光谱体层析技术诊断三维等离子体场

提出一种光谱体层析图像重建新算法.通过计算机数值模拟, 考察了该算法对非对称单峰发射系数场分布的重建效果,并与传统的三维重建算法进行比对.结果表明，该算法具有收敛快，重建准确度高的特点，仅用两个方向的投影数据就能高准确度地重建单峰三维发射系数场分布.作为一个应用实例, 结合谱线相对强度测量方法重建了自由电弧等离子体的三维温度场分布.     

一种少投影光学层析新算法及其应用

研究少投影数情况下等离子体温度场重建问题。结合光学层析重建算法及等离子体光谱诊断中的谱线绝对强度法进行自由电弧等离子体温度场重建实验。理论上，详细讨论了一种基于最大熵准则及最优化原理的光学层析图像重建新算法。通过计算机数值模拟，考察了该算法对非对称温度场分布的重建效果。详细分析了投影噪声、投影方向数、场分布性质对重建精度的影响，并与代数迭代重建算法结果进行对比．结果表明，该算法以两个正交方向投影数据重建单峰余弦模拟场平均误差仅为0.3％，而代数迭代重建算法为3．81％；该算法以四个均匀角度间隔投影数据重建三峰随机高斯模拟场平均误差为1．77％，而代数迭代重建算法为2．02％。实验中，运用该算法结合谱线绝对强度法重建了自由电弧等离子体的温度分布。     

自适应发射光谱体层析技术重建三维等离子体场

提出一种基于多目标优化原理的自适应权重因子调节发射光谱体层析图像重建新算法SVRT(Self_adap tiveVolumeReconstructionTechnique)。通过计算机数值模拟,考察了该算法对非对称单峰发射系数场分布的重建效果。结果表明,SVRT算法具有收敛快,重建精度高的特点,仅用两个方向的投影数据就能高精度地重建单峰三维发射系数场分布。作为一个应用实例,结合谱线相对强度测量方法重建了自由电弧等离子体的三维温度场及电离度场分布。     

等离子体发射和吸收系数的轴对称重建

在激光聚变靶丸等离子体诊断中,为了同时重建出等离子体发射系数和吸收系数的空间分布,建立了分层结构成像模型,利用LM（Levenberg-Marquardt）非线性最小二乘优化算法,提出了基于该模型的重建算法。数值模拟结果表明,该算法成功地重建出发射系数和吸收系数,而且重建精度高,明显优于不考虑吸收衰减影响的Abel逆变换重建结果。对于连续分布,当噪声标准差为0.01时,发射系数与吸收系数重建误差分别为0.17,0.22。     

等离子体图像诊断中带吸收校正的轴对称重建

在轴对称等离子体的图像诊断中,根据等离子体在某个方向的X射线强度图像可以重建出辐射系数的空间分布.由于X射线在等离子体的传播过程中存在一定的吸收,需要在重建过程中考虑吸收校正.本文在滤波反投影法(FBP)的基础上,结合X射线在等离子体中的吸收规律,提出了带吸收校正的FBP迭代算法.通过对钠等离子体辐射系数的轴对称重建模拟,发现该算法重建精度高,收敛性好,取得了很好的重建结果.     

基于哈特曼波前探测层析重建折射率场

介绍了哈特曼层析测量系统的原理，设计静态测试实验，对实际圆对称折射率场分布进行了层析重建.系统由哈特曼采集折射率场的投影数据，采用代数重建算法进行层析重建，取得了满意的重建结果.     

基于稳态辐射传输方程的小动物尺寸组织体扩散光学层析法

在Newton-Raphson逆模型框架下,发展了基于稳态辐射传输方程光子输运正模型和代数重建技术的扩散光学层析图像重建算法,并针对小尺寸组织体内部吸收和散射系数同时重建情况下的标准代数重建技术算法进行了改进,数值结果表明改进后的代数重建技术算法重建图像效果优于标准代数重建技术算法.     

等离子体二维密度重建的影响因素

利用超强超短激光脉冲产生的高能质子束的库仑能量损失可以重建稠密等离子体的二维密度分布，使用同时迭代重建算法（SIRT算法）研究等离子体二维密度重建的影响因素.研究等离子体密度梯度、密度量级和质子束入射能量对重建误差的影响，分析质子束成像探测等离子体密度之前获得等离子体大概方位的重要性，通过数据拟合确定了能量噪声和重建误差之间的解析关系式.     

基于稳态辐射传输方程的小动物尺寸组织体扩散光学层析法

在Newton-Raphson逆模型框架下,发展了基于稳态辐射传输方程光子输运正模型和代数重建技术的扩散光学层析图像重建算法,并针对小尺寸组织体内部吸收和散射系数同时重建情况下的标准代数重建技术算法进行了改进,数值结果表明改进后的代数重建技术算法重建图像效果优于标准代数重建技术算法.     

