基于l_(2,p)-范数的ECT图像重建算法

针对电容层析成像系统图像重建过程中Tiknonov正则化解过度光滑引起的重建图像细节信息丢失问题,引入l_(2,p)(0<p≤1)的混合范数作为正则化算法的数据项和正则化项。混合范数l_(2,p)利用了欧氏范数l_2的光滑性和分数范数l_p(0<p≤1)的稀疏性,不仅比范数L_(2,1)具有更好的联合稀疏性,对噪声的抗干扰性也更强,进而针对l_(2,p)矩阵范数的非凸、非Lipschitz连续问题提出一种新的电容层析成像图像重建模型。实验结果表明,基于矩阵混合范数l_(2,p)极小化优化模型的正则化算法相比牛顿迭代、奇异值分解、共轭梯度算法具有更强的适应性,更高的图像分辨率及更好的成像质量。

基于广义正则化的ECT图像重建算法

针对电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)系统图像重建过程中Tiknonov正则化引起的解的过度光滑和奇异值分解算法引起的数值不稳定,提出了一种更为广义的正则化算法。利用正定矩阵对正则化目标函数的惩罚相修正,使其可以对包含非光滑性信息的图像进行更准确重构,在目标函数求解过程中引入对角权值矩阵,对基于l2范数的数据项改进,通过重建图像质量、图像相对误差、图像相对系数等指标对3种算法进行评估。实验结果表明,广义正则化算法相比Tiknonov正则化算法和奇异值分解算法,可以对物场中不同介质有效区分,避免图像的过度平滑,分辨率较高,重建质量较好。

基于LabVIEW的航空发动机气路故障分析系统设计

针对在航空发动机气路中带电粒子的电荷信号微弱,传感器工作环境恶劣的条件下,监测航空发动机气路故障的问题,设计了一种能适应高温、高噪声等恶劣工作环境并对电荷信号灵敏监测模型,使用LabVIEW软件建立了航空发动机气路不同工况中静电信号的子V1,对信号进行采集和分析。通过对航空发动机多种工况的模拟和试验,建立了航空发动机气路故障分析系统。结果表明:该监测模型分辨率高、信噪比高、稳定性好,可稳定地监测航空发动机的多种工况,为航空发动机气路故障诊断提供可靠的依据。

基于RANSAC和互信息的图像配准算法及其硬件实现

图像融合时,两路异源视频输入往往会因为光学系统和空间位置的差异而造成两路图像存在视差,进而造成图像融合时出现虚边、伪影问题,因此在图像融合前需要进行图像配准工作。针对当前异源图像配准存在的实时性差导致无法在实际工程中应用的问题,提出了一种基于RANSAC和互信息的图像配准算法,通过将不同维度的配准运算划分到初始配准和实时配准中,同时引入Powell优化算法加速搜索,在不降低配准精度的同时保持了较高的实时性。最终用所提算法进行了基于Zynq的嵌入式硬件移植和算法加速,实现了高精度、高实时性的嵌入式图像配准系统。

基于旋转电极的电容层析成像技术图像融合算法

针对固定电极的电容层析成像技术独立测量值较少,且由于电极位置的影响而导致重建图像失真等问题,提出了一种基于16旋转电极的电容层析成像技术系统模型及对应的图像融合方法。模型对16电极的电容层析成像技术模型进行4次旋转,得出的数据分别采用线性反投影算法和修正共轭梯度法算法进行图像重建,再将重建的5张图像进行小波变换,变换得到的低频和高频成分分别采用加权平均和主分量分析的融合准则进行图像融合。实验结果表明:提出的电容层析成像技术旋转模型通过增加测量电容数,结合图像融合方法可明显提高重构图像质量,降低成像误差。

基于ECT的航空复合材料缺陷检测研究

针对航空复合材料制件在生产和服役过程中产生的缺陷损伤,提出了一种基于电容敏感原理的同面多电极阵列传感器无损检测方法。基于电容边缘效应,设计了一套同面电极阵列的胶粘缺陷检测系统,模拟航空复合材料缺陷的真实分布。电容层析成像(ECT)系统以单电极激励方式工作,根据缺陷材料介电特性变化引起的电容测量值的变化,采用共轭梯度成像算法复现缺陷位置和形状。实验结果表明,所述方法能够准确地判断出胶粘缺陷的位置和大小,能够对2 mm厚度碳纤维复合材料内侧的8 mm胶粘结构缺陷进行可视化检测,ECT检测系统重建图像质量较高、边缘伪影较少,为航空复合材料缺陷检测提供了一种新的研究方向。

基于ECT技术的气/固两相流系统设计

针对目前气/固两相流检测中流型识别的精度和速度制约等问题,设计基于Xilinx Spartan-3E系列FPGA芯片的圆周型16电极ECT检测系统,采取DDR2存储技术以及采用USB总线技术代替传统的PCI总线技术,明显提高了电学成像速度。同时应用数字正交解调代替模拟解调,有效提高了解调的实时性和系统成像精度。实验结果表明,该系统性能稳定、处理速度快、采样精度高,在实际工业应用方面有一定的参考价值。

多电极传感器复合材料缺陷检测系统设计（英文）

针对航空飞机在生产和服役过程中,复合材料表面及其内部产生各种各样的缺陷损伤,设计了基于同面16电极阵列的复合材料缺陷检测系统。该系统以FPGA为核心,采用交流激励微电容测量方法提高抗杂散电容能力,由于传统模拟器解调方式的实时性较差,系统采用正交序列解调方式对信号进行处理,提高系统的测量精度。实验结果表明:该系统可以准确地判断出模拟缺陷的位置,重建图像清晰,边缘伪影少。可为同面多电极阵列传感器在复合材料缺陷检测领域的应用提供一定参考。