[发明专利]一种基于圆形传感器的电容层析成像的图像重建直接方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种图像重建方法，特别是涉及一种基于圆形传感器的电容层析成像的图像重建直接方法。属于图像重建技术领域。

(二)背景技术

电容层析成像技术(electrical capacitance tomography-ECT)是根据测量的电容数据来重建绝缘材料的空间介电常数的分布。ECT相比其它层析成像技术有一些优点，例如：低成本，快速响应，便携性，非侵入性和鲁棒性。在许多工业领域中具有广阔的应用前景，ECT的核心技术是，根据边界电容的一组测量值的变化量，采用图像重建方法重建内部的介电常数分布的变化量。

在过去，大多数图像重建算法是基于敏感度定理的，该定理由1971年Geselowitz的文章“心电图的导线理论在阻抗式测容积法的应用”电气电子工程师协会，生物医学工程学报，BME-18 38-41。(Geselowitz D B 1971 An application of electrocardiographic lead theory toimpedance plethysmography.IEEE Trans.Biomed.Eng.BME-18 38-41)和1972年Lehr的文章“一种用于阻抗式容积场计算的向量求导方法”，电气电子工程师协会，生物医学工程学报，BME-19 156-7(Lehr J 1972 A Vector Derivation Useful in Impedance Plethysmographic FieldCalculations IEEE Trans.Biomed.Eng.BME-19 156-7)中提出，是一种采用摄动原理的线性化方法。2005年Soleimani M和Lionheart W R B的文章“采用实验数据的电容层析成像的非线性图像重建”，测量科学与技术16 1987-96。(Soleimani M and Lionheart W R B 2005Nonlinear image reconstruction for electrical capacitance tomography using experimental data.Meas.Sci.Technol.16 1987-96)。

由于ECT具有‘软’场特性，即空间灵敏度的分布随着空间介电常数分布的变化而变化。在过去的几年中，有研究人员采用更新的灵敏度矩阵进行迭代的图像重建，但非常耗时，且该类迭代的收敛性尚未得到证实。详见2004年Fang W的文章“一种电容层析成像图像重建的非线性算法”，测量科学与技术15 2124-32。Li Y和Yang W Q2008年的文章“对于复杂分布的非线性Landweber迭代法进行图像重建”，测量科学与技术19 94014。Smolik W等人在2006年的文章“更新灵敏度矩阵的电容层析成像图像重建算法的实际数据验证”，第四届国际过程层析成像会议(华沙，波兰)第85-89页(Fang W 2004 A nonlinear image reconstructionalgorithm for electrical capacitance tomography Meas.Sci.Technol.15 2124-32.Li Y and YangW Q 2008 Image reconstruction by nonlinear Landweber iteration for complicated distributionsMeas.Sci.Technol.19 94014。Smolik W，Mirkowski J，Olszewski T and Szabatin R 2006Verification of image reconstruction algorithm with sensitivity matrix updating for real data inelectrical capacitance tomography.In：Proc.4th Int.Symp.On Process Tomography，(Warsaw，Poland)p 85-9)。