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电容成像图像重建算法原理及评价 被引量：52
1
作者 彭黎辉 陆耿 杨五强 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期478-484,共7页
对现有的电容成像图像重建算法进行了综述并介绍了其原理,其中包括线性反投影法(LBP)、基于奇异值分解(SVD)的直接算法、Tikhonov正则化方法、Newton-Raphson算法、最速下降法、Landweber迭代算法、代数重建技术(ART)、同步迭代重建技术... 对现有的电容成像图像重建算法进行了综述并介绍了其原理,其中包括线性反投影法(LBP)、基于奇异值分解(SVD)的直接算法、Tikhonov正则化方法、Newton-Raphson算法、最速下降法、Landweber迭代算法、代数重建技术(ART)、同步迭代重建技术(SIRT)和基于模型的重建算法。在此基础上使用仿真和实验数据对目前主要使用的线性反投影法、基于奇异值分解的直接方法、Tikhonov正则化方法、Tikhonov迭代、投影Landweber迭代等进行了评价。对它们从电容值误差、图像误差、相关系数和耗用时间几个角度进行了比较,并对今后电容成像图像重建算法的发展方向提出了一些看法。 展开更多
关键词 图像重建 电容成像 逆问题 算法 线性反投影法 奇异值分解 TIKHONOV正则化方法 代数重建技术 电容传感器
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电容层析成像技术的研究进展与分析 被引量：56
2
作者 赵玉磊 郭宝龙 闫允一 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1909-1920,共12页
电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术是以医学CT技术为基础,伴随着计算机技术和传感器技术发展起来的一种过程层析成像技术。对ECT系统的各个组成单元和工程应用的研究成果进行分类,并逐类进行总结论述。比较了不... 电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术是以医学CT技术为基础,伴随着计算机技术和传感器技术发展起来的一种过程层析成像技术。对ECT系统的各个组成单元和工程应用的研究成果进行分类,并逐类进行总结论述。比较了不同结构的电容传感器,并对传感器参数的优化方法进行总结。讨论了测量电容值的各种方法及其优劣性。在归纳主要图像重建算法及其改进方法的同时,还分析了典型算法的原理和流程。总结了ECT系统的各种主要工程应用和成功案例。在此基础上,指出了有待发展的若干研究课题及关键技术,并对某些发展方向予以展望。 展开更多
关键词 电容层析成像 电容传感器 数据采集 图像重建 再工程化
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用于电容层析成像技术的共轭梯度算法 被引量：38
3
作者 王化祥 朱学明 张立峰 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期1-4,共4页
针对电容层析成像技术中的“软场”效应和病定问题,基于灵敏度矩阵的奇异值分解理论,提出共轭梯度图像重建算法及其改进算法———正则化共轭梯度法.仿真实验得知:经过 200次迭代后,Landweber算法残差为0. 139 5,未加正则化的共轭梯度... 针对电容层析成像技术中的“软场”效应和病定问题,基于灵敏度矩阵的奇异值分解理论,提出共轭梯度图像重建算法及其改进算法———正则化共轭梯度法.仿真实验得知:经过 200次迭代后,Landweber算法残差为0. 139 5,未加正则化的共轭梯度算法残差为 1. 357 7×10-4;完成同样操作,Landweber算法迭代耗时 9. 3s,共轭梯度法只需 6. 8s.可见,共轭梯度法是一种比其他的迭代算法收敛更快、成像效果更好的图像重建算法. 展开更多
关键词 电容层析成像 灵敏度矩阵 共轭梯度法 正则化 奇异值分解
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电容层析成像系统阵列电极的优化设计 被引量：30
4
作者 王化祥 张立峰 朱学明 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期307-310,共4页
介绍了电容层析成像系统的基本原理和电容敏感阵列结构及其数学模型.采用有限元法,分析了阵列电极结构参数对测量的影响,并进行了优化设计,获得了一组优化结构参数.结果表明,设计的电容阵列敏感电极具有较高的空间分辨率,分辨率优于10%.
