基于电阻层析成像技术的CFRP缺陷检测研究进展

碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)由于其优良的力学性能,在各个工业领域中发挥着重要作用,但如何对其进行结构健康监测是该技术进行实际应用时面临的一道难题.电阻层析成像技术(Electrical Resistance Tomography,ERT)是一种基于被测...     

压缩倾角薄层光学层析成像系统

首先研究了LOT中光线倾斜角度对光在组织体内分布的影响,在此基础上设计并完成了压缩倾角薄层光学层析成像(cdaLOT)系统,提出了矫正扫描振镜枕型畸变的新方法,并发展了基于虚拟源-扩散近似技术和GPU的LOT快速图像重建算法.光路模拟结果表明,cdaLOT系统可使入射主光线倾角减小为传统LOT系统的1/2.cdaLOT系统将测量值与蒙特卡洛模拟结果的相对误差由传统系统的38%降低为18%,从而缓解了实际测量方式和正向数学模型的不匹配性.仿体成像实验表明:重建异质体的吸收系数、位置和形状与真实情况基本相符.     

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.     

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.     

超声CT层析成像方法

分析了射线跟踪法、衍射断层成像及空间域层析成像法的相关理论的研究目的、基本思想,及相应的图像重建算法.分析表明由于超声传播的复杂性,各种超声CT理论都有其自身的成立条件,从而使得CT理论的应用范围有限.     

非均匀介质下基于区域重建的弥散光学层析成像

传统体素重建方法的弊端是用测量数据重建庞大的光学参量.庞大的数据量一方面加大重建过程中的计算量,另一方面由于测量数据易于受噪音的影响造成结果的不稳定性.因此,本文提出一种基于区域的重建方法,该方法通过找邻近节点确定目标区域.第一步进行体素重建,确定目标个数及其中心点.第二步重建中心点所在的区域.实验中,给出了重建模型吸收系数的重建结果,并引入四个数值指标进一步衡量重建图像质量.实验结果表明:该方法可以有效降低重建系统规模,克服重建病态性,提高重建图像的精确性和对比度.     

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.     

单电流源电阻层析成像激励模式研究

研究了单电流源电阻层析成像的电流激励模式.采用统一的电压测量策略,研究了16电极电阻层析成像系统的8种电流激励模式,比较了不同激励模式对应的等势线分布、独立测量数、测量电压动态范围以及重建图像质量.综合分析上述指标,激励模式7(准对角激励)为最优电流激励模式.     

太赫兹波的层析成像

太赫兹波由于其独特的性质例如瞬态性、宽带性与相干性等,而具有非常重要的学术价值和应用前景。太赫兹成像技术是太赫兹波研究中的基础和一个重要方面,可广泛应用于无损检测、安全检查、光谱分析与生命科学等领域。本文讨论了基于太赫兹波的层析成像的过程与步骤、层析成像的方式以及相关的图像数据处理方法。     

基于改进Landweber算法的光学层析成像研究

光学层析成像技术由于其非接触性、结构简单、采样率高、安全性高、分辨率高等特性,在工业流体监测以及医学等领域得到广泛应用,同时在学术领域上也具有很高的研究价值。光学层析成像分为扫描阶段和图像重建阶段。在重建过程中,算法的性能往往决定着图像重建的质量。鉴于现有重建算法存在重建速度慢与图像质量不高等问题,提出一种基于预置矩阵的Landweber重建算法。该算法通过引入历史迭代信息、在迭代过程中添加预置矩阵和加速项而加快迭代速度,减小重建图像与真实图像的误差。对圆形测量场内5个特定分布进行实验仿真,对比所提改进算法与传统算法的性能。仿真结果显示,该算法的重建误差在5%左右,同时证实该改进算法相较于传统算法有显著性能提升,重建误差降低48%,图像质量得到显著提升。     

Preclinical Prototype Development of a Microwave Tomography System for Breast Cancer Detection

As a supplement to X‐ray mammography, microwave imaging is a new and promising technique for breast cancer detection. Through solving the nonlinear inverse scattering problem, microwave tomography (MT) creates images from measured signals using antennas. In this paper, we describe a developed MT system and an iterative Gauss‐Newton algorithm. At each iteration, this algorithm determines the updated values by solving the set of normal equations using Tikhonov regularization. Some examples of successful image reconstruction are presented.     

