【摘 要】
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电阻抗层析成像技术（Electrical Impedance Tomograph,EIT）是一种基于边界测量电压数据以重构物体电导率分布的成像技术。因其具有非侵入性、便携性、响应速度快、无辐射、成本低等显著优势,在工业监测和医学成像领域受到了科研工作者地广泛关注。然而,空间分辨率低的缺点在很大程度上制约了EIT技术的发展与应用。针对这一问题,结合总变差（Total Variation,TV）正则化
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（61903127）； 中国博士后科学基金（2020M673664）； 河南省高校科技创新计划（21HASTIT018）；
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电阻抗层析成像技术（Electrical Impedance Tomograph,EIT）是一种基于边界测量电压数据以重构物体电导率分布的成像技术。因其具有非侵入性、便携性、响应速度快、无辐射、成本低等显著优势,在工业监测和医学成像领域受到了科研工作者地广泛关注。然而,空间分辨率低的缺点在很大程度上制约了EIT技术的发展与应用。针对这一问题,结合总变差（Total Variation,TV）正则化方法可以重建锐利边缘电导率分布的特点以及小波变换可以对信号进行特定处理的特点,本文提出了一种用于EIT图像重建的混合正则化方法。本论文的主要工作如下:1、对灵敏度矩阵归一化前和归一化后的敏感场进行了研究分析。分别对比了灵敏度矩阵归一化前和归一化后激励电极对和测量电极对之间的灵敏度分布。另外,还对比了归一化前、后敏感场的分布。2、为了提高重建图像的空间分辨率,提出了一种将TV正则化方法与小波变换相结合的混合正则化方法（HR-TVWA）。该方法可以在保留锐利边缘信息的同时,有效地改善TV重构图像背景中出现的阶梯伪影。该方法利用分裂增广拉格朗日收缩算法对最优的电导率分布变化的小波系数进行求解,并通过小波逆变换得到最优的电导率分布变化。为验证该方法的有效性,对边界轮廓为圆形的典型模型进行了仿真重建和物体模拟实验,使用重建图像质量的评价指标对仿真重建图像进行了定量分析。3、对人体肺部阻抗成像进行了研究与分析。用TV正则化方法和本文所提出的HRTVWA混合正则化方法对边界轮廓为胸型的人体肺部模型进行了无噪声条件下和有噪声条件下的仿真成像,并利用成像评价指标对两种正则化方法的仿真重建图像的质量进行了客观地对比。数值仿真与物理模拟实验的结果表明,与传统的TV正则化方法相比,本文所提出的HR-TVWA混合正则化方法在EIT图像重建过程中,能够表现出更高的空间分辨率和更好的抗噪性。
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