基于多机制动态搜索的电阻抗成像方法研究

摘要

电阻抗成像（EIT）逆问题具有严重的非线性、病态性和不适定性，导致图像重建不准确.针对该问题，本文提出了一种基于多机制动态搜索（MDS）的电阻抗成像方法 .首先，采用Tikhonov正则化方法获得目标区域原始电导率分布矩阵，并将其作为多机制动态搜索算法的输入信息；接着，在搜索空间中对候选解进行随机初始化，根据种群迁移和求偶行为对应的5种选择机制对电导率分布进行动态寻优，再采用目标函数计算每个个体的适应度，将适应度值最小的候选解视为最优解；然后，利用最优解对原始电导率分布进行补偿，获得最优电导率分布；最后，通过仿真和实验验证了该方法的成像效果.结果表明，本文所提方法具有最小的RMSE值，保持在0.15～0.4之间，最大的SSIM值，保持在0.55～0.85之间.与LBP、NR、Tikhonov正规化、TV和GA方法相比，本文所提方法成像质量最好，且在噪声影响下依然具有较好的性能，能够满足准确图像重建的要求.

关键词

电阻抗成像 / 图像重建 / Tikhonov正则化 / 电导率分布 / 多机制动态搜索

基金资助

国家重点研发计划项目(2021YFC1200104); 河南省自然科学基金杰出青年基金项目(252300421012); 国家自然科学基金资助项目(52277234,52377230); 河南省科技攻关项目(252102221001)