关键词 电容层析成像系统 阵列电极 优化设计 有限无法 电容传感器 电极结构
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旋风分离器料腿中颗粒流量电容相关测试分析与实验研究 被引量：32
5
作者 王海刚 刘石 +1 位作者 姜凡 杨五强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期176-180,共5页
应用电容层析成像技术和相关分析理论,对常温下旋风分离器料腿中固体颗粒浓度、速度和流量进行了测试研究。浓度分布采用单层电容传感器,速度分布采用双层电容传感器得出相关流动信号,利用相关理论分析得出速度和流量。这种测试方法的... 应用电容层析成像技术和相关分析理论,对常温下旋风分离器料腿中固体颗粒浓度、速度和流量进行了测试研究。浓度分布采用单层电容传感器,速度分布采用双层电容传感器得出相关流动信号,利用相关理论分析得出速度和流量。这种测试方法的优点在于不破坏原有实验系统的运行特性,属于非侵入式、在线的快速测试技术,能同时得出固体的断面浓度分布和流量。实验结果与称重计量测试结果吻合良好,说明电容相关技术测量流量的可行性和可靠性。 展开更多
关键词 循环流化床锅炉 旋风分离器料腿 电容层析成像技术 颗粒流量 电容相关法 测试 实验
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电容层析成像系统传感器优化设计 被引量：33
6
作者 王莉莉 陈德运 +2 位作者 于晓洋 刘金泽 邓舸 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期515-522,共8页
针对电容层析成像系统的数据采集系统存在的灵敏度低,检测信号微弱,信噪比低等问题,分析电容传感器各结构参数对系统物理性能的影响,建立了传感器敏感场场域的数学模型,从软场角度,介质分布,敏感场的均匀性以及传感器结构参数等方面进... 针对电容层析成像系统的数据采集系统存在的灵敏度低,检测信号微弱,信噪比低等问题,分析电容传感器各结构参数对系统物理性能的影响,建立了传感器敏感场场域的数学模型,从软场角度,介质分布,敏感场的均匀性以及传感器结构参数等方面进行了分析,确定了传感器的优化设计函数。采用响应面方法对隐式函数进行拟合,得到响应面方程并加以验证,获得了一组传感器优化参数,完成了传感器的优化设计。图像重建结果表明,采用优化后得到的传感器重建精度高,对ECT系统的研究具有重要意义。 展开更多
关键词 电容层析成像 传感器 优化设计 响应面
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基于快速投影LANDWEBER法的电容层析成像图像重建算法研究 被引量：29
7
作者 董向元 陈琪 +4 位作者 李惊涛 蔡斌 阎润生 王海刚 刘石 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第14期89-92,共4页
提出一种新的基于快速投影Landweber法的ECT图像重建算法。算法采用两部分迭代,初期采用预置矩阵加速迭代,该矩阵通过优化步长广义逆预迭代得到;后期采用常规投影Landweber法稳定迭代。探讨了ECT应用该算法的收敛条件,该算法易满足收敛... 提出一种新的基于快速投影Landweber法的ECT图像重建算法。算法采用两部分迭代,初期采用预置矩阵加速迭代,该矩阵通过优化步长广义逆预迭代得到;后期采用常规投影Landweber法稳定迭代。探讨了ECT应用该算法的收敛条件,该算法易满足收敛条件且预置矩阵参数选取简单。仿真和实验结果表明,与LBP、OIOR、投影Landweber算法相比,该算法兼备收敛稳定性好及收敛速度快等优点。 展开更多
关键词 热能动力工程 图像重建 投影Landweber法 电容层析成像 迭代算法 广义逆
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多相流电容层析成像系统的仿真研究 被引量：26
8
作者 张立峰 王化祥 《电力科学与工程》 2005年第1期5-7,共3页
ECT技术是多相流检测领域中的新技术,在工业中有广阔的应用前景。基于有限元法,作者开发了ECT仿真软件,利用该软件对ECT系统进行了仿真研究。求出ECT敏感场的数值解,分析了敏感场灵敏度特性,建立了简化的图像重建模型,最后得到重建图像... ECT技术是多相流检测领域中的新技术,在工业中有广阔的应用前景。基于有限元法,作者开发了ECT仿真软件,利用该软件对ECT系统进行了仿真研究。求出ECT敏感场的数值解,分析了敏感场灵敏度特性,建立了简化的图像重建模型,最后得到重建图像,获得了满意的结果。 展开更多
关键词 多相流 电容层析成像 有限元法 敏感场 仿真
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电容层析成像图像重建的总变差正则化算法 被引量：28
