电磁层析成像实验系统中的修正共轭梯度算法

为了提高电磁层析成像实验室系统的图像重建能力,改善共轭梯度算法不严格收敛和不充分下降的特点,推导出适应于电磁层析成像技术的修正共轭梯度算法,并分析了修正共轭梯度算法的收敛情况。在实验室电磁层析成像系统中,验证了修正共轭梯度算法的图像成像效果,并用图像误差和相关度评价了正则化算法、Landweber迭代算法、共轭梯度算法和修正共轭梯度算法,得出结论:在8线圈高频电磁层析成像实验室系统中,对于不同流型,修正共轭梯度算法的图像误差远低于其他算法,和原始图像的相关性最大。     

电磁层析成像技术图像重建的仿真研究

电磁层析成像(EMT)技术的逆问题至今没有完全解决.在简单图像重建的基础上改进了EMT的反投影算法,应用了可以解第一类Fredholm积分方程病态问题的Landweber迭代法.通过重建结果的比较,Landweber迭代法是目前重建精度较高的EMT重建算法.     

电磁层析成像技术图像重建的仿真研究

电磁层析成像（EMT）技术的逆问题至今没有完全解决，在简单图像重建的基础上改进了EMT的反投影算法，应用了可以解第一类Fredholm积分方程病态问题的Landweber迭代法，通过重建结果的比较，Landweber迭代法是目前重建精度较高的EMT重建算法。     

电磁层析成像技术中的图像重建算法

电磁层析成像技术(electromagnetic tomography,EM T)是基于电磁感应原理的过程检测技术,包括正问题和逆问题.首先,基于传统的"O"型传感器阵列模型,通过有限元剖分法来解决正问题以获得灵敏度矩阵和检测值;然后根据检测值来重构物场内部的结构即EMT技术的逆问题.由于重建算法的选择对重建图像的影响...     

基于FPGA的EMT系统设计

为了提高电磁层析成像(EMT)系统的性能,设计了一套基于FPGA的EMT系统.DDS模块、数字解调模块、MCU控制模块、DA接口模块、AD接口模块和USB通信模块均集成在一块FPGA芯片中.分析了激励频率、采样频率和MAC IP核累加点数3者对解调过程的误差的影响,提出了通用的设计原则.通过信噪比实验对系统进行了评价和激励频率的优选,采用基于截断奇异值的反投影法获得不同分布的重建图像,其成像速度达到了27帧/s.高度的集成化提高了系统的稳定性,降低了调试难度.该系统设计方案也可以移植到EIT、ECT和ERT系统.     

迭代法求矩阵广义逆的ERT图像重建算法

电阻层析成像(ERT)技术是一种类似于CT图像的新型层析成像技术.在研究迭代法求矩阵广义逆的基础上,提出一种新的ERT图像重建算法,并对其性能进行了仿真试验.阐述了该算法的原理,并给出部分图像重建结果.同两种反投影算法相比,该算法重建的图像空间分辨力高且更为清晰.     

电磁层析成像中激励电流频率的选择

电磁层析成像技术中激励电流的频率影响硬件电路的设计难度和图像重建质量,根据高频电流的趋肤效应和趋肤深度的计算方法,总结出不同被测介质的激励频率规律。简单介绍了电磁层析成像技术的优点,根据其物理模型和高频电流趋肤效应计算方法,绘制激励电流频率和非导磁性介质导电率、趋肤深度的关系,给出了常见不同材质被测物激励频率的大致范围,并比较了相同被测物、相同物场空间位置和相同激励-检测方向下,不同频率激励电流下获得的图像重建结果,得出结论,金属需要较低的激励频率,kHz或者更小。而像生物组织和含水物体等电导率介质,需要MHz范围的频率。     

同步迭代图像重建技术在电容层析成像系统中的应用

在电容层析成像 (ECT)系统中 ,为克服电容测量值数目有限以及管道内敏感场分布的“软场效应”,引入了一种同步迭代图像重建技术 (SIRT)。针对收敛速度和重建后图像的模糊效应 ,对 SIRT算法进行了改进。改进后的 SIRT算法使重建图像的速度和质量都有了明显的提高。对八电极ECT系统进行的仿真和静态实验结果表明 ,这种算法可望满足用于在线工业过程电容层析成像系统成像的要求。     

一种新的电磁层析成像激励系统

针对局部线圈激励模式和空间线圈激励模式存在的不足,根据理论分析和仿真研究提出了一种新的电磁层析成像激励系统,能方便地构成了不同的激励电流分布,在此系统上实现的似乎平行场激励方案,可以产生较多的独立投影方法,并能获得比较均匀的灵敏度分布,改善了系统图像重建的质量。     

代数重建和同步迭代重建在电容层析成像中的比较研究

针对电容层析成像技术(ECT)中的逆问题——图像重建算法的非线性和病态性问题,以12电极电容层析成像系统为对象,研究了代数重建算法(ART)与同步迭代重建算法(SIRT).分别对仿真电容值和实测电容值进行图像重建的实验验证,从成像效果、相对误差及重建时间3个方面对这两种算法进行了评估与分析.结果表明,ART算法和SIRT算法均能有效地实现ECT图像重建,其中SIRT算法能够在100次迭代内达到高精度,在收敛速度和成像效果上更具有优势.     

Electromagnetic tomography (EMT): image reconstruction based on the inverse problem

Starting from Maxwell's equations for inhomogeneous media, nonlinear integral equations of the inverse problem of the electromagnetic tomography (EMT) are derived, whose kernel is the dyadic Green's function for the EMT sensor with a homogeneous medium in the object space. Then in terms of ill-posedness of the inverse problem, a Tikhonov-type regularization model is established based on a linearization-approximation of the nonlinear inverse problem. Finally, an iterative algorithm of image reconstruction based on the inverse problem and reconstruction images of some object flows for simplified sensor are given. Initial results of the image reconstruction show that the algorithm based on the inverse problem is superior to those based on the linear back-projection in the quality of image reconstruction.     

