基于改进共轭梯度法的ERT图像重建.pdf

《基于改进共轭梯度法的ERT图像重建.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第37卷第7期2016年7月仪器仪表学报ChineseJournalofScientifiCInstrumentV01．37No．7Jul．2016基于改进共轭梯度法的ERT图像重建李秀艳，韩倩，汪剑呜，王琦，段晓杰(天津工业大学电子与信息工程学院天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387)摘要：针对电阻层析成像(ERT)图像重建中灵敏度矩阵的病态特性导致共轭梯度法的收敛率低的问题，提出了改进的共轭梯度算法，ERT图像重建前先对数据进行归一化预处理，将解空间映射到Krylov子空间中，再通过共轭梯度法求解低维子空间中的反问题。分别利用共轭梯

2、度法、预处理共轭梯度法和改进共轭梯度法对典型的气水两相流模型做了仿真实验。实验结果表明，改进共轭梯度法能够提高重建图像的质量，并且相对于其他算法，降低了计算时间。关键词：电阻层析成像；图像重建；共轭梯度法；Krylov子空间中图分类号：TH701文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．4050ERTimagereconstructionbasedonimprovedCGmethodLiXiuyan，HanQian，WangJianming，WangQi，DuanXiaojie(TianjinKeyLaboratoryofOptoelectron

3、icDe耙ctionTechnologyandSystem，SchoolofElectronicsandInformationEngineering，Tianji凡PolytechnicUniversity，Tianfin300387，China)Abstract：Aimingattheproblemthattheill—posedpropertyofthesensitivitymatrixinElectricalResistanceTomography(ERT)imagereconstructionleadstothelowconvergence

4、rateoftheConjugateGradient(CG)method，animprovedCGalgorithmisproposedinthispaper．BeforeERTimagereconstruction，normalizedpre-processingisconductedontheexperimentdata；thesolutionspaceisprojectedintotheKrylovsubspace．Then．theinverseprobleminthelowdimensionalspecificsubspaceissolve

5、dwithCGmethod．Typicalgaswatertwo．phaseflowsimulationmodelswereconstructed，andtheCGmethod，preprocessingCGmethodandimprovedCGalgorithmwereusedtoconductimagereconstructionexperimentsonthesimulationmodels．TheexperimentresultsshowthattheimprovedCGalgorithmcanimprovethereconstructio

6、nimagequalityandredueethecomputingtimecomparedwithotheralgorithms．Keywords：electricalresistancetomography(ERT)；imagereconstruction；conjugategradientmethod；Krylovsubspace引言电阻层析成像(electricalresistancetomography，ERT)¨1作为现代工业检测的前沿技术，具有高速度、低成本和非入侵性等特点，是目前最具前景的过程断层成像技术之一。ERT图像重建属于反问

7、题求解旧1，通过测量物体边界上电极间的电压得到物体内部的电导率分布，从而获得可视化的截面图像。近年来，ERT技术广泛应用于可视化测量和两相流／多相流实时成像p⋯。ERT系统在重建图像时会遇到3个主要问题：软场效应、欠定问题和病态特性¨1。对此国内外研究学者进行了大量的研究工作，提出了直接算法，如Tikhonov正则化算法、截断奇异值分解法、迭代算法、牛顿．拉夫逊算法、Landweber算法和共轭梯度算法等。其中共轭梯度法哺1是图像重建中应用最广泛的方法之一，该方法不需要设定迭代参数便可达到极小点，对于大数据问题相比其他算法更为有效。但问题是由于灵敏

8、度矩阵的病态特性，使得共轭梯度算法的收敛速度较慢。为了在不影响重建图像质量的情况下更好地检测多相流，可以采用一收稿日期：2