电阻抗成像算法中正则化矩阵构造研究

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电阻抗成像技术中Tikhonov正则化方法应用与改进的研究

电阻抗成像技术中Tikhonov正则化方法应用与改进的研究本文介绍了一种新型的功能成像技术——电阻抗成像技术(Electrical Impedance Tomography,简称EIT技术).在近几十年来,EIT技术由于设备轻便、速度快、无伤害等被国内外学者广泛研究,这项技术的主要原理是利用不同组织电导率不同的特点,采用“电流激励-电压测量”的方式,通过测量边界电压获得目标体内部的电导率(电阻抗)分布或者变化的图像,具有很强的生物学、医学意义.但这种技术也有较大的局限性,成像质量不高、不稳定、数据误差较大等是制约其发展的主要原因.在数学上,电阻抗成像技术反问题可以看作是一类二阶椭圆型偏微分方程参数识别问题,所以常常带有反问题的不适定性等特点,因此本文针对电阻抗成像正问题和反问题进行了研究:第一章为绪论,主要介绍了电阻抗成像技术的基本原理和国内外研究现状,并对其研究的理论和实际意义、技术难点进行了说明,然后介绍了反问题和不适定性的相关概念,引出本文的研究结构.第二章研究了电阻抗成像技术的正问题,首先介绍了电阻抗成像技术的工作模式(电流的注入和电压的测量方式),并通过麦克斯韦方程组和相关边界条件推导了正问题的数理模型,选择了全电极模型并采用有限元方法对其求解.在有限元剖分时,得出了稀疏和加密两种剖分方式.第三章讨论了电阻抗成像技术的反问题,是本文的重点.在这一章中,首先采用常用的最小二乘法求解,发现解不稳定或失去实际意义,所以引入了正则化方法.对正则化方法的定义和原理进行说明后引出了本文主要研究的Tikhonov正则化方法,对其基本思想、求解过程进行了推导说明,并分析了解的相关性质.针对Tikhonov正则化方法的缺陷,对罚函数项进行改进,引入了变差函数,得到全变差正则化方法,并推导了牛顿迭代法的迭代格式.通过EIDORS 2D软件对两种正则化方法的成像质量进行简单比较后,引出本文的组合正则化方法,推导了罚函数项构造方式和迭代求解过程,随后介绍了选择正则化参数的高阶迭代收敛算法,并设计了相关算法.最后通过Matlab 进行了仿真研究.第四章得出了研究结论,并分析了本文存在的不足和未来继续研究的方向。

以DSSC为例,图解EIS(电化学阻抗谱)原理、表征和Zview拟合

以DSSC为例，图解EIS（电化学阻抗谱）原理、表征和Zview拟合首先以DSSC为例，其工作原理及结构如图1所示：图1 DSSC结构及工作原理DSSC中的电子过程分以下几个部分：图2为上述过程的图解图2. DSSC电子过程1.EIS 工作基本原理电化学阻抗谱方法是一种以小振幅正弦波电位(或电流)为扰动信号的电化学测量方法。

对于一个稳定的线性系统M,如以一个角频率为w的正弦波电信号(电压或电流)x为激励信号输入该系统,相应的从该系统输出一个角频率为w的正弦波电信号(电流或电压)Y,Y即是响应信号。

Y与x之间的关系为:Y= G(w)·X式中G为频率的函数,即频响函数,它反映系统M的频响特性,由M的内部结构所决定。

因而可以从G随x与Y的变化情况获得线性系统内部结构的有用信息。

如染料敏化太阳能电池的内部电子传输过程可以看作一个黑箱模型M, 对M进行动态处理如图3所示如果扰动信号X为正弦波电流信号,而Y为正弦波电压信号,则称G为系统M的阻抗。

对于阻抗一般用z来表示,阻抗是一个随频率变化的矢量,用变量为角频率w的复变函数表示。

即(用Z'表示实部,Z''表示虚部)征,从这两种图中就可以对系统进行阻抗分析。

2．拟合原理和表征利用zview拟合可以直接获得样品的传输电阻(R t)、界面电阻（R ct）、界面电容C ch等等效电路元件信息,从而为研究DSC内部的电子传输特性提供依据图4.DSSC的传输线模型对于理想DSC来说,R t与R ct主要决定电池在稳态下的工作输出。

DSC在EIS测试中的基本相应为高频段是一段直线,一般称作韦伯(warburg)特性,低频段是一个半圆。

直线对应电子传输过程,半圆对应于电子的转移过程。

图5a中可以看到(R t固定为100欧),半圆的直径对应R ct的值,随着R ct的增加而增加;图5(b)显示(R ct固定为300欧),R t的值为直线在实轴上投影的3倍,随着R t的增加,直线的长度增加。

