基于RBF的電容層析成像系統(tǒng)圖像重建算法研究.pdf

1、電容層析成像(ECT)技術(shù)是一種基于電容敏感機(jī)理的過程成像技術(shù),目前在解決工業(yè)兩相流檢測(cè)領(lǐng)域成為過程層析成像技術(shù)發(fā)展的主流和研究熱點(diǎn),有著巨大發(fā)展?jié)摿蛷V闊的工業(yè)應(yīng)用前景,成為目前過程層析成像技術(shù)發(fā)展的主流和研究熱點(diǎn)。但由于在實(shí)際應(yīng)用中存在著一些問題和具體的困難,目前的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室研究階段,距離工業(yè)化的大規(guī)模應(yīng)用還有很大距離,因此有待進(jìn)一步作出研究。
　　 電容層析成像系統(tǒng)研究的關(guān)鍵是圖像重建,因此圖像重建算法直接關(guān)系著

2、圖像重建的實(shí)現(xiàn),同時(shí)也是關(guān)系著改善圖像重建質(zhì)量的重要因素。本文針對(duì)12電極電容層析成像,提出了一種針對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)的基于徑向基函數(shù)(RBF)的圖像重建設(shè)計(jì)算法,并用硬件描述語言(VHDL)在現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(FPGA)上進(jìn)行實(shí)現(xiàn),與軟件實(shí)現(xiàn)方法相比,有效的縮短了運(yùn)行時(shí)間,而且還能保持較高的分類精度。主要完成的工作如下:
　　 首先,深入探討了電容層析成像系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),從理論上分析了ECT技術(shù)的工作原理,對(duì)目前存在的幾種典

3、型圖像重建算法進(jìn)行了深入研究,分析了各個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn)和不足,以求得更好的算法來繼承優(yōu)點(diǎn),彌補(bǔ)缺點(diǎn)。提出了基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像重建算法,用改進(jìn)的K-means算法訓(xùn)練隱層徑向基函數(shù)的中心和寬度,利用Tikhnov正則化方法確定網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值,建立起電容測(cè)量值與成像區(qū)域介電常數(shù)分布的非線性映射,提高了成像質(zhì)量。
　　 其次,在FPGA上用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了基于RBF的圖像重建算法,此算法采用串行計(jì)算-并行傳輸模式,并描述了硬件系統(tǒng)