电容层析成像图像重建算法对比

图像重建算法在电容层析成像技术的实际应用中起着至关重要的作用。针对图像重建算法的研究,文中将线性反投影法、奇异值分解法、代数重建算法、Landweber算法、Tikhonov正则化算法的基本原理进行对比。基于MATLAB仿真平台对4种多相流流型进行仿真,并从图像误差、相关系数、计算时间3个方面对比重建图像的效果。分析结果表明,直接算法的图像重建速度优于迭代算法,但其图像重建质量劣于迭代算法。     

基于稀疏度自适应压缩感知的电容层析成像图像重建算法

为提高电容层析成像(ECT)系统重建图像的质量,该文提出一种基于改进稀疏度自适应的压缩感知电容层析成像算法。利用压缩感知与电容层析成像算法的契合点,以随机改造后的电容层析成像灵敏度矩阵为观测矩阵,离散余弦基为稀疏基,测量电容值为观测值,建立模型。利用线性反投影算法(LBP算法)所得图像预估原始图像稀疏度,以预估稀疏度值作为索引原子初始值进行稀疏度自适应迭代。改进后的稀疏度自适应匹配追踪重构算法实现ECT图像重建,解决了稀疏度预估不准确导致重建图像精度差的问题。仿真实验结果表明,该算法可以有效重建ECT图像,其成像质量优于LBP算法、Landweber算法、Tikhonov算法等传统算法,是研究电容层析成像图像重建的一种新的方法和手段。     

基于压缩感知的电容层析成像图像重建算法

为提高电容层析成像（ECT）系统采样速率及重建图像质量,本文提出一种基于压缩感知理论的ECT图像重建算法.首先,应用离散Fourier变换基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;接着,从16电极ECT系统中随机选取14个电极按随机顺序进行激励,并按随机顺序测量不同电极之间电容值,得到测量电容信号并建立相应的观测矩阵;最后,采用L1范数正则化模型和原对偶内点法实现图像重建.仿真实验结果表明,基于压缩感知理论算法重建的图像其质量优于Landweber迭代算法,在节省采样时间的同时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.     

基于改进电极敏感场的ECT图像重建算法研究

针对目前电容层析成像技术中重建图像质量有待提高的问题,对该技术正问题和反问题的改进方法进行了研究。通过将电极数目由传统的8电极增加至12电极来增加投影数据,从而改善图像重建的欠定性,并且在12电极敏感阵列的基础上对其灵敏度矩阵进行了均值滤波的改进处理,基于处理后的灵敏度矩阵对经典图像重建算法LBP算法和Landweber迭代算法进行了改进,仿真研究结果表明,基于敏感场滤波处理后的两种算法较之于原始算法成像精度明显提高。且两种算法中,改进后的Landweber迭代法成像效果更好。     

电容层析成像图像重构的三阶混合算法

 针对电容层析成像图像重构Tikhonov正则参数的选取问题,提出利用Morozov偏差原理确定正则参数,使其选取与初始数据的观测误差相匹配,并提出三阶收敛算法与双参数模型相结合的混合算法,使其选取更加快速、合理.数值实验表明:三阶混合算法优于典型的Newton方法;正则参数的选取影响重构图像的精度和速度;对于各种设定流型,本文提出的混合算法重构图像速度更快,重建图像质量更高.     

改进的图像重建迭代算法

针对不完全数据图像重建问题,该文从积分方程角度提出一种改进的图像重建迭代算法(Im-proved Iterative Reprojection Reconstruction,IIRR),并证明其在范数下收敛。该算法的图像重建收敛速度和重建图像误差依赖于引入的参数因子、已知的投影数据与图像的先验信息。重建图像可以表示为由已知投影数据所构成图像的级数形式。数值模拟结果表明,IIRR算法在不完全数据的情况下具有较好的图像重建能力。     

混凝土超声层析成像中的塔式算法

针对混凝土超声CT层析成像的常规迭代算法ART.提出了分块迭代的塔式ART算法.该方法克服了传统ART算法计算精度不高,异常体周边单元受异常体影响显著等缺点.其基本思想是按分辨率由小到大的顺序将测区进行逐级分块,利用ART迭代算法计算每一级块单元的波速,并将上一级单元的波速当作下一级单元的迭代初始值,通过不断细化块单元,最终达到重建混凝土测区内部结构图像的目的.对比ART算法改进前后数字模拟试验及混凝土试块试验的结果,说明分块迭代的塔式ART算法在混凝土层析成像中,迭代精度得到提高,异常体位置更明显,并减弱了异常体对周边单元的影响.     

