電容層析成像反問題數(shù)理特性與圖像重建算法研究.pdf

1、電容層析成像(ECT，Electrical Capacitance Tomography)是一種斷層層析成像技術(shù)。ECT技術(shù)是通過測量被測物體區(qū)域外部布置的電極之間的電容來實現(xiàn)物體內(nèi)部介電常數(shù)的空間分布計算。電容層析成像具有結(jié)構(gòu)簡單、非侵入、適用范圍廣、安全性好及響應(yīng)速度快等優(yōu)點。目前，電容層析成像技術(shù)在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，主要用于工業(yè)管道內(nèi)的多相流檢測。反問題求解的精度與速度以及圖像重建的質(zhì)量是電容層析成像技術(shù)的成功應(yīng)用關(guān)鍵。因此

2、開展相關(guān)理論和技術(shù)研究具有重要意義和應(yīng)用價值。
　　本文以電容層析成像反問題數(shù)理特性與圖像重建算法為研究對象，并針對電容層析成像系統(tǒng)所涉及反問題求解、圖像重建、算法設(shè)計以及圖像重建質(zhì)量的評價等問題進行研究，研究主要內(nèi)容如下:
　　首先，結(jié)合研究背景，對課題的研究意義進行了相關(guān)分析，并對電容層析成像技術(shù)的研究現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢進行了綜合評述。
　　其次，在對電容層析成像系統(tǒng)的組成、工作原理和正反問題求解原理及數(shù)理特性進

3、行分析的基礎(chǔ)上，在Matlab環(huán)境下，對幾類典型的圖像重建算法進行仿真研究，以確定不同算法圖像重建的精度及圖像重建的時間，為后續(xù)圖像重建算法研究提供理論基礎(chǔ)。
　　再次，采用COMSOL建立了電容層析成像的三維模型，完成了典型的敏感場場域分析，利用Landweber算法、共軛梯度算法和截斷奇異值算法進行仿成像真實驗，驗證了模型的有效性。
　　最后，通過構(gòu)建基于正則化的電容層析成像模型，采用相對誤差、圖像相關(guān)系數(shù)、奇異值譜和靈