基于反投影的MIT动态图像重建方法研究

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。

MIT测井仪在大港油田套管质量检测中的应用

套管质量监测是油田生产中的一个重要环节。M IT测井资料可以再现井下套管的质量。M IT测井仪可获得40条高精度的井径曲线,并使用水银探针式的井斜旋角仪确定套损方位,避免了对套管损伤成像的误解释,便于和其他资料对比。使用WARR IOR和M ITVIEW软件得到的成像解释结果可以直观显示套管的腐蚀、结垢、扭曲和破损程度。

阈值Landweber在MIT图像重建中的应用

针对目前磁感应成像技术的图像重建质量较低、速度较慢的问题,提出了一种阈值Landweber重建算法.该算法在Landweber算法的基础上设置门限阈值,并在每次迭代中都自适应地调节阈值参数,从而提高了重建图像质量且加快Landweber方法的收敛速度.在Comsol Multiphysics仿真软件建立MIT系统模型的基础上,利用有限元方法求解了正问题.模拟结果表明,利用阈值Landweber图像重建算法获得的图像质量比LBP、未添加阈值的Landweber图像重建算法要好,同时也加快了收敛速度.

基于压缩感知的MIT图像重建方法

针对目前磁感应成像技术(MIT)的图像重建质量存在精度较低的问题,提出了一种基于压缩感知原MIT图像重建方法.将MIT系统电压数据的采集过程视为压缩感知的线性测量过程,通过对灵敏度矩阵进行补零拓展和行向量随机重组操作重新设计了测量矩阵;采集到的电压向量也用相同的方式处理,作为压缩感知的测量信号.然后利用压缩感知信号重构算法恢复原始信号.最后进行了仿真实验,实验结果表明,利用本方法获得的重建图像误差和相关系数比传统图像重建算法要好.由此可见,这是一种精度较高的MIT图像重建方法.

基于改进牛顿-拉夫逊算法的脑出血磁感应断层成像研究

针对脑出血磁感应断层成像(MIT)中正问题模型过于简化、图像重建质量较低、算法收敛效率低、病变与背景间伪影较大、耗时较长等问题,该文提出一种用于脑出血MIT的改进牛顿-拉夫逊(NR)算法。将线性反投影(LBP)算法计算结果作为改进NR算法的迭代初值,在目标函数中加入自适应加速惩罚项和L2范数惩罚项,提高算法每一步迭代的效率,减少重建图像的伪影。引入投影算子P施加物理意义上的约束,提高收敛速度并改善成像质量。利用Comsol Multiphysics构建了包含头皮、颅骨、脑脊液和脑实质的真实3维颅脑模型。仿真计算了相位差检测值和灵敏度矩阵用于后续的图像重建。利用所提改进NR算法与5种图像重建算法分别对3个位置出血量分别为24 ml,14 ml,2 ml的脑出血进行磁感应断层成像。实验结果表明,所提算法相比其他5种算法重建图像的质量更高,成像时间平均只需NR算法的1/3。使用更少的迭代次数重建出更高质量的图像,并且能实现2 ml脑出血的图像重建,为脑出血的MIT检测提供一种新的有效算法。

MiT家族易位性肾癌影像诊断与鉴别诊断

目的 探讨MiT家族易位性肾细胞癌(MiT RCC)的影像表现及与肾透明细胞癌(CCRCC)及乳头状肾细胞癌(PRCC)的鉴别诊断价值。方法 选择经手术病理证实的11例MiT RCC患者CT及MRI影像资料,分析患者的性别及年龄、病灶大小、形态、出血、假包膜、强化模式、生长方式以及对周围组织侵犯等影像学特征,并与11例CCRCC、11例PRCC的影像特点对照分析。结果 11例MiT RCC患者中男3例,女8例,年龄10~73岁,平均(33.18±17.41)岁。11例MiT RCC与11例CCRCC和11例PRCC 3组间分析结果显示:患者年龄、性别、肿块位置、有无假包膜、有无出血、发病年龄分布、强化程度组间差异具有统计学意义(P<0.05);肿块大小及形态、钙化、坏死囊变、强化模式、生长方式、对组织侵犯以及转移征象差异无统计学意义(P>0.05)。MiT RCC相比CCRCC、PRCC发病年龄更小,女性更多见,出血发生率更高,更易表现为肾髓内生长,假包膜MiT RCC及CCRCC发生率均较高,明显高于PRCC(P<0.05);强化程度CCRCC>MiT RCC>PRCC(P<0.01)。结论 MiT RCC的影像学表现有一定特征性,结合好发于30岁以下的儿童及年轻人、出现肾轮廓内肿块伴出血、钙化、假包膜、多发淋巴结及远处转移,有助于提高术前诊断率。

