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《基于改进信赖域的电容层析成像图像重建算法》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、第31卷第5期仪器仪表学报Vol131No152010年5月ChineseJournalofScientificInstrumentMay20103基于改进信赖域的电容层析成像图像重建算法11,211王莉莉,陈宇,陈德运,于晓洋(1哈尔滨理工大学哈尔滨150080;2东北林业大学哈尔滨150080)摘要:针对电容层析成像技术中的“软场”效应和病态问题,提出了一种改进信赖域的新电容层析成像算法。在分析电容层析成像基本原理的基础上,推导出了求解ECT反问题的信赖域算法的计算步骤,同时利用BFGS公式对迭代过程中产生的Hes2
2、se矩阵进行校正。在此基础上对信赖域算法的收敛性进行了分析和证明,算法满足收敛条件且重建图像误差小。仿真和实验结果表明,和LBP、Landweber和共轭梯度算法相比,对于简单流型该算法兼备成像质量高、边界均匀稳定等优点,为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的方法。关键词:电容层析成像;图像重建;正则化;信赖域中图分类号:TP216文献标识码:A国家标准学科分类代码:510.8040Improvedtrustregionbasedimagereconstructionalgorithmforelectricalcapa
3、citancetomographysystem11,211WangLili,ChenYu,ChenDeyun,YuXiaoyang(1HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China;2NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)Abstract:Aimingatthe“softfield”effectandill2posedprobleminelectricalcapacitancetomography,
4、animprovedtrustregionbasednewalgorithmisproposedforelectricalcapacitancetomography.Basedontheanalysisofthebasicprincipleofelectricalcapacitancetomography,thecalculationstepsofthetrustregionalgorithmarededucedforsol2vingECTinverseproblem,andtheHessematrixproducedi
5、ntheiterativeprocessiscorrectedusingBFGSformula.Theconvergencecharacteristicofthetrustregionalgorithmisanalyzed;resultshowsthattheproposedalgorithmmeetstheconvergenceconditionandtheerrorofimagereconstructionissmall.Experimentandsimulationresultsin2dicatethatforsi
6、mpleflowpattern,comparedwithLBP,Landweberandconjugategradientalgorithms,thisnewalgo2rithmprovideshighqualityimagesandfavorablestability,whichpresentsafeasibleandeffectivewaytotheresearchonimagereconstructionforelectricalcapacitancetomographysystem.Keywords:electr
7、icalcapacitancetomography;imagereconstruction;iterativealgorithm;trustregion广、结构简单、非侵入式、安全性能好等优点,成为目前流[3]1引言动层析成像技术发展的主流和研究热点。由于电容层析成像系统本身固有的非线性特点,且能得到的独立电流动层析成像技术是近年来飞速发展起来的一门新容测量值(即投影数据)的数量有限,远远小于重建图像技术,该技术在解决多相流检测问题上有巨大的发展潜的像素个数,反演问题不存在解析解。同时由于非线性[122]力和广阔的工业应
8、用前景。电容层析成像技术(elec2和“软场”效应,即敏感场灵敏度分布不均匀,使ECT系tricalcapacitancetomography,ECT)以成本低、适用范围统解的稳定性较差且存在严重的病态性,因此图像重建收稿日期:2009211ReceivedDate:20092113基金项目:国家自然科学基金(605
