电磁层析成像逆问题研究及图像重建质量评估
电磁层析成像(Electromagnetic Tomography，EMT)技术是一种基于电磁感应原理的新型过程层析成像(Process Tomography，PT)技术。实现思路是通过外加激励磁场从不同角度扫描含有导电或导磁物质分布的敏感场空间，通过边界检测线圈测得的感应电势，利用图像重建算法，重建出反映场域内导电或导磁物质的分布信息的可视化图像[1]。 本论文在分析电磁层析成像正问题模型的基础上，讨论了其逆问题求解的基本理论。利用同伦法对正则化的牛顿拉夫逊算法进行改进，并应用到电磁层析成像中。同时讨论了正则化参数的选取问题，以提高重建图像的质量。最后利用图像特征参数和不同图像对比参数评估重建图像的质量。具体研究内容如下: 1.对电磁层析成像系统及正问题物理模型进行了研究，并选择有限元法求解电磁层析成像的正问题，利用Ansys对正问题进行仿真，得到逆问题求解所需要的先验知识。 2.在分析EMT逆问题的不适定性和病态性基础上，研究了逆问题的求解方法，即图像重建算法。并用VC6.0++开发了相应的仿真平台，根据剖分节点灰度值进行插值成像，改进了成像视觉效果。 3.根据同伦法的原理，对Newton-Raphson算法进行改进，推导相应的计算公式，并将其应用到电磁层析成像技术中。正则化参数的选取影响着重建图像质量的好坏，引入连续正则化参数的调整公式，能在算法迭代过程中自动调整正则化参数。最后进行相应的仿真实验。 4.从EMT图像重建原理出发，通过图像重建算法所计算的最原始的剖分节点的相对电导率值，选择多参数多角度来评估EMT重建图像，其中提出一种位置灰度直方图的评估方法。对不同成像目标不同成像算法所得的重建图像进行评估。
电磁层析成像;逆问题求解;图像重建;图像质量评估;牛顿拉夫逊算法
北京交通大学
硕士
控制理论与控制工程
程轶平;刘泽
2013
中文
TP391.41;TP301.6
54
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）