימה.

הפרויקט בוצע במעבדה לאווירודינמיקה שבפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב תחת הנחייתו של ראש המעבדה פרופ' אברהם (אבי) זייפרט . ז"לבכדי לענות על מטרת הפרויקט נבנה דגם בקנה מידה מלא של חתך כנף ה-ESSS ע"י הדפסתו במדפסות תלת ממד ויצור בשיטות מסורתיות. בבניית אב הטיפוס שולבו אמצעי בקרת זרימה אשר יוצרים יניקה ונישוף מחזורי של אוויר בשפת הזרימה של ה-ESSS.

בתמונה (מימין לשמאל): מסוק Blackhawk ומבנה מנשא ה-ESSS (מוקף בכחול)

השלב השני – ביצוע ניסוי

לאחר ייצור הדגם הצוות עבר לשלב הקריטי של הניסויים באחת ממנהרות הרוח שבמעבדת האווירודינמיקה. בניסוי נבדקה השפעת אמצעי בקרת הזרימה על כח הגרר הפועל על חתך כנף ה-ESSS.

בניסויי המנהרה התקבלו תוצאות מעודדות המראות כי כוח הגרר ירד ב-20% כאשר אמצעי בקרת הזרימה פעלו. לאור ההצלחה בשלב ראשוני זה הפרויקט המשיך לשלב הבא ואמצעי בקרת הזרימה הותקנו ביחידת ה-ESSS המלאה ועליה בוצעו ניסויים במנהרת הרוח אשר נמצאת ב-NASA Ames Research Center באמצעות חוקרי צבא ארה"ב ובהשתתפות פרופ' זייפרט ואופק. "בשלב זה התוצאות היו פחות מעודדות עקב מורכבות הגיאומטריה כך שבוצע "חישוב מסלול מחדש" כיצד נכון לפעול. לאחר מחקר מעמיק יותר של שדה הזרימה הכולל פירוק מבנה ה-ESSS לתתי חלקים ובחינתם במנהרת הרוח ובחישובי זרימה שבוצעו בתעשייה האווירית הוחלט על הטמעת רכיבי בקרת זרימה נוספים באזורים רבים על מנת לגרום לירידת גרר גדולה יותר" מסביר אופק.

בתקופה הקרובה יבוצעו ניסויים במנהרת הרוח אשר ב-NASA Ames Research Center עבור יחידת ה-ESSS המלאה כפי שמותקנת על גבי המסוקים עם ההתקנים שהניבו בחישובים ובניסויים חוזרים מעל 10% הורדת גרר.

לא עוצרים בתואר ראשון

אופק המשיך ללימודי תואר שני בהנדסת מכונות עם התמחות באווירודינמיקה במעבדה לאווירודינמיקה בפקולטה להנדסה. מוביל מחקר לביצוע אופטימיזציה לגוף אווירודינמי אקסיסימטרי (בעל סימטריה סיבובית) תוך שילוב אמצעים לבקרת זרימה. הפרויקט מבוצע בשיתוף עם חברת ISCFDC מקיסריה כחלק מפרויקט במימון רשות החדשנות. מטרת האופטימיזציה להגדיר גוף בעל נפח גדול ככל הניתן יחד עם כח גרר מינימלי. במהלך המחקר מבוצעות סימולציות CFD וכן ניסויי מנהרת רוח. בנוסף אופק משתתף בפרויקטים הנערכים במעבדה כגון פיתוח מכונת הנשמה ללא חלקים נעים וכבר ממציא שותף לשני פטנטים יחד עם פרופ' זייפרט ותלמידי מחקר נוספים.

לינק לאתר הפרויקטים של הפקולטה להנדסה