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一种均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法

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中国生物医学工程学报 2014年第3期31卷 313-319页

作者：刘俐李倩何为徐征重庆市肿瘤研究所重庆400030 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400044

介绍一种均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法。根据毕奥-萨伐尔定律和灵敏度的分布,提出以灵敏度为零的点作为分界点,采用不同方式的加权系数,对反投影算法进行修正。灵敏度分布的仿真实验表明,当检测线圈与成像区间的剖分单元之... 详细信息

介绍一种均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法。根据毕奥-萨伐尔定律和灵敏度的分布,提出以灵敏度为零的点作为分界点,采用不同方式的加权系数,对反投影算法进行修正。灵敏度分布的仿真实验表明,当检测线圈与成像区间的剖分单元之间的距离r等于0.06 m时,检测线圈上的测量电压的变化对距离r的变化的灵敏度为0,此时剖分单元的位置标记为P0。当检测线圈与剖分单元的距离r小于0.06 m时,反投影算法的加权系数取为r2;反之r大于等于0.06 m时,加权系数均为P0到检测线圈的距离r0的平方。不同位置的目标的实验结果表明,当异物位于成像区间的中心和偏离中心0.015 m时,都能准确反映异物的位置,但是当异物偏离中心0.03 m时,得到的成像结果比实际模型更偏离中心。不同大小的目标的实验结果表明,与实际模型中异物尺寸相比,直径较小的异物的成像基本能够反映出模型中实际异物的大小,而直径较大的异物的成像在尺寸上和位置上均难以体现模型中实际异物的真实形态。本研究提出的采用不同方式的加权系数的改进反投影算法,能一定程度上消除传统反投影算法中目标成像拖影范围较大的痼疾,对异物的定位较为准确,是一种在磁感应成像研究中值得推广的新方法。

关键词：磁感应成像反投影算法亥姆霍兹线圈

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基于FPGA的反投影算法并行化实现

计算机工程 2014年第5期40卷 285-288,294页

作者：鲁亚楠鲁恒亚潘红兵李丽何书专沙金李伟南京大学电子科学与工程学院微电子设计研究所南京210093 江苏省光电信息功能材料重点实验室南京210093

反投影算法是一种基于时域处理的雷达成像算法。针对该算法运算效率低、处理速度慢的问题,通过分析反投影算法的原理及其运算过程,提出一种算法并行化加速方法,即基于现场可编程门阵列,将算法中的反投影运算单元设计成专用的反投影运算... 详细信息

反投影算法是一种基于时域处理的雷达成像算法。针对该算法运算效率低、处理速度慢的问题,通过分析反投影算法的原理及其运算过程,提出一种算法并行化加速方法,即基于现场可编程门阵列,将算法中的反投影运算单元设计成专用的反投影运算硬件加速模块,并通过模块内的流水线处理及多个模块间的并行计算提高该算法的运算效率。运用该方法对2 048×4 096大小的目标网格点进行反投影成像,成像时间为139 s,平均单点成像时间是基于GPU加速方法的3倍,并且成像结果和计算机成像结果误差极小。实验结果表明,该并行化方法可有效提高反投影算法的运算效率。

关键词：反投影算法反投影运算模块合成孔径雷达批处理并行化现场可编程门阵列

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均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法

均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法

作者：李倩重庆大学

学位级别：硕士

磁感应成像技术（Magnetic Induction Tomography，MIT）是一种新兴的生物阻抗成像技术。其原理是由激励线圈中通入的正弦电流在空间中产生交变磁场，交变磁场在被测物中感应出涡流，涡流又在空间中感应出二次磁场。由于二次磁场的大小... 详细信息

