电容层析成像三维图像可视化技术研究

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yucunjiang
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两相流参数检测对工业生产和科学研究有重要意义。电容层析成像(ECT)技术是一种基于电容敏感机理的过程层析成像(PT)技术,可实时提供封闭管道、容器等过程设备内物场运动状态的二/三维可视化信息,具有非侵入、响应速度快、结构简单、安全性能好、成本低等优点,是一种在石油、化工等领域很有发展前景的PT技术。本文研究的ECT系统三维图像可视化以二维重建图像为基础,对二维图像重建有高精度和高速度的要求。Landweber迭代由于其优良性能是目前使用最广泛的ECT迭代图像重建算法。本文对Landweber迭代算法的改进算法—Landweber迭代修正算法和Landweber迭代单步算法进行了仿真研究。重建结果表明与传统的Landweber迭代算法相比,Landweber迭代修正算法在较少的迭代次数下实现较高的图像精度。而Landweber迭代单步算法图像重建质量接近于迭代算法,速度与LBP相当,适合于在线重建。在二维图像重建研究基础上,结合ECT技术特点,对基于断层的三维图像重建方法进行了分析与研究。参考医学图像三维重建的方法,分别采用轮廓拼接法和MC(Marching Cubes)算法进行了ECT系统的三维图像重建。轮廓拼接法中采用一种简单快速的直接对二值图像进行相关运算法提取二维断层图像序列轮廓;基于角度的方法进行轮廓点匹配;B样条曲线实现层间插值;最短对角线法进行三角片表面重建。MC算法是基于规则体数据抽取等值面的算法,本文讨论了剖分立方体构造等值面的原理,分析了存在的问题。重建结果表明,利用上述方法可以实现ECT系统的三维图像重建,并获得了较好的重建效果。为实现对整个ECT系统运行控制,采用VC++6.0与MATLAB联合开发ECT系统上位机软件。VC++6.0软件主要完成人机接口、二维图像重建任务,并与下位机通信,控制下位机运行状态,以实现直观实时地显示管道内介质分布情况。VC++6.0调用MATLAB实现三维图像重建。
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