基于WNN的电阻层析成像图像重建算法的研究

本文对于电阻层析成像系统的图像重建提出了一种基于小波神经网络的图像重建算法,介绍了电阻层析成像技术的原理、数学模型及问题描述,给出了小波神经网络的结构、特点及图像重建的过程.利用MATLAB编程进行了图像重建的仿真实验.仿真结果表明,与线性反投影算法相比,小波神经网络算法提高了重建图像的质量.用横截面图像误差作为重建图像质量的评判标准,线性反投影算法的误差超过了10%,而小波神经网络的算法低于5%.     

基于遗传算法电容层析成像图像重建算法的研究

采用了有限元法和归一化敏感场对传感器进行了仿真分析和计算，并提出了敏感场数值从有限元域到成像域的转换方法和一种新的基于遗传算法的ECT图像重建方法．该图像重建方法利用流型数据作为初始值在一定的范围内搜索最优解，能以较高的精度重建两相流体的断层图像，为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的思路。     

基于小波神经网络的电容层析成像图像重建算法

电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术是一个复杂的非线性问题,针对图像重建问题的病态性,提出了基于小波神经网络的图像重建算法。利用主成分分析法对输入变量(电容测量值)进行降维处理,利用小波神经网络建立电容测量值与成像区域介电常数分布的非线性映射。小波神经网络的神经元激励函数由伸缩和平移因子决定的小波基函数,采用BP算法对网络进行训练,并引入学习率与动量因子的自适应调整方法以加快网络训练的收敛速度。实验结果表明,与典型的反投影及Landweber迭代算法相比,该算法所构图像质量有明显改善。     

电磁层析成像图像重建算法

电磁层析成像因其非侵入性、安全性能佳和速度快等特点在多相流在线检测中具有良好的发展前景,电磁层析成像中的重建算法与技术,是其在工业实际中得以应用的关键。近年来在图像重建方面的研究取得了较大的进展,灵敏度系数法,线性反投影(LBP)法,Tikhonov正则化法及ART法,同步代数重建法(SIRT)算法,Newto-Raphson法,Landweber迭代法等等。此外,对神经网络等新出现算法在EMT图像重建中的应用取得了一定的成果。本文对各种算法作了一定的评述。     

基于阻尼LSQR算法层析成像技术在铸件缺陷检测中的应用

在普通超声波检测的基础上引入层析成像技术,形成新的超声波层析成像探伤系统,可以有效克服普通超声波检测定位困难的缺点,能准确检测铸体中缺陷的大小、形状和位置.本文重点对超声波层析成像探伤系统的工作原理和阻尼LSQR算法(DLSQR算法)进行研究,经过数据采集、正演模拟、建立走时方程、反演求解等过程,实现了基于DLSQR算法的图像重建方法.实验表明,DLSQR算法具有良好的稳定性、较小的存储容量和计算量,适合病态问题求解.     

EIT重建算法中Jacobi矩阵的计算及仿真

电阻抗断层成像(EIT)技术充分利用人体阻抗所携带的丰富的生理和病理信息实现功能成像.EIT图像重建是一个严重病态的非线性的逆问题,属于EIT技术的关键和难点.在简介EIT系统及工作原理的基础上,主要研究EIT重建算法中Jacobi矩阵的计算及仿真.根据有限元模型上电极的位置和编号不同得到的矩阵也不同,从EIT计算量的角度出发,重点分析了EIT反问题中雅克比矩阵的计算方法.从Newton-Raphson导出雅克比的计算公式,利用标准求导法大大降低了计算时间.最后给出了雅克比矩阵的计算仿真和相关比较.     

