基于SVM的ECT图像重建算法

电容层析成像（ECT）技术是基于电容敏感机理的过程层析成像技术。ECT的图像重建是一个典型的有限样本非线性映射问题。支持向量机（SVM）作为一种小样本处理方法,具有较强的泛化能力,被认为是目前针对小样本分类问题的最佳理论。提出了一种基于SVM的四层神经网络的图像重建算法,仿真结果表明,该算法用于三相流图像重建具有较强的空间分辨率和泛化能力。     

基于卷积稀疏编码的电容层析成像图像重建

针对电容层析成像(ECT)病态性逆问题，提出了一种将卷积稀疏编码模型作为惩罚项嵌入到ECT最小二乘问题的方法，通过预先训练好的滤波器并结合交替方向乘子算法(ADMM)对此模型进行求解，从而完成ECT图像重建。对提出的方法进行了仿真及实验测试，并与LBP、Tikhonov正则化及Landweber迭代算法进行比较。结果表明，提出的方法其重建图像平均相对误差和相关系数分别为0.438 9及0.896 8,均优于其他3种方法，中心物体及多物体分布的重建质量得到显著提升。     

基于鲁棒正则化极限学习机的电容层析成像图像重建

电容层析成像图像重建是一个非线性及病态性逆问题。基于此,提出了基于迭代重加权最小二乘法的鲁棒正则化极限学习机(RELM-IRLS)算法的电容层析成像图像重建方法,以油/气两相流为研究对象,通过有限元仿真构建随机分布流型,对RELM-IRLS算法完成训练,并与Landweber迭代算法及极限学习机算法进行对比,RELM-IRLS算法的测试集平均误差相比极限学习机算法减小4.6%。仿真及静态实验结果均表明, RELM-IRLS算法所得重建图像质量得到明显提升,且算法具有良好的泛化性能。     

基于改进白骨顶鸡优化算法的ECT图像重建北大核心CSCD

电容层析成像(ECT)技术求解图像重建问题存在严重的不适定性。为提高图像重建精度,提出了一种改进白骨顶鸡优化算法的ECT图像重建算法。针对标准白骨顶鸡优化算法(COA)中初始种群随机生成而导致的算法稳定性差和容易陷入局部最优的问题,引入了佳点集和正余弦优化方法,并融合了ART重建算法,根据ECT成像特点改进了目标函数。最后,进行仿真和静态实验,并与线性反投影(LBP)算法、Landweber算法、ART算法进行对比。结果表明,该方法可有效提高图像重建精度。     

基于深度信念网络的ECT图像重建算法

为提高图像重建质量,针对电容层析成像技术(ECT)中的电容数据复杂多样且与介电常数呈非线性关系的特点,提出一种基于深度信念网络(DBN)的重建算法,利用DBN的深层非线性网络结构来实现电容值与重建图像灰度值非线性关系.并对DBN进行了改进,将自适应步长(AS)引入到对比散度(CD)算法中,解决固定步长寻找全局最优困难的...     

一种电容层析成像图像重建优化算法

提出一种电学层析成像(ECT)图像重建优化算法。通过将传统正则化算法转化为最小二乘问题进行求解,结合lp范数逼近正则化最小化问题,利用重新加权的方法进行迭代计算。以油-气两相流模型进行仿真及静态实验,将所提出的优化算法与常用的LBP、Landweber迭代及Tikhonov正则化算法进行对比。结果表明,与常用算法相比,采用该优化算法对管道中心物体及多物体分布流型进行图像重建,其图像相对误差均为最低,且重建图像的形状保真度明显提高。     

基于改进ResNet-18网络的电容层析成像图像重建

为求解电容层析成像(ECT)中的非线性病态反问题，提出了一种基于改进ResNet-18网络的ECT图像重建方法。该网络由多个残差块组成，每个残差块被分组，然后通过组内残差连接，以融合更多的特征尺度。通过MATLAB仿真实验平台构建了流型数据集，利用深度残差网络的非线性映射能力，完成训练集的学习与训练，并利用测试集进行训练效果评价。在此基础上进行了静态实验。仿真与静态实验结果均表明：与LBP、Landweber迭代算法及未改进ResNet-18算法相比，该方法的图像重建质量明显提高，并具有良好的泛化能力。     

基于小波融合的电容层析成像图像重建

提出了基于小波变换的电容层析成像重建图像融合方法。首先,使用共轭梯度最小二乘法算法及Landweber迭代算法分别进行图像重建;其次,将所得重建图像进行小波分解,其近似分量按加权平均的融合规则进行处理,细节分量按绝对值最大融合规则进行处理;最后,将融合之后的数据进行小波重构,获得新的重建图像。仿真及实验结果表明,融合后的重建图像精度有所提高、图像伪影明显减少。     

电容层析成像三维图像重建研究

进行了电容层析成像(ECT)三维图像重建的仿真研究。首先利用COMSOL软件对ECT传感器进行三维建模,基于其高精度的有限元求解,计算ECT的灵敏度矩阵;其次,基于Matlab软件实现了基于线性反投影(LBP)及Landweber迭代算法的ECT图像重建,并利用图像显示程序获得了三维重建图像;最后,对球体及圆柱体模型进行了三维ECT图像重建,获得了较好的重建结果。     

基于梯度投影稀疏重建算法的电容层析成像图像重建

为解决两相流中存在中心物体、物体比较小或存在多个物体且相距较近时电容层析成像(ECT)重建图像精度较差的问题,基于稀疏分布的流型其介电常数分布满足稀疏性的先验条件,采用梯度投影稀疏重建(GPSR-BB)算法进行ECT图像重建。仿真及实验测试结果表明:GPSR-BB算法对于流体中小目标以及复杂流型的图像重建质量较好,重建图像的形状保真度高。     

两相流电容层析成像系统

本文较系统地介绍了电容层析成像系统结构原理,包括抗杂散电容影响的微小检测技术,并行数据采集与处理单元设计以及基于总变差正则化的图像重建算法.与此同时,结合研制的双截面电容成像系统进行试验研究,结果表明该系统不仅可给出实时流型识别,同时能输出表征的特征参数.     