磁感应成像技术（Magnetic Induction Tomography，MIT）是一种新兴的生物阻抗成像技术。其原理是由激励线圈中通入的正弦电流在空间中产生交变磁场，交变磁场在被测物中感应出涡流，涡流又在空间中感应出二次磁场。由于二次磁场的大小与被测物的电导率分布有关，因此通过检测二次磁场就能重构出被测物的电导率分布。磁感应成像技术采用磁场作为激励源，与CT、核磁共振等成像技术相比，它对人体不会造成伤害，具有安全可靠的特点。采用磁场作为激励源，激励线圈可以不必与人体相接触，从而避免了接触阻抗对成像造成的误差。另外，磁场能够穿过电导率较低的颅骨，非常适合对头颅进行成像。磁感应成像技术已经成为当今生物医学成像领域的热门研究课题。本论文针对磁感应成像技术的逆问题，重点研究了图像重建的算法。通过分析传统螺旋线圈产生的激励磁场空间分布的不均匀性，提出采用亥姆霍兹线圈作为激励线圈的新磁感应成像系统模型。并在该模型下运用反投影算法进行成像，然后提出方法对算法进行改进的方法。主要研究的内容如下：（1）建立双层球模型模拟简化的头颅及其病变组织，采用分离变量法求解出该模型矢量磁位和检测线圈上感应电压的的解析解。通过仿真实验，得到检测线圈测得的电压与被测物的电导率之间呈线性变化关系。（2）通过仿真得到传统螺旋线圈激励方式下的激励磁场在空间中是向周围发散衰减的。这使被测区域内不同位置的电导率单元受到的激励磁场不相等，而且在运用反投影进行成像时，由磁力线构成的投影路径也是弯曲的。而亥姆霍兹线圈能够产生均匀磁场，因此选用亥姆霍兹线圈作为激励线圈，提出新的磁感应成像系统来克服上述问题。（3）在亥姆霍兹线圈作为激励线圈的系统模型下，运用反投影算法对成像模型进行图像重构，得到的结果能够准确地反映异物的位置，但是存在严重的伪迹。（4）从两个方面对反投影算法重构的图像质量进行改进。一，从得到更多更全面的投影数据出发，证明通过增加检测线圈个数、加密检测线圈的旋转步进能够消除图像的部分伪迹，提高图像的分辨率。二，从对算法进行修正的角度出发，采用混合加权反投影算法和滤波反投影算法进行图像重构。结果表明两种改进的算法都能消除反投影成像结果的伪迹，对异物的定位也很准确。（5）通过对不同成像模型的仿真，研究了反投影、混合加权的反投影、滤波反投影对异物目标的位置、大小、数量的灵敏性以及抗噪声能力。结果表明：这三种算法都能准确地对异物目标进行定位。但当异物靠近被测区域边缘时，混合加权的反投影算法得到异物向边缘偏移。当异物的尺寸较小时，三种算法都能分辨出不同大小异物的差别。而当被测区域内存在两个异物时，反投影算法不能将两个异物分开;混合加权反投影算法能分辨出，但是定位不够准确;滤波加权反投影算法成像效果最好。在抗噪能力上，三种算法都具有很好的抗噪能力。（6）利用实际的测量系统对单目标和双目标的琼脂模型做了物理实验。采用三种算法对其进行图像重构，得到的结果与仿真实验的结果吻合。

关键词：磁感应成像亥姆霍兹线圈反投影算法混合加权滤波反投影

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CT图像重建滤波反投影析算法的精度研究

自动化与仪器仪表 2013年第6期 27-29页

作者：骆岩红西北民族大学电气工程学院甘肃兰州730030

CT是常被用于医学和工业领域的计算机断层成像技术,这是一种优质无损诊断技术,即利用投影数据重建物体断层图像。对于精密部件的检测在图像重建无损检测应用中需要有更高的精度要求,CT应用中期待解决的关键问题是怎么样能直接重建出满... 详细信息

CT是常被用于医学和工业领域的计算机断层成像技术,这是一种优质无损诊断技术,即利用投影数据重建物体断层图像。对于精密部件的检测在图像重建无损检测应用中需要有更高的精度要求,CT应用中期待解决的关键问题是怎么样能直接重建出满足工程目标的CT图像。本文就系统地深入地研究了解析式图像重建算法的精度。在重建算法中滤波反投影(FBP)算法是解析法的根本,所以本文以该算法的实现,利用定积分数值计算方法,根据反投影的特点,提出了基于辛普生公式的精确反投影方法。

