光场图像重构算法仿真

根据光场成像原理,对非聚焦型光场相机和聚焦型光场相机的成像原理和采样模式进行了分析,对比了两种光场成像系统的成像特点。针对不同类型光场相机的信息采样特点,推导了非聚焦型光场相机空域平移叠加重聚焦算法及聚焦型光场相机基础图像重构算法,并在MATLAB中对两种图像重聚焦算法进行了仿真验证,实验证明两种算法都可以有效获得任一景深清晰的像,可为光场成像技术的应用提供借鉴。     

质谱成像数据图像重构软件

在质谱成像分析中,将质谱原始数据重构成图像数据是重要的处理过程,当前缺乏专用的向导式软件来完成此功能,为此,开发出一种名为imgGenerate的软件系统。imgGenerate能够一步步引导用户依据质谱原始数据特点设定m/z范围、精度以及数据类型等参数,重构为科学图像Analyze 7.5格式数据。重构后的数据文件可再通过BioMap或IMSview软件进行图像显示处理。应用imgGenerate成功地将大鼠小脑切片和字迹质谱成像分析的原始质谱数据重构成图像数据。应用测试表明,imgGenerate具有向导式、功能全面、专用化、实用等特点。     

基于MCMC方法的机床无故障数据可靠性分析

定时截尾试验中的无失效数据问题在可靠性研究中越来越普遍,利用配分布曲线法解决这一问题的核心是估计截尾时刻的失效概率。多层贝叶斯估计因充分利用先验信息而在此问题的研究中备受关注,但存在后验密度函数难以求解的问题。为此,提出应用马尔科夫链的蒙特卡罗法(MCMC)求解失效概率的多层贝叶斯后验估计,并据此拟合得到双参数威布尔模型的参数估计值,解决了无失效数据产品的可靠性分析问题。结合机床刀架的实例,验证了所提方法的可行性。最后,将模型应用于不同种类产品进行分析,计算结果表明该方法较之于现有方法具有一定的准确性和可推广性。     

电容过程成像技术的进展

本文详细介绍了电容过程成像技术的新进展,其中包括阵列式敏感电极结构设计,具有抗杂杂散电容影响的高灵敏ＡＣ桥电容检测线路以及Ｌａｎｄｗｅｂｅｒ迭代算法再构图像,从而成像系统性能指标明显得到改善。     

基于预优化变换的电容层析成像图像重建算法

本文提出了一种新型快速电容层析成像的图像重建算法。该方法首先将图像重建的病态问题转化为泛函极小化问题，然后采用Fletcher-Reeves算法（FR）有效地求解该泛函，并在求解的过程中引入物理意义上的约束使获得的解更符合实际情况。数值实验表明该算法的图像重建效果优于线性反投影法、Tikhonov正则法和Landweber迭代法，而且该算法具有较强的抗噪声能力。     

基于多项式加速的电容层析成像图像重建算法

针对普通迭代方法收敛速度慢的问题,提出一种多项式加速的正则化迭代电容层析成像算法来加快其收敛速度.在介绍12电极电容层析成像系统基本原理的基础上,给出了该算法的数学模型,并利用谱分析对该算法的收敛性进行了证明.探讨了ECT应用该算法的可行性,该算法易满足收敛条件且重建图像误差小.仿真和实验结果表明,和LBP、Landweber算法相比,该算法兼备成像质量高及收敛速度快等优点,为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的思路.     

电容层析成像系统动态成像稳定性补偿方法

分析了影响基于交流型电容／电压转换电路的电容层析成像系统动态成 像的稳定性的原因是由于极板阵列控制电路的CMOS开关耦合电容的存在。为此,给出了两种解决方法：一是改变极板阵列控制电路模拟开关的安排;二是不改变原有电路,采用软件实时补偿。实验结果表明,两方法中采用后者更实用更经济。     

电容层析成像中图像重建算法评述

电容传感器具有非侵入、响应快、低成本、测量范围宽及易于安装等特点,在多相流在线检测中具有良好的发展前景。 电容层析成像中图像的重建算法与技术,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,Tikhonov正则法,基于LBP迭代法、Landweber迭代法、同步迭代法及神经元网络法等对图像重建精度比LBP方法都有 了明显的提高,但其重建速度有待于进一步提高以适应在线应用。     

