专利汇可以提供一种电阻抗成像系统频差FNOSER成像方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种基于高 精度 信号 测量的 电阻 抗成像 系统的频差FNOSER成像方法,包括高精度信号测量的 电阻抗成像 系统和成像方法,电阻抗成像系统包括壳体、 电极 阵列、激励模 块 、测量模块、中央控制处理 电路 、USB通讯模块、上位机;成像方法特征是:(1)采用电阻抗成像测量系统采集激励 电流 频率 为fr时的边界 电压 ,并将其作为参考电压Vp;(2)采用电阻抗成像测量系统采集激励电流频率为fm时的边界电压,并将其作为测量电压Vu;(3)计算被测模型的雅克比矩阵J;(4)将测量值及计算值代入FNOSER 算法 计算 电阻率 分布;(5)绘制电阻率分布图。本发明可以从算法 角 度上抑制测量系统的系统误差,提出一种确定初始电阻率的实用可行的方法,并可快速、准确的重构被测模型的电阻率分布,对电阻抗动态成像效果起到明显的改进作用。,下面是一种电阻抗成像系统频差FNOSER成像方法专利的具体信息内容。
1.一种电阻抗成像系统频差FNOSER成像方法,其特征在于:
1)、构建高精度信号测量的电阻抗成像系统
所述电阻抗成像系统包括壳体、电极阵列、激励模块、测量模块、中央控制处理电路、USB通讯模块、上位机;其中电极阵列和测量模块安装在同一个探头盒中,让电极阵列的引出线能就近接入测量模块;
2)、采集激励电流频率为参考频率fr时的边界电压
采用前述电阻抗成像系统采集激励电流频率为参考频率fr时的边界电压,将其作为参考电压Vp,边界电压包括每一个电极注入时其它电极测量得到的电压;
3)、采集激励电流频率为测量频率fm时的边界电压
采用上述电阻抗成像系统采集激励电流频率为测量频率fm时的边界电压,将其作为测量电压Vu,边界电压包括每一个电极注入时其它电极测量得到的电压;
4)、计算被测模型的雅克比矩阵J
a)、被测模型的建立及剖分:通过人体躯干参数建立一个统一的模型;剖分采用开源剖分工具DistMesh软件包,得到被测模型的节点数N和单元数M;
b )、 被 测 模 型 离 散 成 M 个 单 元 , 电 阻 率
具有M个元素,每个元素为各个单元上的电阻率;
为电阻率 分布下,各次电流注入下,使用有限元法计算各次电流
注入下相邻电极上的电压;雅克比矩阵J由下式确定:
(1)
5)应用FNOSER算法计算电导率分布
假设已知某一模型的真实电阻率 分布下,依次施加电流激励,测量的相邻电极上的电压为 ,电阻抗成像就是要根据该测量的数据 来计算场域内电阻率的
分布,作为计算机仿真,能够用有限元法求解正问题来获得该数据;
针对同一模型,但电阻率分布未知,如果计算得到其电阻率为 ,则在该电阻率 分布下,依次从相邻电极上注入电流,并利用有限方法计算各次电流注入下相邻电极上的电压,如果计算所得模型电阻率为 即为已知电阻率 ,则应有:
(2)
由于各种误差的存在,上式的相等不可能实现,只可能使 与 近似相等;并通过寻找某一电阻率 分布,使得该电阻率 分布下计算的电压 与实际测量的电压之间的差最小,即 最小,用两组电压各元素差值的平方和来评
估 与 之间的差别,即构造误差函数
(3)
上式中 是电阻率 的函数,电阻抗成像逆问题就是寻找电阻率 分布使得最小;
求解使 最小的 值,采用通常的求极值方法:
令 对 的各元素的偏导数为0,即:
(4)
用 来表示上式右端,即:
(5)
故式(4)可简化表达为:
(6)
上式共有M个非线性方程,构成一非线性方程组,以矩阵形式表示为:
(7)
其中:
(8)
(9)
以NR法求解方程组(7),其迭代公式为:
(10)
FNOSER计算:根据式(10)只迭代一步就完成图像重建,即
(11)
将步骤2、3得到的边界电压以及步骤4计算的雅克比矩阵代入步骤5的公式(5)就可以计算 ,然后应用步骤2、3得到的边界电压、步骤4计算的雅克比矩阵以及公式(5)算出的 就可以根据式(11)计算电阻率分布;
在激励电流频率分别为参考频率fr和测量频率fm时,采集参考电压数据集Vp和测量电压数据集Vu,并用参考电压Vp代替公式(2)~(5)中的 ,测量电压Vu代替公式(2)~(5)中的 ;这样相当于用参考频率fr的激励电流确定初始电阻率,并且其与真实电阻率很接近,然后用参考频率fr的激励电流测量,再按照FNOSER算法求解电阻率分布;
6)、绘制电阻率分布图
根据步骤5得到的最终电阻率 分布,绘制电导率分布图。
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