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%.     

基于改进极小范数解的电容层析成像图像重建算法

提出了一种新的电容层析成像图像重建算法。在分析极小范数解的基础上，针对电容层析成像(ECT)逆问题的特点，利用正则技巧对其进行改进，并利用奇异值分解定理分析了这种改进的数值稳定作用。在此基础上，利用加权技巧建立新的目标泛函进一步改进极小范数解，并在求解该泛函的过程中采用正则技巧确保数值解的稳定性。数值实验表明，该算法是有效的，能够有效地克服ECT图像重建的数值不稳定性；而且该算法计算直接、无需任何复杂的技巧；就该文所考察的重建对象而言，其图像重建质量好于线性反投影算法(LBP)、标准Tikhonov 正则法和投影Landweber迭代法。从而为ECT图像重建提供了一种新的有效方法。     

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。     

改进牛顿–拉夫逊电阻层析成像图像重建算法

为了满足电阻层析成像图像重建算法应用于两相流领域的精度与实时性要求,提出一种改进牛顿–拉夫逊算法。针对牛顿–拉夫逊算法局部收敛的特点,将线性反投影算法成像结果作为新算法初始电阻率分布估计值,并利用基于改进粒子群算法的平衡法对海森矩阵进行预处理,降低条件数。同时在新算法迭代过程中,当振荡次数超过设定值时,采取自动更新灵敏度矩阵的策略。仿真与实验结果表明,与线性反投影算法、兰德韦伯算法及简化牛顿–拉夫逊算法相比,新算法降低了图像重建误差,有效提高了图像重建质量;而与标准牛顿–拉夫逊算法相比,新算法在满足成像精度前提下,避免了每次迭代均需更新灵敏度矩阵的缺点,提高了算法收敛速度。     

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。     

电容层析成象图象重建算法研究

电容层析成象图象重建是一个非线性的不适应定问题,文中问题了已有的图象重建算法,对其局限性进行了深入讨论,强调了神经系统求解算法的优越性,并展望了进一步的研究方向。     

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.     

基于双参数模型的ECT图像重构混合算法

为了提高电容层析成像重构图像的精度和速度,本文提出了一种基于双参数模型的电容层析成像图像重构混和算法。该算法利用Morozov偏差原理确定Tikhonov正则参数,能使正则参数的选取与初始数据的误差相匹配,同时基于Morozov偏差方程导出了一种双参数模型,并进一步与牛顿法相结合用于快速得到最优的正则参数。数值实验表明:与线形反投影算法(LBP)、Landweber迭代算法和L-曲线法相比,所提出的混合算法具有图像重构速度快、精度高的优点。     

图像融合理论在电容层析成像中的应用

针对图像重建问题,介绍了电容层析成像的系统构成及基本原理,多分辨率图像融合方法和融合规则,并对预处理投影Landweber算法和改进的Tikhonov正则算法所仿真的结果进行图像融合。结果表明:融合图像成像精确度明显地提高,去除冗余信息后的图像更接近原型,可应用于现场两相流的实时图像重建。     

利用多准则Hopfield网络对ECT进行图像重建

针对电容层析成像技术中图像重建质量较差的问题,提出一种基于多准则Hopfield网络模型的电容层析成像的改进图像重建算法。首先分析了ECT图像重建和Hopfield网络的基本原理,然后根据ECT图像重建的特点确定了4种准则函数:图像熵、测量电容和估计电容的误差平方和、重建图像的局部非均匀性函数和总变差,并将这4种准则函数引入Hopfield网络的能量函数中,由此推导出Hopfield网络的动态方程,在此基础上得到ECT图像重建迭代算法,最后通过仿真实验对所提方法进行了验证。仿真实验结果表明利用此方法获得的重建图像误差和相关系数比LBP算法和Landweber迭代算法得到的相应指标要好。由此可见,该方法是一种有效的、精确度较高的ECT图像重建方法。     

改进Landweber预迭代ERT图像重建算法

由于电阻层析成像问题本身严重病态,导致重建图像分辨率较低。为了提高重建图像精度,提出一种改进Landweber预迭代图像重建算法。首先,利用改进粒子群算法离线优化灵敏度矩阵,改善其病态程度,同时缩小满足算法收敛条件的增益因子取值范围;再设置4种典型流型,计算算法重建图像与其相关系数的平均值,并将平均值作为适应度函数,利用改进粒子群算法离线选择Landweber预迭代算法增益因子,并将改进算法应用于两相流典型流型与复合流型图像重建。实验结果表明,相同实验条件下,与在线预迭代(offline iteration online reconstruction,OIOR)算法、经验选择增益因子Landweber预迭代算法相比,新算法有效提高了图像重建质量,而与修正牛顿-拉夫逊算法相比,在不影响成像精度的前提下,提高了算法实时性。