MNR图像重建算法中正则化因子研究

为了提高电阻层析成像图像重建算法求解逆问题精度,对修正牛顿-拉夫逊算法中正则化因子进行了研究。借鉴改进粒子群算法中惯性权重递减策略,根据算法迭代过程中成像精度,自动更新正则化因子的最大值,提出一种新的改进牛顿-拉夫逊图像重建算法,应用于两相流典型流型——层状流、泡状流、环状流、中心流及复合流型图像重建。仿真实验结果表明,相同实验条件下,相比迭代线性反投影算法、修正牛顿-拉夫逊算法,新算法有效提高了图像重建精度。     

基于遗传算法的层状流图像重建算法仿真研究

针对目前电阻层析成像问题,为提高成像精度,重建算法改善存在成像精度较低的问题.进一步满足应用分界面清晰的层状两相流领域的精度要求,提高系统对层状两相流界面的跟踪能力,通过分析动态网格的调整原则与具体调整方法,利用一种遗传算法的层状流图像重建算法.仿真实验表明新算法效果明显优于线性反投影算法、修正的牛顿-拉夫逊类算法,有效提高了算法成像精度与系统对层状流界面的跟踪能力.     

电容层析成像系统成像质量的实验分析

利用电容层析成像实验装置对气／固两相流成像质量进行了实验研究。实验结果表明，在图像重建算法一定的情况下，成像质量均受成像传感器极板长度、成像区域像素个数和成像对象等因素的影响。研究能适应检测场非线性特性的图像重建新算法将是提高图像重建质量的方向。     

多维输出SVR的ECT两相流图像重建方法

根据电容层析成像（ECT）中两相流识别问题的特点,提出基于多维输出支持向量回归机（MSVR）的图像重建算法。采用超球空间不敏感损失函数的MSVR是支持向量机理论的一个重要分支,它有效地克服了神经网络算法中的过学习问题,具有较强的泛化能力。近似迭代变权最小二乘法（IRWLS）在保证MSVR回归精度的基础上,有效地简化了其求解过程,可快速建立电容测量值与成像区域介电常数分布之间的非线性映射关系。对包含6种典型两相流流型的仿真数据进行实验。结果表明,该方法泛化能力强,图像重建精度高。     

电容层析成像技术在油/气两相流可视化监测中应用

介绍电容层析成像系统的基本原理，着重介绍了一种基于正则化修正的图像重建算法，危重利用电容层析成像系统进行油／气两相流成像实验，初步的实验结果表明，采用该技术可以较好地实现对油／气两相流可视化监测。     

基于改进Landweber算法的静电传感器研究

由于静电层析成像信息量少且本身为严重病态导致图像重建分辨率很低,为了提高图像重建质量,提出了一种改进的Landweber图像重建算法.采用线性反投影(LBP)算法重构的图像作为Landweber 迭代算法的初始值,再以Landweber算法重构最终图像.仿真实验表明:采用改进的Landweber迭代算法较之单独使用LBP算法和Landweber算法有较好的成像效果,可提高成像精度,较准确地判断管道内电荷的分布情况.     

基于SVM决策树的自适应相数ECT图像重建算法

在电容层析成像(ECT)技术的实际应用中,多相流是最普遍存在的流体类型,而被测场域中存在的介质种类常常是未知的。为了解决测量时出现多相流相数未知的情况,利用支持向量机（SVM）决策树算法在分类精度和分类速度上的优点,提出采用基于SVM决策树的电容层析成像图像重建算法对未知相数进行相数预测及图像重建。仿真结果表明,该算法能够实现多相流相数自适应,并提高图像重建精度。     

带有偏差单元的IRN在两相流ECT中的应用

该文提出了基于带有偏差单元递归神经网络算法在电容层析成像系统的图像重建中的应用。该算法克服了电容层析成像系统中电容测量灵敏度分布易受被测多相流介质分布的影响,利用MATLAB编程对带有偏差单元的递归神经网络进行训练,给出了图像仿真结果。仿真结果表明,该算法在保证了重建图像质量的前提下,缩短训练时间,提高了成像速度,满足了工业实时性的要求。     

基于回代信赖域的电阻层析成像算法

针对电阻层析成像(ERT)技术中反演问题的病态性,提出一种改进的回代信赖域算法BTR(Backtracking Trust Region),并将其应用于气/水两相流的可视化测量。该算法通过信赖域算法获得迭代方向,通过回代技术获得迭代步长,可在减小重建误差的同时,提高成像速度。利用Comsol软件进行仿真,并设计ERT系统对各种典型流型进行测量,验证了算法的可行性。通过与Landweber算法、共轭梯度算法和现存的信赖域算法的比较,证明本文方法明显改进了成像精度和实时性。     

改进Landweber电阻层析成像图像重建算法

为了克服电阻层析成像系统不适定性的影响,提高图像重建质量,提出一种改进Landweber电阻层析成像图像重建算法。利用基于粒子群算法的改进遗传算法,对敏感场均匀分布时灵敏度矩阵进行预处理,降低其条件数,改善其病态性,并应用于两相流典型流型图像重建。仿真实验结果表明,改进算法可将敏感场均匀分布时灵敏度矩阵条件数降低98.15%,有效提高了图像重建质量。     

超声法测量气固两相流传感器选取研究

超声法因其穿透性好、精度高等优点成为气固两相流参数检测的一个新趋势.由于超声波在空气中衰减较大,因此,选择合适的超声波传感器对于气固两相流参数检测至关重要.通过运用有限元软件COMSOL构建超声法测量气固两相流的仿真模型,研究接收装置接收信号的大小与气固两相流固相颗粒的粒径和发射频率的关系,为实际测量选取超声波传感器提供了理论依据和指导建议.     

