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电阻抗成像(electrical impedance tomography,EIT)是自上世纪七十年代开始兴起的一项医学成像技术,它通过对人体体表布置电极然后注入低频电流并测量电极电压,从而获知与生理、病理相关的器官或组织的电特性信息,进而能够重建出人体内部的功能性图像。非侵入、无辐射、成本低等优点是其相比其它传统医学成像技术所具有的优势。 本文首先介绍了电阻抗成像的理论基础,然后分析当前主流的等位线反投影重建算法和Newton类重建算法,重点阐述这两类方法主要思路、实现方法,并指出其利与弊。最后针对两种不同的方法提出若干改进算法。 等位线反投影重建算法的核心是累加的思想,通过对投影域的叠加求和从而得到重建图像,因此在叠加的过程中产生了星状伪影,影响了重建出的图像的分辨率。为了减少星状伪影的影响,提高图像分辨率,本文提出一种基于投影面积的改进算法,这种改进算法从星状伪影产生的原因出发,分析投影面积在图像重建中的作用,通过仿真实验验证了改进算法的对重建图像分辨率的提升。电阻抗成像中通常使用有限元法求解场域内电阻率分布的近似解,有限元模型单元剖分越细致,得出的解就更精确,因此本文提出一种自适应单元加密剖分的等位线反投影重建算法,对重建图像进行局部优化,提升图像分辨率。 Newton类算法将逆问题转化为求解非线性方程组,其中的关键是Jacobi矩阵如何计算,这直接影响重建图像的分辨率及重建速度。针对Jacobi矩阵的计算,通常采用近似的方法进行计算,而本文提出一种优化的计算方法,通过对Jacobi矩阵进行更精确的计算,能够提高重建图像的分辨率。通过分析Jacobi矩阵分量的含义,利用等位线反投影重建算法的结果,仅对电阻率改变的区域内的Jacobi矩阵分量进行计算,因此简化了Jacobi矩阵的运算,这种基于等位线反投影的改进算法降低了Jacobi矩阵的计算复杂度,在不影响重建图像分辨率的前提下提高了图像重建的速度。