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基于同步检波的单通道磁感应成像技术研究

仪器仪表学报 2012年第4期33卷 899-904页

作者：罗海军何为徐征李冰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400030

磁感应成像在医学领域的应用,由于生物组织的电导率非常小,需要一种测量相位精度高的系统才能满足应用需要。描述了一种基于同步检波的单通道磁感应测量系统,来测量微小相位变化。系统使用模拟开关代替模拟乘法电路,减少直流漂移,增加... 详细信息

磁感应成像在医学领域的应用,由于生物组织的电导率非常小,需要一种测量相位精度高的系统才能满足应用需要。描述了一种基于同步检波的单通道磁感应测量系统,来测量微小相位变化。系统使用模拟开关代替模拟乘法电路,减少直流漂移,增加电路的动态范围。电路中引入了模拟的相移电路,使参考信号和与检测信号相位正交,提高相位测量的灵敏度。研究了单通道系统的稳定度和灵敏度,通过实测电路,该测量系统在1 min内的相位漂移0.001 5°,在1 h内的相位漂移0.006°;并给出电导率变化相应相位变化关系。

关键词：磁感应成像相敏检波器同步检波

正则化一步动态重建算法在磁感应成像中的应用

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电子学报 2011年第12期39卷 2801-2806页

作者：吕轶王旭金晶晶杨丹宣杨东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 辽东学院信息技术学院辽宁丹东118003

磁感应成像是对生物组织的电导率进行图像重建的一种方法,高斯牛顿方法通过不断迭代并重新计算灵敏度矩阵进行非线性图像重建,精度高但耗时较长.结合正则化技术,提出高斯牛顿一步动态重建算法,通过实验获得了相关参数的最优解.基于正问... 详细信息

磁感应成像是对生物组织的电导率进行图像重建的一种方法,高斯牛顿方法通过不断迭代并重新计算灵敏度矩阵进行非线性图像重建,精度高但耗时较长.结合正则化技术,提出高斯牛顿一步动态重建算法,通过实验获得了相关参数的最优解.基于正问题的数学模型,建立磁感应成像测量模型,利用有限元方法求解,所得到的灵敏度矩阵和磁矢势应用于逆问题中,本文所提方法实现了绝对电导率的重建.通过对测量电压添加不同信噪比的不相关高斯噪声模拟真实测量值,对仿真结果进行对比.本文所提算法与其它算法相比较,结果表明,该方法在精度和速度上获得较满意效果.

关键词：磁感应成像图像重建有限元灵敏度矩阵逆问题

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基于互易原理磁感应成像中灵敏度矩阵的计算

仪器仪表学报 2012年第3期33卷 616-624页

作者：吕轶王旭金晶晶陈玉艳杨丹韩长军东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 辽东学院信息技术学院丹东118002

磁感应成像(MIT)是一种利用线圈传感器重建所测物体内部电导率分布的成像方法。MIT中的灵敏度矩阵为所测感应电压对物体电导率变化的函数,是反演成像的关键。基于有限元方法和互易原理,提出一种有效计算MIT灵敏度矩阵的方法,在所建立测... 详细信息

磁感应成像(MIT)是一种利用线圈传感器重建所测物体内部电导率分布的成像方法。MIT中的灵敏度矩阵为所测感应电压对物体电导率变化的函数,是反演成像的关键。基于有限元方法和互易原理,提出一种有效计算MIT灵敏度矩阵的方法,在所建立测量模型基础上,运用该方法进行了实验与分析。实验结果表明,该方法可以快速求解MIT中的灵敏度矩阵,应用在高斯一步牛顿算法中可以实现图像重建,为MIT逆问题提供了更有效的解决方案。

关键词：磁感应成像线圈传感器电导率灵敏度矩阵图像重建

不完全乔列斯基分解共轭梯度法在磁感应成像三维有限元正问题中的应用

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电子与信息学报 2016年第1期38卷 187-194页

作者：宣杨王旭刘承安杨丹张志美东北大学中荷生物医学与信息工程学院沈阳110004 东北大学信息科学与工程学院沈阳110004

磁感应成像(MIT)3维正问题中,直接求解法计算有限元方程组时,计算速度慢且因舍入误差造成计算结果不正确。该文为了解决这一问题,采用不完全乔列斯基分解共轭梯度(ICCG)迭代求解法。基于ANSYS平台建立有限元数值模型,采用ICCG法迭代求... 详细信息

磁感应成像(MIT)3维正问题中,直接求解法计算有限元方程组时,计算速度慢且因舍入误差造成计算结果不正确。该文为了解决这一问题,采用不完全乔列斯基分解共轭梯度(ICCG)迭代求解法。基于ANSYS平台建立有限元数值模型,采用ICCG法迭代求解。通过仿真实验获得设定收敛容差的最优值。对仿真结果进行对比,与直接求解法、雅克比共轭梯度(JCG)法相比,ICCG法计算速度快、稳健性高。计算结果表明ICCG法受网格粗细影响小,能够正确求解磁感应成像3维正问题。

