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电容成像双共轭梯度图像重建改进算法
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作者 马敏 范广永 孙颖 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1489-1494,共6页
针对电容层析成像技术(ECT)逆问题中软场效应的影响,以及重建图像时使用的传统迭代类算法迭代次数多、成像速度慢等问题,将双共轭梯度(BICG)应用到电容层析成像技术中,为了得到更好的重建效果,提出了双共轭梯度与正则化思想相结合来求... 针对电容层析成像技术(ECT)逆问题中软场效应的影响,以及重建图像时使用的传统迭代类算法迭代次数多、成像速度慢等问题,将双共轭梯度(BICG)应用到电容层析成像技术中,为了得到更好的重建效果,提出了双共轭梯度与正则化思想相结合来求解逆问题的最佳解。通过COMSOL5. 3软件进行建模,使用MATLAB 2014a进行图像重建与图像评估,分别使用Tikhonov、Landweber、共轭梯度(CG)、BICG、所提改进算法进行图像重建。实验表明:所提改进算法的成像效果不仅优于其他迭代类算法,而且大大缩短了图像重建需要的时间;尤其对一些复杂流型成像效果更佳,图像错误率低至约0. 2,相关系数高达约0. 88,成像时间缩短至2. 77 s,迭代次数减少至20次。 展开更多
关键词 电容层析成像技术(ECT) 双共轭梯度(BICG)算法 算法改进 图像重建 COMSOL
基于ECT的传感器系统的优化设计 预览
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作者 马敏 范广永 王涛 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第8期87-91,共5页
针对传统ECT电容传感器相邻极板间存在耦合电容,因干扰电容引起电容测量时噪声值的问题,提出了一种带差分电极的新型传感器系统,差分电极添加到测量电极与屏蔽罩之间,差分电极与测量电极通过同一圆心排列,测量电极之间不需加隔离电极,... 针对传统ECT电容传感器相邻极板间存在耦合电容,因干扰电容引起电容测量时噪声值的问题,提出了一种带差分电极的新型传感器系统,差分电极添加到测量电极与屏蔽罩之间,差分电极与测量电极通过同一圆心排列,测量电极之间不需加隔离电极,通过对差分电极激励消除测量电极之间的耦合电容。最后通过LBP、Landweber、Tikhonov算法对各个模型进行图像重建,并对重建图像进行误差分析。实验结果表明通过对重建图像进行误差分析和图像相关技术的计算,传感器经过添加差分电极可以使图像误差减小至0.24,图像相关系数提升到0.84,很大幅度改善了成像效果。 展开更多
关键词 电容层析成像技术 传感器优化 图像重建 耦合电容
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Kalman滤波在ECT图像重建中的应用 预览
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作者 霍启正 《电子技术与软件工程》 2019年第6期64-66,共3页
ECT技术中的重要部分就是电容层析成像(Electrical CapacitanceTomography,ECT)中的图像重建算法。ECT重建的图像质量差且伪影多的问题,本文提出了一种通过添加噪声之后使用Kalman滤波算法进行图像重建以提高重建图像质量。原数据收集... ECT技术中的重要部分就是电容层析成像(Electrical CapacitanceTomography,ECT)中的图像重建算法。ECT重建的图像质量差且伪影多的问题,本文提出了一种通过添加噪声之后使用Kalman滤波算法进行图像重建以提高重建图像质量。原数据收集后适当向其中添加不同程度的噪声,接着使用Landweber迭代算法和Kalman滤波算法对图像进行技术处理实现图像的重新组建。通过仿真实验结果表明,通过加入噪声并滤波处理进行图像重建均能提高图像质量,Kalman滤波算法重建的图像失真度最小。 展开更多
关键词 电容层析成像 KALMAN滤波 噪声 图像重建
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基于Broyden族校正的电容层析成像图像重建算法 预览
