电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)是典型的过程层析成像技术,其主要原理是将极板均匀安装在被测管道外测得极板之间的电容值,再通过图像重建算法进行被测场域2D或者3D重建。ECT技术具有无辐射、响应速度快、结构简单、非接触等优点,但ECT图像重建是一个具有着“不适定性”和“病态性”的反问题,会对图像重建效果有着一定的影响。本文主要从提高图像重建效果和降低迭代算法步长的角度出发研究ECT图像重建算法。主要完成工作如下:(1)从电容值测量以及图像重建角度深度分析ECT系统原理;采用有限元方法进行ECT模型仿真;对现有算法进行仿真比较,并比较各个算法的优缺点。(2)针对单个图像重建准则会导致图像重建质量较差,提出了一种基于多准则的ECT图像重建算法,该方法将最小二乘准则、平滑准则以及向量内积准则有效的结合在一起构造新的迭代算法,图像重建结果表明图像重建效果优于传统算法。(3)针对多数迭代算法在求解大规模方程组时会出现收敛速度慢、迭代步数较长的问题,在Landweber迭代算法基础上引入Steffensen加速方法提出了一种新的图像重建算法,该算法有效的减少了迭代步长。图像重建结果表明该算法在相同迭代次数下成像效果优于传统算法。(4)针对传统Landweber算法在ECT图像重建中出现迭代步数较长,图像成像质量不高等问题进行深入分析,并在此基础上提出一种改进同伦摄动的Landweber图像重建算法,通过添加约束因子来提高图像重建质量以及减少迭代步长。实验结果表明该算法在相同的迭代次数下成像结果远远优于传统算法。