电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography, ECT)是一种基于电容传感机理的过程成像技术。现阶段ECT技术的理论还不够完善,成像速度和成像精度的相互制约限制了ECT技术的广泛应用。就当前发展状况而言,研究图像重建理论和成像算法可以显著地改善图像重建的效果,对推动ECT技术的广泛应用能起到积极的作用。ECT图像重建是一个离散不适定的反问题,其不适定性和病态性以及该技术固有的“软场”特性会对重建效果产生非常严重的影响。本课题主要从提高图像重建速度和实现算法应用的角度出发研究ECT的图像重建,主要完成工作如下：(1)从正问题和反问题出发深入分析了ECT技术原理,利用奇异值分解和条件数工具分析了ECT图像重建反问题的不适定性和病态性,以及ECT反问题的不适定性对解稳定性的影响。(2)研究了三种具有代表性的ECT图像重建算法,分析其各自在ECT应用中的局限性,确定了本文算法研究工作的重点——实现简单快速成像。(3)探究应用Landweber迭代法成像时如何提高成像速度的问题。通过对算法迭代过程的优化,在不改变算法本身原理的基础上推导出了一种可离线计算迭代矩阵的单步Landweber算法。(4)研究应用Tikhonov正则化法求解图像重建反问题时正则化参数较难确定的问题。目前正则化参数的选取方法主要通过经验值或者较复杂的算法,本文研究采用最大奇异值法确定正则化参数来降低正则化算法应用的难度。(5)通过对传感器区域灵敏场的分析,研究了针对不同介电常数介质的图像重建方法。就高介电常数介质而言,灵敏场分布的“软场”特性相当明显,因此不能忽略其对图像重建的影响。最后就高介电常数和未知介电常数介质无法采用常规方法成像的问题,提出了一种新的构建灵敏度矩阵的方法。(6)搭建了基于NI LabVIEW软件的8极板ECT实验系统平台。制作了8极板电容传感器,修复并调试实验室前人设计的数据采集电路使其能够满足课题工作需要。结合该系统对成像算法进行测验,并利用该系统研究了一种基于ECT技术的常见易燃易爆液体安全性的初步检测方法。