電容層析成像系統(tǒng)圖像重建算法研究及其軟件設(shè)計(jì).pdf

1、過程層析成像(PT)技術(shù)是近年來飛速發(fā)展起來的一門新技術(shù)，該技術(shù)在解決多相流檢測(cè)問題上具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的工業(yè)應(yīng)用前景。電容層析成像(ECT)技術(shù)是基于電容敏感機(jī)理的過程成像技術(shù)，以其非輻射、非侵入、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適用范圍廣、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，成為目前過程層析成像技術(shù)發(fā)展的主流和研究熱點(diǎn)，但離實(shí)際應(yīng)用尚有很大距離，因此有待進(jìn)一步研究和發(fā)展。圖像重建算法是ECT系統(tǒng)研究的關(guān)鍵技術(shù)，是改善圖像重建質(zhì)量的重要因素。圖像重

2、建是通過有限個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)(電容測(cè)量值)去重建介質(zhì)在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的介電常數(shù)分布圖，即求成像區(qū)域內(nèi)各象素的灰度值，是一個(gè)非線性、不適定的逆問題。 本文主要介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，研究了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像重建方法。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種局部逼近的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，理論上只要足夠多的神經(jīng)元，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以逼近任意精度的連續(xù)函數(shù)?；贐P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重建圖像方法實(shí)質(zhì)是用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立電容測(cè)量值到圖像灰度值的映射關(guān)系模型。本文采用變結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)

3、整隱含層神經(jīng)元數(shù)目的方法確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱層神經(jīng)元數(shù)目，建立了極板電容測(cè)量值與成像區(qū)域介電常數(shù)分布間的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射，探討了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的12極板電容層析成像系統(tǒng)的圖像重建算法。用MATLAB環(huán)境下對(duì)所研究的圖像重建用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，并通過有限元法獲得訓(xùn)練所需要的訓(xùn)練樣本集。仿真結(jié)果表明，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像重建算法重建速度與常用的實(shí)時(shí)圖像重建算法(LBP)法相當(dāng)，重建質(zhì)量明顯優(yōu)于反投影法。用VC++開發(fā)了12極板ECT系