基于贝叶斯理论快速ERT图像重建算法.pdf

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1、第31卷第5期计算机应用研究Vo1．31No．52014年5月ApplieationResearchofComputersMav2014基于贝叶斯理论快速ERT图像重建算法术刘琪芳，韩焱，张锡祥(1．中北大学电子测试技术国家重点实验室信息通信工程学院，太原030051；2．山西农业大学信息科学与工程学院，山西太谷030801)摘要：针对电阻层析成像系统中图像重建不适定问题，与现有ERT图像代数重建算法不同，提出一种基于贝叶斯理论快速一步动态图像重建算法。在阐述电阻层析成像的理论基础上，利用有限元方法建立敏感场数学模型，得到灵敏度矩阵和投影

2、数据。在分析贝叶斯理论基础上，推导出快速一步动态图像重建模型，并将介质分布的先验信息和噪声随机信息等统计信息引入到图像重建中，实现对电导率的重建。分析了不同分布先验概率参数和不同噪声信噪比等影响因子对算法重建结果的影响，并与高斯牛顿迭代、贝叶斯迭代重建算法相比较。结果表明，所提算法重建速度有很大提高，并能较好反映被测介质的相对位置。关键词：电阻层析成像；贝叶斯理论；一步动态；图像重建中图分类号：TP391；TP301．6文献标志码：A文章编号：1001—3695(2014)05—1581—03doi：10．3969／i．issn．1001

3、．3695．2014．05．073FastimagereconstructionalgorithmbasedonBayesianestimationtheoryforelectricalresistancetomographyLIUQi—fang，HANYan，ZHANGXi—xiang(1．SchoolofInformation&CommunicationEngineering，NationalKeyLaboratoryofElectronicTestingTechnology"，NorthUniversityofChina，Taiyu

4、an030051，China；2．CollegeofInformationScience&Engineering，ShanxiAgriculturalUniversity，TaiguShanxi030801，China)Abstract：Tosolvetheill—posedprobleminelectricalresistancetomography(ERT)technology，thispaperproposedaone—stepdynamicimagereconstructionalgorithmbasedonBayesianthe

5、orem，itwhichwasdifferenttotheexistingERTimagereconstructionalgorithms．Basedonthebasictheoryofresistancetomography，itsolvedthesensitivefieldmathematicalmodelbyfiniteelementmethodtoobtainthesensitivitymatrixandprojectdata．Next，basedonanalysisofBayesiantheorem，itderivedone—s

6、tepdynamicreconstructionalgorithmmode1．Anditwastakenintoaccountstatisticalinformationincludingthepriorprobabilityofpermittivitydistributionandthenoiseinformationwhichwasappliedforimagereconstruction．Finally，itresearchedthefunctionofimpactfac—torsincludingthepriorprobabili

7、typarametersanddifferentsignal—to—noiseratio(SNR)toreconstructedresultunderdifferentdis—tribution．Meanwhile，thepresentedmethodwascomparedwithGauss—NewtoniterationandBayesianiterationmethods．Theresultsshowthatthisalgorithmgetsbettereffectintheprecisionandspeedthanothersite

8、rationmethods．Keywords：electricalresistancetomography(ERT)；Bayesiantheorem；one—stepdynamic；image