電容層析成像的圖像重建算法研究.pdf

1、電容層析成像技術（Electrical Capacitance Tomography，ECT）是一種基于電容傳感機理的過程成像技術?，F階段ECT技術的理論還不夠完善，成像速度和成像精度的相互制約限制了ECT技術的廣泛應用。就當前發(fā)展狀況而言，研究圖像重建理論和成像算法可以顯著地改善圖像重建的效果，對推動ECT技術的廣泛應用能起到積極的作用。ECT圖像重建是一個離散不適定的反問題，其不適定性和病態(tài)性以及該技術固有的“軟場”特性會對重建效果

2、產生非常嚴重的影響。本課題主要從提高圖像重建速度和實現算法應用的角度出發(fā)研究ECT的圖像重建，主要完成工作如下:
　　(1)從正問題和反問題出發(fā)深入分析了ECT技術原理，利用奇異值分解和條件數工具分析了ECT圖像重建反問題的不適定性和病態(tài)性，以及ECT反問題的不適定性對解穩(wěn)定性的影響。
　　(2)研究了三種具有代表性的ECT圖像重建算法，分析其各自在ECT應用中的局限性，確定了本文算法研究工作的重點——實現簡單快速成像。

3、r>　　(3)探究應用Landweber迭代法成像時如何提高成像速度的問題。通過對算法迭代過程的優(yōu)化，在不改變算法本身原理的基礎上推導出了一種可離線計算迭代矩陣的單步Landweber算法。
　　(4)研究應用Tikhonov正則化法求解圖像重建反問題時正則化參數較難確定的問題。目前正則化參數的選取方法主要通過經驗值或者較復雜的算法，本文研究采用最大奇異值法確定正則化參數來降低正則化算法應用的難度。
　　(5)通過對傳感器區(qū)

4、域靈敏場的分析，研究了針對不同介電常數介質的圖像重建方法。就高介電常數介質而言，靈敏場分布的“軟場”特性相當明顯，因此不能忽略其對圖像重建的影響。最后就高介電常數和未知介電常數介質無法采用常規(guī)方法成像的問題，提出了一種新的構建靈敏度矩陣的方法。
　　(6)搭建了基于NI LabVIEW軟件的8極板ECT實驗系統(tǒng)平臺。制作了8極板電容傳感器，修復并調試實驗室前人設計的數據采集電路使其能夠滿足課題工作需要。結合該系統(tǒng)對成像算法進行測驗