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An Advanced Algorithm of Electrical Capacitance Tomography
1
作者 Yan Jie Guo Hongxing Bao Zongti 《Wuhan University Journal of Natural Sciences》 CAS 1999年第1期79-83,共5页
We describe a new two phase flow electrical capacitance tomography algorithm of image reconstruction which is based on 12 electrode capacitance transducers. According to the result of computer simulation, this algor... We describe a new two phase flow electrical capacitance tomography algorithm of image reconstruction which is based on 12 electrode capacitance transducers. According to the result of computer simulation, this algorithm is able to greatly increase the imaging fidelity without decreasing the imaging velocity. 展开更多
关键词 electrical capacitance tomography sensitivity distribution FEM
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Lung Ventilation Functional Monitoring Based on Electrical Impedance Tomography 被引量:9
2
作者 陈晓艳 王化祥 +1 位作者 赵波 石小累 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2009年第1期7-12,共6页
Medically, electrical impedance tomography (EIT) is a relatively inexpensive, safe, non-invasive and portable technique compared with computerized tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI). In this pa... Medically, electrical impedance tomography (EIT) is a relatively inexpensive, safe, non-invasive and portable technique compared with computerized tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI). In this paper, EIT_TJU_ II system is developed including both the data collection system and image reconstruction algo- rithm. The testing approach of the system performance, including spatial resolution and sensitivity, is described through brine tank experiments. The images of the thorax physical model verify that the system can reconstruct the interior resistivity distribution. Finally, the lung ventilation functional monitoring in vivo is realized by EIT, and the visualized images indicate that the configuration and performance of EIT_TJU_ II system are feasible and EIT is a promising technique in clinical monitoring application. 展开更多
关键词 electrical impedance tomography (EIT) lung ventilation image reconstruction spatial resolution sensitivity
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基于改进正问题模型和模因算法的ECT图像重建
3
作者 颜华 徐利娟 +1 位作者 王伊凡 周英钢 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期813-818,共6页
