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电容层析成像感兴趣区域图像重建算法研究

张珍  
【摘要】:电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)技术通过其低成本的投入、广泛的适用范围、简单易操作的结构、非侵入式的检测方式以及良好的安全性能等特点,已经成为当前流动层析成像技术的一个主要研究对象和研究热点。其中的ECT图像重建部分一直是其进一步发展以及实用化的难题,成为了阻碍ECT发展的主要障碍,因此对于良好算法的探究就显得十分重要。 ECT图像重建的成功应用很大程度上依赖于成像算法的精度与速度。论文针对电容层析成像的感兴趣区域图像重建算法进行了以下几方面的研究: 1.以电容层析成像图像重建中的油水两相流系统作为研究对象,对现有的电容层析成像系统的系统构成、工作原理、特点和不足进行讨论,分析电容层析成像技术的数学模型和电容敏感场,为以后的研究做好准备。 2.对ECT系统的图像重建准则和算法实现进行讨论与分析,为解决感兴趣区域(部分区域)图像成像的难题在理论上和技术上提供支持和依据。 3.对压缩传感理论目前的应用进行讨论和深入研究,并以代数迭代重建算法为基础,将压缩传感技术和算法进行结合,提出了一种基于压缩传感理论的图像重建算法,将图像的梯度稀疏性与投影数据有机结合,利用全变分法减小图像梯度范数,得到准确度更高的成像结果,为ECT图像重建的研究提供了一个新的思路。 4.以12电极的ECT系统作为研究对象,对原有的图像重建算法以及改进后的算法进行图像重建仿真实验,比较不同的重建算法的成像效果,最后通过成像结果对图像重建算法进行分析和讨论。


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