消光層析成像技術(shù)及在氣體-顆粒流場檢測中的研究.pdf

1、消光層析成像(Extinction Tomography)技術(shù)是近年來提出和發(fā)展起來的一種新型的計算機層析成像(Computed Tomography,CT)技術(shù),它將光學(xué)測量技術(shù)與由投影重建圖像的理論相融合,通過檢測物質(zhì)對光的調(diào)制效應(yīng)來重建被測參量場的某些特性分布及參數(shù).本文探索消光層析成像的原理、相關(guān)技術(shù)及其在氣體-顆粒流檢測中的應(yīng)用.在國內(nèi)外相關(guān)研究進展的基礎(chǔ)上,對環(huán)形扇束光學(xué)傳感結(jié)構(gòu)及特性、光線掃描原理、圖像重建、圖像解釋和系統(tǒng)

2、綜合分析等方面進行了深入的研究,為進一步開發(fā)利用該項新型光測技術(shù)進行了有益的探索.作者完成的主要研究工作和成果如下:1.根據(jù)消光法原理(Lambert-bear定律)描述了光在顆粒場中的調(diào)制效應(yīng),并根據(jù)光線掃描原理得出Radon正變換式,從而導(dǎo)出了消光層析成像的逆問題.2.提出了環(huán)形扇束傳感器結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想,并研制了15×5扇束結(jié)構(gòu)的陣列式激光傳感器,以及對其測量靈敏度分布和空間分辨率等性能指標(biāo)進行了分析計算.3.深入研究了圖像重建算法

3、,改進了醫(yī)學(xué)CT的濾波反投影算法、代數(shù)重建技術(shù)和扇束投影數(shù)據(jù)重排方法,提出了帶圖像光滑約束的NOSER算法、線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法和Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,并得到了較好的圖像重建結(jié)果.4.利用現(xiàn)代信息處理技術(shù)進行圖像解釋,研究了基于圖像解釋的兩相管道流流動狀況(流型)的自動機識別技術(shù),以及建立了基于圖像解釋的流動顆粒平均濃度和質(zhì)量流量的計算模型.5.對消光層析成像系統(tǒng)進行了頻域綜合分析,研究了不完全投影數(shù)據(jù)和圖像重建算法對圖像質(zhì)量所造成