一种抑制阶梯效应的电阻层析成像电导率分布重建的方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制阶梯效应的电阻层析成像电导率分布重建的方法，用于非连续介质的电阻层析成像，该方法将电阻层析成像的不适定逆问题看作线性问题进行求解，并确定目标函数；重建方法为：根据被测场域，获取重建所需的边界测量电压和灵敏度矩阵；将非线性电阻层析成像逆问题转化为线性问题求解；确定目标函数，并将目标函数极小化求其最优解；推出目标函数的对偶形式；利用原始‑对偶算法更新解；判断是否终止收敛；根据最终求解所得灰度值，进行成像。本发明专利技术提出的新方法在对被测模型的重建中有效地抑制了重建图像的阶梯效应，保留了图像的锐利边缘，在很大程度上提高重建图像的质量。

A Method for Reconstructing Conductivity Distribution in Resistance Tomography with Stepped Effect Suppression

【技术实现步骤摘要】
一种抑制阶梯效应的电阻层析成像电导率分布重建的方法
本专利技术属于电学层析成像
，具体涉及一种抑制阶梯效应的电阻层析成像电导率分布重建的方法。
技术介绍
电学层析成像技术(ElectricalTomography，ET)出现于20世纪80年代后期，是一种基于电学特性敏感机理的过程层析成像技术，它通过边界测量值得出被测区域内介质的分布信息，进而对电学特性分布信息进行成像。电学层析成像技术主要包括电阻层析成像(ElectricalResistanceTomography，ERT)、电阻抗层析成像(ElectricalImpedanceTomography，EIT)、电容层析成像(ElectricalCapacitanceTomography，ECT)和电磁层析成像(ElectricalMagneticTomography，EMT)。图像重建是一个不适定逆问题，严重阻碍了电学层析成像的应用。针对不适定逆问题，提出了在目标函数中加入正则化项的方法来稳定解，例如ZQCui等人2016年发表于《传感器综述》(SensorReview)第36卷，第429-445页，题名为《电容/电阻层析成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制阶梯效应的电阻层析成像电导率分布重建的方法，其特征在于具体步骤为：步骤一：求解被测模型的相对边界测量电压和灵敏度矩阵，边界测量电压是指电阻层析成像系统在检测物体时收集到的测量数据，检测系统是一个16电极系统，并采用相邻电极对的电流激励和电压检测的模式，在循环激励下采集检测到的数据，共获得208组边界测量电压的值，相对边界测量电压b为不含内含物的空场边界测量电压b1与含有内含物的有物场边界测量电压b2之差，即：b＝b1‑b2；灵敏度矩阵A可根据空场边界测量电压和灵敏度理论共同计算得出，其计算公式为：

【技术特征摘要】
1.一种抑制阶梯效应的电阻层析成像电导率分布重建的方法，其特征在于具体步骤为：步骤一：求解被测模型的相对边界测量电压和灵敏度矩阵，边界测量电压是指电阻层析成像系统在检测物体时收集到的测量数据，检测系统是一个16电极系统，并采用相邻电极对的电流激励和电压检测的模式，在循环激励下采集检测到的数据，共获得208组边界测量电压的值，相对边界测量电压b为不含内含物的空场边界测量电压b1与含有内含物的有物场边界测量电压b2之差，即：b＝b1-b2；灵敏度矩阵A可根据空场边界测量电压和灵敏度理论共同计算得出，其计算公式为：式中Aij是第j个电极对对第i个电极对的灵敏度系数，φi是第i个电极对在激励电流为Ii时场域的电势分布，φj是第j个电极对在激励电流为Ij时场域的电势分布，分别表示φi和φj的梯度算子；步骤二：将非线性电阻层析成像的逆问题转化为线性问题，边界测量电压与电导率分布的关系是非线性的f(σ)＝b，式中σ是电导率，对于变化不大的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：施艳艳，张旭，王萌，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41