三维电阻抗成像技术正问题的研究

三角形单元插值函数三角形单元插值函数可以利用总体笛卡尔坐标或是无量纲的局部自然坐标构造。设三角形单元如图３．２所示，其内插函数表示为：
Ｍ＝鲁＝击（”如＋枷
其中，
ｉ＿１，２，３
（３．４）
ａ２＝ｘ３Ｙ】一ｘｔｙ３，
ａｌ＝ｘ２Ｙ３一ｘ３Ｙ２，ｂ１＝Ｙ２一ｙ３，ｃｌ＝Ｘ３一Ｘ２；
ｂ２＝Ｙ３一Ｙ１，ｃ２＝工１一工３；口３＝Ｘ１Ｙ２一ｘ２Ｙ１，ｂ３＝Ｙｌ－ｙ２，ｃ３＝ｚ２一ｘｌ，三角形面积Ａ＝（ｘ２Ｙ３一ｘ３Ｙ２＋ｘ３ｙｌ—Ｘ１Ｙ３＋ｘｌＹ２一ｘ２Ｙ】）１２。
似阶层的速度急剧增加，随之带来解的数目的增加。在求解方程组的时候，只有已知量的数目大于等于未知量的数目时，该方程组才是有解的。在ＥＩＴ的有限元求解过程中，有限元的节点就是方程组的未知量，而各个电极得到的测量值就是方程组的已知量，由于有限的电极数目，使得我们不能对模型进行无限的网格剖分。有限元网格模型中的节点和单元编号的排列应该遵循一定的顺序，同时要尽可能最优化最后生成的总体系数矩阵的稀疏性，即使得相邻节点和相邻有限单元的相关性最强。在二维情况下，由于只要考虑一个平面内的节点和有限单元，可以比较容易的顺序生成节点编号和单元编号，如图３．３，３．４所示：
（３．６）
Ｍ，：生
‘Ｚ２一Ｚ４
（３．７）
Ｍ，：！二塾
Ｚ３一Ｚ４
（３．８）
即
ＭＩ＝Ｍ２＝Ｍ３＝丝±－
ＺＩ—Ｚ４
（３．９）
同理
Ｍ。：Ｍ；：Ｍ。：三丑
Ｚ４一ＺＩ
ｆ３．１０）
三角形棱柱单元插值函数结合拉格朗日单元插值函数和三角形单元插值函数，三角形棱柱单元插值函数可以表示如下：珐＝Ｎ．‘Ｍ．
即：
（３．１１）
ｉ＝１，…，１１

电阻抗成像技术

第25 卷第2 期2006 年 4 月北京生物医学工程Beijing Biomedical EngineeringV ol125 N o12Apr. 2006电阻抗成像技术王晖高建波骆剑平摘要介绍了一种新的医学图像重建技术———电阻抗成像技术( EIT) 。

EIT 依据生物组织不同部位的导电参数(电阻率、介电常数Π电容率) 以及同一部位在正常和病变时导电参数的变化来判断疾病的源。

EIT 设备通过对体组织表面电流、电压的施加及测量来获知体组织内部导电参数的分布, 并重建出反映体组织内部的图像。

详细分析了EIT 成像中遇到的关键问题以及现有的主要应对方法, 列举了EIT 技术在临床医学上的应用现状, 同时对EIT 在技术和临床上的发展趋势进行了展望。

关键词电阻抗成像图像重建反问题不适定性正则化中图分类号T M938184 文献标识码A 文章编号100223208 (2006) 022*******R evie w of E lectrical Imped ance Tomogra p hy WANG Hui , G AO Jianbo , LUO Jianping Faculty o f Inf o rmation Engineering , S h enzhen Univer sity , S h enzhen , Guangdong Province 518060【Abstract】 A new image reconstruction technology —E lectrical Im pedance T om ography ( EIT) is presented. EIT can find the diseased tissue in accordance w ith the fact that different tissues have different electrical properties ( e lectrical conductivity and permittivity) and the same tissue has different electrical properties based on whether it is in normal state or pathological changes. Facilities based on EIT technology obtain the distribution of electrical properties through the placement and measurement of the currents and v oltages on the surface of the tissue , and reconstruct the images of the tissue by related reconstruction alg orithm. A fter that the main questions of EIT and corresponding solutions is analy zed. F inally , the ty pical applications of EIT in medicine and the trend of EIT are dem onstrated.【K ey w ords】electrical im pedance tom ography ( EIT) image reconstruction inverse problem ill-posed regularization1 电阻抗成像的概念及分类对体内组织电特性的研究有利于医学诊断。

