基于生成对抗神经网络的ECT图像重建算法研究
发布时间：2022-07-15 11:21
电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography,ECT）是用来研究场域内具有不同介电常数的物质分布情况的一种过程成像技术,ECT系统的传感器具有结构简单、费用低廉、反应迅速、非入侵性等优点,经过多年来诸多专家学者的研究已经取得了很大的技术突破,但由于存在软场特性的问题,并且这一问题很难避免与完全解决,从而极大的影响了ECT图像重建系统的成像效果,为改善在此技术上存在的问题,因此对ECT图像重建算法技术进行更加深入的研究具有重要意义。针对上述问题,本文在阅读大量国内外相关文献的基础上,与ECT系统相结合,对ECT系统传感器结构参数进行优化研究以改善其灵敏度场非线性,并在ECT图像重建的理论基础上,结合生成对抗网络思想,提出了新的图像重建算法,本文主要完成了下述几个任务:1.首先介绍ECT技术的研究背景及意义和ECT系统的国内外发展现状,针对现如今广泛流传的几种传统图像重建算法,对其分类且进行理论分析,并比较其优缺点。然后介绍了ECT系统的结构与原理。2.在对ECT系统工作原理进行研究的基础上,利用电磁学麦克斯韦方程推导电容检测的数学模型,进而求解出检测电...
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 ECT系统的国内外研究现状
1.2.1 ECT技术的研究现状
1.2.2 ECT系统图像重建算法的研究现状
1.3 本文的创新点
1.4 论文结构安排
第2章 ECT系统结构及原理
2.1 ECT系统结构
2.1.1 电容传感器
2.1.2 数据采集及处理
2.1.3 计算机成像
2.2 ECT系统原理
2.2.1 ECT系统的正问题
2.2.2 ECT系统的逆问题
2.3 本章小结
第3章 ECT系统的传感器结构优化研究
3.1 ECT系统的灵敏度场研究
3.2 ECT系统的仿真过程
3.3 传感器结构的优化设计
3.3.1 建立优化算法
3.3.2 优化目标的建立
3.4 仿真实验分析
3.5 本章小结
第4章 基于生成对抗神经网络的研究
4.1 生成对抗网络
4.1.1 生成对抗神经网络工作原理
4.1.2 生成网络原理
4.1.3 生成模型设计及结构
4.1.4 判别网络原理
4.1.5 判别模型设计及结构
4.1.6 反向传播算法
4.1.7 激活函数
4.2 构建流型训练样本集
4.3 基于GAN网络程序训练更新机制
4.4 基于GAN网络的更新算法具体步骤
4.5 本章小结
第5章 基于生成对抗神经网络进行ECT图像重建
5.1 利用GAN网络进行ECT图像重建基本原理
5.2 利用GAN网络进行ECT图像重建算法步骤
5.3 实验结果及分析
5.4 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进的Tikhonov正则化图像重建算法[J]. 温丽梅,周苗苗,李明,马敏. 计量学报. 2018(05)
[2]基于两相流电容层析成像系统的正则化Landweber算法[J]. 田沛,秦京建,秦旭刚. 仪器仪表用户. 2018(09)
[3]利用h细化优化电阻层析成像灵敏度矩阵[J]. 肖理庆,王化祥,聂文艳. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(02)
[4]迭代正则化电容层析成像图像重建算法[J]. 李鹏,楚攀. 南方能源建设. 2017(S1)
[5]基于粗神经网络和特征提取的ECT流型辨识[J]. 刘延东,李惠强,何在刚,刘浩仟,陈玲,郑静娜,郑斯文. 辽宁大学学报(自然科学版). 2014(04)
[6]电容层析成像技术的研究进展与分析[J]. 赵玉磊,郭宝龙,闫允一. 仪器仪表学报. 2012(08)
[7]基于差分灵敏度模型的电容层析成像图像重建方法[J]. 郭志恒,律德才,邵富群. 中国电机工程学报. 2012(23)
[8]基于灵敏度分析的EMT传感器优化设计[J]. 徐凯,尹武良,王化祥. 测试技术学报. 2011(01)
[9]ECT系统高速数据采集电路的实现[J]. 周云龙,高云鹏,衣得武. 化工自动化及仪表. 2010(11)
[10]三项共轭梯度的电容层析成像图像重建算法[J]. 陈宇,孙帆,张健. 哈尔滨理工大学学报. 2009(06)
博士论文
[1]电容层析成像反问题求解及图像重建算法研究[D]. 陈宇.哈尔滨理工大学 2010
[2]电容层析成像系统的研究与应用[D]. 何世钧.天津大学 2005
硕士论文
[1]基于卷积神经网络的ECT图像重建算法研究[D]. 李红玉.辽宁大学 2018
[2]电容层析成像图像重建数学理论及算法研究[D]. 林甲楠.哈尔滨理工大学 2015
[3]电容层析成像反问题数理特性与图像重建算法研究[D]. 王飞虎.哈尔滨理工大学 2014
[4]粒子滤波与压缩感知在ECT中的应用研究[D]. 黄国兴.辽宁大学 2013
