电阻层析成像稀疏重建方法研究
发布时间：2021-04-23 17:30
作为一种新兴的过程检测技术,电阻层析成像技术（Electrical Resistance Tomography,ERT）由于具有非侵入、无辐射、低成本和响应快速等特点引起人们广泛重视。然而,由于其自身存在的病态性和非线性,空间分辨率通常较低,成像不能得到满意的效果。准确识别与监测工业生产过程的实时状态具有十分重要的意义。针对电阻层析成像技术逆问题存在的病态性,采用正则化类方法对其进行了系统的研究。为提高电学层析成像技术的成像精度、速度及抗噪性,主要开展的研究工作包括:（1）针对L0正则化方法的正则化参数选择问题,提出一种可自适应选择正则化参数的快速硬阈值迭代算法,该算法重建图像的边缘轮廓清晰,且算法的求解速度得到极大地提高。（2）对L1正则化方法在成像精度、成像速度及抗噪性等方面进行系统的研究。通过对小物体进行图像重建研究进一步验证了L1正则化方法在突变分布的边缘轮廓重建及抗噪性方面的优势;针对L1正则化方法求解速度慢的问题,提出一种混合正则化算法,通过将投影正则化方法与稀疏正则化方法结合,在改进算法成像速度的同时进一步提升了L1正则化求解算法的抗噪性。（3）为了更清晰地研究L1正则化...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 电阻层析成像技术简介
1.1.1 电阻层析成像发展历程
1.1.2 电阻层析成像系统设计
1.1.3 电学层析成像技术图像重建算法研究
1.2 稀疏重建算法
1.2.1 稀疏重建算法的发展
1.2.2 稀疏重建算法的应用
1.3 论文创新点与内容安排
第二章 电阻层析成像技术基本问题
2.1 电阻层析成像技术基本原理
2.2 正问题求解
2.3 逆问题求解
2.3.1 常用图像重建算法
2.3.2 正则化方法
2.4 小结
第三章 稀疏正则化重建方法
0重建方法"> 3.1 L0重建方法
3.1.1 算法介绍
3.1.2 仿真结果
3.1.3 实验结果
1重建方法"> 3.2 L1重建方法
3.2.1 算法介绍
3.2.2 图像重建结果
3.3 混合稀疏正则化方法
3.3.1 算法介绍
3.3.2 算法复杂度比较
3.3.3 算法参数选择
3.3.4 仿真结果
3.3.5 实验结果
3.4 小结
p正则化重建算法">第四章 Lp正则化重建算法
4.1 算法介绍
q-Lp优化框架"> 4.1.1 Lq-Lp优化框架
4.1.2 算法参数选择
4.2 仿真结果
1-Lp优化结构图像重建结果"> 4.2.1 L1-Lp优化结构图像重建结果
1.5-Lp优化结构图像重建结果"> 4.2.2 L1.5-Lp优化结构图像重建结果
2-Lp优化结构图像重建结果"> 4.2.3 L2-Lp优化结构图像重建结果
4.3 实验结果
4.4 p范数原理分析
4.5 p模限制结果分析
4.6 小结
第五章 三维电阻层析成像技术稀疏重建
5.1 稀疏表示方法
5.1.1 灵敏度矩阵稀疏化
5.1.2 数据降维方法
5.2 三维电阻层析成像图像重建算法
5.2.1 算法介绍
5.2.2 重建结果分析
5.3 小结
第六章 介质分层分布的稀疏重建方法
6.1 分层介质及重建算法介绍
6.1.1 ERT用于层状分布介质测量
6.1.2 图像重建算法介绍
6.2 仿真结果
6.2.1 基于有效数据的分层介质重建
6.2.2 基于敏感场的分层介质重建
6.3 实验结果
6.4 小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于多相流测量的并行模式电阻层析成像系统设计(英文)[J]. 董峰,许聪,张志强,任尚杰. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2012(02)
[2]基于PCI总线的小口径高压力电容层析成像系统[J]. 杨道业,许传龙,周宾,王式民. 仪器仪表学报. 2007(08)
[3]一种基于电势分布的电容成像敏感分布计算方法[J]. 牟昌华,彭黎辉,姚丹亚,张宝芬,萧德云. 计算物理. 2006(01)
[4]Image Reconstruction Using a Genetic Algorithm for Electrical Capacitance Tomography[J]. 牟昌华,彭黎辉,姚丹亚,萧德云. Tsinghua Science and Technology. 2005(05)
