基于栈式自编码器的磁探测电阻抗成像算法研究

针对目前磁探测电阻抗成像算法图像重建分辨率不高、精确度低的问题,提出了一种基于栈式自编码(SAE)神经网络的磁探测电阻抗成像算法。使用方形成像体进行仿真实验,通过训练样本建立SAE神经网络模型,确定神经元权重和偏置值。利用该网络模型重建成像体内部的电导率分布;并在异质体中心位置、算法的抗噪性能等方面将重建结果与基于Levenberg-Marquardt算法的反向传播神经网络的重建结果进行对比。结果表明栈式自编码神经网络算法显著提高了磁探测电阻抗成像的重建精度、抗噪性能。最后,通过仿体实验验证了SAE算法的可行性。根据实际测得的磁场,使用神经网络算法重建电导率,准确定位异质体位置。SAE神经网络算法的提出对于磁探测电阻抗成像技术的广泛应用具有重要意义。     

基于二维卷积神经网络的电阻抗成像算法

电阻抗成像技术(EIT)是一种非侵入、无辐射和成本低的成像技术。其逆问题求解时,传统的解决方法存在空间分辨率差的弊端。为此,提出了二维卷积神经网络(2DCNN)的解决方法。采用该方法,在有噪声和无噪声环境下,对不同形状、大小和位置的目标物体进行仿真,并且与Tikhonov和深度学习网络(DNN)算法进行了比较。仿真结果表明2DCNN方法可以有效地提取数据特征,重建的图像相对于其他方法伪影少、分辨率高、成像质量高、抗噪声能力强。     

基于虚拟仪器的电阻抗成像技术

设计了一个基于虚拟仪器的电阻抗成像系统,从硬件和软件的角度首次把虚拟仪器引入到电阻抗成像领域。硬件方面使用NI的DAQ简化了整个系统的硬件结构,提高了系统的稳定性。软件方面结合LABVIEW和MATLAB的各自优点设计了电阻抗成像软件,并验证了一些算法。使用NI的虚拟仪器,使得本系统有着较强的扩展性,为提升电阻抗成像系统的性能打下基础。     

基于巨磁阻抗效应的新型微磁近感探测技术

在分析FeCoSiB材料的非晶丝物理特性和巨磁阻抗效应的基础上,通过对现有磁传感器电路具体形式和算法的改进,设计了基于非晶丝巨磁阻抗效应和谐振桥路的新型微磁传感器探测电路,保证了系统的高灵敏度、快速响应及低功耗等特性.同时,基于巨磁阻抗理论,提出了用非晶丝微磁传感器取代普通磁性元件,并采用DSP+CPLD进行数据处理的方法,确保电路的实时性,为今后微磁近感技术在电子探测和定位方面的改善与提高提供了技术支撑.     

生物医学电阻抗成像技术

医学超声造影是一种能显著增强医学超声检测信号的新的医学超声成像方式。本文从造影剂的产生、发展、结构特点及应用领域等进行了简要的叙述,重点介绍了针对造影剂的信号分析,成像方法,纳米级造影剂的研究进展及临床应用前景,为人们全面了解超声造影技术提供了参考与借鉴。     

基于二维卷积神经网络的电阻抗成像算法北大核心CSCD

电阻抗成像技术(EIT)是一种非侵入、无辐射和成本低的成像技术。其逆问题求解时,传统的解决方法存在空间分辨率差的弊端。为此,提出了二维卷积神经网络(2DCNN)的解决方法。采用该方法,在有噪声和无噪声环境下,对不同形状、大小和位置的目标物体进行仿真,并且与Tikhonov和深度学习网络(DNN)算法进行了比较。仿真结果表明2DCNN方法可以有效地提取数据特征,重建的图像相对于其他方法伪影少、分辨率高、成像质量高、抗噪声能力强。     

基于 Tikhonov 和 TV 混合正则化的接地 网电阻抗成像算法研究

电阻抗成像技术(EIT)是解决接地网腐蚀定位问题的方法之一,为了改善接地网 EIT 逆问题的病态性,提高求解稳定 性以及重建图像清晰度,提出了经典吉洪诺夫正则化(Tikhonov)和全变差正则化(TV)相结合的混合正则化(Tikhonov-TV)接地 网成像算法。 首先,在循环测量原理的基础上,创新地借助 COMSOL 与 MATLAB 联合仿真求取接地网 EIT 正问题模型电压数 据;其次,在理论分析基础上,通过 Tikhonov-TV 正则化的 EIT 算法分别求解基于先验拓扑信息和未知拓扑信息的两种接地网逆 问题模型的场域电阻率分布;最后仿真和实验对比了 Tikhonov、TV 以及 Tikhonov-TV 3 种正则化算法的接地网 EIT 重建图像,并 采用电阻率均方误差(Resistivity MSE)和截线电阻率曲线图来衡量图像质量,实验得出基于先验拓扑信息的 1 处和 2 处腐蚀情 况下 Resistivity MSE 分别达到 1. 27×10 -15 和 1. 59×10 -15 ,电阻率均方误差最小。 结果表明,提出的 Tikhonov-TV 正则化算法有效 地改善了 EIT 逆问题的病态性,收敛性能最优,重建图像效果优于 Tikhonov 和 TV 正则化算法。     

