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《电容层析成像中通用迭代法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、电容层析成像中通用迭代法的研究第27卷第1期2006年1月仪Chinese器Journa仪1of表ScientificInstrumentVoI.27No.1Jan.2006电容层析成像中通用迭代法的研究董向元.刘石阎润生李惊涛蔡(中国科学院工程热物理研究所(中国科学院研究生院.(重庆大学数理学院斌.王海刚北京100080)北京100089)重庆400044)摘要根据近几年在电容层析成像(ECT)领域里应用较广泛的迭代方法,给出了一种通用的基于线性模型的投影迭代公式,以便于今后寻求新的更快收敛的迭代法.推导出了通用优化迭代步长公式,避免了凭主观经验选取步长
2、的缺点.进一步得出了通用迭代一单步法公式.对迭代一单步法和投影迭代法进行了比较,结果表明,迭代一单步法成像质量略逊于投影迭代法,但成像速度大大优于投影迭代法,有望应用于在线成像关键词电容层析成像通用投影迭代法优化在线中图分类号TP319文献标识码A国家标准学科分类代码520.2040AGeneralIterativeAlgorithmforImageReconstructionwithElectricalCapacitanceTomographyDongXiangyuan'LiuShiYanRunsheng'.LiJingtao'CaiBin.WangHa
3、igang(InstituteofEngineeringThermophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080,China)(GraduateSchooltheChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China)(CollegeofMathematicsandScience,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)AbstractAgeneralprojectediterativescheme(GPI)forimagereco
4、nstructionwithelectricalcapacitancetomog—raphyisintroduced.ThisprovidesamechanismtoderivenewfasteralgorithmsforECT.Andageneraloptimizedsteplengthisderivedforthescheme.Atlast,ageneraliterativesinglestepimagereconstructionscheme(GISS)ispresented.ThesimulationcomparisonsbetweenGPIand
5、GISSaregiven.TheresultsshowthatGISScanbeusedinonlineimagereconstructionowingtOitsfastimagereconstruction,whileGPIcanprovideabetterimagequalitythanGISS.KeywordsElectricalcapacitancetomographyGeneralprojectediterativealgorithmOptimizationOnline引言随着工业生产过程计量,节能及控制要求的提高,对多相流参数检测的要求越来越迫
6、切.电容层析成像技术(electricalcapacitancetomography,ECT)是应用于多相流浓度测量与控制的一种新型技术,其原理是依靠围绕被测区域的一组电极板来检测区域内物质浓度分布变化而引起的电容变化,藉以确定内部的物质浓度分布,因其具有不干扰流场,快速,廉价,无放射性等优点,近年来得到了迅速发展Ⅲ.目前,用于ECT图像重建的较常用的方法主要分为两大类]:单步法和迭代法.单步法以线性反投影算法(LBP)以及正则法n为代表,虽然单步法成像速度快,但其成像精度相对较低.相反,迭代法因其相对于单步法能更精确求解逆问题而得到了广泛重视.作者总结了
7、近几年应用较广泛的迭代方法,给出了一种通用迭代公式,推导出了通用优化迭代步长公本文于2004年8月收到.系国家自然科学基金(50276062)资助项目24仪器仪表第27卷式,避免了凭主观经验选取步长不当造成不收敛现象的发生同时,进一步导出了通用迭代一单步法公式,使迭代法有望应用于在线成像.2通用迭代公式目前的迭代法多以线性模型为基础,因此先介绍一下线性反投影法.线性反投影法是将物质分布与测量的电容的复杂非线性关系线性化求近似解.ECT中电容与物质分布的线性关系可被简化为:C—SG(1)式中:C,G为数组,s为矩阵,C∈R,G∈R,s∈R.其中:为可测得的独
8、立电容数目,Ⅳ为成像区域内象素个数由于s反映了电容c受物质分布G变
