電磁層析成像系統(tǒng)設(shè)計及基于改進算法的圖像重建.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)，它可以同時獲得被測物場空間的導電率和導磁率的分布信息，并可以利用圖像重建算法，進行二維或三維的圖像重建。EMT技術(shù)具有菲介入、非接觸、無危害等檢測優(yōu)點，在工業(yè)過程檢測中有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和巨大的工程潛力，是國際應(yīng)用電磁技術(shù)的前沿性研究課題。
　　 文章結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，介紹了EMT的關(guān)鍵技術(shù)，針對電磁層析成像系統(tǒng)，設(shè)計了一套基于NI平臺的EMT系統(tǒng)。并且以P

2、XI-5401信號函數(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)計了傳感器控制電路。同時針對信號調(diào)理單元，設(shè)計了包含正交解調(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驗環(huán)境。
　　 本文還對圖像重建算法進行了深入的研究，在介紹了求解非線性逆問題的兩大類重建算法基礎(chǔ)上，針對當前應(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量電壓向量矩陣，作為收斂矩陣的改進型算法。新算法擺脫了對于灰度矩陣的過度依賴，減少了每次迭代中重新計算參考矩陣的時間，提高了算法效率。并通過數(shù)學計算，驗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，對圖像重建過程進行了研究。設(shè)計了圖像重建程序，并將傳統(tǒng)landwebe

4、r算法和改進算法在重建圖像精度上，進行了多種情況下的比較。事實進一步證明，新算法保證了迭代算法所具有的高精度特點。最后利用具體的實物模型進行了成像實驗，對結(jié)果進行了分析。
　　 通過一系列實驗驗證可以得出，本文所設(shè)計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，具有很好的實時性。而且經(jīng)過改進后的算法，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驗為背景，其研究成果對類似的工程設(shè)計具有一定的參考和借鑒價