發(fā)布時(shí)間：2024-04-19 23:18

　　針對吸收光譜層析(tomographic absorption spectroscopy, TAS)中的反問題,利用超限化(superiorization)在重建中引入平滑性、稀疏性等先驗(yàn)條件,對現(xiàn)有的層析反演算法提出了改進(jìn).通過計(jì)算機(jī)仿真,對代數(shù)重建(algebraic reconstruction technique, ART)算法、最大似然期望最大化(maximum likelihod expectation maximization, MLEM)算法的超限化在TAS反演中的應(yīng)用進(jìn)行了研究.在仿真中,對比了不同二維火焰場、不同目標(biāo)約束函數(shù)下超限化算法的效果,研究了噪聲對重建的影響以及超限化算法在不同條件下的計(jì)算效率.研究結(jié)果證實(shí)了超限化對于層析反演算法在計(jì)算精度、收斂速度等方面的提升效果.

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

圖1二維火焰場TAS系統(tǒng)示意圖

式中,p∈Rm,x∈Rn2,L∈Rm×n2稱權(quán)重系數(shù)矩陣,可根據(jù)光線排布方式算出.在TAS中,p為測量值,在已知p與L的情況下求x即為反演的過程,須采用合適的算法進(jìn)行求解.1.2反演算法簡介

圖2火焰樣例

仿真中采用的火焰場如圖2所示.模擬了兩種代表性的二維火焰場,在樣例中以吸收系數(shù)的分布反映火焰場的特征.圖2中,水平兩坐標(biāo)軸分別表示X,Y兩方向的網(wǎng)格;縱軸表示吸收系數(shù)x,單位為cm-1.火焰場1為3個(gè)不同位置、不同形狀的二維Gauss分布的疊加,用以模擬實(shí)際燃....

圖3光線排布Radon圖

光線排布的Radon圖[32-33]如圖3所示.在40×40的網(wǎng)格分割的火焰場中,在若干個(gè)平均分布的方向上均勻排布光線,每個(gè)方向排布40條.投影方向個(gè)數(shù)設(shè)置為4～24個(gè)不等,以便研究其對重建精度的影響.圖3所示情況為8個(gè)角度的光線排布.2.3仿真步驟

圖4火焰場1重建結(jié)果

從重建結(jié)果中可以看出,在上述的模擬條件下,對于火焰場1,ART系的重建算法較MLEM算法有著較好的重建效果;而超限化算法的引入減小了重建誤差,對于兩種算法的重建效果都有著一定的提升;且采用Tikhonov正則化比采用全變分作為目標(biāo)函數(shù)有著更好的效果.對于火焰場2,....

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