电磁层析成像图像重建算法的研究

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1、jE塞銮道太堂亟±堂位j金塞主塞擅要中文摘要摘要：电磁层析成像(EMT)技术是20世纪90年代发展起来的一种基于电磁感应原理的工业过程成像技术，它可以同时获得物场空间的导电率和导磁率的分布信息，拥有结构简单、系统成本低、响应速度快、非侵入式、安全性能好和适用范围广等特点，因而在工业检测中具有广泛的应用前景。电磁层析成像中的重建算法研究，是其在工业实际中得以应用的关键。但是在EMT图像重建中由于“软场”特性、三维场特性等难点的存在给图像重建算法的研究带来了挑战。本文从电磁场理论出发，推导出EMT技术物理意义的数学表达式，并且结合EMT正问

2、题的有限元仿真对图像重建算法进行研究，所做工作如下：(1)查阅国内外关于过程层析成像论文和相关文献，采用电磁场理论对EMT的敏感场进行分析，并对EMT物理模型进行数学建模。(2)使用ANSYS参数化建模语言APDL对EMT正问题进行有限元仿真，并且在VC中实现了对ANSYS的调用，使得有限元仿真过程和图像重建有序进行。(3)对电学成像类的ERT、EcT、EMT的图像重建算法进行了分析。(4)提出了改进型的Landweber算法，摆脱了原有Laadwgber算法对参考灰度矩阵的依赖，提高了算法的收敛速度并且改善了重建图像的效果。(5)利用

3、仿真数据，对基于灵敏度系数的线性反投影算法、Landwebcr和改进型的Landwebor迭代算法进行图像重建，并对重建图像进行对比。(6)优化了适用于BJTU-EMT样机的图像重建算法软件。关键字：电磁层析成像；图像重建；正问题；逆问题；计算机层析成像；过程层析成像分类号：TP301．6jE京窑通太堂亟±堂缝i金塞△垦5墅丛￡!ABSTRACTElectromagneticTomography(EMT)technologyisanindustrialprocessimagingtechnologythatisdevelopedbase

4、d011theprincipleofelectromagneticinductioninthe1990s．Withthecharacteristicsofsimplestructure,systemlowCOst,fastresponse。non-invasiveandsafe,ithasbroadindustrial印plicationprospects．111eresearchofEMTimagereconstructionalgofithmisthekeytoitsindustrialapplication．However,bec

5、auseofthecharacteristicsofsoftfielandthree-dimensionalfield'ithasbroughtmanychallengestotheresearchofEMTimagereconstructionalgorithm．With咖dyingtheelec仰omagneticfieldtheory,thepaperderivedthemathematicalexpressionfromEMTtechnologyphysicalmeaning．Bymeansofthefinitedementsi

6、mulationofEmforwardproblem,EMTimagereconstructionalgorithmWasresearchedinthepaper,thecontributionsofthisdissertationareasfollows：(1)．Byconsultingalargenumberofprocesstomographypapersatdomesticandabroad,authorusedtheelectromagnetictheorytoanalyzetheEMTsensitivefieldandmad

7、eamathematicalmodelingfromEMTphysicalmodel．(2)。，11碍paperusedANSYSparametricmodelinglanguageAPDLtomakeamodelingoftheEMTforwardproblemandcarryonfiniteelementsimulation,andre{dizedANSYSbecallodinVC．whichmadcfiniteelementsimulationprocessandimagereconstructionoperateinanorde

8、rlymanner．(3)．TheimagereconstructionalgorithmofElectricalTomographysuchasERT,ECT,andEMThasbeencomprehen