基于改进信赖域的电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像技术中的"软场"效应和病态问题,提出了一种改进信赖域的新电容层析成像算法。在分析电容层析成像基本原理的基础上,推导出了求解ECT反问题的信赖域算法的计算步骤,同时利用BFGS公式对迭代过程中产生的Hesse矩阵进行校正。在此基础上对信赖域算法的收敛性进行了分析和证明,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,和LBP、Landweber和共轭梯度算法相比,对于简单流型该算法兼备成像质量高、边界均匀稳定等优点,为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的方法。     

基于压缩感知归一化关联成像实现目标重构

在归一化关联成像的基础上,结合压缩感知理论,提出了基于压缩感知的归一化关联成像方法。该方法首先对物臂的桶探测值进行归一化处理,并由散斑场构造测量矩阵;然后采用正交匹配追踪算法,在低测量次数下优质量地还原出了物体的像。实验中采用灰度图像及二值图像作为成像目标,以峰值信噪比作为衡量标准,分别对传统关联成像,归一化关联成像及压缩感知归一化关联成像的重构效果进行了量化对比。仿真实验结果表明,对于细节较为丰富的灰度图像,压缩感知归一化关联成像的峰值信噪比较传统方法高6dB左右,比归一化关联成像方法提高了2dB左右;对于细节较少的二值图像,其峰值信噪比较归一化关联成像法高3.4~4.3dB,比传统法高5.2~6.5dB。最后,采用实际电荷耦合元件测得的散斑场构造了测量矩阵,实验结果进一步验证了基于压缩感知的归一化关联成像算法能提高重构质量。     

A novel method of plotting sensor sensitivity field and image reconstruction algorithm for electrical capacitance tomography system

Sensor sensitivity field in electrical capacitance tomography is affected by the distribution of multiphase medium, which is the peculiarity of soft field. This brings great difficulty for image reconstruction. To improve the quality of image reconstruction, it is important to analyze the distribution of the sensitivity field. In this article, using the finite element method, we expound a kind of novel plotting pattern to field, which is the distribution of sensitivity field through computer simulation. From experiments and results of sensitivity field analysis, a novel method of image reconstruction based on genetic algorithms is presented. The finite element model is correct and simulation result is fine by adopting unequal interval plotting patterns. At the same time, the result of image reconstruction has high precision. __________ Translated from Chinese Journal of Scientific Instrument, 2005, 26(3) (in Chinese)     

基于加权奇异值分解截断共轭梯度的电容层析图像重建

针对电容层析成像技术(ECT)中的"软场"效应和病态问题,提出了一种基于加权奇异值分解(SVD)截断共轭梯度的电容层析(ECT)图像重建算法。阐述了电容层析成像工作原理,提出了12电极ECT系统的测量方法。在分析灵敏度矩阵的奇异值分解理论的基础上,推导出了加权SVD截断共轭梯度的数学模型,并利用Tikhonov方法进行正则化加权处理。最后,分析了算法的收敛性,并将其应用于电容层析成像系统的图像重建中。实验结果表明,对于层流,截断共轭梯度算法的平均误差能达到27.54%,全部流型平均迭代步数达到13步,与LBP、Landweber和CG算法比较,该算法具有成像效果好,成像速度快,易于实现等特点。     

动态电容层析成像图像重建算法

提出了融合ECT测量信息和被测对象动态演化信息的新型图像重建模型;基于Tikhonov正则化方法,建立一个同时考虑了ECT测量信息、被测对象动态演化信息、时间与空间约束的新型图像重建目标泛涵,将图像重建问题转化为最优化问题;提出了集成分裂Bregman迭代法优势的新型算法求解该目标泛涵。数值仿真结果表明,所提出的图像重建算法其图像重建质量均优于OIOR算法、STR算法及PLI算法;同时由于所提出的图像重建算法同时考虑了测量数据和重建模型的不精确性,其抵抗测量噪声的能力得以提高。     

