多相流CT系統(tǒng)成像算法研究及軟件設(shè)計(jì).pdf

1、多相流廣泛存在于石油、化工、生物技術(shù)、污染控制等領(lǐng)域,高精度、實(shí)時多相流測量對于生產(chǎn)過程的控制與管理具有重要意義。射線層析成像技術(shù)(Computed Tomography,CT)由于具有非侵入、可視化、高精度等特點(diǎn),在醫(yī)學(xué)診斷和多相流檢測領(lǐng)域均獲得廣泛應(yīng)用。
　　近年來,工業(yè)CT技術(shù)取得了很大進(jìn)展。但與醫(yī)學(xué)CT相比,工業(yè)CT測量的投影數(shù)受限,逆問題的嚴(yán)重不適定性使得重建質(zhì)量并不理想。此外,由于研究人員將更多精力用于硬件設(shè)計(jì)和算法研

2、究,系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)相對滯后,成像速度較慢,顯示效果較差。針對上述問題,本課題主要從CT圖像重建算法及系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行深入研究。主要工作和結(jié)論如下:
　　1.CT圖像重建算法研究
　　研究由投影重建圖像的常用算法并將其應(yīng)用于多相流γ-CT系統(tǒng)的圖像重建。針對投影數(shù)據(jù)少導(dǎo)致空間分辨率較低的問題,提出兩種擴(kuò)充投影矩陣算法,以此為基礎(chǔ)采用多種重建算法進(jìn)行圖像重建。針對方格剖分對邊緣的描述精度差和不能實(shí)現(xiàn)多尺度剖分的問題,提出基于

3、Delaunay三角剖分(DT)技術(shù)的多尺度場域剖分方法,并根據(jù)三角形重心在探測陣列上的投影到其最近探測陣列元的歸一化距離,確定各剖分單元的投影系數(shù)。針對成像精度低的問題,利用圖像處理技術(shù)、水平集方法等改進(jìn)成像算法,顯著提高了成像質(zhì)量和重建速度。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的方法可由少量投影數(shù)據(jù)重建出滿意的多相流管道截面圖像,成像結(jié)果可用于工業(yè)多相流檢測中的流型識別或特征參數(shù)提取。
　　2.CT系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　應(yīng)用Visua