一种改进的代数神经网络电阻层析成像图像重建算法

本文以16电极的ERT系统为背景,从图像重建的稳定性和速度两方面对两相流场的图像重建算法优化进行实验室研究。针对电阻层析成像系统存在的软场特性、强非线性和不适定性,重建的图像质量差、计算时间长等问题。采用了一种将基于类支集函数的代数神经网络算法,将图像重建转变为一个严格对角占优的线性方程组的求解问题,以达到图像快速、准确的重建目的,该算法的求解过程稳定并具有良好的计算性能。同时针对大规模神经网络算法训练速度较慢的问题提出了分区域求解的改进方法。通过实验仿真分析,改进后的算法具有简化神经网络结构,比大规模神经网络运算速度快,误差小等优点,为电阻层析成像系统图像重建提供了新的有效方法。     

Hybrid Ultrasonic Computed Tomography

Ultrasonic computed tomography can provide valuable information on tissue properties. However, the large number of projections required to obtain a high-resolution image renders it impractical for routine clinical use. B-scan imaging, on the other hand is very rapid, but mainly provides information on tissue morphology. An algorithm which fuses information from a compound B-scan image and a limited view speed of sound (SOS) tomographic reconstruction of an object is presented here. The algorithm is iterative and is based on the two-dimensional Taylor series expansion. The algorithm diminishes artifacts caused by tomographic reconstruction from too few projections and produces an image which depicts both tissue morphology and acoustic properties (SOS). Consequently, quantitative images can be acquired in a much shorter time than required by conventional tomography. This method may potentially find application in ultrasonic breast screening.     

图像恢复的正则化Gmres方法

在处理具有线性的、空间位移不变的成像系统所成的图像恢复问题时,提出了一种基于Krylov向量完全正交化的正则化Gmres方法。该算法考虑了图像恢复中的不适定性及计算时的复杂性两个方面,将正则化算法与广义极小残余算法相结合,通过正则化方法将模型离散后的积分方程转化为一适定问题,然后利用广义极小残余算法得到结果。在数值模拟时,对不同的方法进行了对比分析,结果表明所选的方法能够明显改善图像恢复的质量。     

基于半像素运动估计的DCVS残差重建算法

针对分布式视频压缩感知中非关键帧重建质量较差的问题进行了研究,提出了一种基于半像素插值技术的残差多假设块迭代重建算法。该算法先对重建后的相邻关键帧进行半像素插值运动估计生成当前非关键帧的边信息;然后,在测量域内对非关键帧与边信息求残差并对残差进行多假设重建;最后,将重建的残差与边信息进行融合得到重建的非关键帧。仿真结果表明,基于半像素插值的改进残差多假设块迭代重建算法比多假设迭代重建算法重建质量平均提高了0.3~1.4dB,提高了非关键帧的重建质量。     

基于最小区域的快速CT图像重建

由于工业CT重建目标的形状差异较大,针对传统CT图像重建算法均选取矩形重建区域,提出一种基于最小区域的图像重建方法.首先由扫描到的投影数据通过直线生成算法构建重建目标的最小区域包络图;然后提出一种快速区域填充算法,生成图像重建的最小区域.该方法将重建区域限定在最小区域内,减少了不必要的计算,提高了重建速度.最后通过仿真实验与传统的重建方法进行比较,表明了文中方法的有效性.     

基于MG-GMRES算法的图像超分辨率重建

提出了一种基于多层网格(MG)和广义极小残余(GMRES)算法相结合的图像超分辨率重建快速算法.首先采用正则化方法给出图像超分辨率重建模型;然后在系统介绍MG和GMRES算法的基础上,针对图像超分辨率重建中非对称线性稀疏方程的求解,提出多层网格-广义极小残余(MG-GMRES)算法;详细讨论了MG-GMRES算法的光滑、限制、插值操作以及计算复杂度.实验研究表明该算法的重建结果相当有效,与MG、GMRES和Richrdson迭代相比,具有更快的收敛速度.     

基于BP神经网络和中值滤波的ECT图像重构算法

电容层析成像技术（ECT-Electrical Capacitance Tomography）是基于电容敏感原理的过程成像技术,具有非侵入性、造价低、安装方便、实时性好等优点。图像重构作为ECT系统的关键技术,其实质是根据物体内部介电常数的空间分布推导出管道中各相分布的过程。本文针对重构问题的非线性、病态性等特点,采用了基于BP神经网络的ECT图像重构算法,并引入中值滤波对重构图像进行增强。仿真结果表明,该算法可以有效地实现图像重构和令人满意的增强效果,它大大提高了重建图像的质量,是一种有效的ECT图像重构算法。     

传输方程下基于模型的光学层析图像重建

为克服光学层析图像重建的病态性,采用一种基于模型的重建方法来进行图像重建。由于广义高斯马尔可夫随机场模型具有全局平滑、边缘保留等特性,因此将其引入到服从辐射传输方程的光学层析图像重建中,并将其作为图像先验信息,同时通过最大后验概率理论,利用基于梯度的迭代优化算法来对目标函数进行优化求解。鉴于目标函数关于光学参数的梯度计算是算法中的难点,对此,提出了一种基于梯度树的梯度计算方法。实验证明:该方法与不带有先验模型的重建方法相比,不仅可进一步提高图像的重建质量,而且可降低重建病态性。