A novel combined regularization algorithm of total variation and Tikhonov regularization for open electrical impedance tomography

Tikhonov正则化 电阻抗断层成像 正规化(语言学) 算法 反问题 支持向量机的正则化研究进展 数学 迭代重建 计算机科学 数学优化 断层摄影术 人工智能 物理 数学分析 光学
作者
Jinzhen Liu,Ling Lin,Weibo Zhang,Gang Li
出处
期刊:Physiological Measurement [IOP Publishing]
卷期号:34 (7): 823-838 被引量:38
标识
DOI:10.1088/0967-3334/34/7/823
摘要

A Tikhonov regularization method in the inverse problem of electrical impedance tomography (EIT) often results in a smooth distribution reconstruction, with which we can barely make a clear separation between the inclusions and background. The recently popular total variation (TV)regularization method including the lagged diffusivity (LD) method can sharpen the edges, and is robust to noise in a small convergence region. Therefore, in this paper, we propose a novel regularization method combining the Tikhonov and LD regularization methods. Firstly, we clarify the implementation details of the Tikhonov, LD and combined methods in two-dimensional open EIT by performing the current injection and voltage measurement on one boundary of the imaging object. Next, we introduce a weighted parameter to the Tikhonov regularization method aiming to explore the effect of the weighted parameter on the resolution and quality of reconstruction images with the inclusion at different depths. Then, we analyze the performance of these algorithms with noisy data. Finally, we evaluate the effect of the current injection pattern on reconstruction quality and propose a modified current injection pattern.The results indicate that the combined regularization algorithm with stable convergence is able to improve the reconstruction quality with sharp contrast and more robust to noise in comparison to the Tikhonov and LD regularization methods solely. In addition, the results show that the current injection pattern with a bigger driver angle leads to a better reconstruction quality.

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