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基于同伦摄动的三维ECT图像重建研究
2024年
ECT技术的研究可分为二维ECT技术和三维ECT技术,目前关于ECT技术的研究大多是二维。二维ECT传感器由于管道外仅布置一层测量极板,其获得的图像为管道截面图,二维ECT技术带来的局限性导致了无法获得管道内分布的三维信息。三维ECT传感器相较于二维ECT传感器来说在管道外布置的极板层数增多,以便于获得更多的投影数据。三维ECT技术可以通过三维投影数据反演出管道内部的三维介质分布信息,重建结果也更加的接近真实分布。Landweber算法是最常用的图像重建算法,但该方法一般需要大量的选代次数才能够获得较好的重建图像。本文推导了基于同伦摄动方法的ECT选代重建公式。针对分布不同最佳选代次数也不同的问题,提出了一种自适应选代终止条件。基于仿真数据和实测数据的重建结果,均验证了所提方法的有效性。与Landweber算法相比,所提方法可给出更好的重建效果。
刘鸽
基于多尺度自适应网络的ECT图像重建
2024年
为求解电容层析成像(ECT)中的非线性病态反问题,提出了一种多尺度自适应网络(MSANet)模型,该模型实现了更精细维度上多尺度特征的融合,且模型参数量相对较小。通过在单个残差块内构建树状结构组成多尺度特征融合模块,MSANet实现了更好的鲁棒性和更低的计算参数量;采用加入自适应空间阈值模块方式,进一步提高了图像的重建精度。实验结果表明:与线性反投影(LBP)算法、Landweber迭代算法及常用深度学习方法相比,该方法平均相对误差最小且平均相关系数最大,分别为0.181及0.967。
张立峰常恩健
关键词:电容层析成像图像重建多尺度自适应网络
一种基于自适应Nesterov加速的ECT图像重建方法
本发明涉及ECT图像重建技术领域,尤其涉及一种基于自适应Nesterov加速的ECT图像重建方法,包括以下步骤:S1、建立测量方程;S2、获取图像灰度初始值并Nesterov加速迭代;S3、判断是否达到预设的迭代终止条件...
严春满穆哲
基于二阶混联灵敏度矩阵的ECT图像重建
2024年
电容层析成像技术求解图像重建问题属于非线性问题。在灵敏度矩阵的推导过程中,通常只保留灵敏度系数的线性部分,但是被忽略的非线性部分同样包含重要的成像信息。为了提高图像重建精度,基于二阶灵敏度系数的数学定义,结合模糊C-均值聚类算法和电场中心线理论,建立了二阶混联灵敏度矩阵,并将矩阵引入到Landweber算法中,提出了二阶Landweber算法;最后,进行仿真和静态实验,并与传统的Tikhonov算法和一阶Landweber算法进行对比,结果表明,二阶混联灵敏度矩阵可以提高图像重建精度。
陈达张立峰樊振萍
关键词:电容层析成像图像重建模糊C-均值聚类算法
一种增强型稠密连接网络模型应用于ECT图像重建
2024年
针对传统神经网络在电容层析成像图像重建中,存在难以较好地实现电容特征张量的底层位置特征和顶层语义特征融合的问题,提出了一种增强型稠密连接网络模型(enhanced dense connectivity network,EDC-net)。首先,训练全连接神经网络获得初步介电常数分布,利用全连接神经网络的输出特征图作为补偿型U-net网络的输入。其次,搭建补偿型U-net网络,在编码和解码器间添加类DenseNet结构的稠密跳跃连接机制,以保留大量的底层位置特征信息,减少模型多个输出节点的特征损失;同时利用多尺度密集空洞卷积模块替代补偿型U-net中普通卷积,扩大模型的感受野并丰富多尺度信息。最后采用高效通道注意力机制模块实现子解码器节点的输出特征跨通道交互,增强模型对重要信息的关注度,提高模型的非线性拟合能力。试验结果表明,与Landweber迭代算法、U-net算法对比,基于EDC-net算法的重建图像分辨率高,成像边缘清晰,且更具鲁棒性。
马敏孙妮
关键词:电容层析成像图像重建
基于模糊模式识别和敏感场优化的ECT图像重建
2024年
提出了一种基于模糊模式识别和敏感场优化的电容层析成像(ECT)图像重建方法,以提高重建的精度与质量。首先,提出了一种基于模糊模式的ECT流型识别方法,通过流型识别,选择与输入信号所属相对应的变化敏感场,完成敏感场的优化;然后,提出了一种基于特征提取的敏感场扩充方法,从输入信号中提取特征信息进行数据融合,并通过零填充和随机重组将优化后的敏感场扩展为新的敏感场分布矩阵,进一步优化敏感场;最后,提出一种稀疏图像重建方法,通过构造综合观测方程,求解介电常数分布矢量,并进行图像重建。通过COMSOL软件对ECT系统进行三维仿真建模,仿真实验结果表明,本文方法在图像误差、相关系数等成像指标上优于现有方法,具有更好的成像效果。
