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电学层析成像系统优化设计

作　者: 杨程屹
导　师: 王化祥
学　校: 天津大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 电学层析成像图像重建算法定量化可视化软件多线程
分类号: O441.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 92次
引　用: 2次
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内容摘要

电学层析成像技术(Electrical Tomography,ET),经过近二十年的发展,已经取得长足进步。该技术以其无辐射、非侵入、响应快、便携性等技术优势,在医学临床监护和工业测量等领域具有广阔的应用前景。本论文从图像重建算法和可视化软件等两方面对ET系统做出改进,主要工作和结论如下:、ERT系统量化研究缺乏准确的量化信息是限制ET技术推广的大因素,总结主要有两个原因:,由于ET逆问题固有特点,即对被测场域中心不敏感,致使重建图像灰度值在中心区域和边缘区域差异巨大;二,对于ERT(Electrical Resistance Tomography)系统,没有较理想的图像灰度——电导率参数映射关系。针对上述两个问题,作者进行深入研究,结合COMSOL、MATLAB仿真和大量实验,提出图像修正算法和压差标定方法。在气-液鼓包床应用中,可获取较为准确的被测场域电导率数值信息,取得了较好结果。二、多线程可视化软件开发在原系统基础上,设计套基于多线程的成像软件系统,该系统具有若干独立线程,可并行处理成像工作中较为耗时的操作,充分利用多核心处理器并行计算优势。该系统基于DLL模块化设计,灵活性强,方便团队合作、软件升级。同时,优化OpenGL绘图模块,大幅提高绘图效率。最后,总结本课题研究工作,提出改进方法,并对下步工作提出建议。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 研究背景及电学层析成像简介  7-8
  1.2 研究发展现状  8-9
  1.3 本论文的研究内容和完成的主要工作  9-10
  1.4 本论文的组织结构  10-12
第二章电学层析成像原理及图像重建  12-21
  2.1 电学层析成像问题的数学描述  12-15
    2.1.1 EIT 敏感场数学描述  12-14
    2.1.2 边界条件  14-15
  2.2 图像重建算法简介  15-21
    2.2.1 灵敏度系数法  15-16
    2.2.2 Landweber 预迭代算法  16-18
    2.2.3 牛顿—拉夫逊算法  18-19
    2.2.4 共轭梯度算法  19-21
第三章成像算法改进  21-33
  3.1 基于COMSOL 仿真的图像修正算法改进  21-29
    3.1.1 原有算法方法存在的不足  22-24
    3.1.2 改进的修正算法  24-27
    3.1.3 COMSOL 仿真数据结果分析  27-29
    3.1.4 实测数据结果分析  29
  3.2 气-液鼓泡床应用中压差法标定ERT  29-33
    3.2.1 背景介绍及压差法测含率原理  29-31
    3.2.2 线性拟合结果及分析  31-32
    3.2.3 实测数据结果  32-33
第四章 ET 成像软件系统改进  33-56
  4.1 多线程构架成像软件系统  33-45
    4.1.1 多线程编程模式  34-36
    4.1.2 多线程成像系统软件设计  36-45
  4.2 DLL 模块化设计  45-50
  4.3 OpenGL 图形显示模块与灵活网格技术  50-56
第五章系统验证实验分析  56-67
  5.1 图像修正算法实测数据分析  56-61
  5.2 气-液鼓泡床实验装置实测数据分析  61-65
  5.3 多线程成像系统软件验证实验  65-67
第六章总结与建议  67-68
7. 参考文献  68-71
8. 发表论文和科研情况说明  71-72
9. 致谢  72

电学层析成像系统优化设计

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