电阻抗成像技术理论及应用研究

参考内容
电阻抗成像(EIT)是一种无创、低成本的医学成像技术，能够在体表测量生物组织的电阻抗分布情况，对于生物医学研究具有重要意义。然而，由于其测量数据的非线性特性和缺乏精确的物理模型，三维电阻抗成像面临着巨大的挑战。因此，研究三维电阻抗成像的数值算法和技术基础具有重要意义。
一、电阻抗成像的基本原理
二、电阻抗成像技术理论
1、基本原理
电阻抗成像技术的基本原理是：不同组织或物体内部的电导率是不同的，通过外部施加电场，测量物体内部的电流分布，可以推断出物体的内部结构。具体来说，EIT技术通过测量物体表面的一系列电极上的电压和电流，结合一定的算法，重建出物体内部的电阻抗分布图像。
2、数学模型与算法
电阻抗成像技术理论及应用研究
01 一、引言
目录
02
二、电阻抗成像技术理论
03
三、电阻抗成像技术的应用研究
04
四、研究进展与未来展望
05 参考内容
一、引言
电阻抗成像技术（Electrical Impedance Tomography，简称EIT）是一种无创的、通过测量人体或物体的电特性来推断其内部结构的技术。EIT技术以其非侵入性、实时性、低成本等特点，在医疗、环境监测、食品工业、地球科学等领域有着广泛的应用前景。本次演示将详细介绍EIT技术的理论原理、应用领域以及研究进展。
感谢观看
1、硬件设备的优化：随着科技的发展，新型的电极材料和先进的电子设备将不断被引入到EIT系统中，以提高系统的测量精度和稳定性。
2、算法的改进：随着计算机技术和数值计算的发展，更高效、精确的算法将被引入到EIT重建过程中，以提高重建图像的质量和速度。
3、多模态成像技术：将EIT技术与其他成像技术（如超声、CT等）相结合，可以实现多模态的联合成像，从而进一步提高对物体内部结构的认识。

电容层析成像中不适定问题的正则化解法研究的开题报告

电容层析成像中不适定问题的正则化解法研究的开题报告一、选题背景电容层析成像（Capacitance Tomography, CT）是利用电容成像原理，通过在对象内部的电极上施加交流电场，通过测量感应电容的变化，从而反演图像的一种无损检测技术。

CT技术的应用领域广泛，包含智能制造、化工、食品、环境等多个领域。

然而，CT成像涉及到大量非线性运算、正演矩阵的求解及反演过程，这些问题都给估计重建带来了较大的不确定性和误差，导致成像结果产生偏差。

此外，噪声干扰、分辨率和复杂形状对象的重建都是不可避免的问题。

因此，对于电容层析成像中不适定问题的正则化解法的研究成为了目前相关领域的热门研究方向。

二、研究目的和意义在电容层析成像中，由于测量数据有限，造成反演结果不唯一，即存在多种可能性，从而使得反演的过程存在不适定性问题。

解决反演过程中的不适定性问题并提高测量数据前处理的方法，是不断完善和提高CT重建精度及应用的核心。

因此，本研究旨在探索电容层析成像中不适定问题正则化解法，并运用该研究成果提高CT技术的重建精度和应用推广。

三、研究内容和方法3.1 理论研究（1）研究电容成像的基本原理及反演过程中的不适定性问题（2）对反演过程中的正则化算法进行系统研究、分析和比较3.2 实验研究（1）搭建电容层析成像实验平台，制作多种结构物进行实验测试（2）运用电容层析成像技术，采集实验数据（3）利用反演算法对数据进行处理并重构出结构物图像（4）利用不同的正则化算法对结果进行比较分析四、预期结果及其意义（1）在电容层析成像技术中研究正则化算法，优化数据反演过程，提高成像重建精度。

（2）建立电容层析成像的实验平台，实验验证不同算法的优缺点，为算法的改进提供理论支持。

（3）基于研究成果，重构出高精度的CT图像，为电容层析成像的推广应用提供技术支撑。

总之，本研究的目的是利用正则化算法解决电容层析成像数据反演过程中的不适定性问题，以提高电容层析成像的应用价值。

直流电阻率测深二维自适应正则化反演

直流电阻率测深二维自适应正则化反演柳建新;彭艳华;刘海飞;孙丽影【摘要】The determination of a suitable regularization parameter is necessary to achieve both resolution and stability in process of DC resistivity sounding inversion of two-dimension.In this paper,we present an inversion scheme for DC resistivity data u-sing self-adaptive regularization parameter with Active Constrained Balancing (ACB)approach.The regularization parameter varies spatially according to the spread function and is related to both the model parameters resolution matrix and the iteration number.The ACB approach assigns a higher value of regularization to low resolution.The varying regularization parameter ob-tained with the ACB approach is used to balance between the norm of data misfit and the norm of the model.The synthetic tests show that the inversion scheme with the ACB approach performs stable and convergence,and the inversion results can reflect accurately the subsurface geology structure.%直流电阻率测深二维反演中，正则化参数的选取影响反演结果分辨率及反演过程稳定性。