为提高电容层析成像的图像重建质量,提出了一种基于改进正问题模型和模因算法的图像重建算法,即Im-MA算法。通过对灵敏度矩阵进行平滑滤波和降维处理,改进正问题模型。使用L_(2)范数作为数据拟合的测度,并将全变差作为正则项,构建目标函... 为提高电容层析成像的图像重建质量,提出了一种基于改进正问题模型和模因算法的图像重建算法,即Im-MA算法。通过对灵敏度矩阵进行平滑滤波和降维处理,改进正问题模型。使用L_(2)范数作为数据拟合的测度,并将全变差作为正则项,构建目标函数,将图像重建问题转化为最优化问题。采用麻雀搜索算法和天牛须搜索算法相结合的模因(memetic algorithm,MA)算法求解目标函数。仿真与实验结果表明:与常用的Landweber算法相比,Im-MA算法的重建误差更小,且重建图像与真实分布更加接近。Im-MA算法为解决ECT逆问题提供了一种有效的新方法。 展开更多
关键词 电容层析成像 图像重建 正问题模型 模因算法 灵敏度矩阵 降维 平滑滤波 全变差
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一种新型应用于平面电容层析成像系统的电容阵列传感器设计
4
作者 郭志恒 任嘉铭 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期195-203,共9页
平面电容层析成像(ECT)技术适用于复合材料表面/亚表面缺陷探伤检测,或传感器安装受限制等无损检测应用领域。针对常规平面ECT系统所采用的方形结构阵列传感器灵敏度分布均匀性较差、中心区域成像质量不高的问题,提出了一种新型结构阵... 平面电容层析成像(ECT)技术适用于复合材料表面/亚表面缺陷探伤检测,或传感器安装受限制等无损检测应用领域。针对常规平面ECT系统所采用的方形结构阵列传感器灵敏度分布均匀性较差、中心区域成像质量不高的问题,提出了一种新型结构阵列平面电容传感器,该传感器由7个单元传感电极构成蜂巢结构阵列。新型结构阵列传感器由COMSOLTM专业软件进行建模分析,并设定静电场边界条件,求解并获得传感器的电场分布、极间电容值以及计算灵敏度矩阵。通过与相同尺寸的3×3方形阵列传感器进行比较,来评估新型结构阵列传感器的关键性能,即极间电容变化值和灵敏度分布均匀性。此外,传感器实物采用印刷电路板技术设计制作,结合线性反投影算法进行图像重建,比较和验证两种结构传感器的成像性能。经过数值成像实验和实物重建图像测试,结果表明,新型结构阵列传感器有利于电容传感信号检测,改善了传感器灵敏度分布均匀性,提高了平面ECT系统中心区域成像质量。 展开更多
关键词 平面电容传感器 蜂巢结构阵列 电容层析成像 灵敏度图
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基于有限元仿真的ECT感兴趣区域高分辨率图像重建
5
作者 张立峰 陈达 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1823-1831,共9页
感兴趣区域的高分辨率图像重建是电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术的研究热点之一。均匀电极分布的ECT模型仅在重建场域的边界位置具有较高的灵敏度系数,不适用于感兴趣区域成像。为改善感兴趣区域中的灵敏度分... 感兴趣区域的高分辨率图像重建是电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术的研究热点之一。均匀电极分布的ECT模型仅在重建场域的边界位置具有较高的灵敏度系数,不适用于感兴趣区域成像。为改善感兴趣区域中的灵敏度分布,提高图像分辨率,提出了一种基于有限元仿真ECT感兴趣区域高分辨率图像重建方法,根据保角变换理论优化电极分布。进行了仿真实验,将均匀电极和优化电极分布的灵敏度矩阵代入Tikhonov算法、Landweber算法和ART算法,重建结果表明上述方法可有效提高感兴趣区域的图像重建精度。 展开更多
关键词 电容层析成像 有限元仿真 感兴趣区域 灵敏度矩阵 保角变换 电极分布
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基于电容层析测量的油气两相流动态信号时频分析方法 被引量:1
6
作者 徐一 李轶 +1 位作者 马志扬 王海刚 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期855-864,共10页
基于虚拟电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)传感器和流电耦合仿真方法,本文动态模拟了4种典型的油气两相流流型及其相应的测量信号,并采用基于小波变换的多分辨率分析(multi-resolution analysis,MRA)和时频分析方... 基于虚拟电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)传感器和流电耦合仿真方法,本文动态模拟了4种典型的油气两相流流型及其相应的测量信号,并采用基于小波变换的多分辨率分析(multi-resolution analysis,MRA)和时频分析方法对压力和电容的时间序列信号进行分析。连续小波变换显示了时频二维平面中的能量分布,并在时间上有效定位了瞬时流量波动。而基于小波MRA方法对流型变化下的原始测量信号进行不同频带的分解后,压力和电容测量信号的主导频率均呈现出由中频到低频再到高频的迁移规律,为流型识别提供了有效的量化判据。在间歇流实验测量中应用信号时频分析方法,有效解析了不同流量下段塞频率、流量波动和液塞形态的变化。本文的研究方法和研究结果有望为实际过程中的流型识别和过程监测提供可靠手段。 展开更多
关键词 电容层析成像 两相流 小波变换 多分辨率分析
