基于电学成像技术的重建算法研究

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近年来,Electrical Tomography (ET)技术因其无害,实时性强,价格低廉等优势,在工业及生物医学领域得到了快速发展。其中,侵入式Wire Mesh Tomography(WMT)技术在石油、化工等领域,因其测量原理简单,得到了广泛应用。但由于网格尺寸的制约,该系统的成像精度无法得到进一步的提高。对于深井油田高含水油水两相流测量,通过算法改善重建图像分辨率具有重要意义。此外,Electrical Impedance Tomography (EIT)技术,相对于传统医学影像技术如CT,MRI等,在医学临床监护及肿瘤病症早期诊断方面具有明显优势。由于EIT逆问题的病态性,成像算法的稳定性及成像精度一直是该领域的研究热点。因此,本论文对ET技术成像算法进行了深入研究,主要内容如下:1)基于Comsol Multiphysics3.4软件,构建WMT系统仿真模型。针对高含水油水两相流,提出了分块多阈值算法,提高了相含率的测量精度。此外,首次将WMT图像重建问题转化为线性方程组求解,基于谱分析,提出了奇异值修正法以改善敏感场均匀性,提高成像质量。2)提出TP-GLSQR法,通过结合Tikhonov预调制器及广义范数,加速算法收敛并较好的重建了相边界。同时,基于内部正则化,提出了一种新的迭代停止原则,改善了Krylov子空间方法半收敛特性对图像重建的影响。3)应用TwIST算法,通过结合IST算法的去噪能力和IRS算法逆问题求解的有效性,增强算法的稳定性,提高了成像质量。4)应用MWPCA算法,通过对测量矩阵小波系数进行PCA分析,有效地将肺动信号与噪声、心动信号分离,提高了人体肺部成像的稳定性。
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