针对脑部电阻抗成像的四种正则参数选取方法的比较研究

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
４ＺＨＯＮＧＧＵＯＹＩＸＵＥＺＨＬｊＡＮＧ８Ｅ
巾国医学装备２０１３年ｌ１月第ｌ０卷第１ｌ期
针对脑部电阻抗成像的四种正则参数选取方法的比较研究李彦东等
学术论著Ｉ
６讨论
出结论：偏差原理法取得了最好的结果，重建图像的
人体内部的电阻率分布或其变化的图像。与传统医Ｇｒａｈａｍ等用仿真的方法，在二维圆域且内部阻抗呈学成像技术ＣＴ、ＭＲＩ等相比，ＥＩＴ具有成本低、无创均匀分布的情况下仿真比较了Ｌ型曲线法（Ｌ — ｃｕｒｖｅ）、无损伤以及能够对患者进行长时间实时监护等优点。现出良好的临床应用前景Ｊ。
由于ＥＩＴ的逆问题具有严重的不适定性，图像重构的正则化参数选取方法；Ａｂａｓｃａｌ等对真实边界的三
矩阵具有很大的条件数，同时由于系统噪声和建模误差维模型进行了剖分和仿真，比较了Ｌ型曲线法等４种方的存在，测量边界电压信号的微小变化也会造成重构阻法，得出Ｌ型曲线法和广义交叉校验法效果好，并将
抗分布的剧烈变化。高阻抗颅骨对激励电流的阻挡作用其运用到婴儿脑部电阻抗成像中，得到了较好的成像
加大了逆问题的不适定性，使得内部的电阻抗变化更难结果。研究显示，Ｇｒａｈａｍ等的研究是针对圆域均匀体现在边界电压的变化上。目前，广泛使用的方法模型，Ａｂａｓｃａｌ等的研究是针对三维真实边界阻抗均是通过各种正则化方法（如先验正则化方法、图像平滑匀分布的模型，二者均未考虑高阻抗颅骨对正则化参等）降低重构矩阵的条件数，尽可能求取接近精确解的数选取方法的影响，且得到的结论并不相同。因此，

电阻抗成像算法的研究

山东大学硕士学位论文电阻抗成像算法的研究姓名：王戬申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：杨立才20061019山东大学硕士学位论文４．２重建图像算法仿真下面是根据以上方法进行的仿真试验结果。

４．２．１单目标成像的仿真（１）仿真目标处于模型的边缘仿真模型和仿真结果如图４—２所示：（ｃ）（ｄ）图４．２目标在模型边缘时的仿真结果Ｆｉ９４－２Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｗｈｅｎｔｈｅｏｂｊｅｃｔａｔｔｈｅｂｒｉｍｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ其中（ａ）仿真模型，（ｂ）重建图像，（ｃ）仿真模型的电阻率分布，（ｄ）重建图像的电阻率分布。

（２）仿真目标处于模型的中心位置仿真模型和仿真结果如图４．３所示山东大学硕士学位论文（ｃ）（ｄ）图４—３仿真目标处于仿真模型的中心位置Ｆｉ９４·３Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｗｈｅｎｔｈｅｏｂｊｅｃｔａｔｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ其中（ａ）仿真模型，（ｂ）重建图像，（ｃ）仿真模型的电阻率分布，（ｄ）重建图像的电阻率分布。

４．２．２多目标成像的仿真仿真模型和仿真结果如图４－４所示４１（ｃ）（ｄ）图４．４多目标成像的仿真Ｆｉ９４·－４Ｉｍａｇｉｎｇｍｕｈｉ·－ｔａｒｇｅｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ其中（ａ）仿真模型，（ｂ）重建图像，（ｃ）仿真模型的电阻率分布（ｄ）重建图像的电阻率分布图４—２、４．３仿真了单目标在边缘和中心的情况，这两种情况图像基本一致，成像清晰，目标比较明显，１０４个单元值预测准确率图４－２为８６％，图４．３的识别率为７１．２％。

