×

具有建模误差的电阻抗断层成像的级数反演。 (英语) Zbl 1527.65118号

本文将级数反演方法作为三维电阻抗断层扫描的重建方案,其中考虑了真实的电极测量。考虑了建模和数值误差的影响。特别是,被研究物体的内部导纳和电极-物体界面的接触导纳都被视为未知。对该方法进行了分析,首先证明了正向算子是解析的。其次,对相应的泰勒级数进行反演,得到一系列不同阶次的数值方法,用于求解电阻抗层析成像的逆问题。
这些方法的功能性和收敛性是建立在这样的假设下的:所采用的未知数的有限维参数化允许前向映射的Fréchet导数是内射的。通过诉诸贝叶斯反演激发的正则化,该方法进一步启发式地扩展到更一般的设置。利用基于模拟数据的三维示例对该正则化方法的性能进行了数值测试。

MSC公司:

65N21型 含偏微分方程边值问题反问题的数值方法
65纳米30 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65牛顿50 涉及偏微分方程的边值问题的网格生成、细化和自适应方法
65K10码 数值优化和变分技术
65J20型 抽象空间中不适定问题的数值解;正规化
65奈拉 涉及偏微分方程的边值问题的误差界
2015年1月62日 贝叶斯推断
41A58型 级数展开(例如泰勒级数、利德斯通级数,但不是傅里叶级数)
78A45型 衍射、散射
78A46型 光学和电磁理论中的逆问题(包括逆散射)
78M10个 有限元、伽辽金及相关方法在光学和电磁理论问题中的应用
78M50型 光学和电磁理论中的优化问题
35兰特 偏微分方程的逆问题
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 阿尔贝蒂,G.S。;Santacesaria,M.,Calderón的有限测量数反问题,《数学论坛》。西格玛,7,e35(2019)·Zbl 1426.35235号 ·doi:10.1017/fms.2019.31
[2] 阿尔贝蒂,G.S。;Santacesaria,M.,Calderón的有限测量数反问题II:独立数据,Appl。分析。,101, 3636-54 (2022) ·Zbl 1494.35179号 ·doi:10.1080/00036811.2020.1745192
[3] Arridge,S。;莫斯科,S。;Schotland,J.C.,卡尔德龙问题的逆Born级数,逆问题,28(2012)·Zbl 1238.35181号 ·doi:10.1088/0266-5611/28/3/035003
[4] 巴伯,哥伦比亚特区。;Brown,B.H.,使用线性重建技术重建电阻率图像的误差,临床。物理学。生理学。测量。,9, 101-4 (1988) ·doi:10.1088/0143-0815/9/4A/017
[5] Borcea,L.,电阻抗断层成像,逆问题,18,R99-R136(2002)·Zbl 1031.35147号 ·doi:10.1088/0266-5611/18/6/201
[6] Boverman,G.,《电阻抗断层成像中时变图像和电极接触阻抗的高效同时重建》,IEEE Trans。生物识别。工程师,64,795-806(2017)·doi:10.10109/TBME.2016年2578646
[7] Boverman,G。;Isaacson,D。;索尔尼尔,G.J。;Newell,J.C.,EIT中可变电极接触的补偿方法,IEEE Trans。生物识别。工程师,56,2762-72(2009)·doi:10.1109/TBME.2009.2027129
[8] 布雷肯,W。;Pidcock,M.,《电阻抗断层成像中的数据误差和重建算法》,临床。物理学。生理学。测量。,9, 105-9 (1988) ·Zbl 0850.35133号 ·doi:10.1088/0143-0815/9/4A/018
[9] 坎迪亚尼,V。;Hannukainen,A。;Hyvönen,N.,将电阻抗断层成像应用于头部成像的计算框架,SIAM J.Sci。计算。,41,B1034-60(2019)·Zbl 1428.65066号 ·doi:10.1137/19M1245098
[10] M.切尼。;Isaacson,D。;Newell,J.,电阻抗断层成像,SIAM Rev.,41,85-101(1999)·Zbl 0927.35130号 ·doi:10.1137/S0036144598333613
[11] Cheng,K-S;Isaacson,D。;纽厄尔,J.C。;Gisser,D.G.,《电流计算机断层扫描电极模型》,IEEE Trans。生物识别。工程师,36918-24(1989)·数字对象标识代码:10.1109/10.35300
[12] Dardé,J。;哈库拉,H。;Hyvönen,N。;Staboulis,S.,阻抗层析成像中的微调电极信息,反问题成像,6399-421(2012)·Zbl 1253.35216号 ·doi:10.3934/ipi.2012.6.399
[13] Dardé,J。;Hyvönen,N。;库特拉,T。;Valkonen,T.,《电阻抗断层成像接触适配电极模型》,SIAM J.Appl。数学。,82, 427-229 (2022) ·Zbl 1486.35463号 ·doi:10.1137/21M1396125
[14] Demidenko,E.,2D圆盘上均匀EIT问题的解析解及其在电极接触阻抗估算中的应用,Physiol。测量。,32, 1453-71 (2011) ·doi:10.1088/0967-3334/32/9/008
[15] Demidenko,E。;Borsic,A。;Wan,Y。;哈尔特·R·J。;Hartov,A.,使用魔术Toeplitz矩阵的EIT电极接触阻抗的统计估计,IEEE Trans。生物识别。工程师,58,2194-201(2011)·doi:10.1109/TBME.2011.2125790
