基于聚类电阻层析成像静态图像重建算法.pdf

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1、第３７卷第６期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ６２０１６年６月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＪｕｎ．２０１６基于聚类电阻层析成像静态图像重建算法１，２３肖理庆，王化祥（１．天津大学精密仪器与光电子工程学院天津３０００７２；２．徐州工程学院信电工程学院徐州２２１１１１；３．天津大学电气与自动化工程学院天津３０００７２）摘要：为了提高静态图像重建算法求解电阻层析成像逆问题的实时性与精度，提出一种基于敏感场区域内三角形有限元聚类的静态图像重建算法。新算法初期采用改进牛顿拉夫逊算法，并根据算法振荡次数超过允许最大值时所对应的

2、最优图像重建结果，对敏感场区域内所有三角形有限元进行聚类，最后利用改进粒子群算法求解电阻层析成像逆问题，从而实现静态图像重建。新算法每隔一定迭代次数对敏感场区域内所有三角形有限元进行重新聚类，以减小粒子维数，提高新算法求解电阻层析成像逆问题的精度。实验结果表明，相比改进牛顿拉夫逊算法及组合算法，新算法效果最理想。关键词：静态图像重建；电阻层析成像；逆问题；实时性；聚类中图分类号：ＴＨ７０１文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０１０ＡｂｓｏｌｕｔｅｉｍａｇｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｆｏｒＥＲＴ１

3、，２３ＸｉａｏＬｉｑｉｎｇ，ＷａｎｇＨｕａｘｉａｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ＆ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｕｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１１，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａ

4、ｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆａｂｓｏｌｕｔｅｉｍａｇｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｒｅｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆＥＲＴ，ａｎｅｗａｂｓｏｌｕｔｅｉｍａｇｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｒｉａｎｇｕｌａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｉｎｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｆｉｅｌｄｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｉｓｐｒｏ

5、ｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＮＲａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｄｏｐｔｅｄ，ａｎｄａｌｌｔｈｅｔｒｉａｎｇｕｌａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｆｉｅｌｄａｒｅｃｌｕｓｔｅｒｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｂｅｓｔｉｍａｇｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｗｈｅｎｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｎｏｖｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｅｘｃｅｅｄｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｌｌｏｗｅｄｖａｌｕｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＰＳＯａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｉｎｖｅ

6、ｒｓｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆＥＲＴａｎｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅａｂｓｏｌｕｔｅｉｍａｇｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｌｌｔｈｅｔｒｉａｎｇｕｌａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｆｉｅｌｄａｒｅｒｅｃｌｕｓｔｅｒｅｄａｆｔｅｒａｃｅｒｔａｉｎｎｕｍｂｅｒｏｆｉｔｅｒａｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｉｔｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｃｃｕｒａｃｙｉｎｒｅｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｉｎｖ

7、ｅｒｓｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆＥＲＴｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＮＲａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｔｈｅｈｙｂｒｉｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅｎｏｖｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｒｉａｎｇｕｌａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｉｎｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｆｉｅｌｄｈａｓｔｈｅｂｅｓｔｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｂｓｏｌｕｔｅｉｍａｇｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｍｏ

8、ｇｒａｐｈｙ；ｉｎｖｅｒｓｅｐｒｏｂｌ