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作者 陈宇 夏宗基 +1 位作者 李红波 周雨佳 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第3期16-21,共6页
为解决电容层析成像(ECT)图像重建中的"软场"效应和典型的病态问题,提出了一种采用Broyden族校正算法对电容层析成像系统进行图像重建的方法。基于对ECT系统基本原理的研究,推导出实现电容层析成像图像重建的Broyden族校正的... 为解决电容层析成像(ECT)图像重建中的"软场"效应和典型的病态问题,提出了一种采用Broyden族校正算法对电容层析成像系统进行图像重建的方法。基于对ECT系统基本原理的研究,推导出实现电容层析成像图像重建的Broyden族校正的数学模型,并采用归纳法分析了算法收敛性。对该算法应用于ECT上的可行性进行了探讨,该算法符合收敛条件且成像精度高。实验结果的数值表明Broyden族校正算法的重建图像效果非常理想,且成像质量优于SD、LBP、Landweber及CG算法,给ECT图像重建领域提供了一种有效的新方法。 展开更多
关键词 电容层析成像 图像重建 迭代算法 Broyden族校正
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全连接深度网络的电学层析成像算法
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作者 李峰 谭超 董峰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1526-1531,共6页
电学层析成像技术为多相流体中具有导电与非导电特性的介质分布的检测提供了一种有效的方法.但是,电学层析成像图像重建是一个非线性问题,传统线性化重建算法不能反映图像重建的非线性本质,使得重建图像的精度低。为解决这一问题,以电... 电学层析成像技术为多相流体中具有导电与非导电特性的介质分布的检测提供了一种有效的方法.但是,电学层析成像图像重建是一个非线性问题,传统线性化重建算法不能反映图像重建的非线性本质,使得重建图像的精度低。为解决这一问题,以电阻层析成像测试数据为基础,提出了一种基于深度学习的6层全连接深度网络图像重建算法,通过线性与非线性的交替迭代直接训练边界测量与场内介质分布之间的非线性映射关系。仿真与实验结果表明,6层全连接深度网络算法与传统采用的线性反投影、吉洪诺夫正则化等算法相比,图像重建结果具较高的重建精度与较好的可视化效果;但是,该算法对测试噪声的鲁棒性需要进一步提高。 展开更多
关键词 多相流 介质分布 电阻层析成像 图像重建 全连接深度网络
同轴数字全息用于铝燃烧颗粒的测量研究
6
作者 金秉宁 王志新 +1 位作者 刘佩进 徐庚 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1399-1408,共10页
为获得三维空间范围内固体推进剂铝颗粒动态燃烧的粒径信息,采用同轴数字全息技术对固体推进剂中铝动态燃烧颗粒粒径分布的测量进行了研究。在常温常压下,采用两种放大倍数(1.1倍和2.7倍)的成像系统对两种推进剂进行了全息测量,分别从... 为获得三维空间范围内固体推进剂铝颗粒动态燃烧的粒径信息,采用同轴数字全息技术对固体推进剂中铝动态燃烧颗粒粒径分布的测量进行了研究。在常温常压下,采用两种放大倍数(1.1倍和2.7倍)的成像系统对两种推进剂进行了全息测量,分别从两种推进剂铝燃烧颗粒的全息重建图像中提取了所有铝燃烧颗粒的粒径信息,采用Log-Normal多峰拟合方法获得了颗粒粒径分布的详细参数。实验结果表明:在颗粒重建全息图的基础上,采用插值方法极大地提高了颗粒粒径的测量精度,在10μm~200μm内,相对测量误差可降低至0.4%。该方法能够清晰获得10μm~900μm内所有铝燃烧颗粒粒径分布和平均粒径等信息,说明该方法适用于固体推进剂铝颗粒燃烧的精细化测量。 展开更多
关键词 固体推进剂 铝燃烧 同轴数字全息 图像重建 概率密度粒径分布
稀疏张量约束的低剂量CT图像重建
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作者 刘进 亢艳芹 +1 位作者 顾云波 陈阳 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期159-168,共10页