Landweber在电磁层析成像图像重建算法中的应用

电磁层析成像技术(EMT)是一种新兴的电学层析成像技术,利用管道周围的传感器阵列来检测被测空间,计算出物体的电导率或磁导率的分布情况.本技术具有不接触、不侵入、可检测磁性材料等优点,因此它在工业、生物医学、管道检测等领域具有潜力.目前EMT技术仍处于初步阶段,如何将EMT技术应用到实际的生产生活当中去是我们的研究目标.本论文从电磁层析成像技术的研究意义和基本原理入手,运用Comsol软件对EMT系统进行二维仿真,并提出一种基于Landweber的EMT图像重建算法.     

基于Landweber迭代的图像重建算法

本文尝试将一种新型的基于Landweber迭代算法用于电阻抗断层图像(EIT)重建。该算法与线性反投影算法不同,Landweber算法可以明显地改进图像质量。仿真结果表明,它不仅可以消除噪声干扰,而且能加快收敛速度。     

基于改进Landweber算法的光学层析成像研究

光学层析成像技术由于其非接触性、结构简单、采样率高、安全性高、分辨率高等特性,在工业流体监测以及医学等领域得到广泛应用,同时在学术领域上也具有很高的研究价值。光学层析成像分为扫描阶段和图像重建阶段。在重建过程中,算法的性能往往决定着图像重建的质量。鉴于现有重建算法存在重建速度慢与图像质量不高等问题,提出一种基于预置矩阵的Landweber重建算法。该算法通过引入历史迭代信息、在迭代过程中添加预置矩阵和加速项而加快迭代速度,减小重建图像与真实图像的误差。对圆形测量场内5个特定分布进行实验仿真,对比所提改进算法与传统算法的性能。仿真结果显示,该算法的重建误差在5%左右,同时证实该改进算法相较于传统算法有显著性能提升,重建误差降低48%,图像质量得到显著提升。     

电阻抗成像的修正阻尼最小二乘重建算法

本文给出了一种新的电阻抗成像的图像重建算法,该算法是对Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ类算法的改进。算法根据 目标函数的分析,将以前常用的,对正规方程组的求解。转化为 解一个条件数更好的超定方程组的最小二乘解。理论分析和数值试验都表明,这种新的重建算法较常用的Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ类算法,不仅数值稳定性有较大的提高,而且计算量有所减少,同时这种算法也适用于其他最小二乘问题的求解。     

基于电路网络理论的电容层析成像方法

本文描述了一种用于两种成份的流体成像的12电极电容层析成像新方法.该方法基于电路的网络理论,首先对重建区域假定一个介电率分布,用电容网络作为离散化模型,将每一个源电极和探测电极对组成的测量电路看作一个四端网络,该四端网络的跨导与源电极和探测电极之间的电容值是线性关系,这个电容值和测量得到的电容值之间存在误差,根据这个误差对修正介电率分布.通过对不同介质分布作的模拟实验结果,证实了该算法是有效的,收敛的.     

数字化电容层析成像系统没计

基于Xilinx Spartan-3型FPGA芯片,设计了一套数字化电容层析成像数据采集系统.该系统南FPGA构建片内DDS模块,与外部D/A配合,产生激励型号,嵌入于FPGA内部的MCU模块控制多路选通、调节PGA增益并与PC及通讯,FPGA硬线逻辑控制A/D采集并实现数字相敏解调.该系统具有结构灵活、测量精度高以及测量速度快等特点.     

数字化电容层析成像系统设计

基于Xilinx Spartan-3型FPGA芯片,设计了一套数字化电容层析成像数据采集系统。该系统由FP-GA构建片内DDS模块,与外部D／A配合,产生激励型号,嵌入于FPGA内部的MCU模块控制多路选通、调节PGA增益并与PC及通讯,FPGA硬线逻辑控制A／D采集并实现数字相敏解调。该系统具有结构灵活、测量精度高以及测量速度快等特点。     

油水两相流电容层析成像系统电容测量电路的设计

微小电容检测是电容层析成像技术的一个关键和难点。针对油水两相流电容层析成像系统的具体要求，本文研制一种微小电容交流测量电路。电容测量电路的静态测量误差小于0.2％，漂移为0.05％/小时。实验结果表明满足使用要求。     

一种新的基于敏感场变换的电容层析成象算法

本文提出了一种新的基于敏感场变换的电容层析成象（ＥＣＴ）算法,给出了敏感变换的公式和新的确定阈值的公式,计算机模拟的结果表明,经过改进以后的算法对各种相浓度分布的成象结果都有明显的改善,证明该算法较以前有较大进步。