[16] Ducut,J.D。;Alipio,M。;Go,P.J。;康塞普西翁,R。;维塞拉,R.R。;Bandala,A。;Dadios,E.,《电阻率层析成像在地下成像和物体探测中的应用综述》,Displays,73(2022)·doi:10.1016/j.displa.2022.102208
[17] Fraenkel,L.E.,复合函数高导数公式,数学。程序。外倾角。Phil.Soc.,83,159-65(1978)·Zbl 0388.46032号 ·doi:10.1017/S0305004100054402
[18] 加德,H。;Hyvönen,N.,卡尔德龙问题中的级数反转,数学。计算。,91, 1925-53 (2022) ·Zbl 1491.35456号 ·doi:10.1090/com/3729
[19] Garde,H。;Hyvönen,N。;Kuutela,T.,《关于电阻抗断层成像对数正演图的正则性》,SIAM J.Math。分析。,52, 197-220 (2020) ·Zbl 1433.35041号 ·doi:10.137/19M1256476
[20] 古斯塔夫森,T。;McBain,G.D.,scikit-fem:有限元组装的Python包,J.开源软件。,5, 2369 (2020) ·doi:10.21105/joss.02369
[21] Harrach,B.,有限多电极电阻抗断层成像中的唯一性和Lipschitz稳定性,反问题,35(2019)·Zbl 1491.92080号 ·doi:10.1088/1361-6420/aaf6fc
[22] Hyvönen,N。;Kaarnioja,V。;Mustonen,L。;Staboulis,S.,《用于处理电阻抗断层成像中不准确已知测量配置的多项式配置》,SIAM J.Appl。数学。,77, 202-23 (2017) ·兹比尔1357.65243 ·doi:10.1137/16M1068888
[23] Hyvönen,N。;Mustonen,L.,平滑完整电极模型,SIAM J.Appl。数学。,77, 2250-71 (2017) ·Zbl 1391.35364号 ·doi:10.1137/17M1124292
[24] Hyvönen,N。;Mustonen,L.,电阻抗断层成像中的广义线性化技术,数值。数学。,140, 95-120 (2018) ·Zbl 1402.65143号 ·doi:10.1007/s00211-018-0959-1
[25] 凯皮奥,J.P。;科莱赫梅宁,V。;萨默萨洛,E。;Vauhkonen,M.,电阻抗断层扫描中的统计反演和蒙特卡罗采样方法,反演问题,161487-522(2000)·Zbl 1044.78513号 ·doi:10.1088/0266-5611/16/5/321
[26] 凯皮奥,J.P。;Somersalo,E.,《统计与计算反问题》(2004),柏林:施普林格出版社,柏林
[27] 科莱赫梅宁,V。;Vauhkonen,M。;Karjalainen,P.A。;Kaipio,J.P.,《相邻和三角电流模式下静态电阻抗断层成像误差评估》,《生理学》。测量。,18289-303(1997年)·doi:10.1088/0967-3334/18/4/003
[28] Lechleiter,A。;Rieder,A.,《阻抗层析成像的牛顿正则化:通过局部注入收敛》,《反问题》,24(2008)·Zbl 1152.35516号 ·doi:10.1088/0266-5611/24/6/065009
[29] Nissinen,A。;海基宁,L.M。;科莱赫梅宁,V。;Kaipio,J.P.,电阻抗断层成像中离散化、域截断和未知接触阻抗引起的误差补偿,Meas。科学。技术。,20 (2009) ·doi:10.1088/0957-0233/20/10/105504
[30] Nissinen,A。;Kolehmainen,V.公司。;Kaipio,J.P.,阻抗层析成像中未知域边界引起的建模误差补偿,IEEE Trans。医学成像,30,231-42(2011)·doi:10.1109/TMI.2010/2073716
[31] Soleimani,M。;Gómez-Laberge,C。;Adler,A.,EIT中电导率变化和电极运动的成像,Physiol。测量。,27,S103-13(2006)·doi:10.1088/0967-3334/27/5/S09
[32] 萨默萨洛,E。;M.切尼。;Isaacson,D.,电流计算机断层扫描电极模型的存在性和唯一性,SIAM J.Appl。数学。,52, 1023-40 (1992) ·Zbl 0759.35055号 ·doi:10.137/0152060
[33] Uhlmann,G.,电阻抗断层成像和Calderón问题,反问题,25(2009)·Zbl 1181.35339号 ·doi:10.1088/0266-5611/25/12/123011
[34] Vauhkonen,M1997电阻抗断层成像与先前信息论文62Kuopio大学出版物C·Zbl 0872.35130号
[35] Vilhunen,T。;凯皮奥,J.P。;Vauhkonen,P.J。;萨沃莱恩,T。;Vauhkonen,M.,电极接触阻抗和内部电气特性的同时重建:I.理论,测量。科学。技术。,13, 1848-54 (2002) ·doi:10.1088/0957-0233/13/12/307
[36] Whittlesey,E.F.,《巴拿赫空间中的分析函数》,Proc。数学。《社会学杂志》,第16期,第1077-83页(1965年)·Zbl 0143.15302号 ·doi:10.1090/S0002-9939-1965-0184092-2
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。