一个基于Quantile估计的电容层析成像图像重建算法

电容层析成像图像重建是一个典型的病态问题,它的解是不稳定的。为了获得有意义的重建结果,能够保证解的稳定性而又能提高重建图像质量的方法应该被采用。本文提出了一个新的电容层析成像图像重建算法。在分析标准Tikhonov正则法的基础上,针对ECT逆问题的病态特点利用Quantile估计和加权l_p范数构建扩展的目标泛函,将图像重建问题转化为一个最优化问题;在此基础上用Newton法求解该泛函。数值实验表明该算法是可行的,能够有效克服ECT图像重建的数值不稳定性。就本文所考察的重建对象而言,该法所重建图像的空间分辨率得到了提高。而且该算法计算直接、无需任何复杂的技巧,从而为ECT图像重建提供了一种有效的方法。     

Split Bregman iteration based image reconstruction algorithm for electrical capacitance tomography

Practical applications of the electrical capacitance tomography (ECT) rely mainly on the effectiveness of reconstruction algorithms. In this paper the solution of the inverse problem with the focus on the ECT imaging is reformulated to be an optimization problem by introducing a new loss function with regularizes encoding multiple features of solution. An iterative scheme that decomposes a complex optimization problem into several simpler sub-problems is developed to solve the proposed loss function, in which the linearization approximation and the acceleration strategy are introduced to improve numerical performances. Numerical experiments validate the effectiveness of the proposed imaging method in tackling the ECT inverse problem.     

基于自适应模拟退火及LM联合反演算法的ECT图像重建

为解决电容层析成像技术(ECT)中图像重建的非线性和病态性问题,提出了一种自适应模拟退火-Levenberg Marquardt(ASA-LM)联合反演算法.改进了标准模拟退火(SA)算法的新解生成策略、能量函数的定义及退火策略,并结合LM的直接局部搜索方法联合反演ECT图像重建问题.同时,利用Savitzky-Gol...     

模型参数对卷积神经网络电容层析成像图像重建的影响

卷积神经网络凭借其较强的非线性拟合能力,在电容层析成像图像重建中逐渐得到应用。本文针对卷积神经网络模型超参数调节问题,研究了模型参数对卷积神经网络电容层析成像图像重建的影响。首先,通过数值方法构建了包含80 000组随机流型与40 000组典型流型的"电容矩阵-介质分布"数据集;然后,通过该数据集中的训练集对不同超参数的卷积神经网络模型进行训练和验证,并系统研究了网络初始化、网格密度、卷积核数、全连接层神经元数以及隐藏层结构等超参数对图像重建精度的影响;接着,利用额外生成的12 000组数据作为测试集对各网络模型性能进行评价;最后通过静态实验,对不同网络模型的图像重建效果进行了比较和分析。结果表明:网络隐藏层结构对图像重建精度影响较大,而网络初始化、网格密度、卷积核数以及全连接层神经元数等超参数对重建精度影响较小。     

电容层析成像图像重建的总变差正则化算法

针对电容层析成像（ECT）逆问题解的不适定性,本文提出一种基于总变差（total variation,TV）正则化的图像重建算法。同传统的2范数Tikhonov正则化方法相比,该算法（基于1范数正则化）不仅保证了逆问题求解的稳定性,而且提高了对介质非连续分布的区域成像的分辨能力,具有良好的保边缘性。仿真及实验结果表明,该算法在重建图像质量和重建速度两方面均具有优势。     

非闭合电极电容层析成像传感器在冻土测试中的应用

为了实现电容层析成像技术对冻土冻结冰峰面的在线、非侵入测试,研制出了满足冻土测试要求的非闭合电极电容层析成像传感器,并对该种传感器的电容分布特性进行了实测;确定出了适合冻土测试的的高、低介电常数的标定物质;搭建了冻土一维冻结实验系统.对含水量8%的湿土样冻结过程的冰峰面迁移进行了电容层析成像测试,并利用IMNSNOF图像重建算法重建出了冻结过程各时刻的冻结截面物质分布图像,由图像可确定出冻土中已冻土、未冻区以及冰峰面的位置.电容层析成像测试结果与温度测试结果相吻合.