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电容层析成像感兴趣区域图像重建算法研究

作　者: 张珍
导　师: 陈德运
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 电容层析成像 图像重建 感兴趣区域 代数迭代重建算法 压缩传感理论
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography，ECT)技术通过其低成本的投入、广泛的适用范围、简单易操作的结构、非侵入式的检测方式以及良好的安全性能等特点，已经成为当前流动层析成像技术的一个主要研究对象和研究热点。其中的ECT图像重建部分一直是其进一步发展以及实用化的难题，成为了阻碍ECT发展的主要障碍，因此对于良好算法的探究就显得十分重要。ECT图像重建的成功应用很大程度上依赖于成像算法的精度与速度。论文针对电容层析成像的感兴趣区域图像重建算法进行了以下几方面的研究：1．以电容层析成像图像重建中的油水两相流系统作为研究对象，对现有的电容层析成像系统的系统构成、工作原理、特点和不足进行讨论，分析电容层析成像技术的数学模型和电容敏感场，为以后的研究做好准备。2．对ECT系统的图像重建准则和算法实现进行讨论与分析，为解决感兴趣区域(部分区域)图像成像的难题在理论上和技术上提供支持和依据。3．对压缩传感理论目前的应用进行讨论和深入研究，并以代数迭代重建算法为基础，将压缩传感技术和算法进行结合，提出了一种基于压缩传感理论的图像重建算法，将图像的梯度稀疏性与投影数据有机结合，利用全变分法减小图像梯度范数，得到准确度更高的成像结果，为ECT图像重建的研究提供了一个新的思路。4．以12电极的ECT系统作为研究对象，对原有的图像重建算法以及改进后的算法进行图像重建仿真实验，比较不同的重建算法的成像效果，最后通过成像结果对图像重建算法进行分析和讨论。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景和意义  10-12
    1.1.1 课题研究的背景  10-11
    1.1.2 课题研究的意义  11-12
  1.2 电容层析成像技术感兴趣区域的研究现状  12-15
    1.2.1 国内研究现状与应用  13-14
    1.2.2 国外研究现状与应用  14-15
  1.3 课题的来源及研究内容  15-16
    1.3.1 课题来源  15
    1.3.2 课题的主要研究内容  15-16
第2章 电容层析成像系统简介  16-27
  2.1 电容层析成像系统  16-20
    2.1.1 电容层析成像系统组成  16-17
    2.1.2 电容层析成像电容传感器  17-19
    2.1.3 电容层析成像数据采集系统  19-20
  2.2 电容层析成像的工作原理  20-26
    2.2.4 电容层析成像的数学模型  21-23
    2.2.5 敏感场分析  23-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章 电容层析成像图像重建算法研究  27-36
  3.1 拉冬变换和拉冬逆变换的基本原理  27-28
  3.2 电容层析成像图像重建原理  28-32
    3.2.1 电容层析成像正问题  28-30
    3.2.2 电容层析成像逆问题  30-31
    3.2.3 图像重建准则  31-32
  3.3 图像重建算法  32-35
    3.3.1 图像重建算法分析  32-33
    3.3.2 迭代重建算法在局部图像成像中的应用  33-34
    3.3.3 感兴趣区域图像重建分析  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章 基于压缩传感的 ART 图像重建算法  36-45
  4.1 代数迭代重建算法  36-39
    4.1.1 代数迭代重建算法概述  36
    4.1.2 代数迭代重建算法计算过程  36-39
  4.2 压缩传感原理  39-41
    4.2.1 压缩传感原理概述  39-40
    4.2.2 压缩传感理论图像重建  40-41
  4.3 全变分法  41-43
  4.4 基于压缩传感的 ART 图像重建算法  43-44
  4.5 本章小结  44-45
第5章 图像重建算法仿真实验  45-52
  5.1 实验环境  45
  5.2 实验原理  45-47
  5.3 仿真实验数据  47-49
  5.4 实验结果  49-50
  5.5 误差与实验结果分析  50-51
  5.6 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-57
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  57-58
致谢  58

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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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