基于快速投影LANDWEBER法的电容层析成像图像重建算法研究

提出一种新的基于快速投影Landweber法的ECT图像重建算法。算法采用两部分迭代，初期采用预置矩阵加速迭代，该矩阵通过优化步长广义逆预迭代得到；后期采用常规投影Landweber法稳定迭代。探讨了ECT应用该算法的收敛条件，该算法易满足收敛条件且预置矩阵参数选取简单。仿真和实验结果表明，与LBP、OIOR、投影Landweber算法相比，该算法兼备收敛稳定性好及收敛速度快等优点。     

基于正则化的LANDWEBER电容层析成像图像重建算法研究

在分析电容成像基本原理和图像重建算法基础上,针对Landweber迭代算法收敛速度慢,本文提出一种基于Tikhonov正则化算法的Landweber迭代法.算法采用Tikhonov正则化算法代替LBP算法作为Landweber迭代法的起始步,并推导出相应的优化迭代步长.经仿真验证,该算法在图像重建收敛速度和抗干扰能力上要高于Landweber迭代法.     

基于贝叶斯理论的电容层析成像图像重建迭代算法

提出了一种基于贝叶斯理论的电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)图像重建算法。与现有的ECT图像代数重建算法不同,该算法将介质分布的先验信息和噪声信息等统计信息引入到ECT图像重建中。文中针对5种典型介质分布进行了数值仿真实验,结果表明该算法对于两相流中不同的介质分布均具有良好的适应性。迭代步数和先验概率的协方差取值对图像重建结果有较大影响。在迭代过程中,该算法所需的增益矩阵的更新不依赖于输入,因而可以离线预先计算,从而减小图像重建的计算压力,提高该算法重建速度。     

基于改进Runge-Kutta型landweber的电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像(ECT)技术中的"软场"效应和病态问题,提出了一种改进的RungeKutta型landweber的电容层析成像算法。在分析ECT系统基本原理的基础上,推导出了解决电容层析成像问题的改进Runge-Kutta型landweber算法的数学模型,并采用迭代误差的单调性对算法的收敛性进行了分析。在此基础上探讨了ECT应用该算法的可行性,算法满足收敛条件且重建图像误差小。仿真和实验结果表明,该算法和LBP、landweber、最速下降法和共轭梯度算法相比,该算法兼备成像质量高、稳定性好等优点。     

An image reconstruction algorithm of EIT based on pulmonary prior information

Using a CT scan of the pulmonary tissue, a human pulmonary model is established combined with the structure property of the human lung tissue using the software COMSOL. Combined with the conductivity contribution information of the human tissue and organ, an image reconstruction method of electrical impedance tomography based on pulmonary prior information is proposed using the conjugate gradient method. Simulation results show that the uniformity index of sensitivity distribution of the pulmonary model is 15.568, which is significantly reduced compared with 34.218 based on the round field. The proposed algorithm improves the uniformity of the sensing field, the image resolution of the conductivity distribution of pulmonary tissue and the quality of the reconstruction image based on pulmonary prior information. __________ Translated from Journal of Tianjin University, 2008, 41(4): 383–388 [译自: 天津大学学报]     

一种改进的梯度加速Landweber算法及其在ECT图像重建中的应用

图像重建算法是电容层析成像技术(electrical capacitance tomography,ECT)在工业应用中的关键.Landweber迭代算法在图像重建的精度和速度上取得了较好的折衷性,但其收敛速度较慢,且迭代后期具有不稳定性,无明确的迭代停止准则.提出一种改进的梯度加速Landweber迭代算法,依据级数...     

电容层析成像系统质量实验分析

利用电容层析成像系统实验装置对气/固两相流成像质量进行实验研究.实验结果表明,在图像重建算法一定的情况下,成像质量均受成像传感器极板长度、成像区域像素个数和成像对象等因素的影响.文中还提出了相应的解决方法.     

基于LSQR与系统距离聚类算法的专变用户非介入式负荷辨识

专变用户非介入式负荷辨识是实现以专变用户为主体的需求侧响应的重要环节。通过对专变用户负荷稳态过程与暂态过程的特征分析,选取有功功率、无功功率、电流有效值等作为稳态过程特征量,并选取暂态发生前、中、后三个阶段的特征量,如电流有效值、有功功率均值、无功功率均值、持续时间、电流有效值最大值等,构建全面的非介入式负荷辨识稳态过程与暂态过程负荷特征空间。以此为基础,利用最小二乘QR分解算法(Least Square QR,LSQR)进行稳态过程负荷分解获得各种负荷的运行情况。并基于系统距离聚类算法将常见专变用户负荷暂态事件进行分类,进一步辨识出哪一种或者哪一类负荷发生投切动作。最后,采集包括排水泵、搅拌机、水泥螺旋、污水泵、除尘器等工业负荷现场数据,对所提到的方法进行了仿真分析,结果表明所提的非介入式负荷辨识方法可获得较高的准确率。     