9
作者 王化祥 唐磊 闫勇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2014-2018,共5页
针对电容层析成像(ECT)逆问题解的不适定性,本文提出一种基于总变差(total variation,TV)正则化的图像重建算法。同传统的2范数Tikhonov正则化方法相比,该算法(基于1范数正则化)不仅保证了逆问题求解的稳定性,而且提高了对介质非连续分... 针对电容层析成像(ECT)逆问题解的不适定性,本文提出一种基于总变差(total variation,TV)正则化的图像重建算法。同传统的2范数Tikhonov正则化方法相比,该算法(基于1范数正则化)不仅保证了逆问题求解的稳定性,而且提高了对介质非连续分布的区域成像的分辨能力,具有良好的保边缘性。仿真及实验结果表明,该算法在重建图像质量和重建速度两方面均具有优势。 展开更多
关键词 电容层析成像 图像重建算法 TIKHONOV正则化 总变差 保边缘性
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基于改进Gauss-Newton的电容层析成像图像重建算法 被引量：32
10
作者 陈德运 陈宇 +1 位作者 王莉莉 于晓洋 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期739-743,共5页
针对电容层析成像技术中的"软场"效应和病态问题,在分析Gauss-Newton算法基本原理的基础上,提出了一种基于Gauss-Newton新的电容层析成像算法,采用奇异值分解定理对算法的稳定性进行了证明.在此基础上探讨了ECT应用该算法的... 针对电容层析成像技术中的"软场"效应和病态问题,在分析Gauss-Newton算法基本原理的基础上,提出了一种基于Gauss-Newton新的电容层析成像算法,采用奇异值分解定理对算法的稳定性进行了证明.在此基础上探讨了ECT应用该算法的可行性,算法满足收敛条件且重建图像误差小.仿真和实验结果表明,该算法和LBP、Landweber和共轭梯度算法相比,算法兼备成像质量高、稳定性好等优点,为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的思路. 展开更多
关键词 电容层析成像 图像重建 迭代算法 Gauss-Newton
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基于SVM及电容层析成像的两相流流型识别 被引量：30
11
作者 张立峰 王化祥 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期812-816,共5页
两相流测量中,流型的准确识别是流动参数准确测量的基础。电容层析成像(ECT)技术是自20世纪80年代发展起来的新型检测技术,可用于两相流/多相流流型识别及固相浓度测量。支持向量机是一种基于统计学习理论的机器学习算法,即使在小样本... 两相流测量中,流型的准确识别是流动参数准确测量的基础。电容层析成像(ECT)技术是自20世纪80年代发展起来的新型检测技术,可用于两相流/多相流流型识别及固相浓度测量。支持向量机是一种基于统计学习理论的机器学习算法,即使在小样本情况下也能得到很好的分类效果。应用ECT系统测量的包含流型信息的电容测量数据,采用支持向量机算法进行流型识别,对4种典型空气-油两相流流型识别分别进行了仿真和静态实验。结果表明,该方法辨识速度快,可准确地识别典型的流型。 展开更多
关键词 两相流 流型识别 支持向量机 电容层析成像
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油水两相流电容层析成像系统电容测量电路的设计 被引量：15
12
作者 陈德运 于晓洋 +1 位作者 赵霞 孙立镌 《电路与系统学报》 CSCD 2004年第4期107-109,共3页
微小电容检测是电容层析成像技术的一个关键和难点。针对油水两相流电容层析成像系统的具体要求,本文研制一种微小电容交流测量电路。电容测量电路的静态测量误差小于0.2%,漂移为0.05% /小时。实验结果表明满足使用要求。
关键词 电容层析成像 微小电容测量电路
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电容层析成像技术及发展现状 被引量：12
13
作者 王兴 颜华 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2001年第6期497-500,共4页
电容层析成像技术是80年代中后期形成和发展起来的一种基于电容传感机理的过程成像技术,叙述了电容层析成像技术的工作原理,针对传感器系统设计、微小电容测量、图像重建算法等关键技术进行分析,并阐述其发展现状.
