塊莖電阻成像系統(tǒng)三維圖像重建算法研究.pdf

1、電阻層析成像(Electrical Resistance Tomography，簡稱ERT)技術(shù)因其非侵入、無輻射、低成本等特點(diǎn)，成為過程層析成像技術(shù)中的一個研究熱點(diǎn)。目前，對ERT的成像算法的研究主要集中在二維圖像上，在很多情況下常常需要得到離散相的幾何形狀等圖形數(shù)據(jù)，然而這些三維信息是無法直接從二維圖像中獲取的，因此研究ERT系統(tǒng)的三維圖像重建更具現(xiàn)實(shí)意義。
　　在本文中，將ERT技術(shù)的應(yīng)用拓展至農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，并首次提出TERT(

2、TuberElectrical Resistance Tomography)系統(tǒng)概念，在對TERT系統(tǒng)的正文題和反問題研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)二維的斷層圖像序列重建塊莖的三維圖像。本文的具體研究工作如下:
　　(1) TERT系統(tǒng)的正問題和反問題研究。在正問題中采用COMSOL Multiphysics軟件完成對近飽和土壤場和塊莖模型的建立與仿真，并采用C++編程完成對仿真數(shù)據(jù)的提取和處理。在逆問題中，分析和研究LBP(線性反投影)算法

3、并重建出二維的斷層圖像。
　　(2)三維圖像預(yù)處理。針對TERT系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出一種圖像預(yù)處理流程，即首先將塊莖從斷層圖像中提取出來，再根據(jù)相應(yīng)算法搜索和匹配角點(diǎn)，根據(jù)對應(yīng)的角點(diǎn)插值出斷層間塊莖的輪廓。
　　(3)三維圖像重建。以醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的三維圖像重建為基礎(chǔ)，深入研究和分析了各種圖像重建算法，并探索性采用移動立方體算法重建塊莖的三維圖像，由于尚不清楚其具體的重建效果，在本文同時采用NURBS(非均勻有理B樣條)曲面來擬合塊莖