基于粒子群算法的二維介質重構

摘 要:基于粒子群算法，在環狀構型下通過矩量法數值分析了二維均勻、各向同性連續介電常數實部，在無噪聲、有先驗約束情況下的重構。重構結果表明，該重構方法有較好的重構結果。該研究對基于電磁場理論的醫學臨床診斷乃至于對遙感、地球勘探、無傷探測等做了理論上的準備，也為生物體電磁波成像的實際應用提供了理論指導。

關鍵詞:粒子群算法; 逆散射; 重構; 適應值函數

中圖分類號:TP274 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)12-0081-04

2-D Medium Reconstruction Based on Particle Swarm Algorithm

ZHANG Xiao-di， WU Ji-xia， ZHANG Hui

(College of Physics and Electronic Engineering， Xianyang Normal University， Xianyang 712000， China)

Abstract:Based on the particle swarm optimization algorithm， the real parts of the 2-D homogeneous and the isotropic medium was numerically analyzed by the method of moment in the circle configuration， and the reconstruction was performed in the cases of no-noise and the prior constraint. The reconstruction results show the reconstruction method has a good effect. The study can provide the theoretical preparation， such as clinical diagnosis， remote sensing， nondestructive testing， and the theoretical guidance for the practical application of the electromagnetic imaging based on the electromagnetic wave theory.

Keywords: particle swarm algorithm; inverse scattering; reconstruction; fitting value function

0 引 言

生物體電磁波成像有電阻抗成像、電磁參數重構等方法。電磁參數重構，其本質是電磁逆散射，它是一種以電磁波作為信息載體，通過在電磁波作用下，測量生物體周圍的電磁波分布，反演生物組織內電磁參數的方法。由于生物體電磁參數分布可以反映生物體的溫度分布、血液容量、血氧含量等許多生理信息[1-2]，不同組織的電磁參數不同，正常組織與病變組織的電磁參數也不同。所以，生物體的電磁參數分布可以作為醫學臨床分析依據。

生物體電磁波成像的研究主要表現在對成像算法和成像技術的研究。對于算法研究，由于目標體的維數、不連續性、各向異性以及測量數據相對于求解目標的有限性等，造成求解問題的非線性、病態性[3]，使得對于成像算法的研究一直是生物電磁學乃至計算電磁學研究的熱點問題。在算法的研究中，有第一代基于衍射成像的逆散射算法，研究高對比度介質成像的確定性算法[4-7]，如Born方法、變形的Born方法、N-K(newton-kantorovitch)方法、L-M(levenberg-marquardt)迭代方法等。……