关键词 电容层析成像 传感器 电容测量 图像重建 两相流 参数检测
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基于L曲线法的电容层析成像正则化参数优化 被引量：18
14
作者 王化祥 何永勃 朱学明 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期306-309,共4页
电容层析成像(ECT)系统的不适定性问题严重影响重建图像质量,为此必须减小灵敏度矩阵的条件数．以Tikhonov正则化和后验策略为基础,从灵敏度矩阵广义逆的角度阐述了L曲线法并设置滤波函数,建立极小化泛函及L曲线图,最终确定正则参数．... 电容层析成像(ECT)系统的不适定性问题严重影响重建图像质量,为此必须减小灵敏度矩阵的条件数．以Tikhonov正则化和后验策略为基础,从灵敏度矩阵广义逆的角度阐述了L曲线法并设置滤波函数,建立极小化泛函及L曲线图,最终确定正则参数．仿真实验表明,L曲线法具有较强的抗噪声性能和较快的收敛速度,明显改善了ECT系统的重构图像质量． 展开更多
关键词 电容层析成像 不适定性 正则化 L曲线法 灵敏度矩阵
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电容层析成像系统传感器的仿真分析及遗传算法图像重建 被引量：11
15
作者 陈德运 郑贵滨 +1 位作者 于晓洋 孙立镌 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第1期152-154,共3页
本文采用了有限元法和归一化敏感场对传感器进行了仿真分析和计算,并提出了敏感场数值从有限元域到成像域的转换方法和一种新的基于遗传算法的ECT图像重建方法。该图像重建方法利用流型数据作为初始值在一定的范围内搜索最优解,能以较... 本文采用了有限元法和归一化敏感场对传感器进行了仿真分析和计算,并提出了敏感场数值从有限元域到成像域的转换方法和一种新的基于遗传算法的ECT图像重建方法。该图像重建方法利用流型数据作为初始值在一定的范围内搜索最优解,能以较高的精度重建两相流体的断层图像,为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的思路。 展开更多
关键词 电容层析成像 有限元 遗传算法 图像重建 两相流
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粉煤密相气力输送流型 被引量：25
16
作者 马胜 郭晓镭 +3 位作者 龚欣 黄万杰 陆海峰 刘剀 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1415-1422,共8页
基于电容层析成像技术对粉煤密相气力输送系统的流型进行了研究,获得了水平管和竖直上升管粉煤密相气力输送系统的典型流动形态。研究结果表明,水平管输送时的流型随时间复杂多变,典型流型有满管流、沉积层流、悬浮流等;统计分析发现,... 基于电容层析成像技术对粉煤密相气力输送系统的流型进行了研究,获得了水平管和竖直上升管粉煤密相气力输送系统的典型流动形态。研究结果表明,水平管输送时的流型随时间复杂多变,典型流型有满管流、沉积层流、悬浮流等;统计分析发现,随表观气速不同,存在明显的主导流型;结合固相速度及管道压力信号分析,展示出其与流型之间存在一定的对应关系,进一步证实了密相气力输送系统的不稳定性特征。对竖直上升管的ECT测试结果表明,输送流型为环核结构。 展开更多
关键词 密相气力输送 电容层析成像 粉煤 流型
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电容层析成像系统径向电极对传感器性能及敏感场分布的影响 被引量：18
17
作者 陈阳 陈德运 +1 位作者 郑贵滨 孙尧 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第21期149-155,共7页