图４－２，４－３中不能正确识别的目标成随机方式出现，各部分无明显联系。

图４．４，无法成像，不能分辨出目标。

分析原因为：由于ＥＩＴ成像的实质就是利用边界测量值求解物体内部阻抗分布函数的过程。

它采用体表激励和体表测量技术，而电场分布具有三维性和非线性，因而就会造成边界测量值对边缘区域的敏感性较高，对中心区域的敏感性较低。

电阻抗成像中混合罚函数正则化算法的仿真研究

一
构成像问题是一个非线性病态（ｌ —ｐｅｄｉｌｏｓ）问题，其解存在
严重的不适定性（的误差就会使得解大幅波动）因此在小。
种新颖的图像重建技术，它通过对被测物体表面的电量监
ＥＴ重构计算中要采用各种正则化算法来改善其病态性，Ｉ以
ｉｇｅｔｒｔｎ，ｗｈｃｏｓｔｅａｖｒａｉｎｒｇｌｒｚｔｏａｇｒｈｍａｅｒｓｏａｉｏｉｈｃｍｅｏｂａｔｅｕａｉａｉｎｌｏｔｍ．ＴｈｅｉｅｅｃｏＴｋｏｏｉｏｉｅｋｙｄｆｒｎｅｔｉｈｎｖｆｒｇｌｒｚｔｎａｇｒｈｉｈｔｔｅｖｒａｉｎｒｇｌｒｚｔｎａｇｒｔｍｏｎｙｉｓｒｓｔｅｉｖｒｅｐｏｌｍｆＥＩｅｕａｉａｉｌｏｔｍｓｔａａｔｏｅｕａｉａｉｌｏｈｎｔｏｌｎｕｅｈｎｅｒｂｅｏＴｏｉｈｉｏｉｓｗｅｌ—ｐｓｄｂｔａｓｎｕｅｈｉｉｉｇｌｎｅｗｅｈｏｌｒｇｏｎｈａｋｒｕｄｒｇｏｆｒｓｏｅｌｏｅｕｏｉｓｒｓｔｅｄｖｄｎｉｅｂｔｅｎｔｅｇａｅｉｎａｄｔｅｂｃｇｏｎｅｉｎｏｅｔｒｄｌｉｇｌａｅ．Ｔｉｍａｅｔｅｒｓｏｅｍａｅｗｅｌａｃｒｔｈａｔｏｄｃｎ．ＩｓｓｇｉｃｔｖｏｕｉｉｅｍａｅｃｅｒｒｈｓｄｈｅｔｒｄｉｇｌｃｏｄｗｉｔｅｆｃｆｍｅｉｉｅｔｉｉｎｆａｉｅｔｔｚｈｉｌＥＩｔｃｎｑｅＴｅｈｉｕ．

电阻抗成像技术算法研究及matlab仿真

电阻抗成像技术算法研究及matlab仿真
电阻抗成像技术算法研究及Matlab仿真
摘要：
电阻抗成像技术是一种用于非侵入式生物医学成像的方法，能够通过测量生物组织中的电阻抗分布来获取其中可能存在的异常情况。

本文将以电阻抗成像技术算法研究及Matlab仿真为主题，详细介绍电阻抗成像的原理、算法发展及Matlab 仿真的过程，并探讨电阻抗成像技术在生物医学领域的应用潜力。

1. 引言
1.1 背景
1.2 研究目的与意义
2. 电阻抗成像的原理与方法
2.1 生物组织的电阻抗分布特性
2.2 电阻抗成像的原理
2.3 电阻抗成像的方法
3. 电阻抗成像技术的算法发展
3.1 传统电阻抗成像算法
3.2 基于正则化的电阻抗成像算法
3.3 基于优化的电阻抗成像算法
4. Matlab仿真环境的搭建
4.1 Matlab的安装与配置
4.2 电阻抗成像相关工具箱的引入
4.3 仿真模型的建立
5. 电阻抗成像仿真的具体步骤与方法
5.1 数据采集与预处理
5.2 电阻抗成像图像重建
5.3 成像结果分析与评估
6. 电阻抗成像技术在生物医学领域的应用潜力
6.1 癌症诊断与治疗
6.2 脑功能成像
6.3 心脏疾病监测
6.4 应用挑战与未来发展方向
7. 结论
通过本文的研究，我们深入理解了电阻抗成像技术的原理、算法发展及Matlab
仿真的过程。

