電磁層析成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)及基于改進(jìn)算法的圖像重建.pdf

1、電磁層析成像(EMT)是一種基于電磁感應(yīng)原理的新型過程層析成像技術(shù)，它可以同時(shí)獲得被測(cè)物場(chǎng)空間的導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率的分布信息，并可以利用圖像重建算法，進(jìn)行二維或三維的圖像重建。EMT技術(shù)具有菲介入、非接觸、無危害等檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)過程檢測(cè)中有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和巨大的工程潛力，是國(guó)際應(yīng)用電磁技術(shù)的前沿性研究課題。
　　 文章結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，介紹了EMT的關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)電磁層析成像系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套基于NI平臺(tái)的EMT系統(tǒng)。并且以P

2、XI-5401信號(hào)函數(shù)發(fā)生器和PXI-6251數(shù)據(jù)采集卡為核心，結(jié)合傳感器陣列的研究，利用Labview編程軟件，設(shè)計(jì)了傳感器控制電路。同時(shí)針對(duì)信號(hào)調(diào)理單元，設(shè)計(jì)了包含正交解調(diào)電路、增益及濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等在內(nèi)的外部輔助電路。從軟硬件方面，為信號(hào)發(fā)生和數(shù)據(jù)采集提供了有力的保障，為后續(xù)的研究提供了良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
　　 本文還對(duì)圖像重建算法進(jìn)行了深入的研究，在介紹了求解非線性逆問題的兩大類重建算法基礎(chǔ)上，針對(duì)當(dāng)前應(yīng)用較廣的，利用線性

3、投影算法得到精度較低的敏感場(chǎng)灰度矩陣，作為初始參考收斂矩陣的landweber迭代算法，文章提出了一種直接將測(cè)量電壓向量矩陣，作為收斂矩陣的改進(jìn)型算法。新算法擺脫了對(duì)于灰度矩陣的過度依賴，減少了每次迭代中重新計(jì)算參考矩陣的時(shí)間，提高了算法效率。并通過數(shù)學(xué)計(jì)算，驗(yàn)證了新算法在收斂速度上，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的迭代算法。
　　 文章具體分析了求解靈敏度系數(shù)矩陣的有限元法，對(duì)圖像重建過程進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了圖像重建程序，并將傳統(tǒng)landwebe

4、r算法和改進(jìn)算法在重建圖像精度上，進(jìn)行了多種情況下的比較。事實(shí)進(jìn)一步證明，新算法保證了迭代算法所具有的高精度特點(diǎn)。最后利用具體的實(shí)物模型進(jìn)行了成像實(shí)驗(yàn)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　 通過一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以得出，本文所設(shè)計(jì)的電磁層析成像系統(tǒng)可靠性高，控制效果好，數(shù)據(jù)采集精確、完整，具有很好的實(shí)時(shí)性。而且經(jīng)過改進(jìn)后的算法，迭代收斂速度快，重建圖像的精度較高。文章作者以具體的工程實(shí)驗(yàn)為背景，其研究成果對(duì)類似的工程設(shè)計(jì)具有一定的參考和借鑒價(jià)