基于传感器测量系统的EIT重构算法研究.pdf

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1、2012年第31卷第ll期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)51基于传感器测量系统的EIT重构算法研究陈民铀，李乐，何为(重庆大学电气工程学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400040)摘要：在传感器进行电位测量的电阻抗成像(EIT)数据采集系统的基础上，通过在粒子群搜索策略中引入量子行为特性，提出一种自适应量子粒子群算法，该算法提高了最优解搜索的成功率。应用于求解EIT逆问题，仿真实验结果表明：与粒子群算法相比，量子粒子群优化算法能有效克服粒子群优化(PSO)算法易出现的早熟收敛问

2、题，收敛速度快，并且能够有效地提高图像分辨率。关键词：电阻抗成像；图像重构；量子粒子群优化算法中图分类号：TM152文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)11-0051-03ResearchonreconstructionalgorithmofEITbasedonmeasurementsystemofsensorCHENMin—you，LILe，HEWeifStateKeyLaboratoryofPowerTransmissionEquipment&SystemSecu~tyandNewTechnology，SchoolofElectric

3、alEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400040，China)Abstract：Onthebasisoftheelectricalimpedancetomography(EIT)dataacquisitionsystemwhichusessensorsforpotentialmeasurements，anadaptivequantumpanicleswaInlalgorithmisproposedbytheintroductionofthequantumbehaviorpropertyinthepartic

4、leswariTlsearchstrategy．ItimprovestheSUCCESSrateofoptimalsolutionsearch．ItisusedinsolvingtheEITinverseproblem．Thesimulationresuhsshowthat，comparedwiththeparticleSwarmalgorithm，quantumparticleswarmoptimizationalgorithmcanmoreeffectivelyovercometheprematureconvergenceproblemofpanicl

5、eswarmoptimization(PSO)algorithm，convergentspeedisfastandcaneffectivelyimprovetheimageresolution．Keywords：electricalimpedancetomography(EIT)；imagereconstruction；quantumpanicleswarmoptimization(QPSO)algorithm0引言布。EIT中的图像重构实质上是计算低频电流场的逆问电阻抗成像(electricalimpedancetomography，EIT)技术题。图像

6、重构的实质是低频电流场逆问题的计算。是在生物体外部电极注入安全电流，由表面不同位置的传目前，EIT图像重构算法主要有牛顿一拉弗逊法、层感器阵列测得的电位信息，通过重构生物体某一断面的电析法、反投影法J、灵敏度矩阵算法以及其改进算法’。导率分布和变化，从而反映生物体内结构和组织器官功能近年来，也有学者开始采用智能算法解决EIT问题，如遗传的新颖医学成像技术”。较传统医学成像技术，具有设备算法和神经网络算法、粒子群算法等。基于粒子群优简单、非侵入性、无损伤检测、功能性成像等鲜明的特点，不化(particleswargloptimization，PSO)算法的E

7、IT图像重建算仅是在医学方面，在工业监测、无损探伤等工业领域，EIT法，它是基于种群搜索策略的自适应随机算法，利用随机优技术也引起了极大的关注-3J。化的迭代方法去搜索阻抗重建的最优解，无需求解雅可比EIT图像重构问题实质上是低频电流场计算的逆问矩阵，也无需进行正则化处理。尽管PSO算法有自身的优题。EIT图像重构包括正问题和反问题：正问题是指已知势，但实际应用中还是会出现陷入局部极值、不向最优解方场域内电导率分布电流注入位置、大小以及边界电位的条向进化，出现早熟收敛现象。件下，计算场域内部的电位分布；而反问题则是在仅知电流针对这些不足，本文在传感器进行电

8、位测量的EIT数注入位置、大小及边界电位的条件下，计算场域电导率的