New image reconstruction method for capacitance process tomography

• Autorzy: Wajman R.

Warianty tytułu

PL

Nowa metoda rekonstrukcji obrazów dla potrzeb pojemnościowej tomografii procesowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In paper the image reconstruction process for electrical capacitance tomography (ECT) is presented. Many of algorithms in this process have become the standard in most industrial applications. Depending on the numerical calculation (linearization or finite-element-method MES) the images can be obtained fast but in poor quality or vice versa better quality but very slowly. Nevertheless, on the images can be seen a smoothing effect and lack of accuracy. The smooth sensitivity maps cause it. So far sensitivity maps were calculated according to geometrical consideration or by linear calculation as the change of capacitance as a result of the change of permittivity in the particular location. That is why the sensitivity is high close to the electrodes and rather low in the centre of the sensor. The novel method of calculation of sensitivity maps based on a finite-element-method (FEM) is introduced. That model is derived directly from linear (x-ray) tomography. The weighting matrices are calculated along the electrical field lines disturbed by the distribution of permittivity of the examined process. The results of implemented methods are presented. Simultaneously the differences between the standard and novel sensitivity maps are shown.

PL

Przedmiotem pracy jest proces rekonstrukcji obrazów dla potrzeb pojemnościowej tomografii procesowej (ECT). Zagadnienia tam poruszane skupiają się na metodzie Liniowej Projekcji Wstecznej (LBP) oraz iteracyjnych technikach rekonstrukcji obrazów, których implementacje stały się już standardem w większości aplikacji systemów tomografii pojemnościowej. Wadą większości z nich jest efekt wygładzania i mała dokładność rekonstruowanych obiektów. Przyczyną tego jest zjawisko nieliniowości pola elektrycznego, jak również w konsekwencji tego, stosowane w procesie rekonstrukcji obrazów macierze czułości, których metody wyznaczania nie uwzględniają oczywistego wpływu badanego materiału na zmiany pola elektrycznego. W pracy zaprezentowany został nowy model rekonstrukcji oparty na Metodzie Elementów Skończonych (MES). Pomysł został zaczerpnięty bezpośrednio z liniowej tomografii (promienie Roentgena), gdzie wagi macierzy czułości obliczane są wzdłuż promieni. Analogicznie w tomografie ECT macierze czułości mogą być wyznaczane metodami numerycznymi wzdłuż linii sił pola elektrycznego. Przedstawione zostały wyniki działania programu komputerowego rekonstruującego obrazy przy użyciu standardowych technik iteracyjnych (LBP, ART, IBP).

Słowa kluczowe

EN

image processing; reconstruction process; process tomography; computerized visualization

PL

przetwarzanie obrazów; rekonstrukcja; tomografia procesowa; wizualizacja komputerowa

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2008
• Tom: z. 113
• Strony: 107--113
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Wajman R.

• Technical University of Łódź, Computer Engineering Department

Bibliografia

• [1] Kak A.C., Slaney M.: Principles of Computerized Tomographic Imaging. New York: IEEE 1988.
• [2] Reinecke N., Mewes D.: Recent developments and industrial/research applications of capacitance tomography. Meas. Sci. Technol. 1996, 7 233-46.
• [3] Loser T., Wajman R., Mewes D.: Electrical capacitance tomography: image reconstruction along electrical field lines. Meas. Sci. Technol. 2001, Vol. 12, No. 8, pp. 1083-1091.
• [4] Yang W.Q., Peng L.: Image reconstruction algorithms for electrical capacitance tomography. Meas. Sci. Technol. 2003 Vol. 14, No. 1, p. R1-R13.
• [5] Bolkowski Z., Stabrowski M., Skoczylas J., Sroka J., Sikora J.: Komputerowe metody analizy pola elektromagnetycznego. WNT, Warszawa 1993.
• [6] Filipowicz F.S., Rymarczyk T.: Tomografia Impedancyjna. Belstudio, Warszawa 2003.
• [7] Silvester P., Ferrari R.L.: Finite Elements for Electrical Engineers. Cambrige University Press 1983.
• [8] Sikora R.: Teoria pola elektro-magnetycznego. PWN, Warszawa 1998.
• [9] Zienkiewicz O.C.: Metoda Elementów Skończonych. Arkady Warszawa 1972.