基于DSP的多频率电阻抗成像系统

设计了基于DSP的主从式数据采集系统。PC机作为主控机，进行可视控制、图像重建、实时显示等操作；DSP实现电极选能、数据采集并与PC机进行数据通讯。采用直接数字合成（DDS）技术构建双路正弦波及同步方波发生器，实现幅值、频率、相位等连续调节；调制信号经同相与正交解调，获取实部与虚部信息。测试结果表明，该系统（16电极）数据采集速度高达149帧／秒，误差为1％，具有很好的重复性。     

实时电阻抗成像系统及实验研究

介绍了一个32电极实时电阻抗成像系统,描述了该系统的硬件电路设计及图像重建算法,并在盛有盐水的水槽上进行了实时电阻抗成像实验,实验结果表明该系统能够对目标(及多个目标)准确定位,重建图像灰度值的大小可以反映成像区域电导率的相对大小,可以区分成像目标的个数,成像速度可以达到3帧/秒,而且重建图像具有一定的分辨率,能够实时的反映成像区域内部电导率分布的改变。该成像系统非常适合于医学临床应用,如对脑血肿、脑水肿患者的实时图像监护,及时反映患者颅内出血的变化情况,以帮助医生做出正确的诊断,这在医学临床上有着重要的意义。     

基于电阻抗成像技术的金属疲劳损伤检测

电阻抗成像技术(Electrical impedance tomography,EIT)在当今生物医学领域展开了广泛深入的研究,根据其利用材料自身的阻抗特性来表征其内部结构的基本原理,同时研究发现金属材料的疲劳损伤模型与生物组织有诸多相似之处,因此为解决金属材料损伤检测的相关问题,提出一种应用于金属材料疲劳损伤的阻抗法检测技术。根据电阻抗成像、金属材料电特性等相关理论基础,建立了金属材料疲劳损伤的数学物理模型和有限元模型。针对阻抗法成像的正问题、逆问题进行了深入研究,利用有限元仿真方法对边界电位信息进行了提取分析。介绍了基于反投影算法的动态成像技术的实现方法并进行了仿真研究,取得良好的成像效果。对45#钢材料的长方体试样进行了高周疲劳实验,并采用四端法进行微电阻测量,通过多电极模型的测量结果分析,实现了疲劳损伤位置的一维定位检测。     

基于数字处理的频差电阻抗成像系统设计

电阻抗成像(EIT)作为一种功能医学影像技术,可以反映组织功能的变化.在已有研究的基础上,开发一种体积小、功耗低、高速、频带宽、具有扫频和混频2种激励方式的电阻抗成像系统,应用于人体胸腹部疾病的早期筛查.该系统采用8×8电极阵列,用高性能FPGA为核心,使得激励源控制、数字频率合成、信号预处理、高速相敏检波、快速傅里叶变换解调测量信号等功能集成在单一的芯片中,减小了系统的复杂性,提高了可靠性和可移植性.在图像重构中,使用可靠性较高的正则化算法抑制电阻抗成像逆问题解的振荡,从而重建过程趋于稳定,提高了目标空间分辨率和成像深度.     

磁光成像使亚表面缺陷探测可视化的研究

根据间歇式脉冲激励电涡流,以及法拉第磁光效应使反射光的偏振面发生偏转的原理,提出了一种磁光／涡流显微成像技术,目标是实现对亚表面细小缺陷的可视化无损检测。介绍了基本原理和新型传感器的设计,并通过实验与传统涡流传感器进行了比较。     

基于微流控芯片的生物细胞电阻抗成像检测技术

基于多电极阵列微流控芯片通过仿真和试验的方法研究电阻抗成像检测技术(Microelectricalimpedancetomography,μEIT)在细胞检测方面的应用,并在微尺度两相流复杂的电气性能中探索重建细胞分布图像的最佳条件。在仿真分析中,对比了三种图像重构算法,其为广义矢量模式匹配法(Generalized vector sampled pattern matching, GVSPM)、Tikhonov正则化迭代法(Tikhonov regularization, TK)和投影Landweber迭代法(Projected landweber iteration, PLW)。仿真结果显示,GVSPM以最高的图像相关性I_C=0.84和最低的图像误差I_E=0.43被认为是本研究中的最佳图形重建算法。在试验研究中,用μEIT系统对酵母菌溶液中的细胞沉降进行了图像重建,试验结果显示,在频率f=1 MHz的情况下,所重建的图像具有最低的电压误差U_E=0.582,故可认为该溶液的最佳成像频率为f=1 MHz。最后,在频率f=1 MHz的情况下,对微流道的三个不同横截面用GVSPM重建细胞沉降图像,结果显示,各个截面的细胞浓度沿着流向下降,与以前研究中的各个截面上细胞浓度值(体积分数)Φ=17.5%下降至Φ=4.9%的结果一致。     