我们发现电阻抗成像技术具有巨大的应用潜力，在生物医学领域中有广泛的应用前景。

希望本文的研究能够为电阻抗成像技术的进一步发展和应用提供有益的参考。

电阻抗成像中有限元法的算法实现

电阻抗成像中有限元法的算法实现电阻抗成像（ResistivityImaging，RI）是一种地球物理学技术，它可以用于探测地下的地质构造和矿物资源。

电阻抗成像的核心是一种以电阻率为目标的成像技术。

它可以提供非入侵性、全地球视角，快速、无损耗地测量地下物质结构，特别是深部地质成分。

电阻抗成像中有限元法被用作研究地球物理学中的电阻抗成像问题，但是在复杂大型系统中，有限元法算法仍然是一个挑战。

首先，有限元法是一种经典的数值方法，该方法用来求解偏微分方程组。

它将求解的区域分割成一系列相互连接的小单元，通过利用这些小单元的内积弱形式，建立起系统的整体形式。

该方法可以处理任何形状的物质体，对于复杂的物质构造，它具有更高的计算效率。

其次，在利用有限元法解决电阻抗成像问题时，有以下几个基本步骤：（1）定义空间坐标和有限元网格；（2）建立有限元空间模型；（3）计算各个有限元的电阻和电流；（4）利用牛顿迭代法求解电流流动在空间网格结构中的电阻系数。

第三，当电阻系数求解完成后，就可以进行地球电阻抗成像。

它需要在空间网格中定义一组测量点，采集电阻抗参数和电流流量的观测值，然后使用测量数据对电阻抗模型进行参数拟合，使用拟合参数得到电阻系数分布图，绘制地球电阻抗成像图。

最后，电阻抗成像中有限元法的算法实现可以实现电阻抗成像的高精度测量和快速运算，同时也可以用于分析复杂的物质构造和结构特征。

有限元法的优点在于可以求解任何形状的物质体，风格灵活，同时运算速度快，效率高，对复杂的系统和大型系统也能满足高精度的求解要求。

但是，由于网格细化费时费力，耗费计算资源，它还可能发生无法收敛和信号丢失等问题。

因此，电阻抗成像中有限元法的算法实现需要选择合适的网格细化程度，同时通过引入新的求解技术，如多面体网格有限元法，提高求解效率，解决上述收敛和信号丢失的问题。

另外，在实施电阻抗成像测量时，也可以采用其他技术，如地阻抗测量技术和无线电波测量技术，来实现较高的测量精度和解决电阻抗成像中的技术问题。

电阻抗成像算法中正则化矩阵构造研究

电阻抗成像算法中正则化矩阵构造研究
常甜甜;杨超;丛伟杰
【期刊名称】《医疗卫生装备》
【年(卷),期】2017(038)006
【摘要】目的:通过在正则化矩阵中引入先验信息,来提高电阻抗成像的图像质量.方法:利用动态变化的背景电导率建立电导率的线性组合,通过计算协方差矩阵来去除背景电导率之间的相关性,将此先验信息引入到正则化问题的构造中.结果:与传统的正则化矩阵结果对比,将动态背景的先验信息引入到正则化矩阵的构造当中,所得到的解更稳定且成像质量更好.结论:针对1个呼吸(或1次心跳)周期下电阻抗成像问题中的正则化矩阵构造方法经验证效果良好,可为后续相关研究提供理论基础及可行性保障.
【总页数】6页(P7-11,16)
【作者】常甜甜;杨超;丛伟杰
【作者单位】710121 西安,西安邮电大学理学院;710121 西安,西安邮电大学理学院;710121 西安,西安邮电大学理学院
【正文语种】中文
【中图分类】R318.6;TH774
【相关文献】
1.基于TwIST-TV正则化算法的肺萎陷电阻抗成像仿真研究 [J], 范文茹;王化祥;郝魁红;马敏
2.基于混合正则化算法的颅内异物电阻抗成像仿真研究 [J], 黄嵩;张占龙;姚骏;何为
3.电阻抗成像中混合罚函数正则化算法的仿真研究 [J], 黄嵩;何为
4.基于混合全变差正则化算法的电阻抗成像技术研究 [J], 左从磊;李静
5.电阻抗成像中变差正则化算法的研究 [J], 黄嵩;何为
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基于正则化参数优化和边界聚类的电阻抗成像研究

基于正则化参数优化和边界聚类的电阻抗成像研究
王苏煜;戎舟;袁晶晶
【期刊名称】《国外电子测量技术》
【年(卷),期】2024(43)1
【摘要】电阻抗成像是一种无损伤的功能成像技术,由于逆问题具有不适定性、不稳定性等特点,往往存在重构图像的分辨率不高、伪影较大等问题。

将Tikhonov 和全变量(TV)两种正则化算法的罚函数进行组合应用,提出将粒子群算法用于组合罚函数的正则化参数优化,把图像质量指标(artifact level, AL)作为粒子群算法的适应度值,从而确定最优正则化参数,通过牛顿迭代法获得电导率,为了进一步去除伪影,将Niblack算法与边界聚类算法相结合,对求得的电导率进行处理,得到最终的电导率分布。

