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Pillar embedding visualization for muon-scattering tomography

Bueno Rodriguez, Angel und Sattler, Felix und Carrillo Perez, Borja Jesus und Pérez Prada, Maximilian und Alameddine, Jean-Marco und Stephan, Maurice und Barnes, Sarah (2025) Pillar embedding visualization for muon-scattering tomography. Journal of Applied Physics, 138 (14). American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0288257. ISSN 0021-8979.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1063/5.0288257

Kurzfassung

Muon-scattering tomography (MST) utilizes the deflection of cosmic-ray muons to non-invasively reconstruct the three-dimensional internal structure and material composition of concealed objects, such as those in maritime cargo. Yet, the high dimensionality of reconstructed MST volumes and sparsity of muon hits hinder reliable material discrimination and structural interpretation. We present an unsupervised workflow that visualizes learned data embeddings for material identification. The pipeline couples the Blender-to-Geant4 simulation framework, enabling the rapid prototyping of complex 3D scenes with a standard and widely adopted MST reconstruction algorithm, the Point of Closest Approach (PoCA), to reconstruct the scenes. A structured muon-data sampling grid, termed pillars, feeds an exploratory embedding technique that reveals discriminative material patterns in the reconstructed outputs. Experimental results demonstrate that the proposed approach mitigates key machine-learning challenges in MST; at the same time, they reveal the intrinsic limitations of PoCA estimates for mainstream material classification with machine-learning approaches, and we introduce corrections that enhance visualization and enable data-driven analysis in practical MST deployments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222480/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Pillar embedding visualization for muon-scattering tomography
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bueno Rodriguez, Angelangel.bueno (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, FelixFelix.Sattler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8869-282X204119213
Carrillo Perez, Borja JesusBorja.CarrilloPerez (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pérez Prada, Maximilianm.perezprada (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2831-463XNICHT SPEZIFIZIERT
Alameddine, Jean-Marcojean-marco.alameddine (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9534-9189204119214
Stephan, MauriceMaurice.Stephan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barnes, SarahSarah.Barnes (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Oktober 2025
Erschienen in:Journal of Applied Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:138
DOI:10.1063/5.0288257
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:0021-8979
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Electrostatics, Machine learning, Cosmic rays, 3D printing, Nondestructive testing techniques, Tomography, Functions and functionals, Computer simulation, Probability theory, Leptons
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Bremerhaven
Institute & Einrichtungen:Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen > Maritime Sicherheitstechnologien
Hinterlegt von: Sattler, Felix
Hinterlegt am:30 Jan 2026 09:24
Letzte Änderung:02 Feb 2026 12:24

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