张立峰, 张 明

(华北电力大学 自动化系, 河北 保定 071003)

1 引 言

电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)是一种基于电容传感机制的过程层析成像技术[1～3]。ECT技术利用不同物质间相对介电常数不同的特点,通过电容传感器和采集系统收集电极阵列间的电压信号,联合图像重建算法计算场域内介电常数分布,进而获取被测截面内多相流介质的分布情况,适合于测量各种绝缘物体组成的混合流体,如油-气两相流等。图像重建即为逆问题的求解过程,是ECT技术的核心也是关键技术所在[4～6]。逆问题求解具有非线性和病态性,同时ECT敏感场具有“软场“特性。因此,高质量的ECT图像重建仍然是一个具有挑战性的任务。图像重建算法主要分为非迭代算法和迭代算法,常用的非迭代算法有线性反投影算法(LBP)和Tikhonov正则化算法,代表性的迭代类算法有Landweber迭代算法。其中LBP算法是最简单的ECT图像重建算法,其忽略了介质分布状态对敏感场的影响,虽然成像速度较快,但重建图像的精度较低；Landweber算法[7]是一种典型的迭代算法,以迭代的方式逼近求解过程,成像精度更高；Tikhonov正则化算法可有效地克服逆问题求解的不稳定性,但经常性地对图像边缘过平滑化,降低了重建图像的分辨率。

图像重建算法的准确性决定了ECT系统能否成功应用,本文构建了一种新的ECT图像重建算法,该算法结合范数用于更好的逼近正则化最小化问题,可有效增强对测量异常值的鲁棒性,且具有较快的收敛速度。仿真实验表明,该算法可获得更好的图像重建效果。……