代數(shù)重建算法的改進(jìn)與應(yīng)用研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(Computerized Tomography,CT)是20世紀(jì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的最重要成果。作為CT技術(shù)的基本算法，代數(shù)重建算法(AlgebraicReconstruction Technique, ART)相較于濾波反投影算法(Filter Back Projection,FBP),有原理簡(jiǎn)單、抗噪能力強(qiáng)和無(wú)需完全投影數(shù)據(jù)即可有效成像的優(yōu)勢(shì)。特別是在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)(Indual Computerized Tomog

2、raphy，ICT)中，從幾毫米厚的金屬片到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巨型發(fā)動(dòng)機(jī)，一方面要求成像保持高空間分辨率，另一方面要求探測(cè)過(guò)程保持較低難度和成本。ART的成像特性比較符合以上特點(diǎn)。但是傳統(tǒng)ART算法運(yùn)算量、存儲(chǔ)量大，重建速度緩慢以及無(wú)法用硬件實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)，限制了其在工業(yè)、醫(yī)學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。 非接觸式燃燒火焰溫度場(chǎng)測(cè)量是ART算法應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域。這個(gè)燃燒學(xué)關(guān)鍵技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域特別是對(duì)電廠等擁有大型燃煤鍋爐的單位有著重要意義。該技術(shù)主要利

3、用工業(yè)電荷藕合器件(Charge Coupled Devices,CCD)輔以數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，通過(guò)CCD獲取的火焰圖像重建出三維溫度場(chǎng)切片，與CT具有相同的原理。 本文的研究?jī)?nèi)容主嬰分為以下兩點(diǎn): (一)通過(guò)討論影響ART算法重建速度和重建質(zhì)量的主要因素，針對(duì)重建過(guò)程中投影系數(shù)計(jì)算消耗絕大部分重建時(shí)間的特點(diǎn)，提出一種快速計(jì)算投影系數(shù)的方法。該方法由射線出發(fā)，根據(jù)射線與網(wǎng)格相交的不同情況，分類快速求解投影系數(shù)。同時(shí)利用平

4、行射束下射線的相關(guān)性與對(duì)稱性，避免大量重復(fù)計(jì)算，縮短計(jì)算時(shí)間。文中選用了多個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。 (二)在應(yīng)用ART算法進(jìn)行非接觸式溫度場(chǎng)測(cè)量的研究中，首先分析燃煤鍋爐內(nèi)輻射傳遞模型并將其適當(dāng)簡(jiǎn)化為線性模型，進(jìn)而提出在輻射投影線對(duì)稱結(jié)構(gòu)下簡(jiǎn)化投影系數(shù)計(jì)算并調(diào)整投影序列迭代順序以加速ART算法。進(jìn)一步的，在計(jì)算中采用上文改進(jìn)ART算法重建截面溫度場(chǎng)。通過(guò)仿真試驗(yàn)證明其有效及加速性。 仿真試驗(yàn)結(jié)果是由Matlab環(huán)境下得到經(jīng)過(guò)