仿真和实测结果均表明,该方法重建的图像能够更加准确地反映电场内目标物体的位置信息,有效的抑制伪影,提高了重建效果。

【总页数】7页(P94-100)
【作者】王苏煜;戎舟;袁晶晶
【作者单位】南京邮电大学自动化学院人工智能学院
【正文语种】中文
【中图分类】R318;TN911.73
【相关文献】
1.基于TwIST-TV正则化算法的肺萎陷电阻抗成像仿真研究
2.基于混合正则化算法的颅内异物电阻抗成像仿真研究
3.基于混合全变差正则化算法的电阻抗成像技术
研究4.基于改进低秩稀疏正则化的CFRP电阻抗层析成像算法研究5.基于L1/L2正则化电阻抗层析成像算法的碳纤维增强复合材料损伤检测
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电阻抗成像中Jacobi矩阵的一种快速仿真算法

电阻抗成像中Jacobi矩阵的一种快速仿真算法黄嵩;何为;H．SINGER【期刊名称】《计算机仿真》【年(卷),期】2004(21)9【摘要】电阻抗成像(EIT)是一种新兴的计算机重构成像技术,它根据物体内部不同物质的导电参数(如电阻率、电容率)的不同,通过对物体表面电流、电压的施加及测量来获知物体内部导电参数的分布,进而重构出反映物体内部结构的仿真图像.作为一种数学物理反问题,EIT技术具有其本身的特点和难点,因而目前还处于探索性研究阶段.而其中涉及到的Jacobi矩阵计算是大多数EIT重构算法中最重要的环节之一.该文基于微分原理推导了一种该矩阵的快速仿真算法,与其它算法相比,本算法在计算速度和精度上都有很大提高,并且物理概念更清晰、适用范围更广.这对EIT技术走向实用化具有积极意义.【总页数】4页(P60-62,70)【作者】黄嵩;何为;H．SINGER【作者单位】重庆大学教育部高电压与理论电工新技术重点实验室,重庆,400044;重庆大学教育部高电压与理论电工新技术重点实验室,重庆,400044;汉堡-哈尔堡科技大学理论电工系,德国,汉堡,21079【正文语种】中文【中图分类】TN911.73【相关文献】1.电阻抗成像中混合罚函数正则化算法的仿真研究 [J], 黄嵩;何为2.电磁波测井资料反演中Jacobi矩阵的快速算法及其特性分析 [J], 邢光龙;杨善德;李曙光3.滑动轴承油膜力Jacobi矩阵的一种快速算法 [J], 肖忠会;王丽萍;郑铁生4.一种用于电阻抗成像的拟New ton算法——基于修正B_k的开关算法 [J], 李文波;王博亮;孙桂菊;向飞;刘希顺5.关于电阻抗成像中Jacobi矩阵的算法及实现技巧 [J], 杜岩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

动态电阻抗图象重建的正则化方法

动态电阻抗图象重建的正则化方法
侯卫东;莫玉龙
【期刊名称】《计算机工程》
【年(卷),期】2001(027)009
【摘要】电阻抗图象重建是一个严重病态的反问题,特别是当重建模型的有限单元数增大时,重建图象会变差,甚至发散.提出一种全新的基于空间滤波理论的正则化方法,它不依赖于阻抗分布的先验估计,因此它比最大后验(MAP)正则化方法易于实现;而且计算机模拟实验结果表明,利用这种新的正则化方法重建的动态阻抗图象质量好于Tikhonov正则化方法.
【总页数】3页(P14-16)
【作者】侯卫东;莫玉龙
【作者单位】上海大学通信工程系;上海大学通信工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.73
【相关文献】
1.超声逆散射图象重建问题中截断奇异值分解正则化方法研究 [J], 刘超;汪元美
2.正则化-同伦方法用于电阻抗断层成像 [J], 傅红笋;韩波
3.利用GCV优化的正则化方法对硬X射线望远镜图象重建研究 [J], 孟莉; 岩间尚文
4.基于总变差正则化算法的三维肺部呼吸过程电阻抗成像方法 [J], 王琦;陆纪璇;李
秀艳;段晓杰
5.动态电阻抗成像中Tikhonov正则化参数的选择 [J], 彭源;莫玉龙
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eit成像算法

eit成像算法EIT成像算法简介EIT（Electrical Impedance Tomography）成像算法是一种通过测量物体内部的电阻抗分布来重建图像的非侵入性成像技术。

