断层图像重建理论教学中的仿真实验方法

断层成像的图像重建理论是X-CT、磁共振MRI和ECT等成像系统中图像生成的基础.本文给出一组仿真实验方法,通过Matlab语言编程,可以深刻理解中心切片定理等图像重建基本理论,并对不同重建算法,如直接反投影和滤波反投影等给出算法性能的比较与评价思路.本仿真方法在各种图像重建新算法的研究中都有重要应用.     

电阻抗成像的修正阻尼最小二乘重建算法

本文给出了一种新的电阻抗成像的图像重建算法,该算法是对Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ类算法的改进。算法根据 目标函数的分析,将以前常用的,对正规方程组的求解。转化为 解一个条件数更好的超定方程组的最小二乘解。理论分析和数值试验都表明,这种新的重建算法较常用的Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ类算法,不仅数值稳定性有较大的提高,而且计算量有所减少,同时这种算法也适用于其他最小二乘问题的求解。     

采用TMS320VC33 DSP的电阻抗成像系统的设计

电阻抗成像是近二十年发展起来的一种成像技术。文章提出了一种用TMS32 0VC33DSP设计的电阻抗成像系统 ,由于TMS32 0VC33具有高速、高精度的优点 ,系统的成像结果得到了预期的效果     

电阻抗成像测量数据中互易性噪声的消除

该文提出了电阻抗成像系统一般的电压数据合成方法,在此基础上进一步提出了彻底消除电压测量数据中互易性噪声的方法,该方法适用于处理任何多驱动源情况下的电压测量数据,仿真试验表明该方法可以有效地降低采集数据中的噪声,可以显著改善重建图像的质量。     

电阻抗断层图像重建算法研究——预迭代算法提出

本文分析了Landweber法与广义逆的关系,通过理论推导,证实Landweber 法实际上是用迭代法构造广义逆矩阵的一种变形,解释了Landweber法多次迭代后的成像结果与广义逆最小模解类似的现象,在此基础上,提出一种新的重建算法——预迭代法,将重建过程分为离线预迭代及在线一步成像,明显提高了成像速度。     

在线磁共振图像重建研究

实现了一种磁共振成像(MRI)系统的在线图像重建方案:研发数据仿真客户端和图像重建服务器端程序,模拟了实时在线磁共振图像重建;利用西门子MRI系统的ICE框架开发了数据通信客户端程序,并基于YAP框架开发了数据重建服务器端程序,实现了外部计算机接入MRI系统流水线的实时在线重建。这种重建方法有利于MRI算法的集成与应用。     

基于连续插值逼近的电阻抗成象的图象重建算法

本文提出了电阻成象的图象重建算法中的一种新的电导率分布函数逼近方法－连续插值函数逼近法。它充分利用有限元方法计算上的特点，在计算量不啬甚至有所减少的情况下，获得了比传统的分片常数逼近法更好的图象得建效果。     

基于RBF网络图像表示的CT重建算法研究

本文提出一种基于径向基函数(Radial Basis Function-RBF)神经网络图像表示实现对计算机断层成像装置不完备投影数据的重建方法,并分析了方法的计算效率、重建质量和适用范围.该方法采用RBF神经网络表示断层图像,降低了问题的计算规模,并通过ART(Algebraic Reconstruction Technique)迭代算法重建出断层图像.在模拟实验中,我们将本方法与FBP、ART的重建图像算法进行了比较.实验结果表明所提出的方法其重建质量和计算效率都有明显地改进.     

实现电阻抗层析成象的交错算法

电阻抗层析成象（ＥＩＴ）是继ＣＴ，ＭＲＩ后又一种新的图象重建技术。本文在给出ＥＩＴ的数学物理模型的基础上，提出一种新的实现算法：梯度－记忆下降方向交错算法，与已有的ＥＩＴ算法相比，它具有收敛快、内部分辨力高、不依赖于初始值等优点。模拟计算表明该算法以相当高的精度收敛于真实解，即使在测量数据带有５％的平移误差和５％的随机误差时也是如此。     

电容层析成像图像重建算法对比

图像重建算法在电容层析成像技术的实际应用中起着至关重要的作用。针对图像重建算法的研究,文中将线性反投影法、奇异值分解法、代数重建算法、Landweber算法、Tikhonov正则化算法的基本原理进行对比。基于MATLAB仿真平台对4种多相流流型进行仿真,并从图像误差、相关系数、计算时间3个方面对比重建图像的效果。分析结果表明,直接算法的图像重建速度优于迭代算法,但其图像重建质量劣于迭代算法。     