关键词： CT图像重反投影算法精度研究

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条带模式SAR快速反投影成像算法研究

电子科技大学学报 2007年第S2期36卷 1102-1105页

作者：熊金涛陈娟黄钰林杨建宇电子科技大学电子工程学院成都610054

从波束投影方式和飞行轨迹与测绘带几何关系入手,提出了一种适用于条带模式下合成孔径雷达成像的快速反投影算法。该方法通过分析条带模式合成孔径雷达的特点,结合反投影算法的计算过程,减少标准反投影算法中的计算冗余,从而在保持标准... 详细信息

从波束投影方式和飞行轨迹与测绘带几何关系入手,提出了一种适用于条带模式下合成孔径雷达成像的快速反投影算法。该方法通过分析条带模式合成孔径雷达的特点,结合反投影算法的计算过程,减少标准反投影算法中的计算冗余,从而在保持标准反投影算法高的成像精度的优点下显著减少了计算量。该快速算法处理所需内存空间小,且易于实现并行处理,可有效地提高处理效率。与标准反投影算法仿真结果进行比较,验证了该快速反投影算法的有效性。

关键词：反投影算法快速反投影算法条带模式合成孔径雷达

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基于反投影的MIT快速重建算法研究

基于反投影的MIT快速重建算法研究

作者：林筱沈阳工业大学

学位级别：硕士

磁感应断层成像（MIT）是一种以生物组织电导率分布为成像目标的新型医学成像技术，它的无创、非接触、功能监护等特性受到了国内外研究学者的广泛关注，而目前该技术尚未应用于临床，主要的技术难点是需要高精度的测量系统以及高分辨... 详细信息

磁感应断层成像（MIT）是一种以生物组织电导率分布为成像目标的新型医学成像技术，它的无创、非接触、功能监护等特性受到了国内外研究学者的广泛关注，而目前该技术尚未应用于临床，主要的技术难点是需要高精度的测量系统以及高分辨率的图像重建算法，其中图像重建算法是实现MIT快速、精确成像的关键。针对目前MIT重建算法所存在的重建速度慢、定位不准确、抗噪声性能差等问题，本文提出一种基于磁力线分布的改进反投影图像重建算法，并构建了动态序列图像及信息提取方法。结合MIT成像的原理，对直径为0.2m的圆形成像模型，应用有限元法进行涡流场求解，得到半场域检测线圈处的相位差数据，作为原始数据用于MIT图像重建。为了提高反投影算法的定位精度，首先根据MIT电磁关系推导，构建了边界检测数据的修正模型，据此对边界相位差数据进行修正处理，提高了重建图像定位准确性;其次，根据成像区域的磁场分布，由磁力线确定反投影路径，降低了直线反投影用于磁场成像的定位误差。为了仿真MIT技术应用于功能监护，分别对成像区域内扰动目标电导率大小变化及位置变化两种情况构建了序列重建图像，并对该图像序列进行联合分析以获取纵向阻抗变化信息，该信息反映了成像目标随时间变化的动态过程。实验结果表明本文算法具有重建速度快、定位准确、抗噪性能强等特性，能够准确反映成像区域内部电导率变化的大小及位置信息，尤其能够体现扰动目标的边缘轮廓信息。对于序列图像，该算法能够区分扰动目标以5mm为步幅移动的情况，而当电导率以0.1S/m为步幅增加时，在重建图像上也同样有很好体现，为MIT技术应用于临床监护奠定了基础。

关键词：磁感应断层成像图像重建反投影算法序列图像联合分析

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基于动态反投影网络的细粒度交通流推断模型

系统仿真学报 2024年

作者：许明齐光尧奇格奇辽宁工程技术大学软件学院北京交通大学交通运输学院

为解决现有细粒度城市流推断模型在复杂交通区域中的推断结果存在较大误差的问题，提出一种基于动态反投影网络的细粒度交通流推断模型。首先，计算输入粗粒度交通流与外部因素之间的多维交互，将交互结果与粗粒度交通流进行动态自适应... 详细信息