它可以用于医学诊断、工业检测等领域。

一、EIT成像原理EIT成像原理基于电阻抗测量，通过在物体表面施加一小电流，然后测量物体内部的电压分布，从而获得物体内部的电阻抗信息。

电阻抗是物体对电流的阻碍程度，不同组织的电阻抗数值不同，因此可以通过测量不同位置的电压分布来获得物体内部的电阻抗分布。

二、EIT成像算法步骤1. 数据采集：首先需要在物体表面放置一组电极，通过这组电极施加一小电流，并测量不同位置的电压分布。

这样就可以得到一组电阻抗测量数据。

2. 正问题求解：通过已知电极位置和测量电压数据，利用有限元法或有限差分法等数值方法，求解物体内部的电阻抗分布。

这一步骤通常被称为正问题求解，即通过已知输入和输出，求解系统的行为。

3. 逆问题求解：根据正问题求解得到的电阻抗分布，再通过数值方法求解逆问题，即从电阻抗分布中重建出物体内部的图像。

逆问题求解是EIT成像算法的核心，也是相对复杂的一步。

三、EIT成像算法的优势与应用EIT成像算法具有以下优势：1. 非侵入性：EIT成像不需要使用任何放射性物质或注射剂，对被测物体没有任何伤害，非常安全。

2. 实时性：EIT成像可以实时地获取物体内部的电阻抗分布，适用于一些需要实时监测的应用场景。

3. 成本低：相比其他成像技术，EIT成像设备成本较低，易于推广和应用。

由于以上优势，EIT成像算法在医学诊断、工业检测等领域有着广泛的应用。

在医学领域，EIT成像可用于肺部疾病诊断、脑血流监测等，通过观察电阻抗分布的变化，可以帮助医生判断疾病的类型和程度。

在工业领域，EIT成像可以用于流体流动分布的监测、管道堵塞检测等。

通过测量物体内部的电阻抗分布，可以实时监测流体流动状态，及时发现异常情况，提高生产效率。

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Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍａｔｒｉｘｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ０Ｉ
ｅＴｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｍａｇｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＥＩｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅｐｒｉｏｒ
ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｄｙｎａｍｉｃｖａｉｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｖａｒｉａｎｃｅｍａｔｒｉｘｗａｓｕｓｅｄｈｅｒｅｔｏｒｅｍｏｖｅｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ
的构造中。结果：与传统的正则化矩阵结果对比，将动态背景的先验信息引入到正则化矩阵的构造当中，所得到的解
更稳定且成像质量更好。结论：针对１个呼吸（或１次心跳）周期下电阻抗成像问题中的正则化矩阵构造方法经验证
效果良好，可为后续相关研究提供理论基础及可行性保障。［关键词］反演问题；电阻抗成像；正则化矩阵；先验信息
ｂａｃｋｇＴｏｕｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．ａｎｄｔｈｉｓｐｒｉｏｒｉｎｆｏｍａｒｔｉｏｎｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍａｔｉｒｘ．Ｒ豳叫扭Ｃｏｍｐａｒｅｄ
ＣＨＡＮＧＴｉａｎ－ｔｉａｎ，ＹＡＮＧＣｈａｏ，ＣＯＮＧＷｅｉｉｅ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＸｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＸｉａＮ７１０１２１，Ｃｈｉｎａ）
ｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍａｔｒｉｘ，ｔｈｅｏｎｅｉｎｖｏｌｖｉｎｇｉｎｔｈｅｐｉｏｒｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｇａｉｎｅｄｍｏｒｅ
ｃｙｃｌｅｓｏｒｈｅａａｂｅａｔ），ａｎｄｆｏｌｌｏｗｉｎｇｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｍａｙｉｆｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓａｎｄｓｕｐｐｏ￣ｆｏｒｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ．ｆＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａｌ。２０１７，３８（６）：７－１１，１６】
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｏｔｈｅｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍａｔｉｒｘ．【ｅＤＩ由Ｔｈｅｌｉｎｅａｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙ
冲国图书资料分类号】Ｒ３１８．６；ＴＨ７７４［文献标志码］Ａ【文章编号］１００３－８８６８（２０１７）０６－０００７－０６
ＤＯＩ：１０．７６８７￣．ｉｓｓｎ１００３－８８６８．２０１７．０６．０７
ｓｔａｂｌｅａｎｄｂｅｔｔｅｒｉｍａｇｅｓ．Ｃ啊ＭＩｎｄ叫ＴｉｒａｌｓｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｉｃｆａｃｙｏｆｔｈｅｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍａｔｒｉｘｏｎＥＩＴｉｍａｇｉｎｇｉｎ１ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ
论 Hale Waihona Puke 著｝Ｔｈｅｓｉｓ
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电阻抗成像算法中正则化矩阵构造研究
常甜甜，杨超，丛伟杰
［摘要］目的：通过在正则化矩阵中引入先验信息，来提高电阻抗成像的图像质量。方法：利用动态变化的背景电导率建立电导率的线性组合，通过计算协方差矩阵来去除背景电导率之间的相关性，将此先验信息引入到正则化问题