正则化广义逆ERT 图像重建算法的研究

提出一种正则化广义逆ERT图像重建算法，利用ERT仿真软件得到的数据进行图像重建。与常用的ERT图像重建算法进行比较，重建出的图像经过统一的门限滤波后，反投影算法、灵敏度系数算法和正则化广义逆ERT图像重建算法重建图像的CSIE平均值分别为12％，9％和6％。研究表明，正则化广义逆ERT图像重建算法重建速度快，能显著提高重建图像的质量，适合于工业过程应用。     

基于Kalman滤波的ECT图像重建算法

由于测量环境等因素的影响,实测数据往往带有噪声。为此,应用Kalman滤波算法进行电容层析成像（ ECT）系统图像重建,在归一化电容值中加入不同程度的噪声信号,利用噪声的统计特性进行测量值滤波,最终得到图像灰度值。在三种流型下与Landweber迭代算法进行了仿真比较,并在ECT实验装置上进行了静态实验。仿真与实验结果表明：Kalman滤波去噪效果优于Landweber迭代算法。     

代数神经网络电阻层析成像图像重建算法

两相流体具有复杂性的流动特性,图像重建的精度是两相流参数准确测量的基础。针对电阻层析成像系统存在的软场特性、强非线性和不适定性,使得重建的图像质量差、计算时间长等问题,基于代数运算的神经网络,给出了一种基于代数神经网络电阻层析成像图像重建算法。该算法通过建立代数神经网络,以测量的边界电压值作为神经网络的输入,将图像重建转变为一个严格对角占优的线性方程组的求解问题,以达到图像快速、准确的重建目的。通过实验仿真分析,该方法具有收敛速度快、代价低和误差小等特点。     

改进Landweber电阻层析成像图像重建算法

为了克服电阻层析成像系统不适定性的影响,提高图像重建质量,提出一种改进Landweber电阻层析成像图像重建算法。利用基于粒子群算法的改进遗传算法,对敏感场均匀分布时灵敏度矩阵进行预处理,降低其条件数,改善其病态性,并应用于两相流典型流型图像重建。仿真实验结果表明,改进算法可将敏感场均匀分布时灵敏度矩阵条件数降低98.15%,有效提高了图像重建质量。     

基于文档图像的贝叶斯重建算法仿真研究

研究文档图像的分辨率提高问题,针对数字化文档图像在采集过程中遇到的低分辨率、噪声、纸张质量蜕化和形变等因素影响,提出了一种新的贝叶斯估计的最大后验概率算法对文档图像进行恢复和重构.首先利用聚类方法对文档中文字进行自动分类,然后依据每个类别中相同字符的先验知识,例如出现频率,几何特性等,利用一个能量方程来求取最终的MAP最优解,然后一个新颖的MAP迭代算法,反复利用对高分辨率图像的估计来逼近最优解,从而使得最终的高分辨率字符图像获得很高的清晰度.仿真结果表明提出的算法能稳定地提高文字的分辨率,提高文档的识别准确率,并且具有高的运算效率.在此基础上利用本文方法,可以方便的实现多文档或者书籍图像的重建和恢复.     

两相流空隙率测量的ERT技术新算法研究

基于BFGS最优化方法,提出一种新型的ERT图像重建算法:改进的BFGS算法.新算法采取了不精确搜索方向,并用单位矩阵近似代替目标函数的Hessian矩阵,以减小计算量,提高算法的重建速度.将新算法应用于两相流空隙率的测量.数值实验证明,新算法重建图像的质量优于目前常用的灵敏度系数法,空隙率测量的最大绝对误差可小于8%,获取一个空隙率测量值的时间小于0.1s.     

基于CS-GPSR的电容层析成像图像重建算法

提出将基于压缩感知(CS)理论的稀疏梯度投影(GPSR)算法应用于电容层析成像(ECT)图像重建过程中.采用离散Fourier变换(DFT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;将ECT灵敏度矩阵的各行按随机顺序进行排列,得到ECT系统观测矩阵,同时将测量电容向量的各行按相同顺序进行排列,得到观测投影向量;使用GPSR算法进行图像重建.仿真实验结果表明:基于CS理论的GPSR(CS-GPSR)算法重建图像质量明显优于LBP算法和Landweber迭代算法.本文所述算法可实现较高精度的图像重建,为ECT图像重建的研究提供了一种新的手段.     

