电阻抗成像系统的图像重建算法研究

摘要

将电阻抗断层成像（Electrical Impedance Tomography，EIT）技术应用于医学成像是近年来生物医学工程领域的重要研究方向。该技术具有非入侵、无损伤、实时成像、结构简单且成本低廉等优点，在临床监护上具有广阔的应用前景。过去三十年来，该项技术得到了巨大的发展，但由于逆问题的病态性，重建图像的质量还不够理想，无法满足临床应用的要求。
　　本文主要在电阻抗成像的图像重建算法方面展开深入研究，主要工作如下：
　　首先，对电阻抗成像系统的数学模型进行理论推导，建立了正问题的理论模型，采用有限元法对正问题进行求解，并分析了长与电导率分布的变化对边界电位的影响。
　　其次，提出了正则化高斯-牛顿算法和PSO-TRGN混合算法，对两种算法进行了详细的理论推导，并在MATLAB平台上进行了仿真实验。
　　最后，通过数据采集系统采集实时数据进行图像重建实验。
　　仿真和数据采集成像实验结果表明，本文采用的图像重建算法能够准确反映场域内的电阻抗分布情况，并能准确定位目标位置。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 EIT技术简介

1.3本文主要研究内容

第二章 电阻抗成像技术原理及其正问题分析

2.1 EIT问题的物理原理

2.2被测场域的数学模型

2.3 EIT系统正问题的有限元法求解

本章小结

第三章 正则化高斯-牛顿算法求解EIT逆问题

3.1 EIT逆问题的非线性

3.2牛顿类算法分析

3.3正则化高斯-牛顿算法的仿真实验与结果分析

本章小结

第四章 PSO-TRGN混合算法

4.1标准粒子群算法简介

4.2 PSO算法在EIT图像重建中的应用

4.3 PSO-TRGN算法

4.4 MATLAB仿真实验与结果分析

本章小结

第五章 EIT数据采集系统及其成像结果

5.1 EIT数据采集系统简介

5.2实测数据进行电阻抗成像实验及其结果分析

本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文工作总结

6.2下一步工作

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