电容层析成像系统的图像重建

电容层析成像技术是20世纪80年代中后期形成和发展起来的过程层析成像技术。由于电容传感器具有“软场”特性，并且数据采集系统所获得的投影数据有限，因此图像重建精度的提高成为电容层析成像技术研究的一个难点，为解决这一问题，研究了电容层析成像系统的构成和数学模型，阐述了ECT系统的图像重建算法的发展现状及改进方法。     

电容层析成像图像重建算法的研究

在分析电容层析成像基本原理和图像重建算法的基础上，提出了采用迭代代数方法对管道截面图像进行重建．针对迭代算法收敛速度慢、耗时多的缺点，对迭代算法进行了改进，使重建图像的速度和质量都有明显的提高．     

三项共轭梯度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,提出了一种三项共轭梯度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,给出了三项共轭梯度法的迭代公式和计算步骤,并探讨了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,同LBP和普通共轭梯度算法相比,该算法兼备成像质量高、边界均匀稳定等优点.     

基于Broyden族校正的电容层析成像图像重建算法

为解决电容层析成像(ECT)图像重建中的"软场"效应和典型的病态问题,提出了一种采用Broyden族校正算法对电容层析成像系统进行图像重建的方法。基于对ECT系统基本原理的研究,推导出实现电容层析成像图像重建的Broyden族校正的数学模型,并采用归纳法分析了算法收敛性。对该算法应用于ECT上的可行性进行了探讨,该算法符合收敛条件且成像精度高。实验结果的数值表明Broyden族校正算法的重建图像效果非常理想,且成像质量优于SD、LBP、Landweber及CG算法,给ECT图像重建领域提供了一种有效的新方法。     

一种分解型Quasi-Newton电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像系统中的"软场"效应和病态问题,在分析电容层析成像和QuasiNewton算法原理的基础上,基于非线性最小二乘的成像原理,提出了一种新的分解型Quasi-Newton电容层析成像算法,推导出了求解ECT反问题的分解型拟牛顿图像重建算法放的计算步骤,同时利用信赖域公式对目标函数的Hessian矩阵进行校正.仿真实验表明,基于分解型拟牛顿方法具有可行性,对于基本流型该算法与LBP算法相比,具有成像质量高和边界均匀稳定的特点,为ECT图像重建的研究提供了一个新的思路.     

基于迭代Tikhonov正则化的电容层析成像图像重建

电容层析成像图像重建是一个典型的病态问题,其图像重建是一个非线性的求解过程,Tikhonov正则化方法是处理病态问题的有效方法之一,由于标准Tikhonov泛函的过度光滑,导致重建图像的细节信息丢失,重建的图像质量并非理想．以标准的Tikhonov算法为基础,给出了一种新的迭代算子,利用该算子可以使重建的图像细节进行一定的修正,通过仿真证明其在速度和图像重建准确度上得到了提高．     

电容层析成像RBF神经网络图像重建算法的改进

RBF神经网络图像重建算法在电容层析成像系统中应用广泛,它较好地克服了ECT系统的软场特性、强非线性和不适定性,其成像时间和成像精确度比其他算法都有很多改善.本文从有限元场域剖分、数据归一化和神经网络输入层角度对该算法进行了相关改进.仿真实验结果证明,改进后的算法有着更好的成像时间和成像精确度.     

基于网格计算的电容层析成像图像重建技术的研究

针对目前电容层析成像系统在处理和解决上,对图像重建实时性的需求还有所欠缺的问题,提出了以网格计算技术为支撑,构建基于网格技术的图像重建系统,将分布的计算机资源组织协调起来共同解决科学与工程问题.这一技术提高了图像重建结果的处理速度,解决了单从算法优化角度无法解决的实际应用问题.     

基于支持向量机的电容层析成像图像重建算法

针对BP重建算法处理由电容层析成像系统所采集的投影数据耗时较多、收敛慢的问题,提出一种基于支持向量机的电容层析成像系统图像重建算法,提高了重建算法的成像速度,从而改善成像系统的整体性能.仿真结果表明,该方法的成像精确度及成像实时性较好.     

基于RBF神经网络的电容层析成像图像重建算法

针对目前电容层析成像系统图像重建分辨率不高,精确度低的问题,提出了一种新的采用RBF神经网络对电容层析成像系统进行图像重建的方法.该神经网络采用改进的自适应遗传算法,优化选取隐层神经元的中心和宽度,用Tikhnov正则化方法训练网络权值.12电极的电容层析成像系统的仿真实验结果表明,该方法能明显改善成像质量,成像精确度较好,证明了该方法的有效性.     

电容层析成像中的电极集成化设计

设计了一种电容层析成像电路,它直接安装在电极上,可以减小杂散电容的影响．通过增加工作频率,可提高灵敏度,电极与基于CMOS的充放电电路及数字控制电路整合在一起,为数字化通讯提供了快速、安全、有效的数据传输,并通过移位寄存器与主机进行数据交流。     

电容层析成像系统微小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关键和难点，依据油水两相流电容层析成像系统的具体要求，研究了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＜0.2%，漂移为每小时0.05%，实验结果表明：该系统的设计满足使用要求。