A reconstruction algorithm for EIT based on the Back-projection-Sensitivity Coefficient Fusion

doi:10.1109/jsen.2026.3727594

A reconstruction algorithm for EIT based on the Back-projection-Sensitivity Coefficient Fusion

2026-09-02

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DOI：10.1109/jsen.2026.3727594

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电学阻抗断层成像（EIT）是一种非辐射、非侵入且低成本的成像技术。它在医学成像和工业过程监测中具有广阔的应用前景。尽管具有这些优势，但软场效应和反问题的病态性给图像重建带来了困难，限制了EIT的发展。成像算法在EIT成像过程中起着重要作用。通常，基于灵敏度系数矩阵（SCM）的灵敏度系数（SC）算法和基于后投影矩阵（BPM）的线性后投影（LBP）算法是两种最广泛使用的实时图像重建方法。然而，SC受限于SCM的病态条件和中心区域灵敏度低，而LBP则存在星状伪影并忽略了投影路径上的衰减。本文提出了一种名为后投影-灵敏度系数融合（BSCF）的新方法，通过融合传统SCM和BPM形成一种新型的SCM。该方法显著降低了SCM的条件数，缓解了反问题的病态性，增强了中心区域的灵敏度，并改善了沿投影路径的空间变化贡献的表示。包括奇异值分析、条件数和均匀性指数的评估表明，BSCF矩阵表现出更优越的数学特性。与SC、LBP、WLBP、一步Landweber和BSCF的数值模拟和实验比较表明，BSCF通常能实现更低的相对误差（RE）和更高的相关系数（CC），同时更准确地重建物体的大小、形状和位置，尤其是在中心和多个物体的情况下。它还具有0.210ms的最短平均在线计算时间，并在SNR为15和10 dB时保持稳定性能。总体而言，BSCF在重建精度、计算效率和抗噪声能力之间提供了良好的平衡，显示出在实时EIT成像应用中的巨大潜力。

Keyword:

Electrical impedance tomography (EIT)

Sensitivity Coefficient algorithm

Linear Back-Projection algorithm

image reconstruction

A reconstruction algorithm for EIT based on the Back-projection-Sensitivity Coefficient Fusion

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