一种基于U2-Net模型的电阻抗成像方法

电阻抗成像(EIT)是一种实现场域内电导率分布情况图像重建的成像技术.传统的电阻抗成像算法成像精度较低,为解决此问题,提出一种基于U2-Net深度学习模型的新型电阻抗图像重建方法.首先,以U2-Net模型为基础,创新地提出了拼接层(CAT)的概念用于数据扩展,使得U2-Net的输入层结构简单,运算速度快;其次,使用仿真...     

电阻抗成像交叉测量模式的抗噪声性能研究

电阻抗成像对噪声比较敏感,目前电阻抗成像主要采用相邻测量模式,其抗噪声性能比较差.交叉测量模式是在所有非电流注入电极对上做灵活选择,使得测量电压的幅值普遍高于相邻测量模式.在噪声源一定的情况,整体提高测量信号的信噪比.在仿真和实验当中,采用快速一步牛顿误差重构(FNOSER)静态和动态算法比较两种测量模式的重构图像质量.仿真和实验结果表明交叉测量方式优于相邻测量模式,该模式提高了信噪比,减小了测量电压的动态变化,重构图像伪迹较少,具有较好的抗噪声性能.     

电阻抗成像技术在肺功能检测的研究进展

电阻抗成像技术(EIT)通过对电极施加安全的交流激励电流信号,测量其余电极对的电压信号,借助重构图像算法,利用采集到的电压数据重构肺部阻抗分布情况。EIT技术具有实时、无创、便携的特点,能够动态监测肺部功能,有利于辅助肺疾病的诊断和治疗。概括了肺功能EIT技术的发展历程与原理,并对EIT硬件系统、图像重建算法和临床应用的研究进展进行了总结和分析;对肺功能EIT技术发展方向和趋势进行探讨与展望。     

基于磁阻抗测量法的应力传感器

现阶段检测钢轨应力的主要方法有巴克豪森磁噪声法、X光检测法、磁声发射法和超声波法等。这些方法都有共同的不足,即探测设备复杂且需要较高功耗,不适合户外作业。文中设计了一种将应力转变为电路阻抗变化的传感器。借助matlab仿真并通过多次的实验与测试,得到了将阻抗变化转换为数据的方法,并结合低功耗嵌入式系统的数据处理和非线性标定算法进行数据拟合,达到了应力检测的预期精度。整个系统无大功率元件,为低功耗、便携式应力传感器奠定了一定基础。     

基于声波传播的结构阻抗研究

从结构的振动和力学分析在实际生产过程中的应用出发,基于波在弹性结构中的传播和振动分析的基础上,建立波在弹性结构中传播的力学平衡方程,提出了阻抗和迁移率的概念.通过对波在弹性结构中传播时元素的应力和应变进行分析,得到元素的力学平衡方程并求解,得到波在弹性结构中传播的阻抗.     

基于两步迭代TV正则化的电阻抗图像重建算法

针对电阻抗层析成像(electrical impedance tomography,EIT)逆问题求解的欠定性和病态性,克服传统基于L2范数的Tikhonov正则化对介质边界的模糊效应,提出一种基于两步迭代的正则化图像重建算法.该算法采用具有良好保边性的总变差(total variation,TV)正则化函数,利用两步迭代法引入TV去噪算子,达到解的双重正则化效果.与传统最小二乘迭代算法、TV相关迭代算法相比,不仅保证了逆问题求解的稳定性,而且进一步提高了非连续分布介质区域成像的分辨能力,具有较好的成像精度.     

巨磁阻抗磁传感器的研究进展

基于巨磁阻抗效应(GMI)的磁传感器是近年来磁传感器领域的研究热点之一.采用非晶或纳米晶材料可以制备丝、薄带、薄膜和多层膜等不同的形态,利用它们的GMI效应制成GMI磁传感器,其突出优点是微型化、高灵敏度、快速响应、高温度稳定性和低功耗.叙述了巨磁阻抗磁传感器的研究进展,分别以非晶丝和多层膜为敏感元件的GMI磁传感器为例.着重对传感器的敏感材料、结构形式、处理电路及性能做了介绍,并指出了GMI磁传感器目前存在的问题及将来的发展趋势.