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。     

基于改进Landweber算法的静电传感器研究

由于静电层析成像信息量少且本身为严重病态导致图像重建分辨率很低,为了提高图像重建质量,提出了一种改进的Landweber图像重建算法.采用线性反投影(LBP)算法重构的图像作为Landweber 迭代算法的初始值,再以Landweber算法重构最终图像.仿真实验表明:采用改进的Landweber迭代算法较之单独使用LBP算法和Landweber算法有较好的成像效果,可提高成像精度,较准确地判断管道内电荷的分布情况.     

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。     

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。     

基于SOA优化的电磁层析成像图像重建研究

电磁层析成像逆问题根据灵敏场的边界测量值,通过合适的图像重建算法重建出物场区域内具有电导率或者磁导率的物体的分布情况,是电磁层析成像技术的核心。在逆问题求解的过程中,存在严重的不适定性,导致求解结果不准确,这主要是由于在图像重建过程中灵敏度矩阵的病态性所导致的。为了改善灵敏度矩阵的病态程度,提高成像质量,文章提出将人群搜索算法引入到电磁层析成像图像重建中,利用人群搜索算法对灵敏度矩阵进行优化,降低其条件数,改善病态程度,然后采用Landweber迭代算法进行图像重建验证效果。仿真结果表明,人群搜索算法能够明显降低灵敏度矩阵的条件数,从而有效提高图像重建结果。     

一种改进牛顿-拉夫逊ERT算法

为了满足电阻层析成像(electrical resistance tomography, ERT)技术在实际应用时对修正牛顿-拉夫逊算法逆问题求解精度的要求,从初始值、正则化因子调整、灵敏度矩阵更新、阈值优化等方面进行了改进。利用可实现离线优化与计算的改进Landweber预迭代算法获得算法初始值,然后在逆问题求解过程中,按概率采取不同的策略调整正则化因子,同时根据正问题计算结果自动更新灵敏度矩阵,最后以进一步减小敏感场边界电压计算值与测量值的误差为优化目标,利用改进遗传算法优化重建图像阈值,进而得到敏感场域内电阻率分布的最优值。仿真结果验证了上述措施的有效性。     

基于修正隐式Landweber方法的ECT图像重建算法

针对电容层析成像(ECT)技术中存在的软场效应及病态问题,提出一种基于修正隐式Landweber的电容层析成像算法。在分析电容层析成像系统基本原理的基础上,给出隐式Landweber方法解决ECT图像重建问题的求解公式,并对该公式进行迭代修正。同时对修正后的隐式Landweber电容层析成像算法的收敛性进行分析。仿真实验结果表明,修正隐式Landweber方法在解决ECT图像重建问题上,其精度与速度均优于经典Landerber、LBP等方法,且实现简单、稳定性好。     

电阻层析成像系统敏感场特性分析及图像重建

电阻层析成像系统敏感场受多相流介质分布的影响,敏感场分布数据作为图像重建所需的先验数据必须通过理论计算的方法得到.为了提高重建图像质量,对敏感场分布进行分析是非常必要的.在分析电阻层析成像的基本原理的基础上,采用有限元的方法建立了敏感场的数学模型,通过对敏感场场域的分析,研究了影响敏感场分布的因素及规律,完成了敏感场分布计算及可视化仿真.依据敏感场的计算结果,提出了一种基于多项式加速的ERT图像重建算法,给出了算法的数学模型,并利用谱分析对该算法的收敛性进行了证明.仿真实验结果表明,敏感场有限元模型是正确的,图像重建算法兼备成像质量高及收敛速度快等优点,为ERT图像重建算法的研究提供了一个新方法.     

基于改进果蝇优化算法的ECT图像重建方法

电容层析成像(ECT)的反问题具有严重的不适定性,因此经典算法的重建结果往往精度不足,并伴有很多伪影。为了提升重建图像质量,考虑将果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)应用在ECT图像重建上。FOA作为群智能搜索算法,具有原理简单、参数设置少、容易实现等优点,但是容易陷入局部最优。针对该问题,作者提出一种改进果蝇优化算法,通过与Tikhonov正则化算法相结合求解ECT图像重建问题。为了验证新算法的有效性,选择五种流型作为重建目标,并将LBP算法、Tikhonov正则化算法以及Landweber算法的重建结果作为对照组。仿真实验结果表明,本文算法可以有效提高图像重建精度,重建图像在相对误差和相关系数方面均有所提升,验证了该算法的有效性。     

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.     

