[发明专利]一种同面阵列电容稳定成像方法

说明书

本发明公开了一种同面阵列电容稳定成像方法，通过对同面阵列电极传感器中电极进行分类，将所有电极分为相邻电极对、相对电极对、以及间隔电极对，然后根据将不同电极对电容数据对图像重建的贡献率、电容数据的信噪比，筛选出相邻电极对和相对电极对，剔除间隔电极对；获取相邻电极对和相对电极对的电容数据，根据所述电容数据进行图像重建，获取重建后的图像。在缩减电容数据之后，进行图像重建，利用相邻和相对电极对的电容数据进行图像重建过程更加稳定，计算量大大降低，计算速度提高，并且能够较清晰的显示出试样的轮廓，图像质量有所提高。

技术领域

本发明涉及图像成像领域，尤其涉及一种同面阵列电容稳定成像方法。

背景技术

电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography，ECT)是一种非接触性、响应快速、测量精度高的新型无损检测技术，现已广泛应用于工业管道/多相流监测等领域，被视为最具前景的多相流检测技术。ECT系统通常为圆周式电极分布结构，采用循环激励扫描方式，获得相应电极对之间的电容变化量，并利用相关图像重建算法，重构出被测物场的介质分布图像。然而在某些特殊检测条件下，被测物场几何空间受限，只能对其进行单面检测，因此一种由ECT发展而来的同面阵列电容成像传感技术应运而生。

同面阵列电容成像传感技术主要利用电场的边缘效应,即当材料内部属性发生变化时，如缺陷的存在，会改变电场线的分布，因此阵列电极的电容数据变化可以用来反映缺陷，再通过算法进行电容数据的图像重建。当采用同面阵列电极对被测目标进行测试时，在采集电容数据的过程中，由于同面阵列电极相对于传统圆周式电极分布结构，较大程度上缺失了被测场的空间信息，更容易产生电容数据不稳定、数量级较小、易受电极板位置影响及检测环境的噪声干扰等问题，因此会严重影响同面阵列电容的图像重建质量和稳定性。为了得到稳定的、高质量的被测场图像，需要进行同面阵列电极传感器的电容成像方法研究。

同面阵列电容图像重建的主要任务是由已知的电容值C反算出介电常数分布G。为提高图像重建质量，目前大多数在反问题的求解时通常采用一些优化算法，并按其原理可以归纳为以下两类：非迭代类算法和迭代类算法。非迭代类算法主要包括线性反投影(Linear Back Projection,LBP)和Tikhonov正则化法等。非迭代类算法通常具有成像速度快，实时性高的优点，但图像重建质量比较粗糙。迭代类图像重建算法是利用变量的初始值递推出新值，主要包括Landweber迭代法、牛顿法等，相比非迭代类算法，迭代类算法及智能优化类算法，往往可以重建出分辨率更为清晰的成像质量，但是存在运算速度较慢，耗时严重的缺点。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种同面阵列电容稳定成像方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种同面阵列电容稳定成像方法，包括:

1)、对同面阵列电极传感器的电极对进行编号、分类，将所有电极对分为相邻电极对、相对电极对、以及间隔电极对；

2)、选出所有的相邻电极对和相对电极对，剔除间隔电极对；

3)、获取相邻电极对和相对电极对的电容数据，根据所述电容数据进行图像重建，获取重建后的图像。

所述步骤1中对同面阵列电极传感器的电极对进行分类具体包括：

对同面阵列电极传感器选取其中一个电极，与该电极左右或上下相邻的电极形成相邻电极对；与该电极对角相邻的电极形成相对电极对；与该电极相间隔的电极形成间隔电极对；

依次对同面阵列电极传感器中所有的电极进行分类，获取所有的相邻电极对、相对电极对、以及间隔电极对。

所述电极对的电容数据包括获取电极对之间的电容变化量

其中，——电容变化量，