基于改进Gauss-Newton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,在分析Gauss-Newton算法基本原理的基础上,提出了一种基于Gauss-Newton新的电容层析成像算法,采用奇异值分解定理对算法的稳定性进行了证明.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和共轭梯度算法相比,算法兼备成像质量高、稳定性好等优点,为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的思路.     

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.     

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.     

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。     

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.     

基于我层神经网络的电容层析成像研究

本文分析了两相流电容层析技术中目前存在的问题，研究了基于两组多神经网络的成像方法，提出了成像的网络模型及其实现步骤。给出了系统误差Ｅ和图象仿真结果。结果表明该方法能够快速和较精确地重建出相两流体的断层图象。     

电容层析成像的电场分布与反演

通过分析等势线及电容敏感场分布,深入探讨了电容层析成像电场分布的"软场"特性及导致反演问题非线性、不适定的机理.提出一个基于三层B-P神经网络的图像重建算法.网络的输入是预处理过的电容矢量,输出直接对应到空间图像.实验结果表明,该算法成像速度快且精度高,较以前的成像算法有很大的改进.     

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。     

基于多层神经网络的电容层析成像研究

本文分析了两相流电容层析技术中目前存在的问题 ,研究了基于两组多层神经网络的成像方法 ,提出了成像的网络模型及其实现步骤。给出了系统误差E和图象仿真结果。结果表明该方法能够快速和较精确地重建出两相流体的断层图象     

静态阻抗断层图像重建新方法

阻抗断层图像重建是一个严重病态的非线性的逆问题,特别是在静态阻抗断层成像中,由于其图像重建模型误差和测量噪声的影响更为严重,因此常用的基于目标函数梯度信息不断迭代的改进的Newton-Raphson类重建算法,即使使用正则化技术,其稳定性仍较差,甚至发散.本文提出一种全新的静态阻抗断层图像重建方法,它利用基于生物自然选择与遗传机理的遗传算法去搜索阻抗图像重建问题的最优解,无需正则化技术,也不会象改进的Newton-Raphson类算法那样易陷入局部最优解.实验结果也表明基于遗传算法的图像重建方法重建的静态阻抗断层图像,其成像精度和空间分辨率都大大好于改进的Newton-Raphson类重建算法.     

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。     

基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪

引入一种基于准静态电容层析技术的快速液态违禁品检查装置。使用单片机控制一片电容数字转换（CDC）芯片,完成电容的检测,经过单片机的运算换算成相应的介电常数,并迅速判断被检液体是否是违禁品。该设备能有效区分存于4mm壁厚的容器内的违禁品和安全液体,且能够区分50%的酒精和水,能够使检查过程实现不开瓶、迅速、无辐射。     

电容层析成像传感器有限元分析及参数优化

以12电极油水两相流电容层析成像系统为研究对象,介绍了电容层析成像的基本原理,利用有限元模型分析传感器各个参数如电极的长度、管壁的厚度、管道与屏蔽罩间的填充材料、径向电极等对其性能的影响,对传感器的结构参数进行选取,并提出评价函数,结合正交方法进行优化,使系统的性能得到明显的改善.     

基于梯度树的光学层析图像重建方法

光学相干层析成像技术是一种新型成像方法,在生物医学和材料等许多领域有广泛的应用.介绍了一种基于梯度树的迭代图像重建方法,讨论了输运模型下含空洞状区域的图像重建方法.证明了基于输运模型的图像重建能克服扩散方程在非散射区域的重建弊端,准确地重建光学层析图像.