一种改进的代数神经网络电阻层析成像图像重建算法

本文以16电极的ERT系统为背景,从图像重建的稳定性和速度两方面对两相流场的图像重建算法优化进行实验室研究。针对电阻层析成像系统存在的软场特性、强非线性和不适定性,重建的图像质量差、计算时间长等问题。采用了一种将基于类支集函数的代数神经网络算法,将图像重建转变为一个严格对角占优的线性方程组的求解问题,以达到图像快速、准确的重建目的,该算法的求解过程稳定并具有良好的计算性能。同时针对大规模神经网络算法训练速度较慢的问题提出了分区域求解的改进方法。通过实验仿真分析,改进后的算法具有简化神经网络结构,比大规模神经网络运算速度快,误差小等优点,为电阻层析成像系统图像重建提供了新的有效方法。     

基于改进Landweber算法的ECT图像重建

电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)系统图像重建算法中,Landweber算法在重建图像质量及实时性方面取得较好的折衷,然而该算法针对不同的流型存在迭代步数差别较大及半收敛等问题。针对上述问题,通过同伦摄动方法推导出二阶迭代公式;并针对二阶迭代公式谱半径可能影响算法收敛的问题,通过添加约束因子以获得一种全收敛的改进Landweber算法。实验结果表明,改进算法在相对误差及相关系数上均优于原Landweber算法及其他对比算法,从而验证了改进算法的收敛性及有效性。     

基于改进Landweber算法的ETC图像重建

电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography, ETC)系统图像重建算法中,Landweber算法在重建图像质量及实时性方面取得较好的折衷。然而该算法针对不同的流型存在迭代步数差别较大及半收敛等问题,针对上述问题,通过同伦摄动方法推导出二阶迭代公式,并针对二阶迭代公式谱半径可能影响算法收敛的问题,通过添加约束因子以获得一种全收敛的改 进Landweber算法。实验结果表明,改进算法在相对误差及相关系数上均优于原Landweber算法及其他对比算法,从而验证 改进算法的收敛性及有效性。     

基于改进粒子群优化的电容层析成像图像重建算法

Landweber电容层析成像ECT图像重建算法与粒子群优化算法PSO结合后能够进一步提高成像质量,但标准粒子群优化算法用于图像重建优化时存在陷入局部最优的现象。针对该问题,提出一种基于改进粒子群优化结合Landweber算法的电容层析成像图像重建算法。新算法在Landweber算法的基础上加入改进的惯性权值指数衰减粒子群优化策略,通过增加以指数规律衰减的粒子速度更新公式的约束因子,以保证算法在开始阶段具有较强的全局寻优能力,而在后期具有较强的局部寻优能力,从而实现对Landweber算法初始重建结果的进一步优化,以提高重建图像的质量。为验证新算法的有效性,选取较典型的LBP、改进Tikhonov迭代算法及Landweber图像重建算法,完成了ECT图像重建的对比实验。仿真结果表明,相对于其他算法,对于常见的几种流型,新算法在重建图像的主观及客观质量方面均有明显提高。     

电阻层析成像系统全电极模型仿真研究

在电阻层析成像系统中,激励模式和电极数目的设计直接影响到整个系统。为了提高重建图像质量,更好地指导ERT系统设计,对敏感场进行深入的分析是必要的。通过电磁场有限元仿真软件COMSOL,构建ERT的电极模型,通过对空场和离散介质场域的仿真研究,分析了各个因素对敏感场的影响,并对四种典型流型进行了图像重建。仿真实验表明,COMSOL图像重建效果满意,为图像重建的研究提供了新的思路。     

电容层析成像技术中图像重建算法的发展及研究

为使电容层析成像(ECT)技术应用于多相流参数在线测量,有效提高其图像重建精度与速度是该技术的关键,也是国内外学者的研究热点。对ECT技术图像重建算法原理进行了分类叙述,在此基础上,综述了ECT技术图像重建方法近期研究成果,提出了进一步研究的方向和内容。     

基于模糊阈值分割的ECT图像重建方法

电容层析成像(ECT)技术是近年来发展较快的过程成像技术之一,图像重建算法是其应用的关键。但由于ECT的软场特性,重建的图像往往具有边界模糊效应。提出一种基于模糊阈值的ECT图像重建方法。该方法采用Landweber法进行图像重建,引入模糊阈值法确定重建图像的最佳阈值。采用仿真实验对该方法进行了验证,结果表明:该方法重建图像精度较高,具有较大的实用价值。     

快速在体光声计算层析图像重建方法

针对超声阵列式光声计算层析成像技术数据采集量大、成像速度慢的问题,为拓展该技术在血流动力学等领域的应用,提出一种基于主成分分析(PCA)的快速光声计算层析图像重建方法。该方法首先通过部分全采样数据,构建样本图像矩阵;然后,通过矩阵分解运算构建信号投影矩阵;最后,基于该投影矩阵在三倍欠采样条件下快速重建出高质量三维光声图像。在体小鼠背部血管成像实验表明:与传统反投影光声图像重建方法相比,基于主成分分析的光声图像重建方法可将数据采集规模降低约35%,三维图像重建速度提高约40%,实现了三倍欠采样条件下高精度光声图像的快速采集与重建。