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电容层析成像直接三维图像重建技术研究

作 者: 强大壮
导 师: 颜华
学 校: 沈阳工业大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 电容层析成像 直接三维 有限元仿真 传感器研究 图像重建算法
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 47次
引 用: 1次
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内容摘要


电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,简称ECT)技术是基于测量电容来获得电介质的介电常数分布的一种非侵入性成像技术。它利用放置在被测管道、容器周围的传感器阵列,获取被测非导电物场在不同观测角度下的投影数据,即电容测量值,用适当的图像重建算法,重建被测物场的介质(介电常数)分布。这门技术具有成本低、响应速度快、易于实现、非侵入测量方式、安全性能好、适用范围广等优点,使其具有广阔的应用前景。直接三维ECT技术,需要在被测管道上布置多层测量极板,不但测量同层极板对间的电容值,还要测量不同层极板对间的电容值,三维图像直接在图像重建过程中产生,不经过二维断层成像这一有误差的中间环节,可获得更高质量的三维重建图像。具有很大的研究价值。本文利用有限元仿真软件,进行了大量仿真实验。从直接三维ECT传感器研究和图像重建算法两个方面对电容层析成像直接三维图像重建技术进行了研究。本文提出轴向分四层,每层四个极板,相邻层之间的旋转角度分别是0°和45°的两种16极板直接三维ECT传感器结构。作者从空满管电容值、灵敏度分析和图像重建质量等方面进行比较,确定出较优的传感器结构。另外,作者提出一种用多元线性回归方法建立正问题模型,用改进的Landweber迭代算法求解逆问题的直接三维ECT图像重建算法。并与LBP算法、Landweber迭代算法进行了比较研究。结果显示,多元线性回归方法建立的ECT正问题模型模化矩阵病态更小,新算法的重建质量也优于LBP算法和Landweber迭代算法。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-12
  1.1 过程层析成像技术  9-11
  1.2 本文的主要工作及意义  11-12
第二章 电容层析成像技术  12-19
  2.1 ECT系统的组成及工作原理  12-14
  2.2 ECT技术的发展现状  14-16
  2.3 ECT技术存在的问题  16
  2.4 直接三维ECT技术的研究动态  16-19
第三章 直接三维ECT传感器研究  19-38
  3.1 直接三维ECT传感器结构参数  19-20
  3.2 传感器三维有限元模型的建立  20-21
  3.3 空满管电容值分析  21-29
  3.4 灵敏度分析  29-35
  3.5 图像重建质量比较  35-36
  3.6 较优传感器结构的确定  36-38
第四章 直接三维ECT图像重建算法研究  38-56
  4.1 图像重建算法研究的必要性  38-39
  4.2 线性反投影法(LBP)算法  39-41
  4.3 Landweber迭代算法  41-42
  4.4 直接三维ECT重建新算法研究  42-44
  4.5 直接三维ECT图像重建结果可视化与质量评价  44-56
    4.5.1 直接三维ECT图像重建结果可视化  44-45
    4.5.2 直接三维ECT图像重建质量评价参数  45-46
    4.5.3 直接三维ECT图像重建仿真结果  46-56
第五章 结论  56-58
参考文献  58-61
在学研究成果  61-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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