提出了一种稀疏张量约束重建算法,该方法利用非局部相似的先验信息,将CT图像分割成一系列图像块组;采用张量的多维低秩分解方法,将这一先验信息引入低剂量CT重建中,构造目标函数;通过重建图像更新和图像块组张量稀疏编码两个步骤,交替... 提出了一种稀疏张量约束重建算法,该方法利用非局部相似的先验信息,将CT图像分割成一系列图像块组;采用张量的多维低秩分解方法,将这一先验信息引入低剂量CT重建中,构造目标函数;通过重建图像更新和图像块组张量稀疏编码两个步骤,交替迭代求解目标函数。基于仿真数据和临床数据的实验结果验证了该算法的有效性,实验结果表明:与经典重建算法相比,所提算法在抑制噪声的同时,能更好地保持重建图像的细节,获得更高质量的图像。 展开更多
关键词 成像系统 计算机断层扫描 低剂量 图像重建 稀疏表示 张量约束
基于梯度投影稀疏重建算法的电容层析成像图像重建 预览
8
作者 张立峰 宋亚杰 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期631-635,共5页
为解决两相流中存在中心物体、物体比较小或存在多个物体且相距较近时电容层析成像(ECT)重建图像精度较差的问题,基于稀疏分布的流型其介电常数分布满足稀疏性的先验条件,采用梯度投影稀疏重建(GPSR-BB)算法进行ECT图像重建。仿真及实... 为解决两相流中存在中心物体、物体比较小或存在多个物体且相距较近时电容层析成像(ECT)重建图像精度较差的问题,基于稀疏分布的流型其介电常数分布满足稀疏性的先验条件,采用梯度投影稀疏重建(GPSR-BB)算法进行ECT图像重建。仿真及实验测试结果表明:GPSR-BB算法对于流体中小目标以及复杂流型的图像重建质量较好,重建图像的形状保真度高。 展开更多
关键词 计量学 电容层析成像 图像重建 稀疏重构 梯度投影 Barzilai-Borwein法
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基于卷积神经网络的定量磁化率图像重建 预览
9
作者 刘杰 王一达 +3 位作者 童睿 谢海滨 李建奇 杨光 《信息技术》 2019年第10期72-76,共5页
文中提出了解决定量磁化率成像中偶极子反卷积的病态逆问题和快速重建高质量无伪影的定量磁化率图像的算法。基于k空间阈值法(TKD)初步重建三维定量磁化率图像(QSM),随后将TKD重建图像输入训练完成的三维卷积神经网络(CNN)模型中获得预... 文中提出了解决定量磁化率成像中偶极子反卷积的病态逆问题和快速重建高质量无伪影的定量磁化率图像的算法。基于k空间阈值法(TKD)初步重建三维定量磁化率图像(QSM),随后将TKD重建图像输入训练完成的三维卷积神经网络(CNN)模型中获得预测图像。在k空间中将TKD重建图像与CNN预测图像进行融合重建最终QSM图像。结果表明:与金标准相比,算法能够重建视觉上误差较小和无条形伪影的磁化率图像;卷积神经网络可以恢复病态区域的信号,k空间融合方法有效解决了偶极子反卷积的病态性。测试集上的重建结果在标准均方根误差(NRMSE)和高频误差范数(HFEN)重建误差上均低于主流算法。 展开更多
关键词 磁共振成像 定量磁化率成像 图像重建 深度学习 卷积神经网络
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基于低秩信息的纽扣无缺陷图像重建与缺陷检出算法
10
作者 童星 曹丹华 +1 位作者 吴裕斌 蒋兴儒 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期373-379,共7页
纽扣表面缺陷形态、大小、位置多变,导致缺陷检测成为一个具有挑战性的问题。基于缺陷图像信息空间结构相关性,提出了一种基于低秩信息的纽扣图像重建方法。该方法采用低秩约束缺陷图像矩阵,通过回归的方式重构纽扣表面无缺陷图像,并利... 纽扣表面缺陷形态、大小、位置多变,导致缺陷检测成为一个具有挑战性的问题。基于缺陷图像信息空间结构相关性,提出了一种基于低秩信息的纽扣图像重建方法。该方法采用低秩约束缺陷图像矩阵,通过回归的方式重构纽扣表面无缺陷图像,并利用差影法分离带有缺陷信息的残差图像,通过局部加权自适应阈值使缺陷有效显现。所提方法将最小化残差矩阵的秩转化为最小化核范数,并通过交替方向乘子法求解回归系数,利用正样本实现图像重建。针对构建的纽扣样本测试集对算法性能进行测试,证明所提方法对于不同类别的纽扣和不同大小、形状的缺陷都是有效的,算法准确率达99%,并且该方法对于光照变化也具有一定的适应性。 展开更多
