【摘要】：電容層析成像技術(shù)(electrical capacitance tomography,簡稱”ECT”)是基于醫(yī)學(xué)CT技術(shù)形成發(fā)展起來的,是過程層析成像技術(shù)(process tomography,簡稱”PT”)的一種。ECT因具有低成本、非侵入性、非破壞性等特點使得它有非常好的發(fā)展前景。ECT系統(tǒng)主要是由三大部分構(gòu)成,分別是傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及圖像重建系統(tǒng),其中數(shù)據(jù)采集為最關(guān)鍵的中間環(huán)節(jié),而濾波算法在ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位,它的好壞與否直接決定著ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的精度。本文以ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的濾波為研究對象,在對ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的FIR濾波器以及濾波效率更高的卡爾曼濾波器進行分析的基礎(chǔ)上,針對ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的實時性和精確度展開研究,主要研究內(nèi)容如下:首先,分析目前ECT技術(shù)以及ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,并指出該系統(tǒng)在濾波方面的不足:FIR濾波器參數(shù)不固定,需依要求、經(jīng)驗而定;卡爾曼濾波器對高斯白噪聲的濾波能取得非常好的效果,但實際中,噪聲種類復(fù)雜,很難將其一一濾除。其次,在分析ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作原理的基礎(chǔ)上,著重研究卡爾曼濾波算法,分析算法的不足:噪聲統(tǒng)計特性很難確定,并且它們對卡爾曼增益的性能有直接影響,從而引入了多小波變換。將卡爾曼濾波和多小波變換融合的新算法,介紹融合的具體步驟,依次進行多小波4級、5級分解,軟、硬閾值處理,通過MATLAB仿真驗證,并對結(jié)果進行分析。最后,提出該算法的硬件實現(xiàn)方法,采用復(fù)用和折疊結(jié)構(gòu)的原理,將多小波分解和重構(gòu)合并,使高通濾波和低通濾波并行處理,以滿足實時性的要求。仿真實驗結(jié)果表明,改進后的ECT數(shù)據(jù)采集濾波器的處理速度得到提高,數(shù)據(jù)的采集精度以及速度均優(yōu)于傳統(tǒng)ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),為ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了一種新的濾波器實現(xiàn)方法。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP274.2

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本文編號：2543336