压缩感知在电容层析成像中的应用

压缩感知(CS)理论是在充分利用信号稀疏性或可压缩性的情况下,对信号进行少量采样即可实现信号的精确重建。本文尝试将CS理论应用于电容层析成像(ECT)图像重建中,首先,使用快速傅里叶变换(FFT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;其次,将ECT灵敏度矩阵的各行按随机顺序进行排列,得到ECT系统随机观测矩阵;最后,选取当前普遍使用的基于内点法、梯度投影(GPSR)算法以及贪婪算法的CS图像重建算法进行ECT图像重建,并与线性反投影及Landweber迭代算法进行了对比。仿真实验结果表明:基于CS图像理论的ECT图像重建算法,其重建精度有所提高。本文同时分析了3种CS图像重建算法的优缺点及适用范围。     

多激励频率模式的磁感应层析成像系统

磁感应层析成像(MIT)技术在生物医学检查与诊断中有很好的应用前景。为了实现MIT对生物组织特性信息的获取,设计了具有多激励频率模式的磁感应层析成像系统。系统采用电压激励与测量的工作模式,可选择100 k Hz~4 MHz范围内的单频、扫频和混频3种激励频率模式。系统包括激励源模块、传感器线圈阵列、数据采集和调理模块、数字解调模块,采用现场可编程门阵列(FPGA)控制多路复用器、程控放大器、模拟数字转换器等。经模拟实验测试,多激励频率模式系统所获得的测试数据具有较好的一致性,信噪比在46 d B以上,不同激励频率下采集的电压差数据可用于实现被测介质电导率分布的图像重建。     

基于CDD函数的ICT系统设计技术

工业计算机层析成像(ICT,Industrial Computed Tomography)是一种先进的非接触式无损 检测技术,具有复杂精密、非通用和高成本的特点,需要根据用户的具体检测需求进行定制 开发,以降低系统研发风险和成本.为此,提出并研究了一种基于对比度-细节-剂量(CDD ,Contrast-Detail-Dose)函数的ICT系统设计技术框架.据此,推导了扇束三代二维ICT 系统基于CDD函数的设计平台,并完成了软件开发.该项技术包括基于CDD函数的计算机辅助 设计(CAD,Computer Aided Design)模块、扇束三代二维ICT成像数字仿真模块和CT图像 性能评定模块3部分.其输入参数是表征用户检测需求的初始设计参数,输出参数是满足用户 检测需求的最优解.初始设计参数首先进入CAD模块完成性能考核;如果满足要求,再进入仿 真模块完成仿真考核;最后,对仿真结果进行量化评定,得到设计参数对应的系统性能指标 .计算机仿真和工程系统开发结果验证了该设计技术的有效性.      

基于混合神经网络模型的磨粒电荷检测方法研究

由于传统的滑油磨粒在线监测方法无法获取电荷分布位置信息,难以准确测量荷电颗粒数目及其携带的电荷量。为此,本文提出一种基于静电层析成像（Electrostatic tomography,EST）技术和深度学习算法的荷电颗粒检测方法。对EST传感器测量数据采用BP神经网络算法重建出测量截面上电荷的分布图像,采用卷积神经网络（Convolutional neural networks,CNN）算法分析重建图像以识别荷电颗粒数目,将识别的颗粒数目和传感器测量数据组合成输入向量,通过1个多层前馈网络确定带电颗粒数目、感应电荷值与颗粒电荷量值之间的映射关系,得到准确的各颗粒的电荷量值。实验结果表明：混合神经网络模型对数据样本的测量误差为9%,可满足滑油监测对于准确性的要求。     

利用光学层析技术重构超声速绕流流场密度分布

在连续式风洞中,采用单光路旋转流场干涉测量和计算机层析方法获得了含模型的超声速绕流流场密度分布。首先利用多种图像处理方法,并引入计算机辅助功能,对干涉图片进行精确判读和定量处理,准确重构波前相位信息;获得了相应的PV值、RMS值以及前15阶的Zemike多项式系数;通过同原始CFD模型波前数据的对比,系统的重构精度RMS优于λ／10。在获得一系列单帧干涉波前相位数据的基础上,采用光学层析技术,设计计算机迭代算法,构造内部旋转矩阵,重构了超声速绕流流场密度分布,可以非常直观地获得待测流场不同方向截面上的密度分布状况。     

电阻抗成像的加权Newton Raphson算法

利用一个适当的权矩阵对用于电阻抗成像图像重建的NewtonRaphson算法作了改进,提出了加权NewtonRaphson算法.该方法能克服普通NewtonRaphson方法重建图像时分辨率不均匀性,这种不均匀性来自反问题的病态以及注入电流,电极配置,各像素的几何位置等诸多数学物理因素.与普通NewtonRaphson算法相比,加权NewtonRaphson算法的计算量几乎没有增加,但其图像重建效果却有明显改善.文中还详细讨论了权矩阵的计算方法.     

微小卫星液化推进剂气化过程可视化检测方法

微小卫星在科学研究、交通导航、自然灾害预报、城市规划、环境监测、国防安全等领域应用潜力巨大.然而,作为常用于微小卫星系统的液化气推进装置,其推进剂存在气化不完全问题,导致推进性能下降.为了有效控制气化过程,研究了基于电容层析成像(ECT)技术的液化推进剂气化过程可视化和气相含率检测方法.为了提高测量信噪比和降低加工难度...     

一种新型层析成像重建算法

针对直接反投影重建的伪迹现象,提出了一种新型射线反投影重建算法。该方法基于反投影数据的“求交”运算,不同于常规反投影相叠加方法,可以较好地克服图像部分伪迹。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于PC/DSP的ICT图像重建系统研究

 设计了一种基于PC/ DSP ( Personal Computer / Digital Signal Processor) 的ICT ( Industr ial ComputedTomography) 图像重建系统, 论述了整个系统的硬件组成和工作原理, 介绍了系统中PCI 型DSP 信号处理板的设备驱动程序的主要内容, 给出了整个系统的试验结果。结果表明: 该系统能有效缩短ICT 图像重建的时间, 提高ICT 检测的工作效率。     

复合材料的射线检测技术

简述了复合材料无损检测方面一些通用的射线检测方法，并通过对胶片射线照相技术、射线实时成像技术、计算机断层扫描成像技术、康普顿背散射成像技术等射线检测技术的系统介绍，展望了未来复合材料射线检测技术的发展趋势。