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电磁层析成像图像重建算法的研究

雷彦  
【摘要】: 电磁层析成像(EMT)技术是20世纪90年代发展起来的一种基于电磁感应原理的工业过程成像技术,它可以同时获得物场空间的导电率和导磁率的分布信息,拥有结构简单、系统成本低、响应速度快、非侵入式、安全性能好和适用范围广等特点,因而在工业检测中具有广泛的应用前景。电磁层析成像中的重建算法研究,是其在工业实际中得以应用的关键。但是在EMT图像重建中由于“软场”特性、三维场特性等难点的存在给图像重建算法的研究带来了挑战。 本文从电磁场理论出发,推导出EMT技术物理意义的数学表达式,并且结合EMT正问题的有限元仿真对图像重建算法进行研究,所做工作如下: (1)查阅国内外关于过程层析成像论文和相关文献,采用电磁场理论对EMT的敏感场进行分析,并对EMT物理模型进行数学建模。 (2)使用ANSYS参数化建模语言APDL对EMT正问题进行有限元仿真,并且在VC中实现了对ANSYS的调用,使得有限元仿真过程和图像重建有序进行。 (3)对电学成像类的ERT、ECT、EMT的图像重建算法进行了分析。 (4)提出了改进型的Landweber算法,摆脱了原有Landweber算法对参考灰度矩阵的依赖,提高了算法的收敛速度并且改善了重建图像的效果。 (5)利用仿真数据,对基于灵敏度系数的线性反投影算法、Landweber和改进型的Landweber迭代算法进行图像重建,并对重建图像进行对比。 (6)优化了适用于BJTU-EMT样机的图像重建算法软件。


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