电容层析成像三维传感器结构设计与图像重建

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1、工学硕±学位论文电容层析成像Ｈ维传感器结构设计与图像重建许闻楷哈尔滨理工大学２０１６年３月国内图书分类号：ＴＰ３９１．４工学硕±学位论文电容尉斤成像Ｈｉ隹传綺観十与图像館硕±研究生：许闻楷导师：陈德运申请学位级别：工学硕古学科：软件王程、专业所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：２０１６年３月授予学位单位：哈尔滨理工大学ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＰ３９１．４ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅｉｎＥｎｇｉｎｅｅ

2、ｒｉｎｇｎｏｆ－ＤｅｓｉｇＴｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＳｅｎｓｏｒａｎｄＩｍａｅＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｇＣａｐａｃｉｔａｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙＸｕＷｅｎｋａｉＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＣｈｅｎＤｅｕｎＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ｙｐＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅＡｌｉｅｄｆｏｒ：ｇｇｇｐｐＳｏｆｔｗａｒｅＥｎｉｎｅｅｒｉｎＳｅｃｉａｌｔ：ｇｇｐｙＤａｔｅｏｆＯｒａｌＥｘａｍｉｎａｔｉｏｎ：Ｍ

3、ａｒｃｈ，２０１６Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；ＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ哈尔滨理工大学硕壬学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位论文《电容层析成像Ｈ维传感器结》在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期构设计与图像重建，是本人间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文研究王作做出贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式注明。。本声明的法律结果将完全由本人承担

4、＇作者签名：旬媒日期；居年是月赛日今哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《电容层析成像Ｈ维传感器结构设计与图像重建》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕主学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有。，本论文的研巧内容不得Ｗ其他单位的名义发表本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可Ｗ公布论文的全部或部分内容。本学位论文

5、属于。保密□，在年解密后适用授权书［不保密０。（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名：确乎接日期：年＾月案／日＾备导师签名；：曰期年ｊ月曰－－Ｉ哈尔滨理工大学工学硕±学位论文电容层析成像王维传感器结构设计与图像重建摘要电容层析成像技术（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣａｐａｃｉｔａｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＥＣＴ）作为过程层析一个重要研究方向成像领域的，近年来发展极为迅速。依赖于电容测量的工作原理，正，电容层析成像技术具有安全性高、探测非侵入、适用范围广等优点是基于此，电

6、容层析成像技术具有十分广泛的应用范围。在实际应用中，也伴＂＂随着相应的问题。传统传感器是二维成像，得到的也只是切片图，这种成像方式有很多弊端。在流体传输的过程中，有些问题很难直接反映出来。ＥＣＴ传感器用Ｗ成像的敏感场分布是不均匀的，敏感场分布受被测介质的分布位置与（＂＂所占面积的大小）与两相介质电容率差值的影响，形成软场效应，导致重建图像精度降低。针对上述问题，本文主要做了如下工作：１．了解电容层析成像的技术原理，结合本课题的具体研究方向，有针对性的查阅直接Ｈ维电容层析成像技术的相关资料，并指出

7、直接Ｈ维电容层析成像系统研巧的必要性。２．深入了解电容层析成像系统各姐成部分，传感器的构成、分类及传感器的相关系数，数据采集系统的相关理论知识Ｗ及成像系统的相关理论并且研究电容层析成像系统敏感场的特性。３．通过对传统电容层析成像传感器的研巧，设计新型直接兰维ＥＣＴ传感器，，同时改进原有激励模式。实验证明运用新型Ｈ维ＥＣＴ传感器不仅可增加投影数据，还能有效的提高测量精度。＂＂４．对特性进斤了详细的研究并分析其成因软场。并通过设置先验条＂＂件的方法构造粒子群适应度函数，从而弥补软场效应造成的缺

8、陷，并利用双粒子群协同优化算法寻找图像重建最优解。通过实验对设置先验条件的双粒子群协同优化算法进行证明，应用新型图像重建法的重建结果与应用传统重建图像算法重建结果进行对比，图像质量，图像精度明显提升，并且克服了局部极优。关键词电容层析成像；Ｈ维电容层析成像传感器；双电极