基于非均勻參考場的電阻抗圖像重建算法研究.pdf

1、近幾十年來，電阻抗層析成像技術(EIT)由于其成本低，非侵入，無輻射，成像速度快等優(yōu)良特性受到國內(nèi)外科研人員的廣泛關注，取得了飛速發(fā)展，并應用于工業(yè)和臨床醫(yī)學領域。
　　目前，大部分研究是基于均勻場作為參考場進行圖像重建，而在實際應用中，比如多相流檢測和生物醫(yī)學的應用領域，很難獲得電導率均勻分布的參考場的測量數(shù)據(jù)。本文作者主要針對非均勻場作為參考場的圖像重建問題進行研究，提出了新的方法：參考電導率擬合法和梯度方法，用來解決有關圖像

2、重建的問題，提高了重建圖像的質(zhì)量。
　　本文提出了參考電導率擬合法，通過對比場與參考場邊界電壓的比較，計算最優(yōu)的擬參考電導率，并與相對電導率分布相乘，獲得擬絕對電導率分布圖像。然后，利用擬絕對電導率分布計算出精度更高的氣液二相流的空泡率，這驗證了圖像重建精度的提高；另外，提出了梯度方法，用于準確確定場域內(nèi)的目標物邊界，這有利于在目標物邊界區(qū)域內(nèi)部重建精度更高的圖像。本文做了大量的基于非均勻參考場的仿真研究和水槽實驗，進行了電阻抗正

3、問題和逆問題的求解，部分過程和結(jié)果會在文中展示；作者還引入了常用的評定標準，用來評估新方法的正確性和相對誤差，并與傳統(tǒng)方法進行了比較。
　　參考電導率擬合法是一種方便有效的新方法，本文的實驗和仿真結(jié)果表明它不需要獲得背景電導率，便可以求出與場域平均電導率接近的擬參考電導率，新方法計算出的絕對電導率圖像接近真實，另外，與將背景電導率作為參考電導率進行圖像重建的傳統(tǒng)方法相比，相對誤差大致相同，這使得電阻抗成像技術在無法獲得背景電導率時

4、得到應用。用該方法求出的電阻抗分布推出了精度更高的氣液二相流的空泡率，驗證了新方法可以提高圖像重建的質(zhì)量。
　　仿真和實驗的結(jié)論一致表明，梯度方法不依賴先驗知識，便可以將目標物完整地包含在目標物區(qū)域，且精度較高；而傳統(tǒng)的閾值方法需要合理的選取閾值，當取得合適閾值時，精度較高，然而若閾值取的過高，估計的邊界有可能不能完整包含目標物，造成嚴重后果。梯度方法對于圖像重建的貢獻在于可以劃定更小的完整包含目標物的區(qū)域，以重建出區(qū)域內(nèi)部精度更