Electromagnetic tomography: an analytical approach to detectability limits and sensitivity maps

An analytical method is applied to the electromagnetic tomographic (EMT) system for a single cylin- drical object in a realistic EMT sensor. The exact expressions of the magnetic field distribution in a two-dimensional object space are derived. Two specific applications are presented. Firstly, the detectability of the EMT technique is described by mathematically defining and plotting the distortion ratio of the object field to the excitation field as a function of the excitation frequency or the relative object diameter. Secondly, direct mathematical expressions for sensitivity are established and sensitivity maps are plotted, which might be useful for future image reconstruction.     

电磁层析成像:图像重建与BP网络

描述了ＢＰ网络应用于ＥＭＴ图像重建的基本原理和简易模型。网络的输入是传感器二维磁场正问题的有限元仿真得到的测量数据，网络 则特体空间各剖分单元的０－１状态值，网络用共轭梯度法改进的误差逆传播算法进行训练。简单物流的图像重建结果表明，网络模型在原理上提可行的，为进上步研究提供了初步基础。     

基于Spline金字塔的图像融合方法

图像融合作为信息融合的一个重要领域已广泛应用于遥感、医学、计算机视觉、军事目标探测和识别等多方面。文章在传统的多分辨金字塔结构—Laplace金字塔的基础上提出Spline金字塔融合算法,有一定的探索性和创新性。在融合过程中着重讨论了塔形结构的分解和重构及融合规则。由实验结果可以判断Spline金字塔算法是一种有效的图像融合算法。     

基于构造实体几何模型动态重构的快速显示算法

将区域扫描线算法结合到光线投射算法，提出了一种基于构造实体几何（CSG）模型动态重构的快速显示算法．对每一扫描线，以场景中各物体的视图投影轮廓线作区域分割，对每一分割区域生成不同的CSG动态显示模型．此模型通过动态重构一个原CSG模型的子集而得，可大幅减少计算中所处理物体个数．利用扫描线相邻区域的相关性给出一种快速生成CSG动态显示模型的方法，使显示速度达到实时要求．     

基于模拟退火的多尺度岩心三维图像融合重建

在岩心图像分析中,低分辨率岩心图像能够显示较大视域,具有较好的全局代表性,而对于低尺度信息无法准确表征;高分辨率岩心图像能够准确地表征岩心的低尺度信息,但通常仅能显示较小的视域.为了能综合分析高低分辨率下的不同岩心图像,本研究提出了一种基于模拟退火,将低分辨率三维岩心图像和高分辨率二维岩心图像融合重建为高分辨率三维岩心的算法.具体地,对于给定的高分辨率二维岩心图像,首先,将低分辨率三维岩心图像进行插值放大以统一两者的点长度,统计二者在二维中的孔隙分布情况,只保留高分辨率二维岩心图像中的小尺寸孔隙,以作为训练图像;然后,在融合重建过程中将低分辨率三维岩心中的大尺寸孔隙相设置为硬数据,以两点相关函数为目标函数重建其中的小尺寸孔隙.实验结果表明,本研究提出的融合重建算法可以很好的将低分辨率岩心重建为高分辨率岩心结构,且融合重建结果有效,准确.     

基于Kalman滤波的电容成像图像重建算法

在电容成像(E lectrica l C apac itance T om ography,ECT)中,为充分利用多次量测信息以提高电容成像图像重建质量,提出一种基于K a lm an滤波的电容成像图像重建算法。该算法重点考虑了测量噪声的影响,利用对流型一系列多次测量中获得的新息不断进行最优加权以获得重建图像的最小方差估计。针对3种典型介电常数分布进行了仿真,结果表明K a lm an滤波应用于ECT图像重建的可行性和有效性。提出了提高该算法运算速度的方案,分析和仿真结果表明通过预先计算最优滤波增益,并寻找合适的迭代次数,算法可快速地获得满意的图像重建结果。     

电磁层析成像系统中标量磁势的数值解法

电磁层析成像技术是一种基于电磁感应定律的工业过程成像技术,激励线圈产生的交变磁场在目标物体中产生涡流,进而产生二次磁场.接收线圈检测到感应电压后利用重建算法可以得到物场的分布信息.边界元法以积分方程为数学基础,同时采用了与有限元法相似的划分单元离散技术,将边界积分方程离散为代数方程组后用数值方法求解.边界元法在电磁层析成像技术中已有一定的应用,而基于标量磁势的边界元法使得求解过程的速度和效率显著提高.本文针对一个简化的电磁层析成像系统模型,利用3种数值方法求解目标物体表面的标量磁势,并利用Matlab编程得到仿真结果.对结果进行对比分析后,选出最优解法.     

基于多层分块自适应压缩感知的图像编解码方法

压缩感知中,测量矩阵对图像进行单一采样率的压缩采样。传统的测量矩阵虽然能够获得比较好的重构效果,但因采样数目较多,故而资源耗费也较多。为了解决上述问题,提出了多层分块自适应编码算法(multi-layered block adaptive coding algorithm,MLBA)以及多层分块自适应压缩感知编解码方法(multi-layered block adaptive compressed sensing codec method,MLBACS)。MLBACS编解码方法基于MLBA编码算法,能够根据图像局部结构进行不同层数和大小的分块,并自适应分配采样率。仿真结果表明,在同等重构性能的前提下,相对于单一采样率下的压缩感知,MLBACS编解码方法能够不同程度地降低重构图像所需的采样数目。