关键词 机器视觉 表面缺陷 图像重建 低秩信息
GPU加速卷积反投影算法的滤波并行化方法 预览
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作者 李贝贝 李志华 班晓征 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第4期69-72,共4页
当重建的图像规模偏大、实时性要求高时,卷积反投影(CBP)重建过程比较慢,达不到预期满意的速度。针对这一不足,通过深入研究卷积反投影算法的原理,优化投影数据在图形处理器(GPU)中的存储结构、分析和挖掘算法执行过程中滤波阶段的可并... 当重建的图像规模偏大、实时性要求高时,卷积反投影(CBP)重建过程比较慢,达不到预期满意的速度。针对这一不足,通过深入研究卷积反投影算法的原理,优化投影数据在图形处理器(GPU)中的存储结构、分析和挖掘算法执行过程中滤波阶段的可并行性,对其中的滤波操作进行并行化处理,从而提出并行滤波过程的方法。通过在MATLAB进行仿真实验,实验结果表明:所提出的并行化方法在保证重建图像精度和清晰度的前提下,同串行卷积法相比较,滤波过程运算的加速比得到了较大程度的提高。 展开更多
关键词 图像重建 卷积反投影算法 图形处理器平台 并行优化
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基于生成对抗网络的图像超分辨率方法
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作者 包晓安 高春波 +2 位作者 张娜 徐璐 吴彪 《浙江理工大学学报》 2019年第4期499-508,共10页
为了解决生成对抗网络(Generative adversarial network,GAN)训练不稳定问题,降低模型复杂度,加快网络学习速率,提高超分辨率图像的视觉效果和重建速率,提出了一种基于改进生成对抗网络的图像超分辨率方法。该方法以改进的生成对抗网络... 为了解决生成对抗网络(Generative adversarial network,GAN)训练不稳定问题,降低模型复杂度,加快网络学习速率,提高超分辨率图像的视觉效果和重建速率,提出了一种基于改进生成对抗网络的图像超分辨率方法。该方法以改进的生成对抗网络为模型,通过粗粒度主体内容和细粒度细节边缘结合的方式提取图像特征,利用线性组合的方式重建超分辨率图像,采用Wasserstein距离优化生成对抗网络。实验结果表明:该方法能够生成视觉效果良好的超分辨率图像,在Set5、Set14等测试集上,其主观视觉评价和客观量化指标(PSNR、SSIM)都优于SRGAN方法。该方法通过重新设计网络模型,使得特征提取更为全面,网络训练更加充分,有助于提高超分辨率图像重建速度,提高图像质量。 展开更多
关键词 图像超分辨率 生成对抗网络 残差学习 深度学习 图像重建
CT系统参数标定及成像研究 预览
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作者 苏茜 应浩聪 +3 位作者 余沁怡 陈美玲 黄亚群 蒋慕蓉 《应用数学进展》 2019年第2期265-276,共12页
CT系统安装时存在的误差在一定程度上影响到样品的成像质量,本文提出了一种借助已知结构模板对CT系统进行参数标定后再对未知结构样品进行成像的方法。首先,借助已知结构的模板及其X射线接收信息,基于卷积逆投影图像重建方法讨论了一种... CT系统安装时存在的误差在一定程度上影响到样品的成像质量,本文提出了一种借助已知结构模板对CT系统进行参数标定后再对未知结构样品进行成像的方法。首先,借助已知结构的模板及其X射线接收信息,基于卷积逆投影图像重建方法讨论了一种已安装好的典型二维CT系统的主要参数标定;然后利用已获得的标定参数,建立基于图像灰度的吸收率计算模型,研究未知结构的样品成像问题;最后对影响标定精度和稳定性的误差因素进行分析,设计新模板以改进标定精度和稳定性。本文的研究对降低CT系统安装误差影响、提高样品成像质量具有一定意义。 展开更多
关键词 CT系统 参数标定 卷积法 图像灰度 图像重建
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DBP重建算法插值校正CT金属伪影 预览