极少方向投影光偏折CT的偏折角压缩传感修正重建

将压缩传感理论与偏折角修正迭代技术相结合解决光偏折层析极少方向的投影重建,提出了一种新的偏折角压缩传感修正重建算法。该算法以待测场梯度的l1范数为稀疏性先验模型,结合最速下降法进行全变差调整,并引入压缩传感权重因子对迭代过程进行优化。在极少方向投影条件下对双峰温度场进行模拟重建,并在相同条件下与已有算法进行比较。结果表明,在6方向投影数据条件下,新算法在峰值构建和重建平滑度方面均表现出显著的优越性,新算法的峰值误差和标准距离误差分别比现有算法降低了18.32%和46.67%。通过对喷焰温度分布的实验测量证明了该算法的有效性。     

基于次表层雷达技术的小天体结构层析成像

小天体内部结构探测是深空探测的重要课题,利用次表层探测雷达技术可以实现小天体浅表层探测和全球内部结构探测。本文面向轨道器环绕小行星进行次表层雷达穿透成像探测的场景,提出一种次表层雷达环绕扫描层析成像方法,针对洋葱状分层结构小天体模型,通过对不同地质层面结构交界的反射波进行滤波反投影重建,实现了对小天体内部结构的成像。文章基于时域有限差分方法的数值仿真和微波暗室测量数据进行了实验,验证了反射式层析方法的有效性。     

微波辐射计的SIR图像重建算法

提出了图像重建可以提高微波辐射计分辨率,并对图像重建的SIR算法原理进行了研究;从采样间隔和迭代次数两方面分别对图像含噪声和不含噪声两种情况进行仿真验证.结果表明,SIR算法是一种有效的图像重建算法.     

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.     

断层图像重建理论教学中的仿真实验方法

断层成像的图像重建理论是X-CT、磁共振MRI和ECT等成像系统中图像生成的基础.本文给出一组仿真实验方法,通过Matlab语言编程,可以深刻理解中心切片定理等图像重建基本理论,并对不同重建算法,如直接反投影和滤波反投影等给出算法性能的比较与评价思路.本仿真方法在各种图像重建新算法的研究中都有重要应用.     

基于高斯机的少数投影CT图像重建

基于高斯机(GM)提出了一种新的少数投影CT图像重建算法。首先将图像重建问题转化为最大熵准则下的优化问题,然后构造相应的GM模型,并采用双曲调度进行模拟退火,网络的稳定解就是重建问题的优化解。数值模拟结果表明,与联合代数重建技术(SART)相比,从投影角间距为45°的4个不同的投影视角方向获取投影数据时,该算法具有较高的重建精度(平均相对误差为0.03%)和良好的抗噪声性能。     

基于组稀疏正则化的荧光扩散层析成像重建

针对荧光扩散层析成像中荧光光源的定位误差较大和形态学信息不完整的问题,提出一种基于组稀疏正则化的同时代数重建技术(GSR-SART)算法.该算法利用图像的非局部自相似性和局部稀疏性构造自适应相似组;然后,将相似组作为基本单元,学习自适应字典;最后,采用迭代收缩阈值算法求解目标函数.实验结果表明,所提算法在峰值信噪比和方...     

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.     

激光反射层析成像技术的研究进展

激光反射层析成像技术是一种通过不同角度下激光在物体深度方向的一维时间流信号积分重建目标二维轮廓图像的远距离成像技术,其重建图像的空间分辨率只与探测器的带宽、激光的脉冲宽度和噪声有关,与作用距离、光学接收孔径无关,是现阶段实现远距离空间目标探测的最可行手段。介绍了激光反射层析成像的基础理论问题、投影数据处理方法、图像重建算法、探测成像实验系统以及成像实验研究等问题,总结和对比了国内外的研究进展,探讨了需要重点解决的问题,并展望了激光反射层析成像技术未来的研究方向。