电容层析成像系统图像融合及成像算法研究

【摘要】电容层析成像技术(ECT)为近年快速发展起来的一种过程成像技术，由于ECT是基于电容敏感的机理工作，因此该技术具有低成本、响应速度快、非侵入式、有广泛的适用范围等优点，这使ECT技术成为目前流动层析成像技术发展的研究热点，该技术在解决多相流检测问题上具备巨大的发展潜力和广泛的工业应用前景，但由于离实际应用还有一段距离，因此需进一步研究和发展。在电容层析成像系统中，图像重建是一个重要的环节。多相流检测技术的主要参数有分相含率，流型，流量，速度，密度等，该参数的测量和判断都是比较困难、模糊的。而实质上，图像重建的原理是建立采样电容值与图像像素灰度的非线性映射关系模型，用相应的图像重建算法实现这一映射关系的逼近，从而由测量电容值直接反演出介质的分布图像。现阶段的图像重建受到各方面因素的影响，无法一次对整个截面的流型生成一个比较精确的图像。在电容层析成像过程中运用到不同的重建算法，形成的图像也存在差别，原因是不同算法对不同的流型敏感度存在着差别，通过图像融合技术，能够减小由不同算法生成的图像中存在特有特征的误差，因此将图像融合技术运用在电容层析成像系统中能够生成更接近原流型真实分布的图像。本文所作工作如下：首先，结合本课题的研究背景，介绍了多相流检测技术的应用以及重要意义，分析了多相流检测系统中涉及的主要参数，剖析了该技术的发展现状和未来的发展趋势。其次，对ECT系统的组成以及工作原理进行了介绍，通过建立ECT系统数学模型，对其敏感场图像重建原理进行了分析，对重建算法进行了仿真，并对仿真结果进行了误差比较。再次，对图像融合的原理和基本方法进行了介绍，并且结合ECT系统的图像重建特性，阐述了图像融合在该系统中的应用以提高重建成像的精度。最后，对重建算法生成的图像分别进行了低频和高频部分的融合的方法，不同的频带采用的融合规则不同，将基于窗口区域能量的方法运用于融合图像时的高频部分，以更好的显示重建图像的细节。将图像重建算法和图像融合技术两方面有机地结合起来运用，以提高ECT系统最终成像的准确度。
【作者】钟陈；
【导师】陈德运；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，计算机应用技术，2012，硕士
【关键词】电容层析成像；图像融合；图像重建算法；区域能量；

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