光学三维成像实验系统

建立光学投影层析三维成像系统,该系统包括光学成像、图像采集、断层重建及三维显示,重建算法为滤波反投影算法.实验结果表明:利用该系统得到的重建图像与样品的形状吻合,重建结果边缘清晰,伪迹较小.     

光学层析重建算法改进的研究

光学层析技术在温度、密度等流场的非接触测试中有着广泛的应用前景，然而光学层析的重建是非完全数据的投影重建，通常采用的代数迭代法不能很好地解决重建精度这一难题。为此提出了一种新的光学层析技术的代数迭代重建算法，在算法中引入了包含先验知识的属性矩阵，并摒弃了通常所采用的对超松弛系数人为的确定取法，采用了变超松弛系数。实验计算结果表明，引入属性矩阵和变超松弛系数的代数迭代法能够较好的重建非完全数据投影的待测场，极大地提高重建精度，较好地与实测结果吻合。     

Reconstruction of emission coefficients for a non-axisymmetric coupling arc by algebraic reconstruction technique

A preliminary investigation of tomographic reconstruction of an asymmetric arc plasma has been carried out. The objective of this work aims at reconstructing emission coefficients of a non-axisymmetric coupling arc from measured intensities by means of an algebraic reconstruction technique (ART). In order to define the optimal experimental scheme for good quality with limited views, the dependence of the reconstruction quality on three configurations (four, eight, ten projection angles) are presented and discussed via a displaced Gaussian model. Then, the emission coefficients of a free burning arc are reconstructed by the ART with the ten-view configuration and an Abel inversion, respectively, and good agreement is obtained. Finally, the emission coefficient profiles of the coupling arc are successfully achieved with the ten-view configuration. The results show that the distribution of emission coefficient for the coupling arc is different from centrosymmetric shape. The ART is perfectly suitable for reconstructing emission coefficients of the coupling arc with the ten-view configuration, proving the feasibility and utility of the ART to characterize an asymmetric arc.     

The problem of superresolution in reconstructing the dielectric-constant profile in a planar optical waveguide using the far field of the emission mode

An algorithm for analytical continuation of the Fourier transform for the mode field in a planar optical waveguide is suggested; this algorithm makes it possible to reconstruct the dielectric-constant profile in the waveguide using the far field of the mode emission with subwavelength resolution. The reconstruction errors were studied. Examples illustrating the efficiency of this approach are given.     

A computed tomography reconstruction algorithm based on multipurpose optimal criterion and simulated annealing theory

Although emission spectral tomography (EST) combines emission spectral measurement with optical computed tomography (OCT), it is difficult to gain transient emission data from a large number of views,therefore, high precision OCT algorithms with few views ought to be studied for EST application. To improve the reconstruction precision in the case of few views, a new computed tomography reconstruction algorithm based on multipurpose optimal criterion and simulated annealing theory (multi-criterion simulated annealing reconstruction technique, MCSART) is proposed. This algorithm can suffice criterion of least squares, criterion of most uniformity, and criterion of most smoothness synchronously. We can get global optimal solution by MCSART algorithm with simulated annealing theory. The simulating experiment result shows that this algorithm is superior to the traditional algorithms under various noises.     

基于退火遗传算法的少数投影CT图像重建

不完全投影重建算法研究是当今图像重建算法中的一个难点问题，近年来，遗传算法在其中有一定的应用，但还存在一些问题。针对遗传算法在优化中的不足(如早熟收敛及易陷入局部最小等)，将模拟退火机制引入到遗传算子中，提出一种新的算法；并通过选择测试函数，建立将该算法应用于不完全投影图像重建的优化模型，进行计算机模拟。通过对从投影角间距为15°的12个不同投影视角方向获取的投影数据进行分析，结果表明，该算法的重建图像具有较高的精度。     

基于阻尼LSQR-LMBC的火焰三维温度场重建

光场相机可以解决辐射测温多相机系统光路复杂、同步触发难等问题,在辐射成像三维温度重建时有其独特优势. LSQR是求解基于大型稀疏矩阵最小二乘问题的经典算法,该算法用于重建三维温度场时对温度初值依赖较大,在信噪比较低的情况下重建精度不理想.本文提出阻尼LSQR-LMBC重建算法,通过在LSQR方法中添加阻尼正则化项,提高火焰三维温度场重建的抗噪性能,并结合LMBC算法,实现吸收系数和三维温度场同时求解.在数值模拟部分,随着信噪比逐渐降低,阻尼LSQR的重建效果比LSQR更加稳定,在信噪比达到13.86 d B时,重建精度大约提高30%.阻尼LSQR-LMBC的平均重建误差为6.63%.用丁烷火焰进行了实验,重建的丁烷火焰三维温度场分布符合辐射火焰燃烧的特征,和热电偶的测温数据结果进行对比,相对误差在6.8%左右.