VIP会员
内容简介
《信息化与工业化两化融合研究与应用丛书》序
前言
第1章 绪论
1.1 层析成像技术的历史发展
1.2 电学层析成像技术的发展历程
1.3 电学层析成像的分类及工作原理
参考文献
第2章 电磁场理论基础
2.1 麦克斯韦方程组及边界条件
2.1.1 麦克斯韦方程组的微分形式
2.1.2 电磁性质的本构关系
2.1.3 麦克斯韦方程组的积分形式和边界条件
2.2 定解条件
2.3 电磁场的几个基本定理
2.3.1 叠加定理
2.3.2 电磁场基本方程组的自洽性与完备性
2.3.3 镜像定理
2.3.4 等效原理
2.3.5 对偶定理
2.3.6 互易定理
参考文献
第3章 电学层析成像的正问题
3.1 概述
3.2 ECT、ERT数学模型
3.2.1 ERT的数学模型
3.2.2 ECT的数学模型
3.2.3 EIT的数学模型
3.2.4 边界条件
3.3 EMT数学模型
3.4 正问题求解
3.4.1 有限差分法
3.4.2 有限单元法
3.4.3 边界元法
3.4.4 无网格法
参考文献
第4章 电学层析成像的逆问题
4.1 适定问题与不适定问题
4.1.1 问题适定性
4.1.2 反问题和不适定问题
4.1.3 良态与病态问题
4.1.4 良条件与病条件的概念
4.2 电学成像逆问题概述
4.2.1 数学模型
4.2.2 灵敏度理论
4.2.3 基于灵敏度理论的求解方法
4.3 非迭代算法
4.3.1 反投影类算法
4.3.2 改进灵敏度系数法
4.3.3 截断奇异值分解(TSVD)
4.3.4 Calderon方法
4.3.5 D-bar方法
4.4 迭代求解算法
4.4.1 Landweber算法
4.4.2 Newton-Raphson算法
4.4.3 共轭梯度算法
4.4.4 Kalman滤波算法
4.4.5 基于自适应网格细分的总变差正则化算法
4.5 其他方法
4.5.1 组合算法
4.5.2 熵正则化算法
参考文献
第5章 电学成像系统
5.1 电容成像技术
5.1.1 引言
5.1.2 电容成像基本原理
5.1.3 微小电容检测技术
5.2 ERT成像技术
5.2.1 ERT敏感电极阵列
5.2.2 数据采集系统
5.2.3 激励模式的正问题仿真及图像重建
5.3 电磁层析成像系统
5.3.1 电磁层析成像的正问题和逆问题
5.3.2 电磁激励场与被测介质的相互作用
5.3.3 电磁层析成像系统
5.3.4 TEMT-2系统图像重建实验
参考文献
第6章 电学成像技术发展及应用
6.1 电学成像技术发展
6.1.1 ERT/ECT双模态复合传感器结构设计
6.1.2 ERT/ECT双模态单电极传感器结构设计
6.1.3 集成式有源电极的双模态系统
6.2 电学成像技术应用
6.2.1 电容成像技术(ECT)应用
6.2.2 电阻成像技术(ERT)应用
6.2.3 电磁成像技术(EMT)应用
参考文献
目录
第1章绪论
1.1 层析成像技术的历史发展
科学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的”。层析成像技术的出现为科学研究与工业生产提供了新的可视化的无损测量手段。层析(tomography)的含义源于希腊语tomos,意思是切片,层析成像意味着分层(片)式的成像技术。的可视化测量手段是基于光学原理的。早在公元前一世纪,人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时,可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。1590年,荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器,1674年,列文虎克(Le
uwenhoek)利用显微镜成为位发现“细菌”存在的人。光学方法一般只能观测透明的对象,无法获取不透明物体的内部信息,不能实现层析成像。
一切伴随着德国物理学家伦琴(R.ntgen)的发现而有了的改变。1895 年,已经50岁的德国物理学家伦琴,在实验室发现了具有强的穿透力的一种新的射线,即X射线,并拍下了人类的第一张X射线照片。为此获1901年诺贝尔物理学奖,开创了无损成像的新时代。半个多世纪后,美国物理学家Cormack和英国工程师Hounsfield在1969年构造出第一台CT样机。从此把人类的可视化测量技术提高到计算断层成像的水平。两人分享了1979年的诺贝尔医学奖。CT 技术所处理的区域属于硬场,即探测信号的分布(如射线指向)与被测区域的物质分布不存在复杂的非线性关系,被测区域的物质分布不影响射线的指向,且与检测信号的强度存在较为简单的对应关系。其图像重建的数学基础为奥地利数学家Radon于1917年建立的Radon变换理论。CT对应的测量信号可以认为与时间无关,图像重建只涉及空间域的变换。
随后,层析成像技术得到迅速发展,产生的图像重建方法类似于CT的超声波CT(ultrasoundCT )、正电子发射(positronemis
iontomography,PET)CT,单光子发射CT(singlephotonemis
ioncomputedtomography,SPECT )、光学相干层析等。
1973年,纽约州立大学石溪分校的Lauterbur采用线性梯度磁场进行空间编码,次从实验中获得了核磁共振(nuclearmagneticresonance,NM