[5]电容层析成像三维成像算法研究与软件设计[J]. 王海刚,刘石,杨五强,姜凡. 仪器仪表学报. 2004(06)
[6]基于ECT、ERT信息融合的油/气/水参数测量研究[J]. 邓湘,彭黎辉,姚丹亚,张宝芬,徐苓安. 仪器仪表学报. 2002(S2)
[7]多激励模式的电磁层析成像系统[J]. 刘泽,何敏,徐苓安,熊汉亮. 仪器仪表学报. 2001(06)
本文编号：3155738
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 电阻层析成像技术简介
1.1.1 电阻层析成像发展历程
1.1.2 电阻层析成像系统设计
1.1.3 电学层析成像技术图像重建算法研究
1.2 稀疏重建算法
1.2.1 稀疏重建算法的发展
1.2.2 稀疏重建算法的应用
1.3 论文创新点与内容安排
第二章 电阻层析成像技术基本问题
2.1 电阻层析成像技术基本原理
2.2 正问题求解
2.3 逆问题求解
2.3.1 常用图像重建算法
2.3.2 正则化方法
2.4 小结
第三章 稀疏正则化重建方法
0重建方法"> 3.1 L0重建方法
3.1.1 算法介绍
3.1.2 仿真结果
3.1.3 实验结果
1重建方法"> 3.2 L1重建方法
3.2.1 算法介绍
3.2.2 图像重建结果
3.3 混合稀疏正则化方法
3.3.1 算法介绍
3.3.2 算法复杂度比较
3.3.3 算法参数选择
3.3.4 仿真结果
3.3.5 实验结果
3.4 小结
p正则化重建算法">第四章 Lp正则化重建算法
4.1 算法介绍
q-Lp优化框架"> 4.1.1 Lq-Lp优化框架
4.1.2 算法参数选择
4.2 仿真结果
1-Lp优化结构图像重建结果"> 4.2.1 L1-Lp优化结构图像重建结果
1.5-Lp优化结构图像重建结果"> 4.2.2 L1.5-Lp优化结构图像重建结果
2-Lp优化结构图像重建结果"> 4.2.3 L2-Lp优化结构图像重建结果
4.3 实验结果
4.4 p范数原理分析
4.5 p模限制结果分析
4.6 小结
第五章 三维电阻层析成像技术稀疏重建
5.1 稀疏表示方法
5.1.1 灵敏度矩阵稀疏化
5.1.2 数据降维方法
5.2 三维电阻层析成像图像重建算法
5.2.1 算法介绍
5.2.2 重建结果分析
5.3 小结
第六章 介质分层分布的稀疏重建方法
6.1 分层介质及重建算法介绍
6.1.1 ERT用于层状分布介质测量
6.1.2 图像重建算法介绍
6.2 仿真结果
6.2.1 基于有效数据的分层介质重建
6.2.2 基于敏感场的分层介质重建
6.3 实验结果
6.4 小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于多相流测量的并行模式电阻层析成像系统设计(英文)[J]. 董峰,许聪,张志强,任尚杰. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2012(02)
[2]基于PCI总线的小口径高压力电容层析成像系统[J]. 杨道业,许传龙,周宾,王式民. 仪器仪表学报. 2007(08)
[3]一种基于电势分布的电容成像敏感分布计算方法[J]. 牟昌华,彭黎辉,姚丹亚,张宝芬,萧德云. 计算物理. 2006(01)
[4]Image Reconstruction Using a Genetic Algorithm for Electrical Capacitance Tomography[J]. 牟昌华,彭黎辉,姚丹亚,萧德云. Tsinghua Science and Technology. 2005(05)
[5]电容层析成像三维成像算法研究与软件设计[J]. 王海刚,刘石,杨五强,姜凡. 仪器仪表学报. 2004(06)
[6]基于ECT、ERT信息融合的油/气/水参数测量研究[J]. 邓湘,彭黎辉,姚丹亚,张宝芬,徐苓安. 仪器仪表学报. 2002(S2)
[7]多激励模式的电磁层析成像系统[J]. 刘泽,何敏,徐苓安,熊汉亮. 仪器仪表学报. 2001(06)
本文编号：3155738
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