Elektrische Kapazitätstomografie mit phantomabhängiger Adaptivität

Abstract

Zusammenfassung In der elektrischen Kapazitätstomografie (ECT) verbessert sich die Auflösung der rekonstruierten Permittivitätsverteilung mit der Elektrodenanzahl, wohingegen die Anzahl der Kapazitätsmessungen und die Messzeit steigt und das Signal-Rausch-Verhältnis sinkt. Um einen Kompromiss zwischen Elektrodenanzahl und Auflösung zu finden, haben wir ein phantomabhängiges Adaptionsverfahren untersucht, in dem grobe Messungen mit verbundenen Einzelelektroden, die quasi synthetische größere Elektroden darstellen, durchgeführt werden. Das Verfahren wurde anhand eines Kunststoffzylinders im Erfassungsbereich im Inneren eines Rohres getestet. Wir vergleichen die rekonstruierten Ergebnisse basierend auf den Kapazitäten zwischen sechs synthetischen Elektroden und zwölf elementaren Elektroden sowie mit dem Adaptionsverfahren, das sowohl die Kapazitäten zwischen den sechs synthetischen Elektroden als auch zwischen einigen der elementaren Kapazitäten auswertet. Die Permittivitätsverteilung wird mit dem projizierten Landweber-Algorithmus einerseits aus berechneten Kapazitäten (Simulation mit der Finite-Elemente-Methode, FEM) und andererseits aus gemessenen Kapazitäten rekonstruiert. Die Kapazitäten werden dabei für jeweils zwei Fälle bestimmt. Im ersten Fall werden die Elektroden, die gerade nicht Teil der betrachteten Kapazität sind, geerdet, im zweiten Fall sind sie potentialfrei. Die Ergebnisse zeigen, dass im Erdungsfall die Rekonstruktionsergebnisse der gemessenen Kapazitäten mit dem Adaptionsverfahren sogar verbessert werden können. Im potentialfreien Fall und bei den Simulationen konnte das Phantom nur mit einer Verschlechterung der Auflösung dargestellt werden.