动态感应电流电阻抗断层成像算法及物理模型成像的研究

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动态感应电流电阻抗断层成像(ICEIT)是电阻抗断层成像(EIT)技术的一个重要的分支,它改传统的EIT以注入电流驱动为感应电流驱动,能显著地改善成像区域内部的电流分布状况,使得测量所得的边界电压能反映更多的区域内部的信息。其缺点是重构算法复杂,计算量大,对硬件系统的精度要求较高。目前的ICEIT成像质量尚不够理想。 本课题重点针对目前动态ICEIT成像算法中存在的若干缺点,在已有算法的基础上,提出了新的成像算法,有效地克服了这些缺点,改善了成像质量。具体作了以下工作: 1.对ICEIT的数学模型进行研究,使成像算法有比较完善的理论推导。 2.对目前用于ICEIT的敏感矩阵法和牛顿迭代法进行研究,提出新的成像算法—迭代敏感矩阵法。 3.针对目前ICEIT成像算法中存在且难以克服的未知数比方程数多的问题,提出一种改进的算法—自适应分组算法。 4.将数学中的BFGS变尺度法应用于ICEIT的成像,改善了成像结果。 5.在MATLAB上构建了一个较为完善的ICEIT软件实验工具包。 第四军医大学硕士学位论文 6.应用本文提出的算法进行了仿真成像研究,与其他算法进行了比较, 并进行了抗噪声的实验。 7.对基于物理模型的实测数据进行了动态成像。采用本课题组研制的32 电极感应电流电阻抗断层成像硬件系统并测量物理模型上的电压数 据。背景为不同浓度的NaCI溶液。被测目标为各种具有较高电导率的 物体,以及玻璃器皿等绝缘体。 仿真目标的动态成像表明:重构的电导率分布接近于预设的仿真目标和背 景,重构误差小,数值较准确:目标图像比较清晰,与背景的对比度较大;背 景基本均匀。 基于物理模型的实测数据的成像结果表明:BFGS变尺度法抗噪性能较好, 图像的背景比较均匀,目标清晰;目标图像的大小与实际大小接近,定位较准 确。迭代敏感矩阵法的抗噪性能较弱,图像背景欠均匀,目标可以反映出来, 定位较准确。 进一步的研究是建立的完善的ICEIT的数学模型,快速算法,三维成像, 电导率实、虚部成像,无接触测量等。
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