65、旋转数据电阻抗断层成像中的超参数算法

旋转数据电阻抗断层成像中的超参数算法

引言

电阻抗断层成像（EIT）是一种基于物体周围多个电极间阻抗测量来重建物体电导率图像的技术。其无损和无标记的特性使其成为组织工程等应用中的潜在监测工具。本文聚焦于有限角度旋转EIT在组织工程多模态成像中的发展。在旋转EIT中，样本或电极会旋转，测量模式在每个旋转位置重复；而传统EIT设置中，电极固定，样本不旋转，测量模式仅应用一次。旋转EIT图像重建计算量大，因此自动参数选择方法十分必要。

在差分模式EIT中，电导率分布的变化通过实际和参考两组测量数据求解，这是一个不适定的逆问题，通常需要对解进行正则化，而数据拟合与正则化之间的平衡由超参数控制。本文重点研究超参数λ（也称为正则化参数）的选择，合适的超参数值对最终图像质量至关重要。目前已有多种自动选择λ的方法，但用于旋转EIT的较少，启发式选择仍常用，不过它主观性强且耗时。因此，本文旨在为旋转EIT找到自动超参数选择方法，研究了BestRes、L - Curve和SNR三种方法，并使用传统和旋转实验数据进行测试。

材料与方法

实验

• 传统设置 ：直径22cm的圆形容器中有16个电极，样本置于盐溶液中。一个样本含玻璃管，另一个含塑料管和芜菁。
• 旋转设置 ：水平平面有8个电极，矩形容器（7×9mm）相对壁各有4个。三角形胡萝卜样本挂在塑料管上，在容器中心旋转。
• 实验操作 ：所有实验容器先装满盐溶液，再放置样本，参考数据用空白盐溶液测量。使用基于Eliko Quadra阻抗光谱分