[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

摘要

本发明是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，包括下列具体操作步骤：步骤一：对于同一截面上具有N个电极的ECT传感器，将N个电极逆时针标号为电极i(1≤i≤N)，采用传统的1-by-1激励测量模式，即一次扫描过程中，包括N-1个动作。步骤二：首先通过线性变换将测量的电容值进行预处理，得到N＊(N-1)/2个独立测量电荷变化值。步骤三：计算离散电极的散射变换t(s)。步骤四：进行任一点介电常数变化量的重建。本发明是针对圆形测量区域，克服传统算法须计算灵敏度矩阵且无法独立计算部分区域重建结果的局限性，根据电容测量值直接实现图像重建，且可以只对部分区域直接进行图像重建。由于这种方法实时性高，将其推广至ECT，具有重要的实用价值和应用前景。

主权项

1、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，其特征在于：该方法具体操作步骤如下：步骤一：对于同一截面上具有N个电极的ECT传感器，将N个电极逆时针标号为电极i(1≤i≤N)，采用传统的1-by-1激励测量模式，即，一次扫描过程中，包括N-1个动作；第1步，电极1上施加幅值为V的交流电压，其余N-1个电极均接地或与地保持同电位，测量电极1分别与电极2到N共N-1个电容值；第2步，电极2上施加幅值为V的交流电压，其余N-1个电极均接地或与地保持同电位，测量电极2分别与电极3到N共N-2个电容值；第3步，电极3上施加幅值为V的交流电压，其余N-1个电极均接地或与地保持同电位，测量电极3分别与电极4到N共N-3个电容值；以此类推，第N-1步，电极N-1上施加幅值为V的交流电压，其余N-1个电极均接地或与地保持同电位，测量电极N-1与电极N共1个电容值，共测量得到N^*(N-1)/2个独立测量电容变化值，如ΔC_i，j是电极对i-j(i≠j，1≤j≤N)之间的电容变化量；步骤二：首先通过线性变换将测量的电容值进行预处理，得到N^*(N-1)/2个独立测量电荷变化，如为第k次测量时第j个电极上的电荷变化量；Δq1kΔq2kΔq2kΔq3k···ΔqNk=ΔC1,1-ΔC1,2-ΔC1,3···-ΔC1,N-ΔC2,1ΔC2,2-ΔC2,3···-ΔC2,N-ΔC3,1-ΔC3,2C3,3···-ΔV3,N···············-ΔCN,1-ΔCN,2-ΔCN,3···ΔCN,NV1kV2kV3k···VNk---(1)]]>其中，ΔCi,i=Σj=1,j≠iN]]>ΔC_i，j是第i个电极上的自身电容变化量，ΔC_i，j是电极对i-j(i≠j)之间的电容变化量；为第k次测量时第j(1≤j≤N)个电极上虚拟施加的电压，满足Vjk=cos(kjN2π)k=1···N/2sin((k-N/2)jN2π),k=N/2+1···N-1---(2)]]>步骤三：计算离散电极的散射变换t(s)t(s)=ΔθAΣm=1N2am(s‾)Σn=1N2an(s)Σj=1N[e-imθj(Δqjn+IΔqjn+N/2)]---(3)]]>其中，A表示电极的面积，Δqjn=A(Λϵ-Λ1)Vjn]]>表示第k次测量时第j个电极上产生的电荷变化量；an(s)=(is)nn!,]]>am(s‾)=(is‾)mm!,]]>表示复数s＝s₁+I s₂的共轭函数，I=-1,]]>s₁和s₂均为实数；步骤四：进行任一点介电常数变化量的重建δϵ(x,y)≈12π2∫∫R2t(s1+Is2)s12+s22eI(-2s1x+2s2y)ds1ds2---(4)]]>其中，δε(x，y)为圆形区域由直角坐标系坐标(x，y)对应的位置上的介电常数变化值。