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1、电磁层析成像(EMT)论文：基于有限元法和遗传算法的电磁层析成像方法的研究【中文摘要】电磁层析成像(EMT)是一种基于电磁感应原理的新型过程层析成像技术,具有测量时“非接触和非介入”的特点,避免了电极和物体之间接触电阻的影响,测量精度不受电极必须与被测物体接触良好的限制。并且EMT测量目标与装置之间不存在电流耦合,避免了极化现象,易于构成现场状况下长期可靠工作的检测系统。在医学上EMT抗噪性能好,对病人无电离辐射作用,无漏电,具有更好的无创性,并且造价低。因此,电磁层析成像应用领域十分广阔,具有巨大的工程应用潜力,是国际应用电磁技术的前沿性研究课题。本文在研
2、究了现有电磁层析成像系统构成以及数据测量和图像重建的常用算法的基础上,对电磁层析成像方法进行了分析研究。针对电磁成像正问题求解的对象大多结构复杂且介质特征各异,难有解析解,以及电磁成像图形重建本身是非线性问题,而现有的算法成像质量差等缺陷,提出了一种基于有限元和改进的遗传算法相结合的新方法来实现电磁成像。本文在建立EMT敏感场数学模型的基础上,应用有限元分析法求解EMT正问题,为图像重建提供了可靠的先验信息。采用三角形剖分和相应的三顶点线性插值,插值函数采用一阶线性函数。利用大型有限元仿真软件Ansoft对敏感场进行仿真分析。针对EMT敏感场,详细地从敏感场
3、内激励电流、激励频率和目标物质的属性对敏感场的影响,以及目标物质位置,材料对检测电压值的影响等方面进行了对比与分析。基于标准遗传算法,针对早熟现象以及接近最优解时在最优解附近左右摆动,收敛较慢等缺陷,对适应度函数和遗传操作进行了改进。改进后的遗传算法能较好地收敛到最优解,较好地保证了成像质量。本文最后在Matlab环境下对电磁层析成像技术进行了仿真。仿真结果表明有限元方法求解出的正问题的解有非常好的逻辑性、准确性、稳定性和较低的复杂性。改进后的遗传算法具有较好的收敛性,对目标物体定位比LBP法和牛顿拉夫逊法准确,成像质量更好。理论分析和仿真结果显示,将有限元
4、法和改进后的遗传算法应用于电磁层析成像中是有效且可行的。【英文摘要】ElectromagneticTomography(EMT)isanewProcessTomographyTechnologybasedonelectromagneticinductionprinciple,whichhasthefeaturesofnon-contactandnon-intrusivewhenmeasuring.Itsmeasurementprecisionwillnotberestrictedbythefactorthattheelectricpolemusthaveag
5、oodcontactwiththemeasuredobject.TherewillnotbecurrentcouplingbetweenmeasuredobjectandequipmentwhenusingEMTmethod,sopolarizationphenomenonisavoidedandthemeasuringsystemworkingsteadilyforalongtimeisformedeasily.TheEMThavethefeaturesofstrongabilityofanti-noise,noactionofionizingradiat
6、ion,noleakagecurrent,non-invasiveandlowcostonmedically.So,ithascomprehensiveapplicationsinmanydomainsandgreatprojectapplicationpotential,ithasbeenincreasinglybecomeaprecedingstudyspecialastheinternationalapplicationofelectromagnetictechnology.BasedonEMTsystemstructure,datedetection
7、andcommonimagereconstructionalgorithmexisting,thepaperdoesresearchinthemethodofelectromagnetictomographyimagereconstruction.Inaccordancewiththesedefects,thatthereishardlyanalyticalsolutionofforwardproblembecausethestructureofthedetectedobjectsismostlyverycomplicatedandthemediumchar
8、acterisalmostdifferent,fur
