电容层析成像反问题数理特性与图像重建算法研究硕士学位论文Word格式文档下载.docx

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　　　　　日　期：

指导教师签名：

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使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；

学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；

学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；

在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

日期：

导师签名：

日期：

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

4、研究方法的科学性；

技术线路的可行性；

设计方案的合理性

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

建议成绩：

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

二、论文（设计）水平

评阅教师：

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

3、学生答辩过程中的精神状态

评定成绩：

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

教学系意见：

系主任：

ClassifiedIndex：

TP319.9

DissertationfortheMasterDegreeinEngineering

StudyonMathematicalCharacteristicsofInverseProblemandImageReconstructionalgorithmforElectricalCapacitanceTomography

Candidate：

Supervisor：

AcademicDegreeAppliedfor：

Specialty：

Placetheunit:

DateofOralExamination：

University：

***大学硕士学位论文原创性声明

此处所提交的硕士学位论文《电容层析成像反问题数理特性与图像重建算法研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。

据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。

对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。

本声明的法律结果将完全由本人承担。

作者签名：

****大学硕士学位论文使用授权书

《电容层析成像反问题数理特性与图像重建算法研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。

本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其他单位的名义发表。

本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。

本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。

本学位论文属于

保密，在年解密后适用授权书。

不保密√。

（请在以上相应方框内打√）

摘要

电容层析成像（ECT，ElectricalCapacitanceTomography）是一种断层层析成像技术，它是通过测量物体周围电极之间的电容值来计算物体内部介电常数的空间分布，具有结构简单、非侵入、适用范围广、安全性好及响应速度快等优点，主要用于工业管道内的多相流检测，ECT技术的成功应用主要取决于反问题求解的精度与速度以及图像重建的质量，因此开展相关理论和技术研究具有重要意义和应用价值。

本文以电容层析成像反问题数理特性与图像重建算法为研究对象，并针对电容层析成像系统所涉及反问题求解与图像重建及图像重建质量的评价等问题展开研究，其主要研究内容如下。

首先，结合研究背景，对课题的研究意义进行了相关分析，并对电容层析成像技术的研究现状及未来的发展趋势进行了综合评述。

其次，在对电容层析成像系统的组成、工作原理和正反问题求解原理及数理特性进行分析的基础上，在Matlab环境下，对几类典型的图像重建算法进行仿真研究，以确定不同算法图像重建的精度及图像重建的时间，为后续图像重建算法研究提供理论基础。

再次，采用COMSOL建立了电容层析成像的三维模型，完成了典型的敏感场场域分析，利用Landweber算法、共轭梯度算法和截断奇异值算法进行仿成像真实验，验证了模型的有效性。

最后，通过构建基于正则化的ECT成像模型，采用相对误差、图像相关系数、奇异值谱和灵敏度矩阵等方法对重建图像质量进行评价，并用共轭梯度法、截断奇异值算法和Landweber算法进行成像比较，验证了基于正则化的成像模型的有效性。

关键词：

电容层析成像；

反问题；

图像重建；

成像质量

Abstract

Capacitancetomography（ECT,ElectricalCapacitanceTomography）isatomographictomographytechnology,whichisdeterminedbymeasuringthecapacitancebetweenobjectsaroundtheelectrodeinsidetheobjecttocalculatethespatialdistributionofthedielectricconstant,hasasimplestructure,non-intrusive,widerangeofapplications,securityisgoodandfastresponse,etc.,mainlyusedforthedetectionofindustrialmultiphaseflowinsidethetubes,thesuccessfulapplicationofECTtechniquedependsmainlyonthequalityoftheinverseproblemsolvingaccuracyandspeed,andimagereconstruction,andthereforecarryoutrelatedtheoreticalandtechnicalresearchsignificanceandapplicationvalue.

Inthispaper,ECTinverseproblemsofmathematicalfeaturesandimagereconstructionalgorithmforthestudy,andfortheelectricalcapacitancetomographysysteminvolvedinsolvingtheinverseproblemofimagereconstructionandevaluationofthequalityofimag