基于块稀疏的电阻抗成像算法

该文提出一种基于自适应块稀疏字典学习的电阻抗图像重建算法,构建了分块稀疏字典,较好地保留了重建图像的细节信息;同时,将字典学习与图像重建交替进行,并将迭代重建的中间结果作为稀疏字典的训练样本,有效提高了字典学习效果。数值仿真与实验重建结果表明,新方法对电阻抗成像系统测量噪声具有较好的鲁棒性,能准确重构电导率分布图像,特别是对突变细节的准确恢复。     

基于压缩感知的电容层析成像图像重建算法

为提高电容层析成像（ECT）系统采样速率及重建图像质量,本文提出一种基于压缩感知理论的ECT图像重建算法.首先,应用离散Fourier变换基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;接着,从16电极ECT系统中随机选取14个电极按随机顺序进行激励,并按随机顺序测量不同电极之间电容值,得到测量电容信号并建立相应的观测矩阵;最后,采用L1范数正则化模型和原对偶内点法实现图像重建.仿真实验结果表明,基于压缩感知理论算法重建的图像其质量优于Landweber迭代算法,在节省采样时间的同时可实现较高精度的图像重建,为ECT图像重建的研究提供了一种新的手段.     

电容层析成像图像重构的三阶混合算法

 针对电容层析成像图像重构Tikhonov正则参数的选取问题,提出利用Morozov偏差原理确定正则参数,使其选取与初始数据的观测误差相匹配,并提出三阶收敛算法与双参数模型相结合的混合算法,使其选取更加快速、合理.数值实验表明:三阶混合算法优于典型的Newton方法;正则参数的选取影响重构图像的精度和速度;对于各种设定流型,本文提出的混合算法重构图像速度更快,重建图像质量更高.     

基于多层神经网络的电容层析成像研究

本文分析了两相流电容层析技术中目前存在的问题 ,研究了基于两组多层神经网络的成像方法 ,提出了成像的网络模型及其实现步骤。给出了系统误差E和图象仿真结果。结果表明该方法能够快速和较精确地重建出两相流体的断层图象     

基于邻域信息和快速FCM的肺部电阻抗成像伪迹优化算法

针对电阻抗成像技术可视化过程中因“欠定”问题和“软场”效应所导致的重建图像伪迹问题,该文提出一种基于邻域信息和快速模糊C均值聚类(快速FCM)的无监督图像质量评价指标。基于该评价指标和Tikhonov正则化算法,提出了一种重建图像伪迹优化算法TR-NC。仿真结果表明,该算法能够有效地修正重建图像中的伪迹,修正后的重建图像的相关系数平均提高了18.45%,相对误差平均降低了22.2%;仿真体验实验结果表明,当目标电导率变化率大于30%时,该算法能够准确地检测到目标。由此可见,相比于传统的Tikhonov正则化算法,提出的修正算法在重建图像目标的数量和位置精确度方面都得到了显著提高,为电学层析技术在医学和工业等领域的应用实践提供了新的成像理论依据和技术参考。     

电容层析成像的电场分布与反演

通过分析等势线及电容敏感场分布,深入探讨了电容层析成像电场分布的"软场"特性及导致反演问题非线性、不适定的机理.提出一个基于三层B-P神经网络的图像重建算法.网络的输入是预处理过的电容矢量,输出直接对应到空间图像.实验结果表明,该算法成像速度快且精度高,较以前的成像算法有很大的改进.     

电阻抗成像系统中电压控制电流源的设计

在医用电阻抗层析成像（Electrical Impedance Tomography）系统中电压控制电流源的性能十分重要,大部分报道的电压控电流源电路在低频时有较高的输出阻抗但是在高频时性能大幅减弱。通过分析生物阻抗测量系统对电压控制电流源的需求,同时回顾一些已有的电压控制电流源电路,包括双运放负反馈电路、跨导运算放大器、AD844,设计了一种基于AD8610的电压控制电流源。并通过电路实验验证了此电压控制电流源的性能,同时提出了改进方案。该电压电流源不仅频率和幅值可控、精度高,而且有较高的输出阻抗。