基于敏感场变换的电容层析成像图像重建算法研究

快速而又具有一定精度的图像重建算法是电容层析成像(ECT)技术的关键。本文采用有限元方法,通过对敏感场机理的分析,提出一种基于敏感场变换的ECT图像重建新算法,通过对敏感场进行变换来提高电容传感器在管道中心区域的灵敏程度,从而提高管道中心区域的图像重建精度。该算法应用敏感场信息的部分数据和全部数据分别进行一次图像重建,将2次重建得到的图像进行组合得到最终重建图像。仿真和实验表明该算法能够快速而又较高精度的重建出两相流断层图像,尤其是在管道中心区域,图像重建精度有了较大提高。     

基于S-PNet 的触觉电阻抗成像后处理算法研究

电阻抗成像技术(EIT) 因其非侵入式的特性为机器人柔性触觉传感器的压力点分布可视化提供了一种可行的方法。 然而EIT 逆问题具有高度的非线性和病态性,当多压力点相近时,重建图像的伪影会导致压力点间存在粘连。为解决上述问 题,提出一种由特征提取、特征重建以及加强特征提取3个模块构成的S-PNet 电阻抗成像后处理算法,实现对粘连压力点的 分割以及形状重建。该算法使用金字塔池化结构加强特征提取,在增加极小计算量的情况下,能够提取到区分相近压力点边 界的多尺度特征。采用均方根误差(RMSE) 和结构相似度(SSIM) 来评价后处理图像质量,实验得出RMSE 的平均值为 0.02,SSIM 的平均值为0.97。仿真与实测结果均表明,与现有算法相比,基于S-PNet 的后处理算法能够得到边界清晰且形 状准确的结果。     

基于电容检测方法改进的ECT图像重建算法研究

本文对现有电容层析成像系统的电容检测方法进行了改进,通过分析电容传感器敏感场的软场产生机理提出一种基于极性交换的新电容检测方法,采用新检测方法后可以使应用于图像重建的独立电容值个数增加一倍,从而改善系统数学模型的病态特性,在此基础上结合Tikhonov正则化算法进行实验仿真。仿真数据表明与传统电容检测方法相比结合极性交换电容检测方法的Tikhonov算法能够快速而又较高精度的重建出两相流断层图像,尤其是对于复杂流型,图像重建精度及形状都有了较大提高,同时还提高了电容传感器敏感场的均匀性,改善了其非线性程度。     

基于正则化参数优化和边界聚类的电阻抗成像研究

电阻抗成像是一种无损伤的功能成像技术,由于逆问题具有不适定性、不稳定性等特点,往往存在重构图像的分辨率不高、伪影较大等问题。将Tikhonov和全变量(TV)两种正则化算法的罚函数进行组合应用,提出将粒子群算法用于组合罚函数的正则化参数优化,把图像质量指标(artifact level, AL)作为粒子群算法的适应度值,从而确定最优正则化参数,通过牛顿迭代法获得电导率,为了进一步去除伪影,将Niblack算法与边界聚类算法相结合,对求得的电导率进行处理,得到最终的电导率分布。仿真和实测结果均表明,该方法重建的图像能够更加准确地反映电场内目标物体的位置信息,有效的抑制伪影,提高了重建效果。     

改进的二维Otsu法阈值分割快速迭代算法

常用的灰度级-平均灰度级二维直方图存在错分,导致二维Otsu法阈值分割结果不够准确;其快速迭代算法搜寻最佳阈值时避免了穷举搜索,但仍需遍历整个解空间.为此,提出了一种改进的二维Otsu法阈值分割快速迭代算法.采用灰度级-梯度直方图及其区域划分方法,导出了基于该直方图区域划分的Otsu法阈值分割快速迭代算法公式;在实验结...