电容层析成像图像重建算法对比

图像重建算法在电容层析成像技术的实际应用中起着至关重要的作用。针对图像重建算法的研究,文中将线性反投影法、奇异值分解法、代数重建算法、Landweber算法、Tikhonov正则化算法的基本原理进行对比。基于MATLAB仿真平台对4种多相流流型进行仿真,并从图像误差、相关系数、计算时间3个方面对比重建图像的效果。分析结果表明,直接算法的图像重建速度优于迭代算法,但其图像重建质量劣于迭代算法。     

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.     

基于改进混合范数的图像重构算法

压缩感知理论利用图像稀疏表示的先验知识,通过少量的测量值精确地恢复出原始图像信号。DTCWT凭借其更好表达图像边缘特征的特点,结合贪婪算法和凸优化算法的优点,在双树复数小波变换为稀疏基,局部哈达玛矩阵为观测矩阵的基础上提出改进的快速二步迭代混合范数算法。该算法的图像重构质量优于FIST算法以及IST算法,实验表明改进的混合范数的图像重构算法具有更好的图像重构质量和重构速度。     

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.     

基于电路网络理论的电容层析成像方法

本文描述了一种用于两种成份的流体成像的12电极电容层析成像新方法.该方法基于电路的网络理论,首先对重建区域假定一个介电率分布,用电容网络作为离散化模型,将每一个源电极和探测电极对组成的测量电路看作一个四端网络,该四端网络的跨导与源电极和探测电极之间的电容值是线性关系,这个电容值和测量得到的电容值之间存在误差,根据这个误差对修正介电率分布.通过对不同介质分布作的模拟实验结果,证实了该算法是有效的,收敛的.     

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.     

基于前项补偿的电容层析成像数据采集系统

电容层析成像系统极板间的电容值相对于耦合电容相差近两个数量级,如何补偿耦合电容成为微小电容测量的难点之一。以12电极油水两相流电容层析成像系统为研究对象,在分析了电容层析成像系统原理的基础上,设计了电容层析成像数据采集系统,系统采用前项补偿方法完成了微小电容的测量,并根据实际测量过程所涉及的关键性问题进行了分析和讨论,通过实验验证了此方法是实用可行的,较好地解决了微小电容精确测量问题。     

基于前项补偿的电容层析成像数据采集系统

电容层析成像系统极板间的电容值相对于耦合电容相差近两个数量级，如何补偿耦合电容成为微小电容测量的难点之一。以12电极油水两相流电容层析成像系统为研究对象，在分析了电容层析成像系统原理的基础上，设计了电容层析成像数据采集系统，系统采用前项补偿方法完成了微小电容的测量，并根据实际测量过程所涉及的关键性问题进行了分析和讨论，通过实验验证了此方法是实用可行的，较好地解决了微小电容精确测量问题。     

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     

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。     

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。     

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.     

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。