两相流电容层析成像系统

本文较系统地介绍了电容层析成像系统结构原理,包括抗杂散电容影响的微小检测技术,并行数据采集与处理单元设计以及基于总变差正则化的图像重建算法.与此同时,结合研制的双截面电容成像系统进行试验研究,结果表明该系统不仅可给出实时流型识别,同时能输出表征的特征参数.     

Application of electrical capacitance tomography to the void fraction measurement of two-phase flow

Based on the electrical capacitance tomography technique, a new method for the void fraction measurement of two-phase flow is proposed. A 12-electrode void fraction measurement system is established. A mathematical model of image reconstruction of electrical capacitance tomography is developed. To obtain the quantitative information of two-phase flow, combining the Tikhonov regularization principle and the algebraic reconstruction technique algorithm, a new image reconstruction algorithm is presented. The experimental results show that the accuracy of void fraction measurement is satisfactory. The proposed method is suitable for the void fraction measurement of many kinds of two-phase flow.     

电容成像技术及其应用

过程成像技术是近十多年来发展起来的一种新型过程检测技术，可以广泛应用于石油、化工、电力及冶金等行业中的两相流测量。本文结合清华大学自动化系过程成像小组研制的电容成像系统，介绍了电容成像技术的发展和现状，包括电容成像基本原理、微电容测量电路和图像重建算法等。论文给出了现有系统在小型流化床模拟装置上进行测量和连续图像重建的实验结果，并进行了分析。此外，论义对电容成像技术今后的发展作出了展望。     

Electrical Capacitance Volume Tomography

A dynamic volume imaging based on the principle of electrical capacitance tomography (ECT), namely, electrical capacitance volume tomography (ECVT), has been developed in this study. The technique generates, from the measured capacitance, a whole volumetric image of the region enclosed by the geometrically three-dimensional capacitance sensor. This development enables a real-time, 3-D imaging of a moving object or a real-time volume imaging (4-D) to be realized. Moreover, it allows total interrogation of the whole volume within the domain (vessel or conduit) of an arbitrary shape or geometry. The development of the ECVT imaging technique primarily encloses the 3-D capacitance sensor design and the volume image reconstruction technique. The electrical field variation in three-dimensional space forms a basis for volume imaging through different shapes and configurations of ECT sensor electrodes. The image reconstruction scheme is established by implementing the neural-network multicriterion optimization image reconstruction (NN-MOIRT), developed earlier by the authors for the 2-D ECT. The image reconstruction technique is modified by introducing into the algorithm a 3-D sensitivity matrix to replace the 2-D sensitivity matrix in conventional 2-D ECT, and providing additional network constraints including 3-to-2-D image matching function. The additional constraints further enhance the accuracy of the image reconstruction algorithm. The technique has been successfully verified over actual objects in the experimental conditions     

基于电容层析成像系统测量信号稀疏性的两相流流型辨识

提出了基于电容层析成像(ECT)测量电容信号稀疏性的两相流流型辨识算法,该算法首先使用所有流型对应的归一化测量电容值信号构建一个过完备字典,并将待辨识样本通过该过完备字典进行稀疏表示,使其具有稀疏性并满足稀疏重构的基本要求,然后以压缩感知的正交匹配追踪(OMP)算法求取各标准样本对应于完备样本集的稀疏解,最后根据待辨识样本与标准样本稀疏解之间的线性相关程度进行流型辨识。使用该方法对5种典型的两相流流型识别进行了仿真及实验研究,结果表明:该方法的流型正确识别率均高于98%。     

基于旋转电极的电容层析成像技术图像融合算法

针对固定电极的电容层析成像技术独立测量值较少,且由于电极位置的影响而导致重建图像失真等问题,提出了一种基于16旋转电极的电容层析成像技术系统模型及对应的图像融合方法。模型对16电极的电容层析成像技术模型进行4次旋转,得出的数据分别采用线性反投影算法和修正共轭梯度法算法进行图像重建,再将重建的5张图像进行小波变换,变换得到的低频和高频成分分别采用加权平均和主分量分析的融合准则进行图像融合。实验结果表明:提出的电容层析成像技术旋转模型通过增加测量电容数,结合图像融合方法可明显提高重构图像质量,降低成像误差。     

基于BP神经网络的ECT图像重建算法

针对电容层析成像图像重建问题的病态性,利用COMSOL软件建立系统模型,并结合MATLAB实现正问题的求解。依据BP神经网络所具有的理想的非线性映射和联想记忆功能实现了由检测电容值到重建图像灰度值之间的非线性映射,避免了传统算法中对灵敏度矩阵求解的繁琐,克服了因线性化处理所导致的成像精度低的缺点。在MATLAB平台下,采用2种滤波方法进行滤波,对图像增强修复,提高了图像质量。     

数字化电容层析成像系统

基于电容敏感原理设计的数字化电容层析成像（ECT）系统,利用有限元法,分析了阵列电极结构对敏感场分布的影响,通过优化设计和仿真试验,改善了敏感场分布的均匀性;构建了以数字信号处理器（DSP）为核心、现场可编程门阵列（眦）协同工作的12电极的数字化ECT系统,提出了由离线预迭代和在线一步成像所构成的新的图像重建算法——预迭代法,其成像速度及精度均明显得到提高。