14
作者 王朕 莫仕灯 华斌 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2019年第1期89-94,共6页
提出了一种通过减少插值误差的影响来改进抑制CT金属伪影效果的方法。基于滤波反投影(FBP)重建算法,插值后的投影数据在反投影之前进行滤波,将插值误差传播到整个投影数据从而导致重建图像质量下降。采用差分反投影(DBP)重建算法的抑制... 提出了一种通过减少插值误差的影响来改进抑制CT金属伪影效果的方法。基于滤波反投影(FBP)重建算法,插值后的投影数据在反投影之前进行滤波,将插值误差传播到整个投影数据从而导致重建图像质量下降。采用差分反投影(DBP)重建算法的抑制金属伪影方法,因其能够沿着优选Hilbert滤波器方向在反投影之后滤波,该属性有助于减少插值误差的传播从而改善重建图像质量。数值仿真实验验证了提出方法的有效性。 展开更多
关键词 差分反投影算法 图像重建 金属伪影 插值误差
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基于改进粒子群优化的电容层析成像图像重建算法 预览
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作者 严春满 陆根源 +1 位作者 张道亮 董俊松 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2019年第5期879-884,共6页
Landweber电容层析成像ECT图像重建算法与粒子群优化算法PSO结合后能够进一步提高成像质量,但标准粒子群优化算法用于图像重建优化时存在陷入局部最优的现象。针对该问题,提出一种基于改进粒子群优化结合Landweber算法的电容层析成像图... Landweber电容层析成像ECT图像重建算法与粒子群优化算法PSO结合后能够进一步提高成像质量,但标准粒子群优化算法用于图像重建优化时存在陷入局部最优的现象。针对该问题,提出一种基于改进粒子群优化结合Landweber算法的电容层析成像图像重建算法。新算法在Landweber算法的基础上加入改进的惯性权值指数衰减粒子群优化策略,通过增加以指数规律衰减的粒子速度更新公式的约束因子,以保证算法在开始阶段具有较强的全局寻优能力,而在后期具有较强的局部寻优能力,从而实现对Landweber算法初始重建结果的进一步优化,以提高重建图像的质量。为验证新算法的有效性,选取较典型的LBP、改进Tikhonov迭代算法及Landweber图像重建算法,完成了ECT图像重建的对比实验。仿真结果表明,相对于其他算法,对于常见的几种流型,新算法在重建图像的主观及客观质量方面均有明显提高。 展开更多
关键词 电容层析成像 图像重建 Landweber算法 粒子群优化
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基于CNN的晶体生长状态图像重建与仿真研究 预览
16
作者 王坤 李钰 +1 位作者 毛颖杰 殷姸 《计算机仿真》 北大核心 2019年第4期300-304,共5页
针对晶体生长过程中熔体状态图像对比度低、纹理细节不清晰的问题,在分析基于卷积神经网络的图像超分辨率重建算法的基础上,结合多通道输入以及去噪技术,提出一种基于多通道输入-祛伪影卷积神经网络的图像重建算法,用于提高熔体状态成... 针对晶体生长过程中熔体状态图像对比度低、纹理细节不清晰的问题,在分析基于卷积神经网络的图像超分辨率重建算法的基础上,结合多通道输入以及去噪技术,提出一种基于多通道输入-祛伪影卷积神经网络的图像重建算法,用于提高熔体状态成像质量。以蓝宝石晶体为研究对象的重建仿真结果表明,所提算法的重建结果在主观判断和客观评价上都优于传统重建算法,对提高晶体生长设备的自动化水平具有十分重要的意义。 展开更多
关键词 熔体状态 卷积神经网络 图像重建 多通道输入 祛伪影
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电磁层析成像图像重建中的修正Landweber迭代算法
17
作者 刘向龙 刘泽 朱盛 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第13期3971-3979,共9页
