电阻抗成像技术的图像重构算法研究.pdf

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3、？－Ｖ．，；Ｖ＆＇＇＇＇．；＼，：Ｔ．ｒ教Ｖ作八義％爆私綠ResearchonimagereconstructionalgorithmbasedonElectricalImpedanceTomographytechnologyThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByLiKaiqiangSupervisor:Prof.LiuRuilanMarch2015摘要电阻抗断

4、层成像（ElectricalImpedanceTomography，EIT）技术近年来成为了生物医学工程研究领域的一个热门课题。非侵入式、无损伤、实时成像、成本低且硬件结构简单是该技术的主要优点，其在临床监测上的应用前景十分广阔。该项技术在过去的三十年里得到了迅速的发展，但由于其逆问题的病态性，重建的图像在质量上还无法达到临床应用的要求。本文重点对电阻抗成像技术的图像重构算法展开深入的分析和研究，主要工作有以下几点：首先，对电阻抗成像技术的数学理论模型进行推导，建立起电流场正问题的理论模型，使用有限元法求解其正问题，并分析场域电导

5、率分布变化对边界电位的影响。其次，在对牛顿类算法进行理论推导，提出了正则化Gauss-Newton算法的参数改进方案。在此基础上引入模拟退火算法、粒子群算法，提出了TRGN-SA混合算法和TRGN-PSO混合算法用来提升成像效果，并在MATLAB软件中进行了相应的仿真实验。最后，使用实验室中搭建的EIT数据采集系统采集实测电压数据进行图像重构实验。仿真成像实验和实测数据成像实验的结果均表明了，本文采用的图像重建算法能够较为准确的反映出被测场域内部的电阻抗分布情况，并能对目标位置进行准确定位。关键词:电阻抗断层成像，正则化Gauss

6、-Newton算法，模拟退火算法，粒子群算法IAbstractInrecentyears,ElectricalImpedanceTomography(EIT)technologybecomesahottopicinbiomedicalengineeringresearch.Duetoitsstapleadvantagesofbeingnon-intrusiveandscatheless,realtimeimaging,lowcostandsimplehardwarestructure,EIThasabroadapplication

7、prospectinclinicalmonitoring.AlthoughrapidprogesshasbeenmadeinEITtechnologyinthepastthreedecades,theimageshavenotachievedtherequestofclinicalapplicationintermsofqualityanddistinguishability,becauseofitsinverseproblemisill-posed.Thispaperanalysesandresearchestheimagere

8、constructionalgorithmofElectricalImpedanceTomographytechnology.Theworkisgivenasfollows:Firstly,thispaperinfersthemathematica