电阻抗层析成像技术(Electrical Impedance Tomography,EIT)是近年来发展起来的新型测量技术,由于该技术具有无辐射、非侵入、响应快、结构简单以及成本低廉等优点,在医学临床监护和工业测量等领域具有广阔的应用前景。近二十年来,EIT技术虽然取得了很大进展,但由于逆问题求解存在严重的不适定性,使得图像重建质量并不理想,图像分辨能力较差。同时由于研究人员将更多的精力投入到硬件设计和算法研究中,系统软件设计相对滞后,成像软件功能单一,显示效果较差,成像速度较慢。针对目前存在的问题,本课题主要从EIT图像重建算法及系统软件设计两方面进行深入研究。主要工作和结论如下:一、EIT图像重建算法研究总结非线性逆问题求解常用算法的理论原理并将其推广到电阻抗成像的图像重建。针对EIT逆问题解的不适定性及重建图像分辨率较低的问题,提出一种基于总变差(Total Variation,简称TV,又称全变分)正则化的图像重建算法,同传统的Tikhonov正则化算法相比,这种新算法不仅保证了逆问题求解的稳定性,而且提高了对介质非连续分布的区域成像的分辨能力,具有良好的保边缘性。仿真与实验结果均表明,同其它算法相比,TV正则化算法在成像质量方面具有明显优势,同时实时性也能满足目前应用的需要。二、EIT系统软件设计应用Visual C++编程环境设计了一套基于32位Windows平台的EIT实时成像软件系统EIT_SystemII。软件系统主要包括以下功能模块:场域模型建立及有限元剖分模块;串口通讯功能模块;算法实现与应用模块;图形显示模块;数据存储和回放模块。分别实现了对给定模型的自动有限元剖分;实现了基于RS-232串口通讯的实时数据采集,通过对多线程的有效分配提高了系统实时成像的速度;在软件系统中集成了目前常用的图像重建算法和TV正则化算法,通过引入矩阵运算类简化编程过程,通过对矩阵运算的特别安排,大大提高图像重建的速度;完成对重建图像的灰度等值线和等值云图的绘制,大大提升图像的可视效果,通过实时阈值滤波,更可以有效去除干扰,提高图像的分辨能力;将鼠标所在点的灰度值、成像速度等相关数据和参数实时显示在客户区,使成像状态更直观明了;同时可以对实验数据进行存储和回放,大大降低了硬件配合的难度。最后进行EIT在线成像实验及分析实验结果,并对以后研究工作做出展望。