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基于二阶混联灵敏度矩阵的ECT图像重建
7
作者 陈达 张立峰 樊振萍 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第8期1147-1154,共8页
电容层析成像技术求解图像重建问题属于非线性问题。在灵敏度矩阵的推导过程中,通常只保留灵敏度系数的线性部分,但是被忽略的非线性部分同样包含重要的成像信息。为了提高图像重建精度,基于二阶灵敏度系数的数学定义,结合模糊C-均值聚... 电容层析成像技术求解图像重建问题属于非线性问题。在灵敏度矩阵的推导过程中,通常只保留灵敏度系数的线性部分,但是被忽略的非线性部分同样包含重要的成像信息。为了提高图像重建精度,基于二阶灵敏度系数的数学定义,结合模糊C-均值聚类算法和电场中心线理论,建立了二阶混联灵敏度矩阵,并将矩阵引入到Landweber算法中,提出了二阶Landweber算法;最后,进行仿真和静态实验,并与传统的Tikhonov算法和一阶Landweber算法进行对比,结果表明,二阶混联灵敏度矩阵可以提高图像重建精度。 展开更多
关键词 电容层析成像 图像重建 电场中心线 模糊C-均值聚类算法 二阶混联灵敏度矩阵
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电容层析成像系统径向电极对传感器性能及敏感场分布的影响 被引量:18
8
作者 陈阳 陈德运 +1 位作者 郑贵滨 孙尧 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第21期149-155,共7页
电容层析成像系统传感器的敏感场分布受多相流介质分布的影响,软场特性给图像重建带来很大困难。该文以8电极油水两相流电容层析成像为研究对象,采用有限元仿真的方法,分析了径向电极及其嵌入尺寸对电容层析成像系统电容值及敏感场分布... 电容层析成像系统传感器的敏感场分布受多相流介质分布的影响,软场特性给图像重建带来很大困难。该文以8电极油水两相流电容层析成像为研究对象,采用有限元仿真的方法,分析了径向电极及其嵌入尺寸对电容层析成像系统电容值及敏感场分布的影响。通过仿真分析,确定了径向电极的嵌入尺寸,从而能够在缩小测量电容值的动态变化范围,减轻数据采集电路设计难度的同时,提高电容响应的灵敏度,改善传感器敏感场的分布,提高电容层析成像系统的性能。 展开更多
关键词 传感器 容层析成像 径向电极 电容敏感场 有限元仿真
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用于电容层析成像技术的共轭梯度算法 被引量:38
9
作者 王化祥 朱学明 张立峰 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期1-4,共4页
针对电容层析成像技术中的“软场”效应和病定问题,基于灵敏度矩阵的奇异值分解理论,提出共轭梯度图像重建算法及其改进算法———正则化共轭梯度法.仿真实验得知:经过 200次迭代后,Landweber算法残差为0. 139 5,未加正则化的共轭梯度... 针对电容层析成像技术中的“软场”效应和病定问题,基于灵敏度矩阵的奇异值分解理论,提出共轭梯度图像重建算法及其改进算法———正则化共轭梯度法.仿真实验得知:经过 200次迭代后,Landweber算法残差为0. 139 5,未加正则化的共轭梯度算法残差为 1. 357 7×10-4;完成同样操作,Landweber算法迭代耗时 9. 3s,共轭梯度法只需 6. 8s.可见,共轭梯度法是一种比其他的迭代算法收敛更快、成像效果更好的图像重建算法. 展开更多
关键词 电容层析成像 灵敏度矩阵 共轭梯度法 正则化 奇异值分解
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电容层析成像系统中电容传感器参数优化设计 被引量:7
10
作者 于晓洋 徐巧玉 +2 位作者 施楚 郑贵滨 陈德运 《测试技术学报》 2004年第3期196-199,共4页
 电容层析成像系统中,图像重建的质量主要依赖于电容敏感场分布的均匀性,这一性质又由传感器的几何和材料参数决定,因此传感器的设计尤为重要.根据敏感场颁上的均匀性,灵敏程度和电容测量技术,确定了传感器的优化参数;在多因素轮换的...  电容层析成像系统中,图像重建的质量主要依赖于电容敏感场分布的均匀性,这一性质又由传感器的几何和材料参数决定,因此传感器的设计尤为重要.根据敏感场颁上的均匀性,灵敏程度和电容测量技术,确定了传感器的优化参数;在多因素轮换的基础上,采用正交设计法进行电容传感器参数的计算机辅助设计,从而快速地获得一组最优参数.在实际应用中,概据此优化参数制造的电容传感器获得了较为理想的重建图像. 展开更多
关键词 电容层析成像系统 电容传感器 敏感场 重建图像 计算机辅助设计 图像重建 参数优化设计 多因素 灵敏 正交设计法
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两相流检测ECT高速数据采集系统的研制 被引量:8
11
作者 王雷 王保良 +2 位作者 冀海峰 黄志尧 李海青 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期473-477,共5页
