学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

磁感应断层成像的正问题及重建算法研究

作　者: 庞佩佩
导　师: 柯丽
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 磁感应断层成像 正问题仿真 伽辽金有限元法 重建算法 牛顿法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 41次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


磁感应断层成像技术(MIT)是一种新的利用电磁检测原理测量生物组织电导率分布的成像技术。该技术具有无射线辐射、小型、非接触、功能成像、实时图像监护等优点。重建图像作为MIT最终可视化显示的方式,其重建算法的精度与速度将直接影响MIT技术的应用。目前对于MIT技术的研究尚未达到临床要求,主要技术难点有测量系统的高精度以及重建算法的高分辨率、快速收敛等。针对重建算法,本文从MIT正问题的计算与仿真、算法的病态修正与快速计算等方面进行了如下研究。结合MIT的理论基础,应用电磁场理论得到MIT正问题的有限元方程,并利用伽辽金有限元法建模求解。仿真实验采用直径为20cm,40个线圈均匀分布在圆周上的成像模型。编程实现正问题求解,仿真结果表明:磁感应强度的虚部与涡流强度实部的分布能够反映出目标导体的位置信息;检测线圈中的相位差随着与激励线圈的位置越远,目标导体的位置越近,值越大;同一位置电导率与检测线圈的相位差成线性关系,为应用相位差进行图像重建提供依据。针对重建算法的病态性,结合Newton-Raphson算法的特点,本文利用特征值门限法对一步牛顿法进行修正,提出了一种基于特征值门限修正的一步牛顿算法。与Tikhonov正则化、TSVD修正算法等重建结果相比,本文提出的算法重建的图像分辨率高;噪声环境下,本文算法依然可以精确定位导体位置,而其他算法则误差较大。通过以上过程,证明本文提出的基于特征值门限修正的一步牛顿法,在成像精度以及抗噪性能上都有显著的改善,对于复杂的模型,也能够准备定位。由于算法没有迭代过程,也提高了重建图像速度,为MIT技术应用打下基础。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
    1.1.1 课题研究的背景  10-11
    1.1.2 课题研究的意义  11
  1.2 MIT 技术的发展现状  11-15
    1.2.1 MIT 的国内外研究现状  11-13
    1.2.2 MIT 正问题的研究  13
    1.2.3 MIT 重建算法的研究  13-15
  1.3 本文主要内容及结构安排  15-17
第二章 基于伽辽金有限元的MIT 正问题仿真  17-30
  2.1 MIT 工作原理  17
  2.2 MIT 正问题的基本理论  17-19
    2.2.1 MIT 正问题分析  17-18
    2.2.2 MIT 正问题数学模型  18-19
  2.3 伽辽金有限元法原理  19-20
  2.4 基于伽辽金有限元法的MIT 正问题建模  20-29
    2.4.1 场域模型剖分  20-22
    2.4.2 MIT 正问题的有限元推导  22-25
    2.4.3 剖分层数的设计  25-27
    2.4.4 背景电导率的设计  27-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 MIT 成像区域磁场计算与分析  30-41
  3.1 MIT 正问题的计算模型  30-31
  3.2 磁感应强度的分布规律研究  31-33
  3.3 涡流密度的分布规律研究  33-35
  3.4 边界检测线圈中相位差的分布规律研究  35-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章 MIT 重建算法研究  41-54
  4.1 MIT 逆问题分析  41
  4.2 MIT 常用重建算法  41-45
    4.2.1 反投影算法  42-43
    4.2.2 迭代算法  43-45
    4.2.3 算法总结  45
  4.3 基于特征值门限修正的一步牛顿法  45-53
    4.3.1 牛顿法  45-47
    4.3.2 一步牛顿法  47-50
    4.3.3 修正算法  50-52
    4.3.4 基于特征值门限的修正算法  52-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章 图像重建算法的仿真实验  54-68
  5.1 均匀背景下的重建结果  54-59
    5.1.1 单目标重建  54-57
    5.1.2 多目标重建  57-59
  5.2 简化脑模型的重建结果分析  59-61
    5.2.1 脑模型设计  59-60
    5.2.2 脑模型重建  60-61
  5.3 算法性能评估  61-66
    5.3.1 图像相关性分析  61-64
    5.3.2 算法抗噪性能分析  64-66
  5.4 本章小结  66-68
第六章 总结  68-70
参考文献  70-73
在学研究成果  73-74
致谢  74

相似论文

  1. 基于遗传—牛顿算法的公交优化调度,TP18
  2. 压缩感知中信号重构算法的研究,TN911.6
  3. 压缩感知算法及其在矢量量化中的应用,TN911.7
  4. 结构约束下的动态PET图像重建研究,TP391.41
  5. 电容层析成像直接三维图像重建技术研究,TP391.41
  6. 基于GPU的X射线重建算法加速研究,TP391.41
  7. 基于磁感应生物阻抗成像的电磁场正问题研究,R310
  8. 声学法三维温度场重建技术的研究,TP274
  9. 锥束CT迭代算法中投影排序与子集划分的研究,TP391.41
  10. 电学层析成像系统优化设计,O441.4
  11. 求解非线性方程的迭代算法研究,O241.7
  12. 有限维变分不等式及互补问题的有效算法研究,O242.23
  13. 求解绝对方程组的两种数值方法,O241.6
  14. 电学层析成像图像重建算法研究及软件系统设计,TP391.41
  15. 医学电阻抗成像算法研究,TP391.41
  16. 电磁层析成像关键技术仿真研究,O441.4
  17. 一族修正拟牛顿算法及其收敛性,O224
  18. 加速板材轧制过程的有限元计算方法研究,TG335.5
  19. 改进梯度—牛顿法在板材轧制中的应用,TG335.5
  20. 基于PI线段CT扫描图像重建算法研究,TP391.41

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
© 2012 www.xueweilunwen.com