本文關(guān)鍵詞：電磁層析成像傳感器陣列結(jié)構(gòu)及三維圖像重建研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電磁層析成像(Electromagnetic Tomography, EMT)技術(shù)是在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的一種新型過程層析成像(Process Tomography, PT)技術(shù)。電磁層析成像的基本原理是當(dāng)激勵(lì)磁場(chǎng)從多個(gè)角度對(duì)含有導(dǎo)電或者導(dǎo)磁物質(zhì)的空間進(jìn)行激勵(lì)時(shí),物場(chǎng)中的導(dǎo)磁物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng),導(dǎo)電物質(zhì)會(huì)生成電渦流,原有物場(chǎng)的電磁特性分布就會(huì)因此改變,依據(jù)檢測(cè)線圈從不同方向采集得到的數(shù)據(jù),就可以以此重建出物場(chǎng)中導(dǎo)磁、導(dǎo)電物質(zhì)在空間中的分布圖像。本論文通過學(xué)習(xí)和研究電磁層析成像理論,分析了EMT正問題與逆問題的模型,提出多種更適合工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的傳感器結(jié)構(gòu)陣列的設(shè)想,并通過這些傳感器陣列結(jié)構(gòu)重建圖像的質(zhì)量來證明其可行性和有效性；同時(shí)在EMT二維圖像重建方法的基礎(chǔ)上,提出直接EMT三維圖像重建思路,并且通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了EMT三維成像可行性。本文具體內(nèi)容如下：1.結(jié)合電磁層析成像的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,根據(jù)電磁層析成像基礎(chǔ)理論知識(shí),研究了電磁層析成像正問題和逆問題的原理和數(shù)學(xué)模型。選擇有限元法求解電磁層析成像的正問題,利用仿真軟件Ansys對(duì)正問題進(jìn)行仿真,得到逆問題求解所需要的先驗(yàn)知識(shí)。2.研究了電磁層析成像技術(shù)中傳感器陣列結(jié)構(gòu)特點(diǎn),突破傳統(tǒng)EMT經(jīng)典的全包圍“O”型結(jié)構(gòu)的限制,驗(yàn)證更適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的多種非全包圍式傳感器結(jié)構(gòu),并通過詳細(xì)的仿真實(shí)驗(yàn)證明了本文的三種非全包圍式結(jié)構(gòu)的EMT傳感器陣列擁有良好的成像效果,為電磁層析成像技術(shù)擴(kuò)展到更廣泛的工業(yè)領(lǐng)域做了一定的工作。3.結(jié)合EMT技術(shù)特點(diǎn),采用過程成像上的一種直接三維圖像重建思路,進(jìn)行EMT三維成像研究,通過采集EMT傳感器陣列中同層線圈間和異層線圈間的感應(yīng)電信號(hào),不經(jīng)過二維斷層成像處理,直接進(jìn)行三維成像。本文首先對(duì)三維EMT系統(tǒng)進(jìn)行建模和有限元剖分說明,再進(jìn)行軸向和徑向上的靈敏度分析,最后通過重建三維圖像來證明EMT三維成像思路的可行性。
【關(guān)鍵詞】：電磁層析成像 傳感器陣列結(jié)構(gòu) 三維圖像重建
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212;TP391.41
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-23
• 1.1 過程層析成像技術(shù)12-16
• 1.1.1 過程層析成像技術(shù)的發(fā)展歷程12-13
• 1.1.2 過程層析成像技術(shù)的基本原理和發(fā)展趨勢(shì)13-14
• 1.1.3 電學(xué)層析成像技術(shù)14-16
• 1.2 電磁層析成像技術(shù)16-22
• 1.2.1 電磁層析成像技術(shù)概述16
• 1.2.2 電磁層析成像技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀16-20
• 1.2.3 電磁層析成像技術(shù)的應(yīng)用20-21
• 1.2.4 電磁層析成像技術(shù)的發(fā)展方向21-22
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容22-23
• 2 電磁層析成像的基本理論23-40
• 2.1 電磁層析成像系統(tǒng)概述23-26
• 2.1.1 電磁層析成像系統(tǒng)的基本原理23-24
• 2.1.2 電磁層析成像系統(tǒng)的組成24-25
• 2.1.3 兩種典型的電磁層析成像系統(tǒng)25-26
• 2.2 電磁層析成像正問題綜述26-33
• 2.2.1 電磁層析成像正問題模型26-29
• 2.2.2 電磁層析成像正問題的求解方法29-30
• 2.2.3 有限元求解電磁層析成像正問題30-33
• 2.3 電磁層析成像逆問題綜述33-34
• 2.3.1 電磁層析成像逆問題模型33
• 2.3.2 電磁層析成像逆問題求解中的重點(diǎn)與難點(diǎn)33-34
• 2.4 常見的電磁層析成像圖像重建算法介紹34-37
• 2.4.1 非迭代算法35-36
• 2.4.2 迭代算法36-37
• 2.5 EMT重建圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)37-39
• 2.5.1 影響重建圖像質(zhì)量的主要因素37-38
• 2.5.2 重建圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)38-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 3 電磁層析成像系統(tǒng)傳感器陣列結(jié)構(gòu)研究40-59
• 3.1 多樣化傳感器陣列結(jié)構(gòu)模型概述40
• 3.1.1 非全包圍式傳感器陣列結(jié)構(gòu)的研究?jī)r(jià)值40
• 3.1.2 多種EMT系統(tǒng)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)40
• 3.2 全包圍式“O”型傳感器陣列模型40-46
• 3.2.1 “O”型傳感器仿真模型結(jié)構(gòu)和單元剖分說明41-42
• 3.2.2 “O”型傳感器靈敏度圖像分析42-45
• 3.2.3 “O”型傳感器成像效果分析45-46
• 3.3 半包圍式“C”型傳感器陣列模型46-49
• 3.3.1 “C”型傳感器仿真模型結(jié)構(gòu)和單元剖分說明46
• 3.3.2 “C”型傳感器靈敏度圖像分析46-48
• 3.3.3 “C”型傳感器成像效果分析48-49
• 3.4 半包圍式倒“L”型傳感器陣列模型49-54
• 3.4.1 倒“L”型傳感器仿真模型結(jié)構(gòu)和單元剖分說明49-51
• 3.4.2 倒“L”型傳感器靈敏度圖像分析51-53
• 3.4.3 倒“L”型傳感器成像效果分析53-54
• 3.5 半包圍式平板型傳感器陣列模型54-58
• 3.5.1 平板型傳感器仿真模型結(jié)構(gòu)和單元剖分說明54-55
• 3.5.2 平板型傳感器靈敏度圖像分析55-57
• 3.5.3 平板型傳感器成像效果分析57-58
• 3.6 本章小結(jié)58-59
• 4 電磁層析三維圖像重建研究59-71
• 4.1 三維圖像重建意義和方法59-61
• 4.1.1 三維EMT研究意義59
• 4.1.2 三維EMT圖像重建方法59-61
• 4.2 三維傳感器陣列模型61-62
• 4.3 三維靈敏度分析62-66
• 4.3.1 軸向的靈敏度分析62-65
• 4.3.2 徑向的靈敏度分析65-66
• 4.4 三維圖像重建66-69
• 4.4.1 三維圖像重建算法66-67
• 4.4.2 三維圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)67-68
• 4.4.3 三維圖像重建結(jié)果分析68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 5 總結(jié)與展望71-73
• 5.1 論文總結(jié)71
• 5.2 工作展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 作者簡(jiǎn)歷76-78
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集78

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