一种用于磁感应断层成像的图像重建算法

磁感应断层成像技术(magnetic induction tomography,MIT)是一种非接触、无损害的以人体电导率分布为成像目标的阻抗成像技术。本文提出一种用于MIT技术的图像重建算法——修正的Newton-Raphson(NR)算法。首先,推导并求解MIT的正问题和逆问题。其次,通过对比仿真计算和实际测量的结果证明基于有限元的MIT正问题求解方法的有效性。然后,对测量区域内的电导率扰动成功地进行了仿真图像重建。结果证明,本文提出的修正的NR算法是一种有效的MIT图像重建算法,它的实现为下一步物理模型以及生物体上的MIT成像实验打下了良好的基础。

基于互易原理磁感应成像中灵敏度矩阵的计算

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。

基于Tikhonov和变差正则化的磁感应断层成像重建算法

为了解决磁感应断层成像(MIT)逆问题的病态性和改善重建图像的质量,提出一种新的组合算法.该组合算法首先利用Tikhonov正则化算法对解的适定性产生初步的成像区域,之后再利用变差正则化算法对解的保边缘性和锐化作用进行图像重建.该组合算法与Tikhonov正则化算法及变差正则化算法相比,不仅有效地克服了磁感应断层成像(MIT)重建图像数值解的不稳定性,还加快了重建图像的收敛速度,提高了目标导体的分辨能力,有效改善了重构图像的质量.仿真结果表明了该组合算法的有效性.

正则化一步动态重建算法在磁感应成像中的应用

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.

一种用于磁感应成像中灵敏度矩阵的计算方法

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.

套损检测技术在青海油田的应用

青海油田测试公司先后引进SONDEX公司生产的MTT+MIT多臂井径成像测井仪和俄罗斯生产的MID-K多层管柱电磁探伤成像测井仪,针对不同的测井目的优选套损检测测井手段,取得了较好的效果。MTT+MIT套损检测技术在套管变形检测方面主要用于检测套管弯曲变形、错断、缩径等套管物理形变情况,在MTT的辅助作用下,可检测套管腐蚀、穿孔等;MTT+MIT测井前应通井、洗井。若井筒出液,应挂接井温系列,放慢测速(最佳测速为600m/h),可有效识别疑似孔、洞、缝等不易识别的情况;加测MID-K电磁探伤测井进行辅助验证效果会更好。MID-K套损检测技术在套管腐蚀等化学形变检测方面主要用于检测多层套管技术状况、套管变形、腐蚀情况,尤其是识别小直径孔、洞、缝等套损情况效果明显。射孔对套管的影响非常大,有近1/4的变形是在射孔部位。在后期开采中应选择适合油田的套管类型,优化射孔方案,在保证施工成功率的情况下最大限度地保护套管。完成MTT+MIT测井133井次、MID-K测井125井次套损检测测井作业,给出了8个具体实例,为套损修复措施提供了科学依据。

一种磁感应成像中生物组织涡流信号的新型测量方法

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。

脑磁感应断层成像技术的敏感性分析及图像重建

为了分析脑磁感应断层成像(MIT)技术的敏感性,利用三层同心圆的简单头模型讨论了颅内血肿电导率大小、颅内血肿面积、颅内血肿位置及颅骨电导率大小对接收线圈上感生电压的影响,并利用变差正则化方法对三个不同位置的血肿进行了仿真重建.仿真结果表明:低电导率的颅骨对接收线圈上感生电压的影响不大,且利用变差正则化方法所获得的重建图像可以大致反映出颅内血肿的位置和大小.与Tikhonov正则化方法相比,重建图像的质量也得到了一定的提高,所以此方法为脑MIT的图像重建提供了一种有效的途径.

