基于总体最小二乘与同伦摄动方法的ECT图像重建
电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography,ECT)是一种过程层析成像技术，常用于密闭管道空间中两相流或多相流的可视化测量，它的原理是根据传感器采集的电容数据，应用相关算法对被测空间中的介质分布进行图像重建。ECT技术具有非侵入、快速简单、低成本、便于安装等显著优点，被广泛地应用于工业生产中，是一种具有巨大发展潜力和广阔应用前景的无损检测方法。ECT系统是否能够达到实际应用的要求，除了检测手段和硬件条件外，很大程度上取决于图像重建算法的精度和速度。本文针对ECT系统的图像重建算法进行研究，主要工作及成果如下： 1．研究了一种基于总体最小二乘法的ECT成像算法。大多数ECT图像重建算法只考虑到电容测量过程中存在的外界干扰，却忽略了敏感矩阵误差所带来的影响。本文提出一种基于总体最小二乘原理的自适应正则化修正算法，既考虑到系统测量过程中的外界干扰，同时兼顾了敏感矩阵误差。实验结果表明，该算法能够有效克服ECT图像重建过程中由于外界干扰和敏感矩阵误差所带来的数值不稳定问题，减小了误差，提高了相关系数，提高了重建图像的分辨率，并减少了失真和伪影。 2．研究了一种基于同伦摄动的ECT成像算法。由于ECT图像重建是一个非线性不适定问题，很小的外界干扰也会使得重建出来的结果严重背离真实数值，从而导致重建结果毫无意义。为解决这一问题，本文提出了一种正则修正的同伦摄动方法，该算法在Landweber算法基础上引入了一个修正项，之后重新构造了目标泛函，并在此基础上运用同伦摄动原理，构造同伦映射以求解所建立的目标泛函。实验结果表明，该算法所重建出来的图像具有良好的稳定性，有效地降低了重建图像的边缘伪影，提高了图像的重建速度，是一种有效的重建算法。
电容层析图像;图像重建;总体最小二乘算法;同伦摄动法
哈尔滨理工大学
硕士
计算机技术
王莉莉
2022
中文
TP391.41
2022-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）