电容层析成像系统传感器的敏感场分布受多相流介质分布的影响,软场特性给图像重建带来很大困难。该文以8电极油水两相流电容层析成像为研究对象,采用有限元仿真的方法,分析了径向电极及其嵌入尺寸对电容层析成像系统电容值及敏感场分布... 电容层析成像系统传感器的敏感场分布受多相流介质分布的影响,软场特性给图像重建带来很大困难。该文以8电极油水两相流电容层析成像为研究对象,采用有限元仿真的方法,分析了径向电极及其嵌入尺寸对电容层析成像系统电容值及敏感场分布的影响。通过仿真分析,确定了径向电极的嵌入尺寸,从而能够在缩小测量电容值的动态变化范围,减轻数据采集电路设计难度的同时,提高电容响应的灵敏度,改善传感器敏感场的分布,提高电容层析成像系统的性能。 展开更多
关键词 传感器 容层析成像 径向电极 电容敏感场 有限元仿真
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多电极电容传感器的参数优化设计 被引量：12
18
作者 郭红星 余胜生 +1 位作者 冯纪先 保宗悌 《武汉大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2000年第5期637-640,共4页
将电容层析成像中多电极电容传感器的参数设计作为一个以均匀敏感度为目标 ,并受电容测量技术及制造工艺水平限制的有约束条件的最优化问题处理 .提出了用正交设计法对传感器进行计算机辅助设计 ,可以方便、快速地找到一组最优参数 ,能... 将电容层析成像中多电极电容传感器的参数设计作为一个以均匀敏感度为目标 ,并受电容测量技术及制造工艺水平限制的有约束条件的最优化问题处理 .提出了用正交设计法对传感器进行计算机辅助设计 ,可以方便、快速地找到一组最优参数 ,能够较好地克服以前的设计方法所需计算量大的缺点 .实验结果表明 ,该设计方法具有较强的实用性 . 展开更多
关键词 电容层析成像 正交设计 电容传感器
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重新评价基于充放电原理的微电容测量电路 被引量：13
19
作者 彭黎辉 张宝芬 +1 位作者 姚丹亚 高丽 《计量学报》 CSCD 北大核心 1998年第4期304-311,共8页
基于充放电原理的电容测量电路是目前微电容测量中广泛采用的一种测量电路，其最大的特点是电路具有抗分布电容特性且简单实用。本文对基于充放电原理的微电容测量电路进行了深入研究，利用微分方程的数值解法，通过计算机仿真得到了各... 基于充放电原理的电容测量电路是目前微电容测量中广泛采用的一种测量电路，其最大的特点是电路具有抗分布电容特性且简单实用。本文对基于充放电原理的微电容测量电路进行了深入研究，利用微分方程的数值解法，通过计算机仿真得到了各种参数对电路的影响。 展开更多
关键词 电容传感器 微电容测量 充放电 电容测量电路
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过程层析成像概述 被引量：3
20
作者 张兆田 熊小芸 杨五强 《中国体视学与图像分析》 2005年第3期145-148,共4页
过程成像是近年来发展起来的一种两相流/多相流测量技术,其特点是以非破坏方式获得被测目标体内部多相流体的运动状态,可为动态过程建模和在线控制提供理论和技术依据。本文以电容成像为例介绍了过程成像的原理,方法及其应用;指出了已... 过程成像是近年来发展起来的一种两相流/多相流测量技术,其特点是以非破坏方式获得被测目标体内部多相流体的运动状态,可为动态过程建模和在线控制提供理论和技术依据。本文以电容成像为例介绍了过程成像的原理,方法及其应用;指出了已有图像重建算法的不足。文中简述了作者提出的广义逆敏感矩阵方法的基本思路和实验结果。最后从系统的角度提出了需要解决的关键科学问题。 展开更多
关键词 过程成像 电容成像 广义逆敏感矩阵
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