電磁層析成像研究.pdf

1、工業(yè)過(guò)程層析成像(PT)是以工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控為目的研究課題，從1980年由英國(guó)科研人員借助醫(yī)學(xué)CT成像機(jī)理提出以電容傳感器作為數(shù)據(jù)測(cè)量與采集裝置、實(shí)現(xiàn)被測(cè)管道截面成像以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)及其相關(guān)成像方法的研究受到國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和廣大科技人員的重視，發(fā)展迅速，以此為專(zhuān)題的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議已召開(kāi)過(guò)5次。電容層析成像是電磁成像(電阻、電感、電容)中研究得最早、最深入，并已在實(shí)際工業(yè)過(guò)程中試用的主流技術(shù)。 本學(xué)位論文主要研究電容層析成像的算法

2、和成像質(zhì)量的改進(jìn)方案，層析成像本質(zhì)上是一個(gè)逆問(wèn)題。因此，在本學(xué)位論文的研究工作中，將電容成像問(wèn)題置于逆問(wèn)題的框架下，并從此觀點(diǎn)出發(fā)探討成像算法、成像質(zhì)量的改進(jìn)以及解決逆問(wèn)題的一些正則化方法，本文還涉及到電磁波應(yīng)用問(wèn)題中的逆問(wèn)題，因而，本文也研究了一種基于變形Bom近似的迭代算法。 在完成學(xué)位論文的研究工作中，作者本人主要完成了以下工作 1．對(duì)包括醫(yī)學(xué)CT、工業(yè)過(guò)程PT在內(nèi)的、與本學(xué)位論文有關(guān)的逆問(wèn)題進(jìn)行了深入的討論，對(duì)當(dāng)

3、前的發(fā)展和解決逆問(wèn)題的途徑進(jìn)行了綜合評(píng)述，形成了對(duì)成像一類(lèi)逆問(wèn)題的一個(gè)新的視點(diǎn)，作為深入研究層析成像問(wèn)題的參考。 2．對(duì)于當(dāng)前迅速發(fā)展的醫(yī)學(xué)CT進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出改善成像質(zhì)量的多尺度濾波方法。在此之前，在醫(yī)學(xué)CT成像中還未曾采用過(guò)多尺度濾波方法；數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多尺度濾波方法能有效地改進(jìn)成像質(zhì)量并可以聚焦在病灶部位進(jìn)行細(xì)化濾波處理，有利于更清楚地觀察病灶部位的病變。 3．研究了當(dāng)前廣泛用于層析成像迭代方法中的Lan

4、dweber算法，分析了該算法成像質(zhì)量不高的主要原因是迭代過(guò)程的所謂“半收斂”問(wèn)題，即當(dāng)?shù)咏谄谕Y(jié)果時(shí)突然出現(xiàn)圖像質(zhì)量變壞和噪聲逐漸增大的現(xiàn)象，提出引入壓縮算子解決這個(gè)問(wèn)題并得到了穩(wěn)定的重建圖像。 4．電容層析成像重要的實(shí)際應(yīng)用之一是流化床過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于物流管道不同部位流質(zhì)濃度變化劇烈，對(duì)傳熱和能量交換有重要影響的豎直管路頂部的濃度一般低于總濃度的2％，該區(qū)域的監(jiān)控成像質(zhì)量很低、噪聲影響很大。為此，本學(xué)位論文提出了采