电磁层析成像技术中图像重建算法的准确与快速是其在工业现场中得以应用的关键。Landweber迭代算法是电磁层析成像图像重建中应用最广泛的迭代算法,但其需要多次迭代,收敛速度慢。该文提出一种修正的Landweber迭代图像重建算法,该算法... 电磁层析成像技术中图像重建算法的准确与快速是其在工业现场中得以应用的关键。Landweber迭代算法是电磁层析成像图像重建中应用最广泛的迭代算法,但其需要多次迭代,收敛速度慢。该文提出一种修正的Landweber迭代图像重建算法,该算法通过在构建的电磁层析成像逆问题目标泛函中添加正则化项,并采用自适应权重系数的方法,提高了收敛速度,并且改善了重建图像的质量。利用有限元法,在Maxwell中进行电磁层析成像正问题的求解,获得了图像重建所需的灵敏度矩阵。仿真和数值实验结果表明,修正的Landweber迭代算法在收敛速度和重建图像质量两方面均优于Landweber迭代算法。 展开更多
关键词 电磁层析成像 逆问题 图像重建 修正Landweber 正则化
光声成像技术在早期肝癌诊断和治疗中的应用 预览
18
作者 石磊 田昊 +4 位作者 张希恬 龙子宁 黄畅 曾宁 方驰华 《分子影像学杂志》 2019年第2期145-150,共6页
光声成像技术具有光学成像高分辨率和超声成像高穿透深度的优点,能同时获取生物组织结构信息与分子、细胞和血氧饱和度等功能信息,可提供活体深层组织高分辨率的医学影像。近年来,光声成像技术在肝脏恶性肿瘤诊断与治疗中的应用逐渐受... 光声成像技术具有光学成像高分辨率和超声成像高穿透深度的优点,能同时获取生物组织结构信息与分子、细胞和血氧饱和度等功能信息,可提供活体深层组织高分辨率的医学影像。近年来,光声成像技术在肝脏恶性肿瘤诊断与治疗中的应用逐渐受到重视,新的成像系统陆续出现,各种纳米探针在手术导航的精确度越来越高,随着技术的进步,更多边界界定及探针技术将会涌现。本文将对光声成像原理、光声成像系统进行介绍,并概括光声成像系统在肝癌临床治疗过程中的广泛应用,有助于临床对肝脏肿瘤的早期诊断和精准治疗。 展开更多
关键词 光声成像 图像重建 早期肝癌 边界确定
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基于SVM决策树的自适应相数ECT图像重建算法 预览
19
作者 黄星琪 何世钧 +1 位作者 周汝雁 黄智伟 《测控技术》 2019年第3期21-25,共5页
在电容层析成像(ECT)技术的实际应用中,多相流是最普遍存在的流体类型,而被测场域中存在的介质种类常常是未知的。为了解决测量时出现多相流相数未知的情况,利用支持向量机(SVM)决策树算法在分类精度和分类速度上的优点,提出采用基于SV... 在电容层析成像(ECT)技术的实际应用中,多相流是最普遍存在的流体类型,而被测场域中存在的介质种类常常是未知的。为了解决测量时出现多相流相数未知的情况,利用支持向量机(SVM)决策树算法在分类精度和分类速度上的优点,提出采用基于SVM决策树的电容层析成像图像重建算法对未知相数进行相数预测及图像重建。仿真结果表明,该算法能够实现多相流相数自适应,并提高图像重建精度。 展开更多
关键词 多相流 支持向量机决策树 电容层析成像 图像重建
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基于距离分辨的激光雷达技术研究进展 预览
20
作者 陈剑彪 孙华燕 +3 位作者 赵融生 孔舒亚 赵延仲 单聪森 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期48-61,共14页
激光雷达是对空间目标进行远距离高精度探测、跟踪监视的重要技术手段之一,基于距离分辨的激光雷达探测系统相比于传统的成像系统,具有整体结构简单、受大气干扰小等特点。国内外研究机构对该技术领域开展了大量研究,主要介绍了高分辨... 激光雷达是对空间目标进行远距离高精度探测、跟踪监视的重要技术手段之一,基于距离分辨的激光雷达探测系统相比于传统的成像系统,具有整体结构简单、受大气干扰小等特点。国内外研究机构对该技术领域开展了大量研究,主要介绍了高分辨率回波探测及反射断层成像激光雷达的发展现状,总结和比较了国内外在理论算法、仿真分析、实验测试及实际应用等方面的进展,分析了二者的技术特点,展望了其发展前景。 展开更多
关键词 激光雷达 距离分辨 高分辨率回波 反射断层成像 图像重建
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