[5]电容层析成像系统图像重建算法的研究[D]. 曹帅.哈尔滨理工大学 2012
[6]电容层析成像系统正问题及图像重建方法的研究[D]. 胡晟.辽宁大学 2011
[7]基于新型神经网络的ECT图像重建算法的研究[D]. 冯莉.哈尔滨理工大学 2011
[8]电容层析成像图像重建算法研究及敏感场仿真分析[D]. 刘传美.北方工业大学 2010
[9]基于迭代法的电容层析成像图像重建算法[D]. 高宝庆.哈尔滨理工大学 2010
[10]电容层析成像中最优化算法的研究与应用[D]. 王淑荣.华北电力大学（北京） 2010
本文编号：3661950
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 ECT系统的国内外研究现状
1.2.1 ECT技术的研究现状
1.2.2 ECT系统图像重建算法的研究现状
1.3 本文的创新点
1.4 论文结构安排
第2章 ECT系统结构及原理
2.1 ECT系统结构
2.1.1 电容传感器
2.1.2 数据采集及处理
2.1.3 计算机成像
2.2 ECT系统原理
2.2.1 ECT系统的正问题
2.2.2 ECT系统的逆问题
2.3 本章小结
第3章 ECT系统的传感器结构优化研究
3.1 ECT系统的灵敏度场研究
3.2 ECT系统的仿真过程
3.3 传感器结构的优化设计
3.3.1 建立优化算法
3.3.2 优化目标的建立
3.4 仿真实验分析
3.5 本章小结
第4章 基于生成对抗神经网络的研究
4.1 生成对抗网络
4.1.1 生成对抗神经网络工作原理
4.1.2 生成网络原理
4.1.3 生成模型设计及结构
4.1.4 判别网络原理
4.1.5 判别模型设计及结构
4.1.6 反向传播算法
4.1.7 激活函数
4.2 构建流型训练样本集
4.3 基于GAN网络程序训练更新机制
4.4 基于GAN网络的更新算法具体步骤
4.5 本章小结
第5章 基于生成对抗神经网络进行ECT图像重建
5.1 利用GAN网络进行ECT图像重建基本原理
5.2 利用GAN网络进行ECT图像重建算法步骤
5.3 实验结果及分析
5.4 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进的Tikhonov正则化图像重建算法[J]. 温丽梅,周苗苗,李明,马敏. 计量学报. 2018(05)
[2]基于两相流电容层析成像系统的正则化Landweber算法[J]. 田沛,秦京建,秦旭刚. 仪器仪表用户. 2018(09)
[3]利用h细化优化电阻层析成像灵敏度矩阵[J]. 肖理庆,王化祥,聂文艳. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(02)
[4]迭代正则化电容层析成像图像重建算法[J]. 李鹏,楚攀. 南方能源建设. 2017(S1)
[5]基于粗神经网络和特征提取的ECT流型辨识[J]. 刘延东,李惠强,何在刚,刘浩仟,陈玲,郑静娜,郑斯文. 辽宁大学学报(自然科学版). 2014(04)
[6]电容层析成像技术的研究进展与分析[J]. 赵玉磊,郭宝龙,闫允一. 仪器仪表学报. 2012(08)
[7]基于差分灵敏度模型的电容层析成像图像重建方法[J]. 郭志恒,律德才,邵富群. 中国电机工程学报. 2012(23)
[8]基于灵敏度分析的EMT传感器优化设计[J]. 徐凯,尹武良,王化祥. 测试技术学报. 2011(01)
[9]ECT系统高速数据采集电路的实现[J]. 周云龙,高云鹏,衣得武. 化工自动化及仪表. 2010(11)
[10]三项共轭梯度的电容层析成像图像重建算法[J]. 陈宇,孙帆,张健. 哈尔滨理工大学学报. 2009(06)
博士论文
[1]电容层析成像反问题求解及图像重建算法研究[D]. 陈宇.哈尔滨理工大学 2010
[2]电容层析成像系统的研究与应用[D]. 何世钧.天津大学 2005
硕士论文
[1]基于卷积神经网络的ECT图像重建算法研究[D]. 李红玉.辽宁大学 2018
[2]电容层析成像图像重建数学理论及算法研究[D]. 林甲楠.哈尔滨理工大学 2015
[3]电容层析成像反问题数理特性与图像重建算法研究[D]. 王飞虎.哈尔滨理工大学 2014
[4]粒子滤波与压缩感知在ECT中的应用研究[D]. 黄国兴.辽宁大学 2013
[5]电容层析成像系统图像重建算法的研究[D]. 曹帅.哈尔滨理工大学 2012
[6]电容层析成像系统正问题及图像重建方法的研究[D]. 胡晟.辽宁大学 2011
[7]基于新型神经网络的ECT图像重建算法的研究[D]. 冯莉.哈尔滨理工大学 2011
[8]电容层析成像图像重建算法研究及敏感场仿真分析[D]. 刘传美.北方工业大学 2010
[9]基于迭代法的电容层析成像图像重建算法[D]. 高宝庆.哈尔滨理工大学 2010
[10]电容层析成像中最优化算法的研究与应用[D]. 王淑荣.华北电力大学（北京） 2010
本文编号：3661950
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