针对电容层析成像系统难以解决的提高数据采集速度与降低噪声之间的矛盾以及抗杂散电容干扰等问题 ,基于电荷放大原理 ,研制了一种高速电容数据采集电路 .与充放电及交流法原理电路相比 ,在一个测量周期内 ,只需一次充放电即可完成对电... 针对电容层析成像系统难以解决的提高数据采集速度与降低噪声之间的矛盾以及抗杂散电容干扰等问题 ,基于电荷放大原理 ,研制了一种高速电容数据采集电路 .与充放电及交流法原理电路相比 ,在一个测量周期内 ,只需一次充放电即可完成对电容的测量 ,不产生脉动噪声 ,故无需滤波器 ,易于数据采集速度的提高 .同时采用了并行测量方式、高速芯片和高速通讯等优化措施 .经测定对 12电极电容传感器的数据采集速度可达 6 0 0幅 /s.对杂散电容具有较强的抑制能力 ,系统灵敏度为 4 .8V/p F,可分辨的最小电容变化量为 0 .5 f F,满足工业实用化要求 . 展开更多
关键词 两相流检测 ECT 数据采集系统 电容测量 电容层析成像系统 电容传感器 电荷放大原理
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电容层析成像传感器场域剖分及图像重建算法 被引量:6
12
作者 陈德运 杨从晶 +2 位作者 郑贵滨 于晓洋 孙立镌 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期229-234,共6页
电容层析成像传感器的敏感场受多相流介质分布的影响,软场特性给图像重建带来很大困难,为了提高重建图像质 量,对敏感场分布进行分析是非常必要的。采用有限元法,通过对敏感机理的分析,提出一种利用不等间距的场域剖分方法, 对敏感场分... 电容层析成像传感器的敏感场受多相流介质分布的影响,软场特性给图像重建带来很大困难,为了提高重建图像质 量,对敏感场分布进行分析是非常必要的。采用有限元法,通过对敏感机理的分析,提出一种利用不等间距的场域剖分方法, 对敏感场分布进行计算机仿真,依据敏感场计算的数据及测量结果,提出了基于遗传算法的图像重建算法。实验证明有限元 模型是正确的,说明利用不等间距的剖分形式可以得到较好的仿真结果,重建的图像具有较高的精度。 展开更多
关键词 敏感场 电容层析成像 图像重建算法 传感器 仿真结果 重建图像 剖分 实验证明 场分布 正确
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基于COMSOL电容层析成像 被引量:14
13
作者 马平 周晓宁 +1 位作者 田沛 刘石 《电测与仪表》 北大核心 2009年第11期20-23,共4页
过程层析成像技术是两相流检测中的一种新型的检测技术,有广泛的适用性。本文采用一种新的方法─COMSOL对电容层析成像研究并仿真。首先介绍电容成像系统的结构和电容传感器的数学模型;其次,用COMSOL对管道横截面建模、划分网格并仿真;... 过程层析成像技术是两相流检测中的一种新型的检测技术,有广泛的适用性。本文采用一种新的方法─COMSOL对电容层析成像研究并仿真。首先介绍电容成像系统的结构和电容传感器的数学模型;其次,用COMSOL对管道横截面建模、划分网格并仿真;最后,分析了不同介电常数和不同介质对成像质量的影响。 展开更多
关键词 电容层析成像 COMSOL 仿真 灵敏度
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多电极电容传感器的参数优化设计 被引量:12
14
作者 郭红星 余胜生 +1 位作者 冯纪先 保宗悌 《武汉大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2000年第5期637-640,共4页
将电容层析成像中多电极电容传感器的参数设计作为一个以均匀敏感度为目标 ,并受电容测量技术及制造工艺水平限制的有约束条件的最优化问题处理 .提出了用正交设计法对传感器进行计算机辅助设计 ,可以方便、快速地找到一组最优参数 ,能... 将电容层析成像中多电极电容传感器的参数设计作为一个以均匀敏感度为目标 ,并受电容测量技术及制造工艺水平限制的有约束条件的最优化问题处理 .提出了用正交设计法对传感器进行计算机辅助设计 ,可以方便、快速地找到一组最优参数 ,能够较好地克服以前的设计方法所需计算量大的缺点 .实验结果表明 ,该设计方法具有较强的实用性 . 展开更多
关键词 电容层析成像 正交设计 电容传感器
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敏感场在电容层析成像中的分析与处理 被引量:5
15
作者 严杰 郭红星 +2 位作者 常鸿森 王延平 保宗悌 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期103-105,共3页
本文通过对两相流体电容层析成像中的敏感场的分析与研究,指出了旧算法中对不同的流体分布采用同一加权因子是造成管道中心处成像精度低的原因,提出了针对不同流型采用不同加权因子的迭代算法.计算机模拟的结果表明,经过改进以后的... 本文通过对两相流体电容层析成像中的敏感场的分析与研究,指出了旧算法中对不同的流体分布采用同一加权因子是造成管道中心处成像精度低的原因,提出了针对不同流型采用不同加权因子的迭代算法.计算机模拟的结果表明,经过改进以后的算法对各种相浓度分布的成像结果都有明显的改善。 展开更多
关键词 管道 电容层析成像 敏感场 有限元 图像重建
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一种基于电势分布的电容成像敏感分布计算方法 被引量:18
16
作者 牟昌华 彭黎辉 +2 位作者 姚丹亚 张宝芬 萧德云 《计算物理》 CSCD 北大核心 2006年第1期87-92,共6页
系统分析了电容成像(Electrical capacitance tomography,简称ECT)系统敏感分布和电势分布的关系,统一了计算公式,该方法简单且计算量小.仿真表明,采用该方法计算的ECT敏感分布,与采用定义计算的结果吻合.