一种利用暂态响应分析提高电磁层析成像测量信号信噪比的新方法

本文提出了一种提高电磁层析成像测量信号信噪比的新方法。在电磁层析成像的前端测量电路中,最重要的一环是一个含有低通滤波器的相敏解调电路,当激励源从一个线圈切换到另一个线圈时,接收电压值发生变化,从而引起一个暂态响应过程。通常,测量和数模转换要等暂态响应过程完成、电压信号稳定后进行。本文提出了一种利用分析暂态相应过程中所含的信息而提高电磁层析成像测量信号信噪比的新方法。仿真和实验结果肯定了这种方法的有效性,测量到的电感值的标准方差下降多于50%。

套损检测技术在油田生产中的应用

在油田生产中,套损的检测和评价在复杂地质和工程条件下面临着诸多困难和挑战。介绍了MIT(多臂成像)、MID-K(电磁探伤)2种测井仪器的优势及不足,在实际应用中不断总结2种仪器及其组合测井的特点,归纳出满足油田生产需求的套损检测技术。

基于改进型迭代NR的磁感应断层成像图像重建算法

在磁感应断层成像中,图像重建是一个典型的病态问题,其数值解存在不稳定性.针对此问题,提出一种基于加权矩阵和L1范数正则化的改进型迭代Newton-Raphson （NR）算法.该算法通过在目标函数的误差项中引入加权矩阵,同时在L2范数正则化惩罚项的基础上引入L1范数正则化,改善图像重建解的病态性.设置3种典型的模型,分别对有无噪声的数据进行分析,将本算法与Tikhonov正则化算法和迭代NR算法进行对比.在无噪声数据分析中,所提算法相对Tikhonov正则化算法和迭代NR算法的相对图像误差减小0.11 ～0.14,相关系数提高13％ ～ 17％.在有噪声数据中,所提算法相对于Tikhonov正则化算法和迭代NR算法的相对图像误差减小0.06 ～0.09,相关系数提高7％ ～ 10％.提出的算法成像性能较好,且抗噪性能较强,为进一步的实验重建精确性提供理论依据.

新型阵列感应成像测井仪的研制与应用

阵列感应成像测井在大量的低电阻率油层测井综合解释中能够有效地确定储集层的含油饱和度 ,定量描述钻井剖面的侵入特性。简要地说明了国内最新研制的MIT型阵列感应成像测井仪的技术构成。介绍了该成像仪器的数字合成聚焦技术、井眼环境校正技术和测井试验等。通过在我国北部几个油田的多口井中与同类仪器对比试验分析 ,证明该仪器在薄层分析、确定地层电阻率及侵入特性等方面具有良好的应用前景。

导数法峰值锐化算法提高磁感应成像图像分辨率

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。

套损图像特征模式匹配识别技术及应用

针对套管损伤腐蚀检测识别问题,给出了4种损伤腐蚀类型的定义,开展了损伤腐蚀特征模式匹配识别研究,对传统图像轮廓跟踪与提取做了优化改进,将套损图像变换到三维空间,采用三维空间图像特征模式识别技术,通过对套损数据集中点间距测度阈值和点数值阈值的约束,搜索得到损伤腐蚀闭合三维体,将其划分为表示不同损伤腐蚀形状的特征子集,并提取特征子集的轴向和径向特征,对提取的特征和标准腐蚀模式特征进行匹配,可准确评判套管损伤腐蚀类型。实际应用表明,该技术能够准确地检测环状腐蚀、线状腐蚀、片状腐蚀和斑点状腐蚀,解决了目前无法识别套管损伤腐蚀类型的难题。