基于改进FOCUSS算法的电容层析成像算法研究

针对电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)逆问题求解的病态性和不适定性,在压缩感知(compressed sensing,CS)的基础上,提出一种改进FOCUSS的ECT重建算法。采用离散余弦变换(DCT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理,在使用正则化FOCUSS算法求解的过程中引入拟牛顿法逼近求解中间稀疏变量,以提高信号重构的准确性。仿真实验结果表明,同LBP、Tikhonov和Landweber和FOCUSS算法相比,改进的FOCUSS算法能够有效区分物场中的不同介质,改善图像过度平滑的问题,减小图像误差至0.23,提高图像相关系数至0.80,具有更好的成像效果,为ECT图像重建算法的研究提供新的思路。     

基于回代信赖域的电阻层析成像算法

针对电阻层析成像(ERT)技术中反演问题的病态性,提出一种改进的回代信赖域算法BTR(Backtracking Trust Region),并将其应用于气/水两相流的可视化测量。该算法通过信赖域算法获得迭代方向,通过回代技术获得迭代步长,可在减小重建误差的同时,提高成像速度。利用Comsol软件进行仿真,并设计ERT系统对各种典型流型进行测量,验证了算法的可行性。通过与Landweber算法、共轭梯度算法和现存的信赖域算法的比较,证明本文方法明显改进了成像精度和实时性。     

基于局部能量的电容层析成像图像融合方法

针对电容层析成像技术的"软场"效应和病态问题对重建图像精确度的影响,在分析电容层析成像基本原理和成像算法的基础上,提出了一种基于局部能量的电容层析成像图像融合方法。该方法以线性反投影、Landweber和共轭梯度算法作为图像重建的基础,利用各个图像的互补特性,经对重建的图像小波分解后,分别采用基于局部能量和加权平均算子融合规则对分解后图像的高频系数和低频系数进行图像的融合,得到准确度更高的成像结果。仿真实验结果表明,融合后成像精确度得到明显提高,缩小了误差,图像更接近原型,为ECT图像重建的研究提供了一个新的方法。     

图像分块压缩感知中的自适应粒重建算法

在图像分块压缩感知（Block compressed sensning, BCS）框架下,基于平滑投影Landweber迭代的重建算法能以低计算复杂度确保良好率失真性能,尤其是采用主成分分析（Principle component analysis, PCA）作自适应硬阈值收缩。然而,在PCA学习过程中忽略了图像局部结构特性平稳,会影响Landweber迭代重建性能的提升。针对该问题,本文采用粒计算（Granular computing, GrC）理论,根据图像子块结构特性将图像分解为若干粒,再实施PCA学习各粒的稀疏表示基底,并 对粒内子块硬阈值收缩去噪。由于粒内图像子块具有平稳的结构特性,可有效改善硬阈值收缩性能。实验结果表明,与传统算法相比,本文算法重建图像的整体客观质量较优, 且可更好地保护边缘与纹理等重要细节,主观视觉质量良好,与此同时,保证了较低的重建计算复杂度。     

基于场量提取法的电磁层析成像系统的灵敏度推算

电磁层析成像技术(EMT)是一种新型的电学层析成像技术,它通过测量激励和接受线圈之间的互感变化而实现物场区域内电导率和磁导率分布的图像重建.灵敏度的计算是电磁层析成像技术的关键环节,是图像重建的必备条件,灵敏度计算的准确性直接影响到最终的成像精度.采用场量提取的方法计算了EMT系统的灵敏度.理论上,首次完整地推导出了E...     

一种改进的Landweber迭代图像复原算法

为解决传统的Landweber迭代法收敛速度慢,且对噪声敏感的问题,本文针对几种常见的模糊,即大气湍流模糊以及运动模糊,分别研究讨论了图像模糊的产生机理,并提出了一种改进的Landweber迭代图像复原方法.通过将图像的信号域与噪声域分离,改进的方法只在信号域上进行迭代加速,抑制了噪声的扩大.实验对比结果表明本文提出的方法在加速收敛的同时仍可以提高图像复原的精度,并以遥感图像和高速铁路图像为例,进一步验证了该方法的实际应用效果.