关键词 电容成像 图像重建 敏感分布 高斯定理
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基于差分灵敏度模型的电容层析成像图像重建方法 被引量:18
17
作者 郭志恒 律德才 邵富群 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第23期75-82,153,共8页
电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)图像重建本质上是非线性的、病态的逆问题,利用线性近似技术的重建方法被ECT广泛采用。该文研究了极板电容测量值和介质分布的非线性程度与灵敏度分布函数的梯度值之间的关系,并将... 电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)图像重建本质上是非线性的、病态的逆问题,利用线性近似技术的重建方法被ECT广泛采用。该文研究了极板电容测量值和介质分布的非线性程度与灵敏度分布函数的梯度值之间的关系,并将灵敏度梯度幅度应用到灵敏度的归一化过程,用来提高线性近似模型的准确性。同时提出一种新的基于灵敏度差分的灵敏度归一化模型,根据灵敏度中心差分,组合并行归一化和串行归一化模型而构建归一化灵敏度矩阵,能够得到更好的图像重建线性近似模型。数值实验对比了3种归一化模型,并分析了基于差分模型的归一化灵敏度的特征。结果表明,利用新方法构建的归一化灵敏度矩阵代替常规的灵敏度矩阵,常用的Landweber迭代和Tikhonov正则化迭代算法在不增加重建时间情况下,重建图像质量得到明显改善。 展开更多
关键词 电容层析成像 线性近似 灵敏度图 灵敏度归一化 差分模型
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基于L曲线法的电容层析成像正则化参数优化 被引量:18
18
作者 王化祥 何永勃 朱学明 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期306-309,共4页
电容层析成像(ECT)系统的不适定性问题严重影响重建图像质量,为此必须减小灵敏度矩阵的条件数.以Tikhonov正则化和后验策略为基础,从灵敏度矩阵广义逆的角度阐述了L曲线法并设置滤波函数,建立极小化泛函及L曲线图,最终确定正则参数.... 电容层析成像(ECT)系统的不适定性问题严重影响重建图像质量,为此必须减小灵敏度矩阵的条件数.以Tikhonov正则化和后验策略为基础,从灵敏度矩阵广义逆的角度阐述了L曲线法并设置滤波函数,建立极小化泛函及L曲线图,最终确定正则参数.仿真实验表明,L曲线法具有较强的抗噪声性能和较快的收敛速度,明显改善了ECT系统的重构图像质量. 展开更多
关键词 电容层析成像 不适定性 正则化 L曲线法 灵敏度矩阵
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重新评价基于充放电原理的微电容测量电路 被引量:13
19
作者 彭黎辉 张宝芬 +1 位作者 姚丹亚 高丽 《计量学报》 CSCD 北大核心 1998年第4期304-311,共8页
基于充放电原理的电容测量电路是目前微电容测量中广泛采用的一种测量电路,其最大的特点是电路具有抗分布电容特性且简单实用。本文对基于充放电原理的微电容测量电路进行了深入研究,利用微分方程的数值解法,通过计算机仿真得到了各... 基于充放电原理的电容测量电路是目前微电容测量中广泛采用的一种测量电路,其最大的特点是电路具有抗分布电容特性且简单实用。本文对基于充放电原理的微电容测量电路进行了深入研究,利用微分方程的数值解法,通过计算机仿真得到了各种参数对电路的影响。 展开更多
关键词 电容传感器 微电容测量 充放电 电容测量电路
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电容层析成像系统传感器场域新的剖分方法及图像重建 被引量:5
20
作者 陈德运 杨从晶 +2 位作者 郑贵滨 于晓洋 孙立镌 《传感技术学报》 CAS CSCD 2003年第4期409-414,共6页
电容层析成像传感器的敏感场受多相流介质分布的影响 ,软场特性给图像重建带来很大困难 ,为了提高重建图像质量 ,对敏感场分布进行分析是非常必要的。本文采用有限元法 ,通过对敏感场场域采用两种不同剖分形式的比较 ,提出一种新的场域... 电容层析成像传感器的敏感场受多相流介质分布的影响 ,软场特性给图像重建带来很大困难 ,为了提高重建图像质量 ,对敏感场分布进行分析是非常必要的。本文采用有限元法 ,通过对敏感场场域采用两种不同剖分形式的比较 ,提出一种新的场域剖分形式 ,对敏感场分布进行计算机及仿真 ,依据敏感场计算的数据及测量结果 ,提出了基于遗传算法的图像重建算法。实验证明有限元模型是正确的 ,说明利用不等间距的剖分形式可以得到较好的仿真结果 。 展开更多
关键词 电容层析成像 传感器 图像重建 敏感场 有限元法 场域剖分
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