为解决现有细粒度城市流推断模型在复杂交通区域中的推断结果存在较大误差的问题，提出一种基于动态反投影网络的细粒度交通流推断模型。首先，计算输入粗粒度交通流与外部因素之间的多维交互，将交互结果与粗粒度交通流进行动态自适应融合，使其特征之间能够相互影响和调整，以协助模型推理。其次，结合深度卷积和自注意力机制来学习局部信息和全局信息，提高后续模块对输入数据的理解能力。然后，通过反投影算法和门控交叉注意力机制，实现在细粒度层次中学习复杂区域的交通流特征。最后，在流量归一化机制的基础上引入了非线性变换通路，旨在利用不同层次信息实施空间结构约束，进一步提升模型推断结果的准确性。在TaxiBJ真实世界数据集中进行了实验，并与同类模型进行对比，实验结果表明，所提算法在主观评价和客观度量上均优于同类模型，特别是在市中心入口、桥梁区域等复杂交通区域下的表现尤为出色。

关键词：细粒度交通流推断动态自适应融合反投影算法门控交叉注意力自注意力

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基于反投影的MIT动态图像重建方法研究

仪器仪表学报 2013年第2期34卷 394-400页

作者：柯丽林筱杜强赵璐璐沈阳工业大学生物医学与电磁工程研究所沈阳110870

磁感应断层成像(magnetic induction tomography,MIT)是一种无创、非接触的新型医学成像技术,图像重建算法是实现MIT快速、精确成像的关键。提出一种改进的反投影图像重建算法,首先根据成像区域的磁场分布,由磁力线确定反投影路径,降低... 详细信息

磁感应断层成像(magnetic induction tomography,MIT)是一种无创、非接触的新型医学成像技术,图像重建算法是实现MIT快速、精确成像的关键。提出一种改进的反投影图像重建算法,首先根据成像区域的磁场分布,由磁力线确定反投影路径,降低了直线反投影用于磁场成像的定位误差;其次根据MIT电磁关系推导,构建了边界检测数据的修正模型,据此对边界相位差数据进行修正处理,进一步提高了重建图像定位准确性;最后分别对成像区域内扰动目标电导率大小变化及位置变化2种情况,构建了序列重建图像,对该图像序列联合分析获取纵向阻抗变化信息,反映了成像体随时间变化的动态信息。实验结果表明该算法具有重建速度快、定位准确的特性,能够准确反映成像区域内部电导率变化,结合序列图像联合分析实现MIT动态成像。

关键词：磁感应断层成像图像重建反投影算法动态图像

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MIT中反投影矩阵的计算与数据处理方法

仪器仪表学报 2014年第10期35卷 2256-2262页

作者：柯丽曹冯秋杜强沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870 沈阳药科大学医疗器械学院沈阳110016

反投影算法是磁感应断层成像技术(MIT)中一种有效的图像重建算法。该算法中反投影矩阵的计算与检测数据的处理是提高重建图像质量的关键。依据磁感应断层像原理,提出了一种有效的MIT反投影矩阵计算方法和检测数据的处理方法。在所建立... 详细信息

反投影算法是磁感应断层成像技术(MIT)中一种有效的图像重建算法。该算法中反投影矩阵的计算与检测数据的处理是提高重建图像质量的关键。依据磁感应断层像原理,提出了一种有效的MIT反投影矩阵计算方法和检测数据的处理方法。在所建立的仿真模型和实际模型基础上,分别运用该方法进行了图像重建实验与分析。实验结果表明,该方法应用在反投影算法中可以实现MIT图像重建。重建图像能准确反映成像区域内部电导率变化,具有较高分辨率,扰动目标定位准确,形状信息清晰可见。进而验证了该方法的可靠性和有效性。

关键词：磁感应断层成像(MIT) 反投影算法反投影矩阵检测数据