黄国兴李超吴振华王静文袁韬雅卢为党
关键词:电容层析成像模糊模式识别流型识别图像重建
基于两步正则化Gauss-Newton迭代算法的ECT图像重建
2024年
电容层析成像(ECT)技术求解图像重建问题属于非线性问题,并且存在严重的不适定性。为提高图像重建精度,提出了一种基于两步正则化Gauss-Newton迭代算法的ECT图像重建方法。针对标准正则化Gauss-Newton迭代算法在图像重建中存在的不收敛问题,引入了两步迭代方法;改进了正则化矩阵,提高了解估计的精确度;考虑到Gauss-Newton算法对迭代初值的依赖性,加入了同伦算法。最后,进行仿真和静态实验,并与线性反投影(LBP)算法、Landweber算法、Tikhonov正则化算法进行对比。结果表明,该方法可有效提高图像重建精度。
张立峰陈达刘卫亮
关键词:电容层析成像同伦算法两相流
基于并联自适应残差网络与CBAM的ECT图像重建被引量:1
2024年
为解决电容层析成像中软场效应导致重建图像精度低的问题,提出了一种基于并联自适应残差网络与卷积注意力机制的图像重建算法。通过引入并联自适应残差模块提取丰富的特征层信息,再利用压缩激励网络调整各通道的权重系数,达到过滤冗余信息的效果,引入卷积注意力机制学习浅层特征的通道和空间信息,将卷积注意力机制通道与并联自适应残差网络进行特征融合以补偿损失的浅层特征和空间信息。仿真结果表明,相比LBP算法、Landweber迭代算法、1D CNN算法,改进算法有效提高了重建质量。
马敏吴环
关键词:电容层析成像图像重建
基于FCM及快速迭代收缩阈值算法的平面ECT图像重建
2024年
为提高平面阵列电容成像系统的成像精度,提出一种基于模糊C均值聚类(FCM)进行数据优化的快速迭代收缩阈值算法(FISTA)。根据平面阵列电容数据的特点,首先利用FCM算法对测量电容值进行分类,保留有效电容值,实现电容向量降维;然后利用离散小波基(DWT)对灰度值进行稀疏表示,并建立L1正则化模型,采用FISTA进行求解,以实现图像重建;最后将FCM处理后的电容值分别用于Landweber算法、Tikhonov算法进行重建对比。仿真与实验结果表明,该算法重建图像的平均相对误差约为0.0527,平均相关系数约为0.9422,均优于其它算法,且重建图像伪影较少,更接近真实情况;因此,所提算法具有更好的重建效果。。
张立峰唐志浩
关键词:电容层析成像图像重建模糊C均值聚类
基于模拟退火粒子群优化算法的ECT图像重建方法研究
2024年
电容层析成像系统中,其反问题的“病态性”特点,导致传统图像重建算法的重建结果伪影现象严重。粒子群算法(Particles Swarm Optimization,PSO)作为智能算法的一种,具有易实现,收敛快等显著优点,缺点也很明显,即粒子易收敛于局部最优解。将模拟退火算法与粒子群搜索算法相结合,利用模拟退火算法中的概率突变能力,能够有一定概率跳出算法的局部最优解。设计了五种不同的典型流型并进行了仿真实验,利用所提算法与LBP算法、Tikhonov算法、Landweber迭代算法以及标准PSO算法分别对其进行了图像重建。仿真实验所得到的主观结果和客观数据均表明,所提算法可以有效减少重建图像中的伪影,明确图像形状,提高重建图像质量,使得图像重建结果更加接近原始流型。
王耀萱崔丽琴田鹏秦龙曾祥麟
关键词:电容层析成像图像重建粒子群算法模拟退火算法

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张立峰
作品数:106被引量:457H指数:13
供职机构:华北电力大学控制与计算机工程学院自动化系
研究主题:电容层析成像 图像重建 计量学 电阻层析成像 气液两相流
颜华
作品数:116被引量:401H指数:13
供职机构:沈阳工业大学信息科学与工程学院
研究主题:电容层析成像 图像重建 温度场 温度场重建 传感器
马敏
作品数:76被引量:231H指数:10
供职机构:中国民航大学
研究主题:电容层析成像 ECT 图像重建 航空发动机 计量学
田鹏
作品数:14被引量:13H指数:2
供职机构:太原理工大学
研究主题:ECT图像 综放工作面 开切眼 深孔爆破 仪器仪表
李岩
作品数:73被引量:159H指数:6
供职机构:哈尔滨理工大学
研究主题:电容层析成像 图像重建 现场可编程门阵列 硬件实现 ΜC/OS