论文部分内容阅读
由于多相流在工业中的广泛存在,多相流探测技术引起了人们的关注。对流体特征参数的准确测量开始成为研究的热点。过程成像技术包括电学成像、X射线成像以及超声成像等,其中CT成像技术由于其高清晰度的特点得到了广泛的应用。CT系统既适用于获得工业领域的二维信息,也适用于医学领域。文章首先对多相流测量技术以及CT系统的基本理论进行了简要的叙述,之后对系统优化以及图像重建算法进行了研究。最后,进行了实际系统的实验,对所得的数据进行了分析与研究。(1)系统仿真与优化Geant4是由欧洲核子研究中心(CERN)主导开发的基于蒙特卡罗(Monte Carlo)方法的高能粒子输运仿真软件工具包。基于此软件包,对多相流CT系统仿真建模,构建了系统的几何物理模型,模拟实现了射线在系统中作用的物理过程的仿真。并且基于散射光子比例以及图像质量等优化指标分析,进行了多相流CT成像系统的优化设计,提出了关于射线源选取、射线源、探测器设置等具体的优化设计方案。实验表明,优化的CT系统可有效地抑止散射光子,明显改善了再构图像质量。(2)图像重建算法研究了反投影重建算法以及迭代重建算法,并且利用仿真实验数据进行了图像重建。最后从不同角度分别提出了改进的图像重建算法:针对重建图像存在部分图像模糊的现状,提出了使得图像更加均一化的数据反演算法。任意一组测量数据都具有整个被测物体的信息,因此可以针对已有的数据进行处理,使得较弱的信号增强,进而提高图像重建的质量。利用CT系统的数学模型,对传统的ART图像重建算法进行改进。将Landweber迭代法、牛顿拉夫逊法等求解病态方程组的方法引入,并于LBP以及FBP等方法进行比较。(3)系统实验通过前述各章的分析与研究,得到多相流CT系统的结构。本课题组建立起CT系统的实验平台,进行实验。对实验所得数据利用前述算法进行图像重建,并与仿真结果进行比较。