关键词：磁感应成像不完全乔列斯基分解共轭梯度法 3维正问题有限元法

一种磁感应成像中生物组织涡流信号的新型测量方法

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电子与信息学报 2011年第9期33卷 2258-2262页

作者：吕轶王旭杨丹金晶晶东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 辽东学院信息技术学院丹东118003

磁感应成像(MIT)是对所测生物组织电导率进行图像重建的一种新型技术,生物组织所产生的涡流信号过于微弱制约着MIT检测装置的设计精度和重建图像的分辨率。该文基于涡流信号的特点,提出一种最大化减少主磁场信号的涡流检测方法,即对线... 详细信息

磁感应成像(MIT)是对所测生物组织电导率进行图像重建的一种新型技术,生物组织所产生的涡流信号过于微弱制约着MIT检测装置的设计精度和重建图像的分辨率。该文基于涡流信号的特点,提出一种最大化减少主磁场信号的涡流检测方法,即对线圈传感器进行改进有效抵消主磁场信号从而增大涡流场。针对所提出的MIT测量模型,通过仿真实验,确定检测线圈最大化抵消主磁场的最优化参数,并在该最优模式下,对信号的线性和灵敏度进行测试,结果表明,该方法MIT信号的线性和灵敏度获得较满意效果。

关键词：磁感应成像重建图像涡流检测线圈灵敏度

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一种用于磁感应成像中灵敏度矩阵的计算方法

东北大学学报（自然科学版） 2011年第5期32卷 618-621页

作者：吕轶王旭杨丹陈玉艳东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

生物组织中的磁感应成像(MIT)是一种通过测量交变磁场中因扰动导体所引起的感应电压来重建复合电导率分布的方法.灵敏度矩阵即是映射电导率分布的变化与接收线圈中感应电压变化的对应关系.基于有限元方法和补偿原理,提出一种快速计算灵... 详细信息

生物组织中的磁感应成像(MIT)是一种通过测量交变磁场中因扰动导体所引起的感应电压来重建复合电导率分布的方法.灵敏度矩阵即是映射电导率分布的变化与接收线圈中感应电压变化的对应关系.基于有限元方法和补偿原理,提出一种快速计算灵敏度矩阵的方法,并应用这种方法进行了多种仿真分析实验.结果表明,通过该方法可以快速地对单个扰动和多个扰动的灵敏度矩阵进行有效求解,即为MIT中逆问题的图像重建提供了有效的方法.

关键词：磁感应成像灵敏度矩阵接收线圈有限元图像重建

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头部分层球模型磁感应成像正问题的解析解

计算物理 2010年第6期27卷 912-918页

作者：何为李倩徐征朱金华何阳光王磊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

建立适用于磁感应成像正问题研究的头颅四层同心球模型,分别代表大脑、脑脊髓层、颅骨层和头皮层.以矢量磁位为变量,建立球坐标系下的亥姆赫兹方程,作为磁感应成像正问题的控制方程,用分离变量法求解亥姆赫兹方程,得到模型内矢量磁位的... 详细信息

建立适用于磁感应成像正问题研究的头颅四层同心球模型,分别代表大脑、脑脊髓层、颅骨层和头皮层.以矢量磁位为变量,建立球坐标系下的亥姆赫兹方程,作为磁感应成像正问题的控制方程,用分离变量法求解亥姆赫兹方程,得到模型内矢量磁位的分布,进而推导出球内涡流场的分布特性,绘制出其等位线图.分析激励电流频率和幅值对感应电压的影响.仿真结果表明该解析方法可以计算磁感应成像正问题,并可作为生成逆问题灵敏度矩阵的一种快速算法.

关键词：磁感应成像正问题解析解分离变量法

导数法峰值锐化算法提高磁感应成像图像分辨率

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电子与信息学报 2018年第8期40卷 1847-1859页

作者：罗海军廖勇潘海涛温开旭重庆师范大学物理与电子工程学院光电功能材料重庆市重点实验室重庆401331

磁感应成像(MIT)是一种利用电磁感应原理重构生物组织电导率分布的非接触式电阻抗成像技术。该文利用亥姆霍兹线圈和20个检测线圈搭建了旋转式磁感应成像系统,利用滤波反投影算法重构图像。分别利用2阶和4阶导数法峰值锐化算法处理单目... 详细信息

磁感应成像(MIT)是一种利用电磁感应原理重构生物组织电导率分布的非接触式电阻抗成像技术。该文利用亥姆霍兹线圈和20个检测线圈搭建了旋转式磁感应成像系统,利用滤波反投影算法重构图像。分别利用2阶和4阶导数法峰值锐化算法处理单目标和双目标检测线圈的测量数据,通过3个客观参数对比处理前后的重构图像结果。结果证明磁感应成像中导数法峰值锐化能够有效地增加图像质量。

关键词：磁感应成像滤波反投影算法图像重建峰值锐化

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